Силицид
Силицид — это тип химического соединения , которое сочетает в себе кремний и обычно более электроположительный элемент.
Кремний более электроположителен, чем углерод . По своим физическим свойствам силициды структурно ближе к боридам, чем к карбидам . Однако из-за различий в размерах силициды не изоструктурны боридам и карбидам. [1]
Связи в силицидах варьируются от проводящих металлоподобных структур до ковалентных или ионных . силициды всех непереходных металлов Описаны , кроме бериллия . Силициды используются в межсоединениях . [2]
Структура
[ редактировать ]Атомы кремния в силицидах могут иметь множество возможных организаций:
- Изолированные атомы кремния: электропроводящие (или полупроводниковые) CrSi , MnSi , FeSi , CoSi , Си 5 Си , (V,Cr,Mn) 3 Si , Fe3Si Si, Мн3Си Si, Mg 2 (Si,Ge,Sn,Pb) , (Ca,Ru,Ce,Rh,Ir,Ni) 2 Si
- Си 2 пары: U 3 Si 2 , гафния и тория. силициды
- Si 4 тетраэдры : K Si, Rb Si, Cs Si
- Грех и цепи: УСи, (Ti, Zr, Hf, Th, Ce, Pu)Si , CaSi, SrSi, YSi
- Плоские гексагональные графитоподобные слои Si: β-USi 2 , силициды других лантаноидов и актиноидов.
- Гофрированные шестиугольные слои кремния: CaSi 2
- Открытые трехмерные Si-каркасы: SrSi 2 , ThSi 2 , α-USi 2
Получение и реакционная способность
[ редактировать ]Большинство силицидов получают путем прямого соединения элементов. [1]
Силицид, полученный методом самовыравнивания, называется салицидом . Это процесс, при котором силицидные контакты образуются только на тех участках, где наплавленный металл (который после отжига становится металлической составляющей силицида) находится в непосредственном контакте с кремнием, следовательно, процесс является самовыравнивающимся. Обычно он реализуется в процессах МОП/ КМОП для омических контактов истока, стока и затвора из поли-кремния.
Щелочные и щелочноземельные металлы
[ редактировать ]Силициды групп 1 и 2, например Na 2 Si и Ca 2 Si, реагируют с водой, образуя водород и/или силаны.
Силицид магния реагирует с соляной кислотой с образованием силана :
- Mg 2 Si + 4 HCl → SiH 4 + 2 MgCl 2
Силициды группы 1 еще более реакционноспособны. Например, силицид натрия Na 2 Si быстро реагирует с водой с образованием силиката натрия Na 2 SiO 3 и газообразного водорода . Силицид рубидия пирофорен , воспламеняется при контакте с воздухом. [3]
Переходные металлы и другие элементы
[ редактировать ]Силициды переходных металлов обычно инертны по отношению к водным растворам. При красном калении они реагируют с гидроксидом калия , фтором и хлором . Ртуть , таллий , висмут и свинец с не смешиваются жидким кремнием.
Приложения
[ редактировать ]Тонкие силицидные пленки находят применение в микроэлектронике благодаря их высокой электропроводности, термической стабильности, коррозионной стойкости и совместимости с фотолитографии на пластинах . процессами [4] Например, силициды, образованные поверх слоев поликремния , называемые полицидами , обычно используются в качестве материала межсоединений в интегральных схемах из-за их высокой проводимости. [5] Силициды, образующиеся в результате салицидного процесса, также используются в качестве металлов с низкой работой выхода в омических контактах и контактах Шоттки . [6] Металлы с высокой работой выхода часто не идеальны для использования в переходах металл-полупроводник непосредственно из-за закрепления уровня Ферми , когда потенциал барьера Шоттки перехода фиксируется на уровне около 0,7–0,8 В. По этой причине в диодах Шоттки с низким прямым напряжением и омических соединениях между полупроводником и металлом часто используется тонкий слой силицида на границе раздела металл-полупроводник.
Список (неполный)
[ редактировать ]- Силицид никеля , NiSi
- Силицид натрия , NaSi
- Силицид магния , Mg 2 Si
- Силицид платины , PtSi (платина на самом деле более электроотрицательна, чем кремний)
- Силицид титана , TiSi 2
- Силицид вольфрама , WSi 2
- Дисилицид молибдена , MoSi 2
- Силицид нептуния , NpSi 2
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 335-336. ISBN 978-0-08-037941-8 .
- ^ Шлезингер, Марк Э. (1990). «Термодинамика твердых силицидов переходных металлов». Химические обзоры . 90 (4): 607–628. дои : 10.1021/cr00102a003 .
- ^ Ампула с рубидием, открытая НА ВОЗДУХЕ для проведения химических реакций (Видео). Химическая сила. 22 февраля 2020. Событие происходит в 10:51. Архивировано из оригинала 21 декабря 2021 г. Проверено 23 февраля 2020 г.
- ^ Мурарка, Шаям (1995). «Силицидные тонкие пленки и их применение в микроэлектронике» . Интерметаллики . 3 (3): 173–186. дои : 10.1016/0966-9795(95)98929-3 . Проверено 26 июля 2023 г.
- ^ З. Ма, Л. Х. Аллен (2004). «3.3 Фундаментальные аспекты реакции тонких пленок Ti/Si». В ЖЖ Чен (ред.). Силицидная технология интегральных микросхем (обработка) . ИЭПП. стр. 50–61. ISBN 9780863413520 .
- ^ Монч, В. (1987). Роль виртуальных щелевых состояний и дефектов в контактах металл-полупроводник . Том. 58. Обзорное письмо по физике. стр. 1260–1263. дои : 10.1103/PhysRevLett.58.1260 .