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1、第L^卷第Z期应用化学192WL^G9WZ]>>]年Z月&.kGDIDlYKHG8@YR866@kDm&.DQkInHol3-W]>>]!"!!!!!""!综!合!评!述!!"硅表面嫁接有机单分子膜的研究近况孙乔玉#$%黄吉儿#&’()*+,-*.*-+/0*1,22*-*34*%力虎林#56),2,77*8229-:3*%;#兰州大学化学化工学院兰州<=>>>>?%@’A9+’(9,+*0*6)/B,C3*0*B@,C3,0*B*(D2*E(+9E),F,*$&GHIJK6HLME9-4*-(
2、,9--N*’4*E2OK-,4*+B,(N6PQ&3+,*$R+’-E*S摘要由于在微电子T化学U生物化学传感器T纳米技术及太阳能等领域具有潜在的应用价值$通过I,V&键在硅表面上直接嫁接有机单分子膜$已成为近几年新开展的研究热点W对这一研究领域进行了概要综述W关键词硅$有机单分子膜$嫁接$综述中图分类号XYZ[Z文献标识码X8文章编号XL>>>J>ML;]>>]S>ZJ>MLLJ>Z硅在微电子领域已成为当今最重要的基础材料W在电子商品中$几乎所有微处理器的集成电路都依赖于单晶硅片W人们对硅
3、片的性质和应用潜能做了大量研究$近几年已开展了对这一材料的表面化学研究工作aLbW众所周知$在空气中硅表面可迅速被薄的T自然而生的氧化物所覆盖$尽管这层天然氧化物对基体硅的电子钝化有益$但由于其引入的电子缺陷态和对电子流动的阻碍$限制了该材料的应用a]ba=bW去除了表面氧化物而新制备的.VI,表面在电学方面几乎是完美无缺的W由于在普通环境条件下$.VI,表面只是亚稳的$很快会被氧化$而不能长时间使用W随电子器件尺寸向纳米级T分子级水平发展$存在或靠近硅表面的原子属性就会显现出来a[b$这些化学
4、属性和对这些属性的人为控制$在维持电子器件原有功能和特性及分子水平上微电子体系起决定性的作用aMbW人们正尝试着将有机分子可控地嫁接在硅表面上$这不仅有可能达到稳定T改善T控制硅表面特性的目的$而且还在化学T生物化学和纳米技术等领域开辟了一个更广阔的应用前景W特别是通过I,V&键直接对硅表面的烷基化$因为能保持硅基体与单分子膜的良好接触$修饰后的硅表面表现出比.VI,表面更稳定的光电化学行为W通过发掘已有的有机和金属有机化学的巨大源泉$人们可以实现多种硅表面功能化修饰$这种表面功能化为满足应用的
5、需要而对硅表面特性进行设计奠定了基础W在这些适用于可溶性分子硅烷的反应中$已有一部分被应用于固体硅表面功能化修饰aZbW近年来$在氢结尾的硅表面上的化学修饰取得了很大进展W除了少数例外$以氢结尾的多孔硅和单晶硅表面的功能化修饰途径密切相关T彼此相似W在一个表面上新发现的反应通常在其他类型表面上也能实现W在上述两种表面上所进行的嫁接反应机理也是非常相似的W本文将硅表面上嫁接有机单分子膜方面的研究方法和结果进行了归纳Wc自由基引发硅烷化炔烃和烯烃在.VI,表面的嫁接分别产生了乙烯基和烷基结合的表面单
6、分子膜W第L例报道这一反应的是&),0B*/等aZ’$ZAb在单晶硅;LLLS表面上完成的W烯烃在L>>dT二酰基过氧化物;HJ&;YSYS]催化下嫁接到.VI,表面$形成高质量的单分子膜W红外光谱证明$这是一个类固态填充的烷基单分子膜We射线衍射研究表明$该膜中的填充度达到了晶态正构烷烃致密度的^>fW二者均表明$链是倾斜于表面法线=Mgh[Mg排列的W由于有高的覆盖率$嫁接后的硅表面表现出良好的稳定性和抗氯仿T水T酸;]iMF92U@.在^>f二氧六环中S以及碱;LF92U@G.沸煮的能力W
7、并能承受质量分]IY[=j.]YS数为[f的.R溶液的浸泡W在大气环境下表面上虽发现很少量的氧化物出现$但该方法仍具有技术上的可用性W对于在此条件下单分子膜形成的机理$&),0B*/提出一个自由基反应机理$与众所周知的]>>LJ>^J]<收稿$]>>LJL]J=>修回兰州大学博士科研启动基金资助项目通讯联系万方数据人X力虎林$男$L^=Z年生$教授$博士生导师?DJF’,2X@,)2_2‘3W*03WE-?主要从事纳米材料T分子自组装T太阳能电池等方面的研究87S应用化学第7G卷烯烃和分子硅烷
8、在自由基介入下反应的机理相似!炔烃与硅表面的反应同样产生一个高质量的单分子膜"不过它们是通过乙烯基嫁接到硅表面上的!*+,对上述方法重复研究后认为"该方法的缺点是单分子膜中含有酰基自由基"而它#$$%&’%()%(等的存在对于膜的质量是有害的"致使膜的覆盖率下降*-."-’,!/热反应硅烷化*6,对烯烃在无催化剂条件下嫁接到硅表面上的可能性进行了研究!他们认为"当反应温01234%5等度大于789:后"无催化剂条件下反应也能进行"并确信反应的起始是由于;<=2键的均裂>即;=2?@A;BC=2?
