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Un siliciuro es un tipo de compuesto químico que combina silicio con un elemento generalmente más electropositivo .
El silicio es más electropositivo que el carbono . En cuanto a sus propiedades físicas, los siliciuros son estructuralmente más parecidos a los boruros que a los carburos . Sin embargo, debido a las diferencias de tamaño, los siliciuros no son isoestructurales con los boruros y los carburos. [ 1 ]
Los enlaces en los siliciuros varían desde estructuras conductoras similares a metales hasta enlaces covalentes o iónicos . Se han descrito siliciuros de todos los metales no de transición, excepto el berilio . Los siliciuros se utilizan en interconexiones . [ 2 ]
Estructura
Los átomos de silicio en los siliciuros pueden tener muchas organizaciones posibles:
- Átomos de silicio aislados: CrSi , MnSi , FeSi , CoSi , Cu 5 Si , (V,Cr,Mn) 3 Si, Fe 3 Si , Mn 3 Si , Mg 2 ( Si ,Ge,Sn,Pb) , (Ca,Ru,Ce,Rh,Ir,Ni) 2 Si , eléctricamente conductores ( o semiconductores).
- Pares de Si 2 : U 3 Si 2 , siliciuros de hafnio y torio
- Si 4 tetraedros : K Si, Rb Si, Cs Si
- Cadenas sin : USi, (Ti, Zr, Hf, Th, Ce, Pu)Si , CaSi, SrSi, YSi
- Capas planas hexagonales de Si similares al grafito : β-USi 2 , siliciuros de otros lantánidos y actínidos
- Capas hexagonales de Si corrugadas: CaSi 2
- Esqueletos de Si tridimensionales abiertos: SrSi 2 , ThSi 2 , α-USi 2
Preparación y reactividad
La mayoría de los siliciuros se producen por combinación directa de los elementos. [ 1 ] Sin embargo, el proceso es extremadamente exotérmico y el control de la reacción es deficiente. En raras ocasiones, un óxido metálico puede sufrir una reducción silicobárica, en la que el silicio puro desoxigena el metal para formar un óxido de silicio, que luego se elimina al vacío. Como alternativa, el aluminio o el cobre fundidos son disolventes adecuados para la aleación. [ 3 ]
Un siliciuro preparado mediante un proceso autoalineado se denomina saliciuro . En este proceso, los contactos de siliciuro se forman únicamente en aquellas áreas donde el metal depositado (que tras el recocido se convierte en un componente metálico del siliciuro) está en contacto directo con el silicio; por lo tanto, el proceso es autoalineado. Se implementa comúnmente en procesos MOS/ CMOS para contactos óhmicos de la fuente, el drenador y la compuerta de polisilicio.
Metales alcalinos y alcalinotérreos
Los siliciuros de los grupos 1 y 2, como el Na₂Si y el Ca₂Si , reaccionan con el agua, produciendo hidrógeno y/o silanos. En la Feria de Electrónica de Consumo (CES) de 2012 se presentó un cargador de teléfono móvil seguro y ecológico de 1 kWh o 3 kWh de capacidad, que utiliza siliciuro de sodio y funciona con agua, para personas que pasan tiempo lejos de la red eléctrica. Se puede usar cualquier tipo de agua, incluso agua salada, e incluso agua de charco, siempre que no esté espesada con lodo u otros sedimentos. [ 4 ]
El siliciuro de magnesio reacciona con ácido clorhídrico para dar silano :
- Mg 2 Si + 4 HCl → SiH 4 + 2 MgCl 2
Los siliciuros del grupo 1 son aún más reactivos. Por ejemplo, el siliciuro de sodio, Na₂Si , reacciona rápidamente con el agua para producir silicato de sodio , Na₂SiO₃ , e hidrógeno gaseoso. El siliciuro de rubidio es pirofórico y se inflama al contacto con el aire. [ 5 ]
Metales de transición y otros elementos
Los siliciuros de metales de transición suelen ser inertes en soluciones acuosas. A temperatura roja, reaccionan con hidróxido de potasio , flúor y cloro . El mercurio , el talio , el bismuto y el plomo son inmiscibles con el silicio líquido.
