Главная
Новости
Статьи
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Грунтовые основания
Опорные сооружения




16.05.2021


08.05.2021


07.05.2021


07.05.2021


06.05.2021


05.05.2021


05.05.2021





Яндекс.Метрика

Дисилицид титана

23.03.2021

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: T i O 2 + 4 S i = T i S i 2 + 2 S i O {displaystyle {mathsf {TiO_{2}+4Si=TiSi_{2}+2SiO}}} При замене чистого кремния на его оксид для восстановления могут быть использованы графит и карбид кремния. При этом реакция имеет следующий вид: T i O 2 + 2 S i O 2 + 6 C = T i S i 2 + 6 C O {displaystyle {mathsf {TiO_{2}+2SiO_{2}+6C=TiSi_{2}+6CO}}}
  • 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 высокотемпературную.

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, соответственно
  • 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:

2 T i S i 2 + 14 H 3 P O 4 = 2 T i H 3 ( P O 4 ) 3 + 4 S i O ( P O 3 ) 2 + 11 H 2 + 4 H 2 O {displaystyle {mathsf {2TiSi_{2}+14H_{3}PO_{4}=2TiH_{3}(PO_{4})_{3}+4SiO(PO_{3})_{2}+11H_{2}+4H_{2}O}}}

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.