Силицид платины - Platinum silicide

Силицид платины
MnP.png
Имена
Название ИЮПАК
Силицид платины
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
Характеристики
PtSi
Молярная масса223,17 г / моль
ВнешностьОрторомбические кристаллы[1]
Плотность12,4 г / см3[1]
Температура плавления 1229 ° С (2244 ° F, 1502 К)[1]
Структура
Орторомбический[2]
ПНМА (№ 62), oP8
а = 0,5577 нм, б = 0,3587 нм, c = 0,5916 нм
4
Опасности
точка возгоранияНегорючий
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N (что проверятьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Силицид платины, также известный как платина моносилицид, представляет собой неорганическое соединение с формулой PtSi. Это полупроводник что превращается в сверхпроводник при охлаждении до 0,8 К.[3]

Структура и склеивание

Кристаллическая структура PtSi является ромбической, каждый атом кремния имеет шесть соседних атомов платины. Расстояния между кремнием и соседями платины следующие: один на расстоянии 2,41 Ангстрема, два на расстоянии 2,43 Ангстрема, один на расстоянии 2,52 Ангстрема и последние два на расстоянии 2,64 Ангстрема. 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, превышающие 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 - две центральные связи Pt-Si. Каждый атом кремния в соединении имеет одну трехцентровую связь и две двухцентровые связи. Самая тонкая пленка PtSi будет состоять из двух чередующихся плоскостей атомов, одного листа орторомбической структуры. Более толстые слои формируются путем наложения пар чередующихся листов. Механизм связи между PtSi больше похож на механизм чистого кремния, чем на чистую платину или Pt2Si, хотя эксперименты выявили металлический характер связи в PtSi, которого нет в чистом кремнии.[4]

Синтез

Методы

PtSi можно синтезировать несколькими способами. Стандартный метод включает нанесение тонкой пленки чистой платины на кремниевые пластины и нагревание в обычной печи при 450–600 ° C в течение получаса в инертной среде. Процесс нельзя проводить в насыщенной кислородом среде, так как это приводит к образованию оксидного слоя на кремнии, предотвращающему образование PtSi.[5]Вторичный метод синтеза требует брызнул пленка платины, нанесенная на кремниевую подложку. Из-за того, что PtSi может легко загрязняться кислородом, было опубликовано несколько вариантов методов. Было показано, что быстрая термическая обработка увеличивает чистоту сформированных слоев PtSi.[6] Более низкие температуры (200–450 ° C) также оказались успешными. [7]более высокие температуры образуют более толстые слои PtSi, хотя при температурах, превышающих 950 ° C, образуется PtSi с повышенным сопротивлением из-за скоплений крупных зерен PtSi.[8]

Кинетика

Несмотря на используемый метод синтеза, PtSi образуется таким же образом. Когда чистая платина сначала нагревается с кремнием, образуется Pt2Si. После того, как все доступные Pt и Si будут использованы и единственными доступными поверхностями будут Pt2Si, силицид начнет более медленную реакцию превращения в PtSi. Энергия активации реакции Pt2Si составляет около 1,38 эВ, а для PtSi - 1,67 эВ.

Кислород чрезвычайно вреден для реакции, так как он будет связываться предпочтительно с Pt, ограничивая участки, доступные для связывания Pt-Si, и предотвращая образование силицида. Парциальное давление O2 всего 10−7 Было обнаружено, что этого достаточно для замедления образования силицида. Чтобы избежать этой проблемы, используются инертные окружающие среды, а также небольшие камеры для отжига, чтобы минимизировать потенциальное загрязнение.[5] Чистота металлической пленки также чрезвычайно важна, а нечистые условия приводят к плохому синтезу PtSi.[7]

В некоторых случаях может оказаться полезным оксидный слой. Когда PtSi используется в качестве Барьер Шоттки оксидный слой предотвращает износ PtSi.[5]

Приложения

PtSi - это полупроводник и барьер Шоттки с высокой стабильностью и хорошей чувствительностью, который может использоваться в инфракрасном обнаружении, тепловизионном изображении или омических контактах и ​​контактах Шоттки.[9] Силицид платины наиболее широко изучался и использовался в 1980-х и 90-х годах, но стал менее широко использоваться 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 использоваться 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 изображений массивов. Низкая стоимость и стабильность делают его подходящим для профилактического обслуживания и научной инфракрасной визуализации.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Хейнс, Уильям М., изд. (2016). CRC Справочник по химии и физике (97-е изд.). CRC Press. п. 4.79. ISBN  9781498754293.
  2. ^ Graeber, E.J .; Baughman, R.J .; Моросин, Б. (1973). «Кристаллическая структура и линейные тепловые расширения силицида платины и германида платины». Acta Crystallographica Раздел B Структурная кристаллография и кристаллохимия. 29 (9): 1991–1994. Дои:10.1107 / S0567740873005911.
  3. ^ Хейнс, Уильям М., изд. (2016). CRC Справочник по химии и физике (97-е изд.). CRC Press. п. 12,68. ISBN  9781498754293.
  4. ^ Kelpeis, J.E .; Beckstein, O .; Панкраток, О; Харт, G.L.W. (2001). "Модели химической связи, упругости и валентного силового поля: пример для α-Pt2Си и Пти ". Физический обзор B. 64 (15). arXiv:cond-mat / 0106187. Дои:10.1103 / PhysRevB.64.155110.
  5. ^ а б c Пант, А.К .; Muraka, S.P .; Shepard, C .; Лэнфорд, В. (1992). «Кинетика образования силицида платины при быстрой термической обработке». Журнал прикладной физики. 72 (5): 1833–1836. Bibcode:1992JAP .... 72.1833P. Дои:10.1063/1.351654.
  6. ^ Наэм, А.А. (1988). «Образование силицида платины с использованием быстрой термической обработки». Журнал прикладной физики. 64 (8): 4161–4167. Bibcode:1988JAP .... 64.4161N. Дои:10.1063/1.341329.
  7. ^ а б Crider, C.A .; Poate, J.M .; Rowe, J.E .; Шэн, Т.Т. (1981). «Образование силицида платины в условиях вакуума и контролируемых примесей». Журнал прикладной физики. 52 (4): 2860–2868. Дои:10.1063/1.329018.
  8. ^ «Свойства этой пленки силицида платины». Обзор платиновых металлов. 20 (1): 9. 1976.
  9. ^ "Полупроводники силицида платины (PtSi)". Материалы AZO. Архивировано из оригинал на 2014-12-22. Получено 2014-04-28.
  10. ^ US5648297A, Del Castillo, H.M .; S.D. Gunapala & E.W. Jones et al., "Длинноволновые инфракрасные детекторы PTSI и способ их изготовления", выпущенный 15 июля 1997 г.