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Hydrogen isotopic substitution experiments in nanostructured porous silicon

机译：纳米结构多孔硅中氢同位素取代实验

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Nanostructured porous silicon is usually prepared by electrochemical anodization of monocrystalline silicon using a fluorine-rich electrolyte. As a result of this process, the silicon atoms conserve their original crystalline location, and many of the dangling bonds appearing on the surface of the nanostructure are saturated by hydrogen coming from the electrolyte. This work presents an IR study of the effects produced by partial substitution of water in the electrolytic solution by deuterium oxide. The isotopic effects on the IR spectra are analyzed for the as-prepared samples and for the samples subjected to partial thermal effusion of hydrogen and deuterium. We demonstrate that, although deuterium is chemically indistinguishable from hydrogen, it presents a singular behaviour when used in porous silicon preparation. We found that deuterium preferentially bonds forming Si-DH groups. A possible explanation of the phenomenon is presented, based on the different diffusivities of hydrogen and deuterium.
机译：纳米结构多孔硅通常通过使用富氟电解质对单晶硅进行电化学阳极氧化来制备。作为该过程的结果，硅原子保留了其原始的晶体位置，并且出现在纳米结构表面上的许多悬空键被来自电解质的氢所饱和。这项工作进行了IR研究，研究了用氧化氘部分替代电解液中的水所产生的影响。对于制备的样品以及经受氢和氘的部分热渗出的样品，分析了同位素对红外光谱的影响。我们证明，尽管氘在化学上无法与氢区分开，但当用于多孔硅制备时，它表现出奇异的行为。我们发现氘优先结合形成Si-DH基团。根据氢和氘的不同扩散率，提出了对该现象的可能解释。

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