Estabilidad química frente a la oxidación de monocapas orgánicas compactas enlazadas a Si(111)

F. A .SORIA; P. PAREDES-OLIVERA; E. M. PATRITO

Villa de Merlo

Congreso; 100ª Reunión Nacional de la Asociación Física Argentina; 2015

Asociación Física Argentina

La estabilidad química de monocapas compactas en superficies de silicio hacia agentes oxidantes es una cuestión clave para  el  uso  de  tales  monocapas  en  dispositivos  tales  como  celdas  solares  o  en  la  industria  electrónica.  Se  investigo  la reactividad  de  monocapas  terminados  con  un  grupo  metilo  hacia  especies  oxidantes  (H2O, O2,  y OH)  para  conocer  los mecanismos  que  previenen  la  oxidación  de  la  superficie  de  silicio.  Se  realizaron  cálculos  de  teoría  de  densidad  funcional para investigar los caminos de reacción para dos procesos involucrados que compiten: difusión de las moléculas oxidantes a través de la monocapa y la reacción de las mismas con el grupo metilo terminal. Las barrearas de energía para la difusión  de H2O y O2 son  muy  sensibles  a  la  estructura  monocapa,  y  aumentan  en  el  orden  CH2CH2CH3 < CCCH3 < CCHCH3 con  barreras  de  energía  de  0,0  kcal/mol  (0,0  kcal/mol),  35,0  kcal/mol  (42,5  kcal/mol),  y  57,0  kcal/mol (64,1  kcal/mol),  respectivamente,  para H2O (O2).  La  oxidación  del  grupo  metilo  terminal  por O2 se  ve  menos  afectada por  las  limitaciones  estéricas.  La  formación  de  las  especies CH2OOH tiene  una  barrera  de  energía  de  56,5  kcal/mol en  la  monocapa  de CH3,  mientras  que  esta  barrera  disminuye  a  40.7  kcal/mol  en  la  monocapa CCCH3. La capacidad de pasivación de las monocapas se correlaciona con los impedimentos estéricos para la difusión H2O y O2 (1)
(1)    Federico A. Soria et al. J. Phys. Chem. C, 2015, 119, 284-29