Polymers, Plasmons, and Patterns: Mechanism of Plasmon-Induced Hydrosilylation on Silicon
Notice bibliographique
Résumé
Directed assembly for nanopatterning on semiconductor surfaces is of interest as a cost-effective approach for lithography on silicon, which is complementary to photolithography. In this work, self-assembly of block copolymers is used to produce nanoscale hexagonal arrays of gold hemispheroids, which are then incorporated into an optically transparent, flexible PDMS stamp. These “plasmonic stamps” can then be used to drive hydrosilylation of alkenes and alkynes on hydride-terminated silicon surfaces upon illumination with low-intensity green light [which corresponds with the absorption of the localized surface plasmon resonance (LSPR) of the gold nanostructures]. The resulting hexagonal arrays of nanoscale alkyl or alkenyl patches mirror the spacing of gold nanoparticles in the parent plasmonic stamp. Close examination of the hydrosilylated patches reveals that they are not continuous across the 20–30 nm diameter patches but instead display an annular motif, which closely resembles the plasmonic electric field (E-field) distribution of the gold hemispheroids embedded within the stamp. The localized surface plasmon appears to drive the hydrosilylation reaction on the silicon surface via formation of electron–hole pairs within the silicon, or injection of hot holes. The yield of hydrosilylation is, however, strongly influenced by the doping of the silicon, and the distance between the plasmonic stamp and the silicon surface. A more nuanced mechanism is thus proposed, involving band bending at the metal–insulator–semiconductor junction, where plasmonically injected/generated holes are swept toward the surface. The accumulation of holes at the silicon surface is the key element of the mechanism, as this step is followed by nucleophilic attack of the alkene or alkyne, to produce the silicon–carbon bond.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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