Preparazione di macroporosi Epitassiali Films quarzo su silicio da Solution Chemical Deposition

Quando un materiale piezoelettrico come α-quarzo viene sottoposto ad una polarizzazione di tensione subisce una deformazione meccanica. Se questo materiale è poroso, queste variazioni di volume possono portare all'espansione dei pori o la contrazione, creando un sistema di risposta simile a quello che si può osservare nel vivere organelli biologici. ¹ deformabile α-quarzo poroso è stato prodotto utilizzando microfabbricazione, ² ma queste tecniche non possono ancora produrre strutture pori 3-D, e diametri dei pori sono dell'ordine di centinaia di nanometri. Cristallizzazione di strutturato silice amorfa è stato ostacolato da nucleazione disomogenea causata da energie superficiali elevate e deformazione architettonico a causa di grossolani e fusione. Inoltre, dal momento che tutte le forme di silice sono costruiti su estremamente stabili SiO _{4 reti} tetraedrici, le energie libere di formazione di silice amorfa, α-quarzo e altri SiO ₂ polimorfi sono quasi uguali in un ampio intervallo di temperature, making è difficile produrre α-quarzo come un singolo polimorfo dalla cristallizzazione di un gel di silice amorfa. ³ Un altro aspetto che rende difficile la cristallizzazione controllata di strutturato silice amorfa è che il quarzo presenta una velocità di nucleazione relativamente lento ma un tasso di crescita estremamente veloce, riportati tra 10-94 nm / sec. ^4,5 lenta nucleazione accoppiato con rapida crescita tende a generare cristalli molto più grandi rispetto alla struttura nanoporoso originale, così la morfologia originaria viene persa. Metalli alcalini, quali Na ⁺ e Li ^+, sono stati utilizzati per cristallizzare α-quarzo, spesso in combinazione con il trattamento idrotermico. ^5,6 Inoltre, un legame Ti ⁴⁺ / Ca ²⁺ combinazione è stata impiegata per cristallizzare particelle sferiche di silice nella quarzo per una via chimica morbido utilizzando alcossidi di silicio. ^7, tuttavia, la cristallizzazione controllata di una pellicola strutturata silice amorfa in quarzo è rimasta una sfida.

<p class="jove_content"> Recentemente, stronzio è stato trovato per catalizzare la nucleazione e la crescita di cristallina SiO ₂ sotto pressione ambiente e temperature relativamente basse. ^8,9 epitassia, nasce dalla mancata corrispondenza tra α-favorevole quarzo e il substrato <100> silicio, la produzione di film sottili piezoelettrici orientati. È stato usato per evaporazione indotta autoassemblaggio di produrre film di silice mesoporosa dal 1999. ¹⁰ Questa tecnica è stata studiata e applicata ad una moltitudine di templanti in varie condizioni per produrre pori di dimensioni e mesophases variabili. Si è trovato che le variazioni di dimensione mesopore subnanometric possono avere un effetto drammatico sul soluto diffusione attraverso sistemi porosi ^11, convalidando questa grande attenzione alla struttura dei pori. Inoltre, l'accessibilità al sistema dei pori di silice interno può essere ottenuta controllando la fase micellare del modello. ¹²

Qui, la via di sintesi tcappello permette un controllo senza precedenti sullo spessore e dimensione dei pori di strati di silice amorfa con una separazione di fase romanzo è dimostrata. ¹³ Questi film sono infiltrati con (II) sali Sr e cristallizzato ad a-quarzo a 1000 ° C sotto aria a pressione ambiente. La dimensione dei pori retainable utilizza questo processo di cristallizzazione è determinata, e l'effetto dello spessore della parete e spessore del film è studiato. Infine la piezoelettricità e la deformabilità del sistema di pori sono studiati.