Оксинитрид кремния - Silicon oxynitride

Оксинитрид кремния
Sinoite.png
Имена
Другие имена
Оксид нитрида кремния, оксид динитрида кремния
Идентификаторы
ECHA InfoCard100.031.617 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 234-793-1
Характеристики
N2ОSi2
Молярная масса100.183 г · моль−1
ВнешностьБесцветные кристаллы
Плотность2,81 г · см−3
Структура
Орторомбический[1]
Cmc21 № 36, Символ Пирсона oS20
а = 0,48553 нм, б = 0,52194 нм, c = 0,52194 нм, Z = 4
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

Оксинитрид кремния это керамика материал с химической формулой SiOИксNу. В то время как в аморфных формах его состав может постоянно меняться от SiO2 (кремнезем ) и Si3N4 (нитрид кремния ) единственной известной промежуточной кристаллической фазой является Si2N2О.[2] Встречается в природе как редкий минерал. синоит в некоторых метеоритах и ​​может быть синтезирован в лаборатории.[3]

Характеристики

Кристаллическая структура Si2N2О. Атомы: красный - О, синий - N, серый - Si.[1]

Кристаллическая структура оксинитрида кремния построена SiN3О-тетраэдры, соединенные через атомы кислорода вдоль c ось и через перпендикулярные ей атомы азота. Прочная ковалентная связь этой структуры приводит к высокой предел прочности при изгибе и устойчивость к нагреванию и окислению до температур около 1600 ° C.[4]

Синтез

Поликристаллическая керамика оксинитрида кремния в основном производится нитридированием смеси Si и диоксида кремния при температуре выше точки плавления кремния (1414 ° C) в диапазоне 1420–1500 ° C:[4][5]

3 Si + SiO2 + 2 N2 → 2 Si2N2О

Оксинитрид кремния с различной стехиометрией также может возникать как продукты пиролиза прекерамических полимеров, а именно полисиланов и полиэтоксисилсесквиазана. Полученные таким образом материалы SiON называются полимерная керамика или PDC. Используя прекерамические полимеры Плотная или пористая керамика оксинитрида кремния в сложных формах может быть получена с использованием методов формования, обычно применяемых для полимеров.[6]

Приложения

Тонкие пленки оксинитрида кремния могут быть выращены на кремнии с использованием различных методов плазменного осаждения и использованы в микроэлектронике в качестве диэлектрического слоя, альтернативного диоксид кремния и нитрид кремния с преимуществами низких токов утечки и высокой термостойкости.[7] Эти пленки имеют аморфную структуру, поэтому их химический состав может сильно отличаться от Si.2N2О. Путем изменения соотношения азот / кислород в этих пленках их показатель преломления можно непрерывно регулировать от значения ~ 1,45 для диоксида кремния до ~ 2,0 для нитрида кремния. Это свойство полезно для градиентная оптика компоненты, такие как волокна с градиентным индексом.[8]

Оксинитриды кремния могут быть легированы атомами металлов. Самый распространенный пример: сиалон, семейство четвертичных соединений SiAlON. Оксинитриды четвертичного кремния, содержащие лантаноид элемент, такой как La, Eu или / и Ce, используются как люминофор.[9]

Рекомендации

  1. ^ а б Охаши, Масаёши; и другие. (1993). «Растворимость алюминия в твердом состоянии в O'-SiAlON». Варенье. Ceram. Soc. 76 (8): 2112–2114. Дои:10.1111 / j.1151-2916.1993.tb08343.x.
  2. ^ Хиллерт М., Йонссон С., Сундман Б. (1992). «Термодинамический расчет системы Si-N-O». Z. Metallkd. 83: 648–654.
  3. ^ Ryall, W. R .; Муан, А. (1969). «Стабильность оксинитрида кремния». Наука. 165 (3900): 1363–4. Bibcode:1969Sci ... 165.1363R. Дои:10.1126 / science.165.3900.1363. PMID  17817887.
  4. ^ а б Ральф Ридель (18 апреля 2008 г.). Керамика и техника: конструкции. Wiley-VCH. С. 97–. ISBN  978-3-527-31155-2. Получено 8 октября 2011.
  5. ^ А. Е. Рубин (1997). "Синоит (Si2N2O): Кристаллизация из ударных расплавов EL-хондрита » (PDF). Американский минералог. 82: 1001. Дои:10.2138 / am-1997-9-1016.
  6. ^ SiON PDC
  7. ^ Э. С. Махлин (9 декабря 2005 г.). Материаловедение в микроэлектронике: влияние структуры на свойства тонких пленок. Эльзевир. С. 36–. ISBN  978-0-08-044639-4. Получено 8 октября 2011.
  8. ^ Альберт Р. Ландгребе; Электрохимическое общество. Подразделение диэлектрической науки и технологий; Электрохимическое общество. Отделение высокотемпературных материалов (2001). Тонкие изолирующие пленки из нитрида кремния и диоксида кремния: материалы шестого международного симпозиума. Электрохимическое общество. С. 191–. ISBN  978-1-56677-313-3. Получено 8 октября 2011.
  9. ^ Се, Жун-Цзюнь; Хиросаки, Наото (2007). «Оксинитридные и нитридные люминофоры на основе кремния для белых светодиодов - обзор» (бесплатная загрузка). Наука и технология перспективных материалов. 8 (7–8): 588. Bibcode:2007STAdM ... 8..588X. Дои:10.1016 / j.stam.2007.08.005.