ケイ化物(シリサイド、Silicide)は、ケイ素と(通常は)より電気的陽性な元素との化合物である。

ケイ素は炭素と比べてより電気的陽性である。ケイ化物は構造的に炭化物よりもホウ化物に近い。

ホウ化物や炭化物と同様に、ケイ化物の組成は共有結合分子として簡単には規定できない。ケイ化物の化学結合は、導電的な金属的構造から共有結合的またはイオン結合的までの幅がある。全ての遷移金属以外のケイ化物は、ベリリウムを除いて記述されている。

水銀タリウムビスマスは、液体シリコンと混和する。

ケイ化物のケイ素原子は、多くの構造を持つことができる。

  • 孤立Si原子: 導電性をもつCu5Si、(V,Cr,Mn)3Si、Fe3Si、Mn3Si、非伝導性の(Mg,Ge,Sn,Pb)2Si、(Ca,Ru,Ce,Rh,Ir,Ni)2Si
  • Si2対: U3Si2HfThのケイ化物
  • Si4四面体:KSi、RbSi、CsSi
  • Sin鎖: USi、(Ti、Zr、Hf、Th、Ce、Pu)Si、CaSi、SrSi、YSi
  • 平面六角形グラファイト的Si層: β-USi2、その他のランタノイドやアクチノイドのケイ化物
  • 波形六角形Si層: CaSi2
  • 開放3次元Si骨格: SrSi2, ThSi2, α-USi2

自己整合プロセスで作られたシリサイドはサリサイドと呼ばれる。シリコンとその上に堆積した金属(アニーリング後にシリサイドの金属成分になる)が直接接触する領域でのみシリサイド接触が形成する。よってプロセスは自動的に位置調整(自己整合)されている。これは一般的にMOS/CMOSプロセスでソース/ドレイン、poly-Siゲートのオーミック接触を作るために行われる。

Na2SiとCa2Siなど第1族と第2族のケイ化物は、水と反応して水素とシランの両方またはいずれかを生成する。

2012年のコンシューマー・エレクトロニクス・ショー(CES)では、 水で動くケイ化ナトリウムを使った安全で環境に優しい1kWhまたは3kWh容量の携帯電話充電器が電力供給網から離れて時間を過ごす人々向けとして紹介された。塩水を含むどんな水でも使うことができ、水たまりでも動き泥やその他の堆積物で濃くならない。[1]

一方で遷移金属ケイ化物は通常、フッ化水素酸を除いた全ての水溶液とは反応しない。しかし赤熱した場合は、融解した水酸化カリウムフッ素塩素などのより反応性の高い物質と反応する。

ケイ化マグネシウムが塩酸HCl(aq)中に置かれたとき、シランSiH4が発生する。シランはメタンCH4に似た構造をもつが、より反応性が高い。 シランは自然発火性、つまり空気中では酸素が存在するため自発的に燃焼する。

Mg2Si(s) + 4HCl(aq) → SiH4(g) + 2MgCl2(s)
SiH4 + 2O2 → SiO2 + 2H2O

これらの反応は、第2族ケイ化物で一般的である。Mg2Siは硫酸とも同様に反応する。第1族ケイ化物はさらに反応性が高い。例えばケイ化ナトリウムNa2Siは水と直ちに反応し、ケイ酸ナトリウムNa2SiO3水素ガスを生成する。

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関連項目編集

参考文献編集

外部リンク編集

Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (英語) (2nd ed.). Butterworth-Heinemann英語版. ISBN 978-0-08-037941-8