Aplicaciones
Las películas delgadas de siliciuro tienen aplicaciones en microelectrónica debido a su alta conductividad eléctrica, estabilidad térmica, resistencia a la corrosión y compatibilidad con los procesos de obleas fotolitográficas . [ 6 ] Por ejemplo, los siliciuros formados sobre capas de polisilicio , llamados policiuros , se utilizan comúnmente como material de interconexión en circuitos integrados por su alta conductividad. [ 7 ] Los siliciuros formados a través del proceso de salicida también se utilizan como metal de baja función de trabajo en contactos óhmicos y Schottky . [ 8 ] Los metales de alta función de trabajo a menudo no son ideales para su uso en uniones metal-semiconductor directamente debido al anclaje del nivel de Fermi donde el potencial de barrera Schottky de la unión se bloquea alrededor de 0,7–0,8 V. Por esta razón, los diodos Schottky de bajo voltaje directo y las interconexiones óhmicas entre un semiconductor y un metal a menudo utilizan una capa delgada de siliciuro en la interfaz metal-semiconductor.
Lista (incompleta)
- Siliciuro de níquel , NiSi
- Siliciuro de sodio , NaSi
- Siliciuro de magnesio , Mg₂Si
- Siliciuro de platino , PtSi (el platino es en realidad más electronegativo que el silicio).
- Siliciuro de titanio , TiSi₂
- Siliciuro de tungsteno , WSi 2
- Disiliciuro de molibdeno , MoSi 2
- Siliciuro de neptunio , NpSi 2
Véase también
Referencias
- 1 2 Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Química de los elementos (2.ª ed.). Butterworth-Heinemann. págs. 335-336. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN 978-0-08-037941-8.
- ↑ Schlesinger, Mark E. (1990). "Termodinámica de siliciuros de metales de transición sólidos". Chemical Reviews . 90 (4): 607– 628. doi : 10.1021/cr00102a003 .
- ↑ Brauer, Georg, ed. (1965). «Aleaciones y compuestos intermetálicos». Manual de Química Inorgánica Preparativa . Vol. 2 (3 en el original alemán). Traducido por Stecher, Paul G. (2.ª ed.). Nueva York, NY: Academic Press / Scripta Technica. pp. 1795–1797 . LCCN 63-14307 .
- ↑ Cohen, Nancy. "Los tecnólogos de Estocolmo usan agua para cargar teléfonos móviles" . phys.org . Consultado el 26 de octubre de 2025 .
- ↑ Ampolla de rubidio abierta AL AIRE para reacciones químicas (Vídeo). ChemicalForce. 22 de febrero de 2020. El evento ocurre a las 10:51. Archivado del original el 21 de diciembre de 2021. Consultado el 23 de febrero de 2020 .
- ↑ Murarka, Shayam (1995). "Películas delgadas de siliciuro y sus aplicaciones en microelectrónica" . Intermetallics . 3 (3): 173– 186. doi : 10.1016/0966-9795(95)98929-3 . Recuperado el 26 de julio de 2023 .
- ↑ Z. Ma, LH Allen (2004). "3.3 Aspectos fundamentales de la reacción de películas delgadas de Ti/Si". En LJ Chen (ed.). Tecnología de siliciuro para circuitos integrados (procesamiento) . IET. págs. 50–61 . ISBN 9780863413520.
- ↑ Monch, W. (1987). "Rol de los estados de brecha virtual y los defectos en los contactos metal-semiconductor". Physical Review Letters . 58 (12). Physics Review Letter: 1260– 1263. Bibcode : 1987PhRvL..58.1260M . doi : 10.1103/PhysRevLett.58.1260 . PMID 10034383 .
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- Aniones