Studio teorico del meccanismo di reazione in fase gas dello ione Sililio SiH3+ con NF3

- 1 - Capitolo 1 INTRODUZIONE L’interesse per la chimica degli elementi del XIV gruppo della tavola periodica, in particolare per quella del silicio e del germanio, è notevolmente cresciuto negli anni per le loro possibili applicazioni nell’industria dei semiconduttori. [1] Nel 1973 venne pubblicato per la prima volta un articolo in cui si riportarono i risultati sperimentali delle reazioni ione-molecola tra il gas germano GeH 4 e i cationi GeH n + (n = 0–3). [2] A quello studio ne sono successi tanti altri anche da parte di alcuni ricercatori del dipartimento di chimica generale e chimica organica dell’università di Torino che negli anni si sono occupati sia dello studio teorico e sperimentale della reattività di diverse miscele gassose (tra le quali, ad esempio, germano e/o silano SiH 4 con idrocarburi [3] e con NH 3 /PH 3 [4]), sia della sintesi di semiconduttori amorfi per irraggiamento delle miscele stesse con raggi X con la tecnica della Chemical Vapour Deposition (CVD). [5,6,7] L’aggiunta rispettivamente a germano e/o silano di molecole gassose che contengono elementi del XV gruppo permette, in particolare, di ottenere specie ioniche miste in cui sono presenti anche elementi droganti che potenzialmente consentono di migliorare le proprietà semiconduttive del solido finale. [8] L’idea fondamentale che sta alla base di queste ricerche è quindi quella di sintetizzare semiconduttori drogati in un unico stadio di preparazione. Lo studio sia a livello teorico che sperimentale dei processi ionici coinvolti nei primi stadi della polimerizzazione è utile perché le specie che si formano sono a tutti gli effetti dei precursori del solido finale. Sapere esattamente quali ioni si formano fornisce quindi degli spunti interessanti per ottimizzare le condizioni di lavoro in vista della depositazione di un solido dalle proprietà semiconduttive desiderate. Una miscela gassosa interessante da questo punto di vista è quella costituita da silano e trifluoruro di azoto, NF 3 . Per ionizzazione ad impatto elettronico di SiH 4 si ottengono le specie ioniche SiH n + (n = 0– 3), ognuna delle quali ha una propria reattività nei confronti di NF 3 . In questa tesi verrà proposto lo studio teorico della reazione tra NF 3 e lo ione sililio, SiH 3 + , che ha permesso di caratterizzare i punti critici di interesse dell’ipersuperficie di energia potenziale (Si,H 3 ,N,F 3 ) + .