PATRITO EDUARDO MARTÍN
Congresos y reuniones científicas
Título:
INTERACCIÓN DE ÁTOMOS METÁLICOS CON SUPERFICIES DE Si(111) MODIFICADAS.
Autor/es:
M. F. JUÁREZ; E. M. PATRITO; P. PAREDES OLIVERA
Lugar:
Salta
Reunión:
Congreso; XVI Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2009
Institución organizadora:
Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica
Resumen:
La formación de islas metálicas en arreglos periódicos bien definidos sobre superficies semiconductoras resulta de fundamental importancia en el desarrollo de diversas tecnologías que van desde aplicaciones ópticas hasta dispositivos magnéticos. Como consecuencia la deposición metálica sobre silicio ha sido ampliamente investigada en diversas condiciones y con distinta funcionalización de la superficie. Estudios recientes han encontrado que la presencia de H o de monocapas alquílicas sobre la superficie de Si(111) modifica sustancialmente el mecanismo por el cual se depositan los átomos metálicos [1,2]. Sin embargo aún no se ha podido determinar que factores producen la desorción de las monocapas sobre la superficie semiconductora tras la formación de depósitos metálicos.
El objetivo del presente trabajo es estudiar teóricamente la interacción de metales con superficies de Si(111) hidrogenadas y funcionalizadas con moléculas orgánicas, teniendo en cuenta los posibles mecanismos de reacción del proceso de adsorción.
Se consideraron los metales Au, Ag y Cu y las superficies funcionalizadas con ?H, -CH3 y -OCH3, en distintos cubrimientos. Se encontró que sobre las superficies hidrogenadas el primer átomo metálico se adsorbe prefencialmente en el sitio H3, liberando energía. Sobre superficies con un orbital colgante la adsorción es preferencial en el sitio top, con energías para la reacción de adsorción fuertemente exotérmicas.
Para entender el proceso de adsorción en el sitio top a partir de una superficie completamente saturada se planteó un mecanismo en tres etapas. En la primer etapa el átomo metálico se adsorbe sobre la superficie saturada en un sitio H3 o T4. En el segundo paso el átomo metálico se acerca a un átomo de Si superficial, rompiendo el enlace entre éste y el átomo de H o la molécula orgánica, hasta que se ubica entre ambos. El último paso consiste en la ruptura y liberación del adsorbato, que se hallaba unido al metal. En los casos estudiados se halló que el primer y el tercer paso son fuertemente exotérmicos y determinan que la reacción global sea exotérmica, mientras que el segundo paso resulta la etapa determinante de la velocidad de la reacción total. Sobre la superficie hidrogenada las energías de activación para la segunda etapa son de 6.4, 15.2 y 9.2 kcal/mol para los átomos de Au, Ag y Cu, respectivamente. Sobre la superficie metilada al 25% las energías de activación aumentan a 18.7, 27.0 y 14.1 kcal/mol para los átomos de Au, Ag y Cu, respectivamente.
El aumento de más de 10 kcal/mol en la energía de activación para la extracción de un metilo por parte del átomo de Ag esta de acuerdo con experimentos previos que muestran que sobre superficies de Si(111) funcionalizadas orgánicamente los átomos de Ag no pueden desorber la monocapa mientras que los átomos de Au sí [2].
El objetivo del presente trabajo es estudiar teóricamente la interacción de metales con superficies de Si(111) hidrogenadas y funcionalizadas con moléculas orgánicas, teniendo en cuenta los posibles mecanismos de reacción del proceso de adsorción.
Se consideraron los metales Au, Ag y Cu y las superficies funcionalizadas con ?H, -CH3 y -OCH3, en distintos cubrimientos. Se encontró que sobre las superficies hidrogenadas el primer átomo metálico se adsorbe prefencialmente en el sitio H3, liberando energía. Sobre superficies con un orbital colgante la adsorción es preferencial en el sitio top, con energías para la reacción de adsorción fuertemente exotérmicas.
Para entender el proceso de adsorción en el sitio top a partir de una superficie completamente saturada se planteó un mecanismo en tres etapas. En la primer etapa el átomo metálico se adsorbe sobre la superficie saturada en un sitio H3 o T4. En el segundo paso el átomo metálico se acerca a un átomo de Si superficial, rompiendo el enlace entre éste y el átomo de H o la molécula orgánica, hasta que se ubica entre ambos. El último paso consiste en la ruptura y liberación del adsorbato, que se hallaba unido al metal. En los casos estudiados se halló que el primer y el tercer paso son fuertemente exotérmicos y determinan que la reacción global sea exotérmica, mientras que el segundo paso resulta la etapa determinante de la velocidad de la reacción total. Sobre la superficie hidrogenada las energías de activación para la segunda etapa son de 6.4, 15.2 y 9.2 kcal/mol para los átomos de Au, Ag y Cu, respectivamente. Sobre la superficie metilada al 25% las energías de activación aumentan a 18.7, 27.0 y 14.1 kcal/mol para los átomos de Au, Ag y Cu, respectivamente.
El aumento de más de 10 kcal/mol en la energía de activación para la extracción de un metilo por parte del átomo de Ag esta de acuerdo con experimentos previos que muestran que sobre superficies de Si(111) funcionalizadas orgánicamente los átomos de Ag no pueden desorber la monocapa mientras que los átomos de Au sí [2].
