El diclorosilano , o DCS como se le conoce comúnmente, es un compuesto químico con la fórmula H 2 SiCl 2 . En su uso principal, se mezcla con amoniaco (NH 3 ) en cámaras LPCVD para producir nitruro de silicio en el procesamiento de semiconductores. Una concentración más alta de DCS · NH 3 (es decir, 16: 1), generalmente resulta en películas de nitruro de menor tensión .
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Nombres | |||
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Nombre IUPAC Diclorosilano [1] | |||
Otros nombres Dihidruro de dicloruro silícico [ cita requerida ] | |||
Identificadores | |||
Modelo 3D ( JSmol ) | |||
Abreviaturas | DCS [ cita requerida ] | ||
ChemSpider | |||
Tarjeta de información ECHA | 100.021.717 ![]() | ||
Número CE |
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Malla | diclorosilano | ||
PubChem CID | |||
Número RTECS |
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un numero | 2189 | ||
Tablero CompTox ( EPA ) | |||
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Propiedades | |||
SiH 2Cl 2 | |||
Masa molar | 101,007 g mol −1 | ||
Apariencia | Gas incoloro | ||
Densidad | 4,228 g cm −3 | ||
Punto de fusion | −122 ° C (−188 ° F; 151 K) | ||
Punto de ebullición | 8 ° C; 46 ° F; 281 K a 101 kPa | ||
Reacciona | |||
Presión de vapor | 167,2 kPa (a 20 ° C) | ||
Termoquímica | |||
Entropía molar estándar ( S | 286,72 JK −1 mol −1 | ||
−320,49 kJ mol −1 | |||
Peligros | |||
Ficha de datos de seguridad | inchem.org | ||
Pictogramas GHS | ![]() ![]() ![]() | ||
Palabra de señal GHS | Peligro | ||
H220 , H250 , H280 , H314 , H330 | |||
P210 , P261 , P305 + 351 + 338 , P310 , P410 + 403 | |||
NFPA 704 (diamante de fuego) | |||
punto de inflamabilidad | -37 ° C (-35 ° F; 236 K) | ||
55 ° C (131 ° F; 328 K) [2] | |||
Límites explosivos | 4,1–99% | ||
Compuestos relacionados | |||
Diclorosilanos relacionados | Triclorosilano Tetracloruro de silicio | ||
Compuestos relacionados | Diclorometano | ||
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |||
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Referencias de Infobox | |||
Historia
El diclorosilano se preparó originalmente en 1919 mediante la reacción en fase gaseosa de monosilano , SiH 4 , con cloruro de hidrógeno , HCl, y luego lo informaron Stock y Somieski. Se encontró que en la fase gaseosa , el diclorosilano reacciona con el vapor de agua para dar un prosiloxano monomérico gaseoso , H 2 SiO. El prosiloxano se polimeriza rápidamente en la fase líquida y lentamente en la fase gaseosa, lo que da como resultado polisiloxanos líquidos y sólidos [H 2 SiO] n . La porción líquida del producto, que se recoge mediante destilación al vacío, se vuelve viscosa y gelifica a temperatura ambiente. La hidrólisis se realizó en una solución de H 2 SiCl 2 en benceno por contacto breve con agua, y se determinó que el peso molecular era consistente con una composición promedio de [H 2 SiO] 6 . Mediante determinaciones analíticas y de peso molecular, se decidió que n estuviera entre 6 y 7. Luego, mediante más experimentación con el producto, se determinó que n aumenta a medida que aumenta el tiempo. Después de estar en contacto con el medio de hidrólisis acuoso durante un período de tiempo más largo , se produjo un polímero, [HSi (OH) O] n . Había una disponibilidad limitada de diclorosilano hasta que creció la industria de la silicona. [3]
Reacciones y formación
La mayor parte del diclorosilano resulta como un subproducto de la reacción de HCl con silicio, una reacción destinada a dar triclorosilano .
