Оксинитрид кремния
| |
| Имена | |
|---|---|
| Другие имена
Оксид нитрида кремния, динитрид оксида кремния
| |
| Идентификаторы | |
| |
| Информационная карта ECHA | 100.031.617 |
| Номер ЕС |
|
| Характеристики | |
| N2OSiN2OSi2 | |
| Молярная масса | 100.183 g·mol −1 |
| Появление | Бесцветные кристаллы |
| Плотность | 2,81 г·см −3 |
| Структура | |
| орторомбический [1] | |
| Cmc2 1 № 36, символ Пирсона OS20 | |
а = 0,48553 нм, б = 0,52194 нм, с = 0,52194 нм, Z = 4
| |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
Оксинитрид кремния — керамический материал с химической формулой SiO x N y . В то время как в аморфных формах его состав может непрерывно варьироваться от SiO 2 ( кремнезем ) до Si 3 N 4 ( нитрид кремния ), единственной известной промежуточной кристаллической фазой является Si 2 N 2 O. [2] Он встречается в природе как редкий минерал синоит в некоторых метеоритах и может быть синтезирован в лаборатории. [3]
Характеристики
[ редактировать ]Кристаллическая структура оксинитрида кремния построена тетраэдрами SiN 3 O, соединенными через атомы кислорода вдоль оси с и через атомы азота, перпендикулярные ей. Прочная ковалентная связь этой структуры приводит к высокой прочности на изгиб и устойчивости к нагреву и окислению до температур около 1600 °C. [4]
Синтез
[ редактировать ]Поликристаллическую керамику из оксинитрида кремния в основном производят азотированием смеси Si и диоксида кремния при температуре выше температуры плавления кремния (1414 °С), в диапазоне 1420–1500 °С: [4] [5]
- 3 Si + SiO 2 + 2 N 2 → 2 Si 2 N 2 O
Оксинитриды кремния с различной стехиометрией могут также возникать как продукты пиролиза прекерамических полимеров – полисиланов и полиэтоксисилсесквиазана. Полученные таким образом материалы SiON называются керамикой на основе полимеров или PDC. Используя прекерамические полимеры , можно получить плотную или пористую керамику из оксинитрида кремния в сложных формах с использованием методов формования, более обычно применяемых для полимеров. [6]
Приложения
[ редактировать ]Тонкие пленки оксинитрида кремния можно выращивать на кремнии с использованием различных методов плазменного осаждения и использовать в микроэлектронике в качестве диэлектрического слоя, альтернативного диоксиду кремния и нитриду кремния, с преимуществами низких токов утечки и высокой термической стабильности. [7] Эти пленки имеют аморфную структуру и поэтому их химический состав может сильно отклоняться от Si 2 N 2 O. Изменяя соотношение азот/кислород в этих пленках, их показатель преломления можно плавно регулировать между значением ~1,45 для диоксида кремния и ~ 2,0 для нитрида кремния. Это свойство полезно для компонентов градиентной оптики, таких как градиентные волокна . [8]
Оксинитриды кремния могут быть легированы атомами металлов. Наиболее распространенным примером является сиалон , семейство четвертичных соединений SiAlON. четвертичные оксинитриды кремния, содержащие элемент лантанид используются В качестве люминофоров , такой как La, Eu и/или Ce . [9]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Охаси, Масаеши; и др. (1993). «Твердая растворимость алюминия в O'-SiAlON». Дж. Ам. Керам. Соц . 76 (8): 2112–2114. дои : 10.1111/j.1151-2916.1993.tb08343.x .
- ^ Хиллерт М., Йонссон С., Сундман Б. (1992). «Термодинамический расчет системы Si-NO». З. Металлкд . 83 : 648–654.
- ^ Райалл, WR; Муан, А. (1969). «Стабильность оксинитрида кремния». Наука . 165 (3900): 1363–4. Бибкод : 1969Sci...165.1363R . дои : 10.1126/science.165.3900.1363 . ПМИД 17817887 . S2CID 22339579 .
- ^ Jump up to: а б Ральф Ридель (18 апреля 2008 г.). Керамическая наука и техника: Структуры . Вайли-ВЧ. стр. 97–. ISBN 978-3-527-31155-2 . Проверено 8 октября 2011 г.
- ^ А.Е. Рубин (1997). «Синоит (Si 2 N 2 O): Кристаллизация из ударных расплавов EL-хондрита» (PDF) . Американский минералог . 82 (9–10): 1001. Бибкод : 1997AmMin..82.1001R . дои : 10.2138/am-1997-9-1016 . S2CID 128629202 .
- ^ SiON PDC
- ^ Э. С. Махлин (9 декабря 2005 г.). Материаловедение в микроэлектронике: влияние структуры на свойства тонких пленок . Эльзевир. стр. 36–. ISBN 978-0-08-044639-4 . Проверено 8 октября 2011 г.
- ^ Альберт Р. Ландгребе; Электрохимическое общество. Отдел диэлектрической науки и технологий; Электрохимическое общество. Отдел высокотемпературных материалов (2001). Тонкие изоляционные пленки нитрида кремния и диоксида кремния: материалы шестого международного симпозиума . Электрохимическое общество. стр. 191–. ISBN 978-1-56677-313-3 . Проверено 8 октября 2011 г.
- ^ Се, Ронг-Цзюнь; Хиросаки, Наото (2007). «Оксинитридные и нитридные люминофоры на основе кремния для белых светодиодов — обзор» (скачать бесплатно) . Наука и технология перспективных материалов . 8 (7–8): 588. Бибкод : 2007STAdM...8..588X . дои : 10.1016/j.stam.2007.08.005 .