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| 名前 | |
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| IUPAC名
白金シリサイド
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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パブケム CID
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| プロパティ | |
| Ptシ | |
| モル質量 | 223.169 グラムモル−1 |
| 外観 | 斜方晶系結晶[1] |
| 密度 | 12.4 g/cm3 [ 1] |
| 融点 | 1,229 °C (2,244 °F; 1,502 K) [1] |
| 構造 | |
| 斜方晶系[2] | |
| Pnma（No.62）、oP8 | |
a = 0.5577 nm、b = 0.3587 nm、c = 0.5916 nm
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数式単位( Z )
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4 |
| 危険 | |
| 引火点 | 不燃性 |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
 （それは何ですか ？）
 インフォボックス参照
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白金シリサイドは白金モノシリサイドとも呼ばれ、化学式PtSiの無機化合物です。0.8 Kに冷却すると超伝導体になる半導体です。 [3]
構造と結合
PtSi の結晶構造は斜方晶系で、各シリコン原子は 6 つの隣接する白金原子を持っています。シリコンと白金の隣接原子間の距離は、1 つが 2.41オングストローム、2 つが 2.43 オングストローム、1 つが 2.52 オングストローム、最後の 2 つが 2.64 オングストロームです。各白金原子には、同じ距離に 6 つのシリコン隣接原子があり、2.87 オングストロームと 2.90 オングストロームの距離に 2 つの白金隣接原子があります。2.50 オングストロームを超える距離はすべて、化合物の結合相互作用に実際に関与するには遠すぎると考えられています。その結果、2 セットの共有結合が化合物を形成する結合を構成していることが示されています。1 セットは 3 つの中心 Pt–Si–Pt 結合であり、もう 1 セットは 2 つの中心 Pt–Si 結合です。化合物中の各シリコン原子は、1 つの 3 中心結合と 2 つの中心結合を持っています。PtSi の最も薄い膜は、2 つの交互の原子面、つまり斜方晶構造の 1 つのシートで構成されます。より厚い層は、交互のシートのペアを積み重ねることによって形成されます。PtSi 間の結合のメカニズムは、純粋なプラチナまたはPt 2 Siよりも純粋なシリコンのメカニズムに似ていますが、実験により、PtSi には純粋なシリコンにはない金属結合特性があることが明らかになっています。[4]
合成
方法
PtSiはいくつかの方法で合成できます。標準的な方法では、純粋な白金の薄膜をシリコンウェーハ上に堆積し、従来の炉で不活性雰囲気下で450～600℃で30分間加熱します。このプロセスは酸素のある環境では実行できません。酸素のある環境ではシリコン上に酸化物層が形成され、PtSiの形成が妨げられるためです。[5]
合成のための二次技術では、シリコン基板上にスパッタリングされたプラチナ膜を堆積させる必要がある。PtSiは酸素によって汚染されやすいため、いくつかの方法のバリエーションが報告されている。急速熱処理は、形成されるPtSi層の純度を高めることが示されている。 [6]低温（200～450℃）でも効果があることがわかった。[7]高温ではより厚いPtSi層が形成されるが、950℃を超える温度では大きなPtSi粒子のクラスターにより抵抗率の高いPtSiが形成される。[8]
キネティクス
合成方法にかかわらず、PtSi は同じように形成されます。純粋なプラチナを最初にシリコンとともに加熱すると、Pt 2 Si が形成されます。利用可能な PtとSi がすべて使用され、利用可能な表面がPt 2 Siのみになると、シリサイドは PtSi に変換する遅い反応を開始します。Pt 2 Si反応の活性化エネルギーは約 1.38 eV ですが、PtSi の場合は 1.67 eV です。
酸素は反応に極めて有害で、Ptと結合しやすく、Pt-Si結合に利用できる部位を制限し、シリサイド形成を妨げます。10 −7という低いO 2分圧でもシリサイド形成を遅らせるのに十分であることがわかっています。この問題を回避するために、不活性雰囲気が使用され、小さなアニールチャンバーを使用して潜在的な汚染を最小限に抑えます。[5]金属膜の清浄度も非常に重要であり、不浄な条件ではPtSi合成が不十分になります。[7]
場合によっては、酸化物層が有益なこともあります。PtSiをショットキーバリアとして使用する場合、酸化物層はPtSiの摩耗を防ぎます。[5]
アプリケーション
PtSiは半導体であり、安定性が高く感度に優れたショットキー障壁であり、赤外線検出、熱画像化、またはオーム接触およびショットキー接触に使用できます。[9]白金シリサイドは1980年代から1990年代にかけて最も広く研究され使用されていましたが、量子効率が低いためあまり使用されなくなりました。PtSiは現在、検出できる波長のサイズが大きいため、赤外線検出器で最も一般的に使用されています。 [10]赤外線天文学用の検出器にも使用されています。0.05°Cまで良好な安定性で動作できます。白金シリサイドは、画像化されたアレイの均一性が高く、低コストで安定しているため、予防保守や科学的な赤外線画像化に適しています。
参照
参考文献
- ^ abc ヘインズ、ウィリアム・M.編（2016年）。CRC化学物理ハンドブック（第97版）。CRCプレス。p.4.79。ISBN 9781498754293。
- ^ Graeber, EJ; Baughman, RJ; Morosin, B. (1973). 「白金シリサイドおよび白金ゲルマニドの結晶構造と線形熱膨張率」Acta Crystallographica Section B: 構造結晶学および結晶化学29 ( 9): 1991–1994. doi : 10.1107/S0567740873005911 .
- ^ ヘインズ、ウィリアム・M.編（2016年）。CRC化学物理ハンドブック（第97版）。CRCプレス。p.12.68。ISBN 9781498754293。
- ^ Kelpeis, JE; Beckstein, O.; Pankratoc, O; Hart, GLW (2001). 「化学結合、弾性、および原子価力場モデル: α−Pt2Si および Pt'Si のケーススタディ」. Physical Review B. 64 ( 15): 155110. arXiv : cond-mat/0106187 . doi :10.1103/PhysRevB.64.155110. S2CID 2857031.
- ^ abc Pant, AK; Muraka, SP; Shepard, C.; Lanford, W. (1992). 「急速熱処理中の白金シリサイド形成の速度論」. Journal of Applied Physics . 72 (5): 1833–1836. Bibcode :1992JAP....72.1833P. doi :10.1063/1.351654.
- ^ Naem, AA (1988). 「急速熱処理によるプラチナシリサイドの形成」. Journal of Applied Physics . 64 (8): 4161–4167. Bibcode :1988JAP....64.4161N. doi :10.1063/1.341329.
- ^ ab Crider, CA; Poate, JM; Rowe, JE; Sheng, TT (1981). 「真空下および不純物制御雰囲気下でのプラチナシリサイド形成」. Journal of Applied Physics . 52 (4): 2860–2868. doi :10.1063/1.329018.
- ^ 「プラチナシリサイド膜の特性」。プラチナ金属レビュー。20 (1): 9. 1976。
- ^ 「プラチナシリサイド（PtSi）半導体」AZOマテリアル。2014年12月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014年4月28日閲覧。
- ^ US 5648297、Lin、True-Lon、Park、Jin S.、Gunapala、Sarath D.他、「長波長PTSI赤外線検出器およびその製造方法」、1997年7月15日発行、NASAに譲渡