Силицид платины
| |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК
Силицид платины
| |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
ПабХим CID
|
|
| Характеристики | |
| Pt Si | |
| Молярная масса | 223.169 g·mol −1 |
| Появление | Орторомбические кристаллы [1] |
| Плотность | 12,4 г/см 3 [1] |
| Температура плавления | 1229 ° C (2244 ° F; 1502 К) [1] |
| Структура | |
| орторомбический [2] | |
| ПНМА (№62), оП8 | |
а = 0,5577 нм, б = 0,3587 нм, с = 0,5916 нм
| |
Формульные единицы ( Z )
|
4 |
| Опасности | |
| точка возгорания | Невоспламеняющийся |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
Силицид платины , также известный как моносилицид платины , представляет собой неорганическое соединение с формулой PtSi. Это полупроводник превращается в сверхпроводник . , который при охлаждении до 0,8 К [3]
Структура и связь
[ редактировать ]Кристаллическая структура PtSi ромбическая: каждый атом кремния имеет шесть соседних атомов платины. Расстояния между соседями из кремния и платины следующие: один на расстоянии 2,41 ангстрем , два на расстоянии 2,43 ангстрем, один на расстоянии 2,52 ангстрем и последние два на расстоянии 2,64 ангстрем. Каждый атом платины имеет шесть соседей кремния на одинаковых расстояниях, а также двух соседей платины на расстоянии 2,87 и 2,90 ангстрем. Все расстояния более 2,50 ангстрем считаются слишком большими, чтобы действительно участвовать в связывающих взаимодействиях соединения. В результате было показано, что два набора ковалентных связей составляют связи, образующие соединение. Один набор представляет собой трехцентровую связь Pt-Si-Pt, а другой - двухцентровые связи Pt-Si. Каждый атом кремния в соединении имеет одну трехцентровую связь и две центральные связи. Самая тонкая пленка PtSi будет состоять из двух чередующихся плоскостей атомов, единого листа ромбических структур. Более толстые слои образуются путем укладки пар чередующихся листов. Механизм связи между PtSi больше похож на механизм связи чистого кремния, чем с чистой платиной или платиной. Pt 2 Si , хотя эксперименты выявили в PtSi характер металлических связей, которых нет в чистом кремнии. [4]
Синтез
[ редактировать ]Методы
[ редактировать ]PtSi можно синтезировать несколькими способами. Стандартный метод заключается в нанесении тонкой пленки чистой платины на кремниевые пластины и нагревании в обычной печи при температуре 450–600 °С в течение получаса в инертной среде. Процесс нельзя проводить в кислородсодержащей среде, так как это приводит к образованию на кремнии оксидного слоя, препятствующего образованию PtSi. [5]
Вторичный метод синтеза требует напыления платиновой пленки, нанесенной на кремниевую подложку. Из-за легкости загрязнения PtSi кислородом сообщалось о нескольких вариантах методов. Было показано, что быстрая термическая обработка повышает чистоту образующихся слоев PtSi. [6] Более низкие температуры (200–450 °C) также оказались успешными. [7] при более высоких температурах образуются более толстые слои PtSi, хотя при температурах выше 950 °C образуется PtSi с повышенным удельным сопротивлением из-за кластеров крупных зерен PtSi. [8]
Кинетика
[ редактировать ]Несмотря на использованный метод синтеза, PtSi образуется одинаково. Когда чистую платину сначала нагревают с кремнием, Pt 2 Si Образуется . Как только все доступные Pt и Si будут использованы и единственные доступные поверхности будут Pt 2 Si силицид начнет более медленную реакцию превращения в PtSi. Энергия активации для Реакция Pt 2 Si составляет около 1,38 эВ, а для PtSi — 1,67 эВ.