La desproporción del triclorosilano es la ruta preferida. [4]
- 2 SiHCl 3 ⇌ SiCl 4 + SiH 2 Cl 2
Hidrólisis
Stock y Somieski completaron la hidrólisis del diclorosilano poniendo la solución de H 2 SiCl 2 en benceno en breve contacto con un gran exceso de agua. [3] [5] Se realizó una hidrólisis a gran escala en un sistema de disolvente mixto éter / alcano a 0 ° C, lo que dio una mezcla de [H 2 SiO] n volátil y no volátil . Fischer y Kiegsmann intentaron la hidrólisis de diclorosilano en hexano, usando NiCl 2 6H 2 O como fuente de agua, pero el sistema falló. [3] Sin embargo, completaron la hidrólisis usando Et 2 O / CCl 4 diluido a -10 ° C. El propósito de completar la hidrólisis del diclorosilano es recolectar los productos de hidrólisis concentrados, destilar la solución y recuperar una solución de oligómeros de [H 2 SiO] n en diclorometano. [3] Estos métodos se utilizaron para obtener polisiloxanos cíclicos.
Otro propósito de la hidrolización de diclorosilano es obtener polisiloxanos lineales, y se puede realizar mediante muchos métodos complejos diferentes. [5] La hidrólisis de diclorosilano en éter dietílico, diclorometano o pentano da polisiloxanos cíclicos y lineales. [5]
Descomposición
Su y Schlegal estudiaron la descomposición del diclorosilano usando la teoría del estado de transición (TST) usando cálculos al nivel G2. Wittbrodt y Schlegel trabajaron con estos cálculos y los mejoraron utilizando el método QCISD (T). [6] Mediante este método, se determinó que los productos de descomposición primarios eran SiCl2 y SiClH. [6]
Ultrapurificación
El diclorosilano debe ultrapurificarse y concentrarse para poder utilizarse en la fabricación de capas epitaxiales de silicio [4] semiconductoras , que se utilizan para microelectrónica. La acumulación de capas de silicio produce capas epitaxiales gruesas, lo que crea una estructura fuerte. [4]
Ventaja de uso
El diclorosilano se utiliza como material de partida para las capas de silicio semiconductoras que se encuentran en la microelectrónica. Se utiliza porque se descompone a una temperatura más baja y tiene una mayor tasa de crecimiento de cristales de silicio. [4]
Riesgos para la seguridad
Es un gas químicamente activo, que se hidroliza fácilmente y se autoinflama en el aire. El diclorosilano también es muy tóxico y se deben tomar medidas preventivas para cualquier experimento que involucre el uso de la sustancia química. [7] Los peligros para la seguridad también incluyen la irritación e inhalación de la piel y los ojos. [8]
Referencias
- ^ "nchem.403-comp13 - Resumen compuesto" . Compuesto PubChem . EE.UU .: Centro Nacional de Información Biotecnológica. 27 de marzo de 2005. Identificadores y registros relacionados . Consultado el 30 de noviembre de 2011 .
- ^ http://encyclopedia.airliquide.com/Encyclopedia.asp?GasID=23
- ^ a b c d Seyferth, D., Prud'Homme, C., Wiseman, G., Polisiloxanos cíclicos de la hidrólisis de diclorosilano, Química inorgánica, 22, 2163-2167
- ^ a b c d Vorotyntsev, V., Mochalov, G., Kolotilova, M., Cinética de la separación de diclorosilano a partir de una mezcla de clorosilanos por destilación usando un empaque regular, Fundamentos teóricos de la ingeniería química, 38 (4), 355-359
- ^ a b c Seyferth D., Prud'Homme C., Polisiloxanos lineales de diclorosilano, Química inorgánica, 23, 4412-4417
- ^ a b Walch, S., Dateo, C., Vías de descomposición térmica y tasas de silano, clorosilano, diclorosilancia y triclorosilano, Journal of Physical Chemistry, 105, 2015-2022
- ^ Vorotyntsev, V., Mochalov, G., Kolotilova, Volkova, E., Determinación por cromatografía de gases y espectrometría de masas de hidrocarburos de impurezas en compuestos organoclorados y diclorosilano, Journal of Analytical Chemistry, 61 (9), 883-888
- ^ Hoja de datos de seguridad de materiales de Praxair (2007)
enlaces externos
- Ficha de datos de seguridad para diclorosilano de Praxair®