Дихлорсилан - Dichlorosilane

Дихлорсилан
Стерео, скелетная формула дихлорсилана с добавлением некоторых явных атомов водорода
Мяч и палочка модель дихлорсилана
Модель заполнения дихлорсилана
Имена
Название ИЮПАК
Дихлорсилан[1]
Другие имена
Дигидрид дихлорида кремния[нужна цитата ]
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
СокращенияDCS[нужна цитата ]
ChemSpider
ECHA InfoCard100.021.717 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 223-888-3
MeSHдихлорсилан
Номер RTECS
  • VV3050000
Номер ООН2189
Характеристики
SiH
2Cl
2
Молярная масса101,007 г моль−1
ВнешностьБесцветный газ
Плотность4,228 г см−3
Температура плавления -122 ° С (-188 ° F, 151 К)
Точка кипения 8 ° С; 46 ° F; 281 K при 101 кПа
Реагирует
Давление газа167,2 кПа (при 20 ° C)
Термохимия
286,72 Дж · К−1 моль−1
−320,49 кДж моль−1
Опасности
Паспорт безопасностиinchem.org
Пиктограммы GHSGHS02: ЛегковоспламеняющийсяGHS05: КоррозийныйGHS06: Токсично
Сигнальное слово GHSОпасность
H220, H250, H280, H314, H330
P210, P261, P305 + 351 + 338, P310, P410 + 403
NFPA 704 (огненный алмаз)
точка возгорания -37 ° С (-35 ° F, 236 К)
55 ° С (131 ° F, 328 К)[2]
Пределы взрываемости4.1–99%
Родственные соединения
Родственные дихлорсиланы
Трихлорсилан

Кремния тетрахлорид

Родственные соединения
Дихлорметан
Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Дихлорсилан, или DCS, как его обычно называют, представляет собой химическое соединение с формулой H2SiCl2. В основном он смешивается с аммиак (NH3) в LPCVD камеры для выращивания нитрида кремния при обработке полупроводников. Более высокая концентрация DCS · NH3 (например, 16: 1), обычно приводит к более низкому стресс нитридные пленки.

История

Дихлорсилан был первоначально получен в 1919 году путем газофазной реакции моносилан, SiH4, с хлористый водород, HCl, а затем сообщили Stock и Somieski.[3] Было обнаружено, что в газовой фазе дихлорсилан будет реагировать с водяным паром с образованием газообразного мономерного вещества. просилоксан, H2SiO. Просилоксан быстро полимеризуется в жидкой фазе и медленно в газовой фазе, что приводит к образованию жидких и твердых полисилоксанов [H2SiO]п. Жидкая часть продукта, собираемая с помощью вакуумной перегонки, становится вязкой и загустевает при комнатной температуре. Гидролиз проводили на растворе H2SiCl2 в бензоле при кратковременном контакте с водой, и было установлено, что молекулярная масса соответствует среднему составу [H2SiO]6. Посредством аналитических определений и определений молекулярной массы было решено, что n составляет от 6 до 7. Затем, посредством дополнительных экспериментов с продуктом, было определено, что n увеличивается с увеличением времени. После контакта с водной гидролизной средой в течение длительного периода времени полимер [HSi (OH) O]п, был произведен. Доступность дихлорсилана была ограничена до тех пор, пока силиконовая промышленность не выросла.

Реакции и образование

Большая часть дихлорсилана является побочным продуктом реакции HCl с кремнием, реакции, предназначенной для получения трихлорсилан.

Диспропорционирование трихлорсилана является предпочтительным путем.[4]

2 SiHCl3 ⇌ SiCl4 + SiH2Cl2

Гидролиз

Шток и Сомиески завершили гидролиз дихлорсилана, нанеся раствор H2SiCl2 в бензоле при кратковременном контакте с большим избытком воды.[3][5] Крупномасштабный гидролиз был проведен в смешанной системе растворителей эфир / алкан при 0 ° C, что дало смесь летучих и нелетучих [H2SiO]п. Фишер и Кигсманн предприняли попытку гидролиза дихлорсилана в гексане с использованием NiCl.2⋅6H2O как источник воды, но система вышла из строя.[3] Однако они завершили гидролиз разбавленным Et2O / CCl4 при -10 ° C. Целью завершения гидролиза дихлорсилана является сбор концентрированных продуктов гидролиза, дистилляция раствора и получение раствора [H2SiO]п олигомеры в дихлорметане.[3] Эти методы были использованы для получения циклических полисилоксанов.

Другой целью гидролиза дихлорсилана является получение линейных полисилоксанов, и это может быть выполнено множеством различных сложных методов.[5] Гидролиз дихлорсилана в диэтиловом эфире, дихлорметане или пентане дает циклические и линейные полисилоксаны.[5]

Разложение

Су и Шлегал изучили разложение дихлорсилана, используя теорию переходного состояния (TST), используя вычисления на уровне G2. Виттбродт и Шлегель работали с этими расчетами и улучшили их с помощью метода QCISD (T).[6] Этим методом были определены первичные продукты разложения SiCl2 и SiClH.[6]

Ультраочистка

Дихлорсилан должен быть сверхчистым и концентрированным, чтобы его можно было использовать для производства полупроводников.[4] эпитаксиальные слои кремния, которые используются в микроэлектронике. Наращивание кремниевых слоев приводит к образованию толстых эпитаксиальных слоев, которые создают прочную структуру.[4]

Преимущество использования

Дихлорсилан используется в качестве исходного материала для слоев полупроводникового кремния, используемых в микроэлектронике. Он используется, потому что он разлагается при более низкой температуре и имеет более высокую скорость роста кристаллов кремния.[4]

Угрозы безопасности

Это химически активный газ, который легко гидролизуется и самовоспламеняется на воздухе. Дихлорсилан также очень токсичен, и в любом эксперименте с использованием этого химического вещества необходимо принимать профилактические меры.[7] Угрозы безопасности также включают раздражение кожи и глаз и вдыхание.[8]

Рекомендации

  1. ^ "nchem.403-comp13 - Резюме соединения". PubChem Compound. США: Национальный центр биотехнологической информации. 27 марта 2005 г. Идентификаторы и связанные записи. Получено 30 ноября 2011.
  2. ^ http://encyclopedia.airliquide.com/Encyclopedia.asp?GasID=23
  3. ^ а б c d Сейферт, Д., Пруд'Хомм, К., Вайзман, Г., Циклические полисилоксаны, полученные при гидролизе дихлорсилана, Неорганическая химия, 22, 2163-2167.
  4. ^ а б c d Воротынцев В., Мочалов Г., Колотилова М., Кинетика выделения дихлорсилана из смеси хлорсиланов перегонкой с использованием стандартной насадки, Теоретические основы химической инженерии, 38 (4), 355-359
  5. ^ а б c Seyferth D., Prud’Homme C., Linear Polysiloxanes from Dichlorosilane, Inorganic Chemistry, 23, 4412-4417.
  6. ^ а б Уолч С., Датео С. Пути и скорости термического разложения силана, хлорсилана, дихлорсилана и трихлорсилана, Journal of Physical Chemistry, 105, 2015-2022
  7. ^ Воротынцев В., Мочалов Г., Колотилова, Волкова Е., Газохроматографическое и масс-спектрометрическое определение примесных углеводородов в хлорорганических соединениях и дихлорсилане, Журнал аналитической химии, 61 (9), 883-888
  8. ^ Паспорт безопасности материала Praxair (2007 г.)

внешняя ссылка