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Charakterisierung silylterminierter Siliziumdioxidoberflächen mit thermischer Desorptionsspektroskopie und oberflächensensitiven Analysenmethoden

Schmohl, Andreas

English Title: Characterization of silylated silicon dioxide surfaces by thermal desorption spectroscopy and surface sensitive analysis

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PDF, German
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Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurden Siliziumdioxidoberflächen funktionalisiert. Die thermische sowie die mechanische und chemische Stabilität der Terminierung mit verschiedenen Alkylsilanen wurde untersucht. Durch eine Kondensationsreaktion von Monochlorsilanderivaten mit Silanolgruppen an der Oberfläche wurden die Gruppen kovalent gebunden. Als Substrat dienten nasschemisch oxidierte Siliziumwafer. Die Reaktionen wurden in Lösung und bei Raumtemperatur durchgeführt. Innerhalb weniger Minuten war die Reaktion abgeschlossen. Die Addition von Alkoholen an die Isocyanogruppe der Isocyanopropyldimethylsilylterminierten Oberfläche wurde mit ATR-FTIR-Spektroskopie verfolgt, ebenso die Degradierung der Terminierung in Wasser durch Ultraschallbehandlung. Methylierte Silylgruppen wurden mit Sekundärionenmassenspektrometrie (SIMS) detektiert. Fluorierte Silanderivate wurden mit Photoelektronenspektroskopie (PES) nachgewiesen. Die thermische Desorptionsspektroskopie (TDS) wurde eingesetzt, um die thermische Stabilität der Terminierungen zu ermitteln. Für vier Terminierungen wird ein Desorptionsmechanismus vorgeschlagen. Die trimethylsilylterminierte Oberfläche ist thermisch sehr stabil. Die Benetzbarkeit der verschieden präparierten Oberflächen wurde mit Kontaktwinkelmessungen verglichen.

Translation of abstract (English)

In the context of this work silicon dioxide surfaces were functionalized. The thermal as well as the mechanical and chemical stability of the termination with various alkyl silanes was examined. By means of a condensation reaction, monochlorosilanes were covalently bonded to surface silanol groups. Wet chemically oxidized silicon wafers were used as the substrate. The preparation was performed in solution and at room temperature. Within a few minutes the reactions were completed. The degradation of the terminated surfaces in water due to ultrasonic treatment was studied by ATR-FTIR-spectroscopy. With the same technique the addition of alcohols to the isocyanato group of the isocyanatopropyldimethylsilyl group was monitored. Methylated silyl groups were detected by means of secondary ion mass spectrometry (SIMS). Fluorinated silanes were identified by photoelectron spectroscopy (PES). Thermal desorption spectroscopy was applied to determine the thermal stability. A desorption pathway was proposed for four different kinds of terminations. The trimethylsilyl-terminated surface is very stable. The wetting behavior of the different terminated surfaces was compared using contact angle measurements.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Hess, Prof. Dr. Peter
Date of thesis defense: 30 July 2004
Date Deposited: 03 Sep 2004 07:14
Date: 2004
Faculties / Institutes: Fakultät für Chemie und Geowissenschaften > Institute of Physical Chemistry
Subjects: 540 Chemistry and allied sciences
Controlled Keywords: Thermische Desorptionsspektroskopie, Trimethylsilylgruppe, Silicium, ATR-Technik, FT-IR-Spektroskopie, Urethane, Disilanderivate
Uncontrolled Keywords: SIMS , TDS , ATR-FTIR , Kontaktwinkel , OberflächenenergieSIMS , TDS , ATR-FTIR , contact angle , surface energy
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