Дисилицид титана — химическое соединение металла титана и кремния с формулой TiSi2. Содержание кремния в дисилициде титана составляет 53,98 % по массе.
Получение Дисилицид титана можно получить одним из следующих способов. Непосредственным насыщением титана кремнием: В качестве исходных компонентов используют порошки титана и кремния. В связи с экзотермичностью реакции подъем температуры ведут медленно и с промежуточными выдержками при температуре 700—800 °C. При достижении температуры 1200 °C делают окончательную выдержку в течение 1—2 часов. Восстановлением оксида титана кремнием с последующим силицированием: Процесс восстановления оксида титана кремнием проводят при температуре 1400 °C и выдержке 1,5—2 часа. Процесс образования дисилицида титана идет по реакции:
При замене чистого кремния на его оксид для восстановления могут быть использованы графит и карбид кремния. При этом реакция имеет следующий вид:
Синтезом из растворов в металлических расплавах: Для процесса образования силицида используют вспомогательную расплавленную металлическую ванну цинка. При этом цинк при температуре процесса 700—900 °C сравнительно хорошо растворяет исходные компоненты, в результате чего в расплаве происходит реакция образования дисилицида титана. По окончании процесса расплав охлаждают и химическим путём отделяют силицид от цинка. Этим способом могут быть получены монокристаллы TiSi2. Осаждением из газовой фазы: Суть метода заключается в восстановлении тетрахлоридов титана и кремния, находящихся в газовой фазе, водородом и осаждением их на нагретой поверхности. Процесс ведут в температуре 900−1300 °C. Электролизом расплавленных сред: Исходными компонентами и средой процесса является 10% раствор диоксида титана в расплавленном гексафторосиликате калия (K2SiF2), электролиз которого позволяет получить мелкодисперсные кристаллы силицида.
Физические свойства Дисилицид титана представляет собой порошок железно−серого цвета. Имеет две полиморфные модификации.
Низкотемпературная метастабильная модификация (C49) имеет ромбическую базоцентрированную решетку, пространственная группа Cmcm, периоды решетки а = 0,362 нм, b = 1,376 нм, c = 0,360 нм. Образование метастабильной модификации имеет место при получении тонких плёнок TiSi2 на подложке из кристалла кремния при температуре 450—600 °C. При нагреве свыше 650 °C низкотемпературная модификация переходит в высокотемпературнуюYoon S., Jeon H. A study on the change in the phase transition temperature of TiSi2 by adding the Zr element on different Si substrates // J. Korean Phys. Soc. – 1999. – Vol. 34, No. 4. – P. 365-370..
Высокотемпературная модификация (C54) является стабильной и имеет ромбическую гранецентрированную решетку, пространственная группа Fddd, периоды решетки а = 0,8279 нм, b = 0,4819 нм, c = 0,8568 нм. Удельное электрическое сопротивление низкотемпературной и высокотемпературной фаз составляет 60—70 мкОм•см и 12—20 мкОм•см, соответственноClevenger L. A. et al. Study of C49-TiSi2 and C54-TiSi2 formation on doped polycrystalline silicon using in situ resistance measurements during annealing // J. Appl. Phys. – 1994. – Vol. 76, No. 12. – P. 7874-7881. Коэффициент линейного теплового расширения 12,5•10−6 1/K при 200—1200 °C Микротвёрдость 8,75 ГПа Модуль упругости 259 ГПа
Химические свойства Дисилицид титана является химически стойким по отношению к азотной, серной, соляной, щавелевой кислотам. Не растворяется в воде и в разбавленных растворах щелочей. Слабо взаимодействует с царской водкой. Дисилицид титана растворяется в плавиковой кислоте и в её смеси с азотной кислотой, а также в растворах фтористого аммония и в щелочных растворах в присутствии винного и лимонного натра и трилона Б .
Реагирует с ортофосфорной кислотой по реакции:
Окисляется кислородом при температуре свыше 700 °C. С хлором и фтором взаимодействует при высоких температурах (900 °C в случае хлора).
Применение Благодаря низкому электросопротивлению и высокой термической стабильности (фаза C54) используется в виде контактов между полупроводниковым устройством и структурой, поддерживающей межсоединения, в производстве сверхбольших интегральных схем.
Примечания
Категория:Соединения титана титана