Le tétrachlorure de silicium est un composé chimique, de formule SiCl4. C'est un liquide incolore, relativement volatil, essentiel pour l'industrie des semi-conducteurs et des cellules photovoltaïques, pour la production de certains polymères de silicone (employés dans les colles, joints, lubrifiants, isolants électriques et matériaux médicaux) et pour produire d'autres dispositifs nécessitant du silicium à faible niveau d’impuretés.
Fabrication
Le tétrachlorure de silicium est préparé à partir de silicium et de dichlore :
Si + 2 → .
Lors du traitement du dioxyde de silicium on utilise du chlorure d'hydrogène, celui-ci peut aussi être utilisé dans la synthèse du tétrachlorure de silicium :
Si + 4 HCl → + 2 .
Réactivité Le tétrachlorure de silicium est un composé très réactif. En particulier, il réagit violemment avec l'eau, contrairement au tétrachlorure de carboneCeci peut être expliqué par la différence de rayon entre les atomes de carbone et de silicium : l'atome de carbone, plus petit, est davantage « protégé » par les quatre atomes de chlore qui l'entourent. :
+ 2 → + 4 HCl.
Usages Le tétrachlorure de silicium est utilisé comme intermédiaire chimique lors de la fabrication du polysilicium (forme de silicium ultrapure)., en raison de son point d'ébullition favorable à une purification par distillations fractionnées successives.
Il est réduit en trichlorosilane (HSiCl₃) par hydrogène gazeux dans un réacteur d’hydrogénation, puis utilisé directement dans le procédé Siemens ou encore réduit en silane (SiH₄) et injecté dans un réacteur à lit fluidisé. Le tétrachlorure de silicium réapparaît dans ces deux procédés comme sous-produit et est recyclé dans le réacteur d’hydrogénation. L'épitaxie en phase vapeur par réduction du tétrachlorure de silicium avec de l’hydrogène à environ a se fait selon la réaction suivante : SiCl₄(g) + 2 H₂(g) → Si(s) + 4 HCl(g) à ..
Le polysilicium ainsi obtenu est utilisé en grande quantité sous forme de plaquettes par l'industrie photovoltaïque pour fabriquer les cellules solaires conventionnelles à base de silicium cristallin, ainsi que par l’industrie des semi-conducteurs.
Le tétrachlorure de silicium peut aussi être hydrolysé pour produire de la silice pyrogénée. Le tétrachlorure de silicium de haute pureté est employé fabriquer les fibres optiques (il doit être exempt d’impuretés contenant de l'hydrogène, telles que le trichlorosilane). Les fibres optiques sont produites par des procédés tels que le dépôt chimique en phase vapeur modifiée (MCVD) et le dépôt en phase gazeuse oxygénée (OFD), où le tétrachlorure de silicium est oxydé en silice pure en présence d’oxygène. Il est aussi utilisé comme matière première dans la production de silice fondue.
Toxicologie, écotoxicologie Sicl₄ étant réactif et corrosif, il peut affecter la santé humaine et l'environnement, s'il est libéré dans l'atmosphère. C'est un produit réglementé qui nécessite le respect de protocoles de sécurité, notamment car il réagit (vigoureusement) avec de l'eau en produisant de l'acide chlorhydrique (HCL, corrosif et source de dommages environnementaux).
Il est important de noter que l'utilisation de sicl₄ est soumise à des règlementations strictes et à des protocoles de sécurité en raison de ses risques environnementaux et santé potentiels.
Des problèmes environnementaux liés à la production de tétrachlorure de silicium ont été signalés en Chine, en lien avec la demande croissante de cellules photovoltaïques stimulée par des programmes de subventions..
Notes et références
Catégorie:Composé du silicium Silicium Catégorie:Silane Catégorie:Halogénure non-métallique