Platinsilicid - Platinum silicide

Platinsilicid
MnP.png
Namen
IUPAC-Name
Platinsilicid
Bezeichner
3D-Modell ( JSmol )
  • InChI=1S/Pt.Si
    Schlüssel: XRZCZVQJHOCRCR-UHFFFAOYSA-N
  • [Si].[Pt]
Eigenschaften
PtSi
Molmasse 223,17 g/mol
Aussehen Orthorhombische Kristalle
Dichte 12,4 g / cm 3
Schmelzpunkt 1.229 °C (2.244 °F; 1.502 K)
Struktur
Orthorhombisch
Pnma (Nr. 62), oP8
a  = 0,5577 nm, b  = 0,3587 nm, c  = 0,5916 nm
4
Gefahren
Flammpunkt Nicht brennbar
Sofern nicht anders angegeben, beziehen sich die Daten auf Materialien im Standardzustand (bei 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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Infobox-Referenzen

Platinsilicid , auch bekannt als Platinmonosilicid , ist die anorganische Verbindung mit der Formel PtSi. Es ist ein Halbleiter , der sich beim Abkühlen auf 0,8 K in einen Supraleiter verwandelt .

Struktur und Bindung

Die Kristallstruktur von PtSi ist orthorhombisch, wobei jedes Siliziumatom sechs benachbarte Platinatome hat. Die Abstände zwischen dem Silizium und den Platinnachbarn sind wie folgt: einer in einer Entfernung von 2,41 , zwei in einer Entfernung von 2,43 , einer in einer Entfernung von 2,52 und die letzten beiden in einer Entfernung von 2,64 . Jedes Platinatom hat sechs Silizium-Nachbarn im gleichen Abstand sowie zwei Platin-Nachbarn im Abstand von 2,87 und 2,90 Angström. Alle Abstände über 2,50 Angström werden als zu weit angesehen, um wirklich an Bindungswechselwirkungen der Verbindung beteiligt zu sein. Als Ergebnis wurde gezeigt, dass zwei Sätze kovalenter Bindungen die Bindungen bilden, die die Verbindung bilden. Ein Satz ist die Pt-Si-Pt-Bindung mit drei Zentren, und der andere Satz ist die Pt-Si-Bindung mit zwei Zentren. Jedes Siliziumatom in der Verbindung hat eine Dreizentrenbindung und zwei Zentrumsbindungen. Der dünnste PtSi-Film würde aus zwei alternierenden Atomebenen bestehen, einer einzigen Schicht orthorhombischer Strukturen. Dickere Schichten werden durch Stapeln von Paaren alternierender Blätter gebildet. Der Bindungsmechanismus zwischen PtSi ist dem von reinem Silizium ähnlicher als von reinem Platin oder Pt2Si, obwohl Experimente gezeigt haben, dass PtSi einen metallischen Bindungscharakter aufweist, der reinem Silizium fehlt.

Synthese

Methoden

PtSi kann auf verschiedene Weise synthetisiert werden. Die Standardmethode besteht darin, einen dünnen Film aus reinem Platin auf Siliziumwafer abzuscheiden und in einem konventionellen Ofen bei 450–600 °C für eine halbe Stunde in inerter Umgebung zu erhitzen. Der Prozess kann nicht in einer mit Sauerstoff angereicherten Umgebung durchgeführt werden, da dies zur Bildung einer Oxidschicht auf dem Silizium führt, die die Bildung von PtSi verhindert. Eine sekundäre Synthesetechnik erfordert einen gesputterten Platinfilm, der auf einem Siliziumsubstrat abgeschieden wird. Aufgrund der Leichtigkeit, mit der PtSi durch Sauerstoff verunreinigt werden kann, wurden mehrere Variationen der Verfahren beschrieben. Es hat sich gezeigt, dass eine schnelle thermische Verarbeitung die Reinheit der gebildeten PtSi-Schichten erhöht. Niedrigere Temperaturen (200–450 °C) erwiesen sich ebenfalls als erfolgreich, höhere Temperaturen erzeugen dickere PtSi-Schichten, obwohl Temperaturen über 950 °C PtSi mit erhöhtem spezifischen Widerstand aufgrund von Clustern von großen PtSi-Körnern bildeten.

Kinetik

Trotz der verwendeten Synthesemethode bildet sich PtSi auf die gleiche Weise. Beim ersten Erhitzen von reinem Platin mit Silizium entsteht Pt2Si. Sobald alle verfügbaren Pt und Si verwendet sind und die einzigen verfügbaren Oberflächen Pt2Si sind, beginnt das Silizid die langsamere Reaktion der Umwandlung in PtSi. Die Aktivierungsenergie für die Pt2Si-Reaktion beträgt etwa 1,38 eV, während sie für PtSi bei 1,67 eV liegt.

Sauerstoff ist für die Reaktion äußerst schädlich, da er vorzugsweise an Pt bindet, wodurch die für die Pt-Si-Bindung verfügbaren Stellen begrenzt werden und die Silizidbildung verhindert wird. Es hat sich herausgestellt, dass ein O 2 -Partialdruck von nur 10 –7 ausreichend ist, um die Bildung des Silizids zu verlangsamen. Um dieses Problem zu vermeiden, werden inerte Umgebungen sowie kleine Glühkammern verwendet, um das Ausmaß einer möglichen Kontamination zu minimieren. Die Sauberkeit des Metallfilms ist ebenfalls äußerst wichtig, und unsaubere Bedingungen führen zu einer schlechten PtSi-Synthese.

In bestimmten Fällen kann eine Oxidschicht von Vorteil sein. Bei Verwendung von PtSi als Schottky-Barriere verhindert eine Oxidschicht den Verschleiß des PtSi.

Anwendungen

PtSi ist ein Halbleiter und eine Schottky-Barriere mit hoher Stabilität und guter Empfindlichkeit und kann in Infrarotdetektion, Wärmebildgebung oder ohmschen und Schottky-Kontakten verwendet werden. Platinsilicid wurde in den 1980er und 90er Jahren am häufigsten untersucht und verwendet, wird jedoch aufgrund seiner geringen Quanteneffizienz weniger häufig verwendet. PtSi wird heute am häufigsten in Infrarotdetektoren verwendet, da es große Wellenlängen zur Detektion verwenden kann. Es wurde auch in Detektoren für die Infrarotastronomie verwendet. Es kann mit guter Stabilität bis zu 0,05 °C betrieben werden. Platinsilicid bietet eine hohe Gleichmäßigkeit der abgebildeten Arrays. Aufgrund der geringen Kosten und Stabilität eignet es sich für vorbeugende Wartung und wissenschaftliche IR-Bildgebung.

Siehe auch

Verweise