Кислород чрезвычайно вреден для реакции, поскольку он предпочтительно связывается с Pt, ограничивая места, доступные для связи Pt-Si, и предотвращая образование силицида. Парциальное давление O 2 на уровне 10 −7 оказалось достаточным для замедления образования силицида. Чтобы избежать этой проблемы, используются инертные среды, а также небольшие камеры отжига, чтобы свести к минимуму количество потенциального загрязнения. [5] Чистота металлической пленки также чрезвычайно важна, а загрязненные условия приводят к ухудшению синтеза PtSi. [7]
В некоторых случаях оксидный слой может оказаться полезным. Когда PtSi используется в качестве барьера Шоттки , оксидный слой предотвращает износ PtSi. [5]
Приложения
[ редактировать ]PtSi представляет собой полупроводник и барьер Шоттки с высокой стабильностью и хорошей чувствительностью и может использоваться в инфракрасном обнаружении , тепловидении или омических контактах и контактах Шоттки. [9] Силицид платины наиболее широко изучался и использовался в 1980-х и 90-х годах, но стал использоваться реже из-за его низкой квантовой эффективности . PtSi в настоящее время чаще всего используется в инфракрасных детекторах из-за большого размера длин волн, которые он может использовать для обнаружения. [10] Он также использовался в детекторах для инфракрасной астрономии . Он может работать с хорошей стабильностью до 0,05 °C. Силицид платины обеспечивает высокую однородность отображаемых матриц. Низкая стоимость и стабильность делают его подходящим для профилактического обслуживания и научной инфракрасной визуализации .
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Хейнс, Уильям М., изд. (2016). Справочник CRC по химии и физике (97-е изд.). ЦРК Пресс . п. 4.79. ISBN 9781498754293 .
- ^ Гребер, Э.Дж.; Баугман, Р.Дж.; Моросин, Б. (1973). «Кристаллическая структура и линейные температурные расширения силицида платины и германида платины» . Acta Crystallographica Раздел B: Структурная кристаллография и кристаллохимия . 29 (9): 1991–1994. дои : 10.1107/S0567740873005911 .
- ^ Хейнс, Уильям М., изд. (2016). Справочник CRC по химии и физике (97-е изд.). ЦРК Пресс . п. 12.68. ISBN 9781498754293 .
- ^ Келпейс, Дж. Э.; Бекштейн, О.; Панкраток, О; Харт, GLW (2001). «Модели химической связи, эластичности и поля валентных сил: пример α-Pt 2 Si и Pt'Si» . Физический обзор B . 64 (15): 155110. arXiv : cond-mat/0106187 . дои : 10.1103/PhysRevB.64.155110 . S2CID 2857031 .
- ^ Jump up to: а б с Пант, АК; Мурака, ИП; Шепард, К.; Лэнфорд, В. (1992). «Кинетика образования силицида платины при быстрой термической обработке». Журнал прикладной физики . 72 (5): 1833–1836. Бибкод : 1992JAP....72.1833P . дои : 10.1063/1.351654 .
- ^ Наем, А.А. (1988). «Формирование силицида платины с помощью быстрой термической обработки». Журнал прикладной физики . 64 (8): 4161–4167. Бибкод : 1988JAP....64.4161N . дои : 10.1063/1.341329 .
- ^ Jump up to: а б Крайдер, Калифорния; Поат, Дж. М.; Роу, Дж. Э.; Шэн, Т.Т. (1981). «Формирование силицида платины в вакууме и среде с контролируемыми примесями». Журнал прикладной физики . 52 (4): 2860–2868. дои : 10.1063/1.329018 .
- ^ «Свойства пленок силицида платины» . Обзор платиновых металлов . 20 (1): 9. 1976.
- ^ «Силицид платины (PtSi) полупроводники» . АЗО Материалы. Архивировано из оригинала 22 декабря 2014 г. Проверено 28 апреля 2014 г.
- ^ US 5648297 , Лин, Тру-Лон; Парк, Джин С. и Гунапала, Сарат Д. и др., «Длинноволновые инфракрасные детекторы PTSI и метод их изготовления», опубликовано 15 июля 1997 г., передано НАСА.