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DE3122992A1 - Verfahren zur herstellung von polysilan - Google Patents

Verfahren zur herstellung von polysilan

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DE3122992A1
DE3122992A1 DE19813122992 DE3122992A DE3122992A1 DE 3122992 A1 DE3122992 A1 DE 3122992A1 DE 19813122992 DE19813122992 DE 19813122992 DE 3122992 A DE3122992 A DE 3122992A DE 3122992 A1 DE3122992 A1 DE 3122992A1
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DE
Germany
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liquid
tetrahydrofuran
polysilane
lithium
powder
Prior art date
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Application number
DE19813122992
Other languages
English (en)
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DE3122992C2 (de
Inventor
Phillip Edinburgh Scottland John
Michael John Kingston Milford Haven Dyfed Wales Thomas
Michael John Sunbury-on-Thames Middlesex Tricker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NAT RES DEV
National Research Development Corp UK
Original Assignee
NAT RES DEV
National Research Development Corp UK
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Publication date
Application filed by NAT RES DEV, National Research Development Corp UK filed Critical NAT RES DEV
Publication of DE3122992A1 publication Critical patent/DE3122992A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3122992C2 publication Critical patent/DE3122992C2/de
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/04Hydrides of silicon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)

Description

  • Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines unsubstituierten Polysilans mit der ungefähren Zusammensetzung #SiHn#x, wobei x groß ist -(wie zumindest 10) udd n 1 bis 2 beträgt Unsubstituierte Polysilane sind poteatielle Vorstufen für hydrierte amorphe Siliciumfilme. Diese Filme besitzen Eigenschaften wie Photoleitfähigkeit und können angewandt werden bei der Xerographie, für Bildverstärker und photoelektrische Vorrichtungen einschließlich Solarsellen, die Filme von solchem amorphem Silicium auf Substraten umfassen können. Derartige Solarzellen versprechen den wichtigen Vorteil von mäßigen Kosten für große Flächen bei einer guten Wirksamkeit.
  • Es sind verschiedene Synthesen für Polysilane bekannt.
  • Einige gehen aus von Verbindungen wie (Si3r2)1 oder Si5H10, die nicht im Handel erhältlich sind, wodurch die Zahl der durchzuführenden Stufen vergrößert wird. Ein anderes Verfahren geht aus von SiIIBr3, das so, wie es im allgemeinen hergestellt wird explosiv sein soll. Eine typische bekannte Synthese, die von Stock und Zaidler in berichte 56B(1923)986 angegeben ist, verläuft folgendermaßen: SiHCl3 + Na # (SiH)x.
  • Da das Natrium jedoch in Form eines Amalgams vorliegt, ist die Abtrennung des Produktes schwierig.
  • Ein anderes typisches bekanntes Verfahren, das von Stock und Somieski in Berichte, 56(1923)247 angegeben ist, verläuft folgendermaßen: SiH3Cl + Na -d(SiH2)g Hierbei ist jedoch die Ausbeute gering (theoretisches Maximum 2/3x) und das Hauptprodukt ist Monosilan, das bei Berührung mit Luft explodieren kann.
  • Ein anderes Verfahren, das Jedoch leicht zu einer Vielzahl von substituierten Ringverbindungen führt, ist angegeben von Matsumura, Brough und West in JCS Ohemical Communications 1978 S.1092 und verläuft folgendermaßen: Si(CH3)2Cl2 + Li(Tetrahydrofuran) #(CH3)2Si+x + 54 1/2% Ringverbindungen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines unsubstituierten Polysilans (der ungefähren Zusammensetzung #SiHn#x, wobei x groß und n 1 bis 2 ist), umfaßt die Umsetzung von SiHmX4-m, wobei 1 ein Fluor-, Chlor-, Brom- oder Jodatom und m = 1, 2 oder 3 ist, mit Lithium in einer Suspension in einer Flüssigkeit die gegenüber den Reagentien und dem Produkt inert ist und in der das Polysilan unlöslich ist. X ist vorzugsweise ein Chloratom; x ist vorzugsweise mindestens 10; m ist vorzugsweise 1 oder 2 und insbesondere 2.
  • Das Molverhältnis von Litbium:Si E I4-m sollte größer sein als (4 - m):1 und vorzugsweise 2,5(4 - m):1 (d.h. 5:1 für Dihalogensilan) betragen. Das Gewichtsverhältnis von Lithium zu der Flüssigkeit kann z.B. 1:90 betragen.
  • Die Flüssigkeit ist vorzugsweise eine solche, in der das ebenfalls anstehende LiX löslich ist und sie ist vorzugsweise in einer ausreichenden Menge vorhanden, um das gesamte entstehende LiX zu lösen. Eine geeignete Flüssigkeit ist Tetrahydrofuran.
  • Die Erfindung wird anhand der folgenden Beißpiele näher erläutert, 3eispiel 1 093 g (0,04 Mol) Lithium wurden in 30 cm³ (27 g) sorgfältig getrocknetem und entgastem Tetrahydrofuran suspendiert. Diese Suspension wurde in Abwesenheit von Feuchtigkeit und Luft mit gasförmigem Dichlorsilan SiH2C12 (0,20 g; 0,002 Mol;) Anfangseindruck bei Raumtemperatur 532 mbar (400 torr) umgesetzt.
  • Im Laufe der Zeit fiel ein orangefarbenes luftempfindliches Pulver aus (in diesem Falle nach 18 Stunden) und wurde von der Suspension innerhalb von nicht mehr als 24 Stunden entfernt, um eine weitere Umsetzung des Pulvers möglichst gering zu halten. Das Pulver sank zu Boden während das Lithium eher an der Oberfläche blieb. Das erleichterte die Trennung. Das Tetrahydrofuran zeigte, wenn es anschließend der Luft ausgesetzt warde, keine Reaktionsfähigkeit und das zeigt, daß Silanverbindungen (die in Tetrahydrofuran löslich wären) nicht in nennenswertem Ausmaß gebildet worden waren. Das bei der Reaktion entstandene Lithium-chlorid, das sich in Tetrahydrofuran löst, konnte aus diesem durch Zusatz von Hexan ausgefällt werden0 Das orangefarbene Pulver zeigte im IR-Spektrum Banden, die analog waren, denjenigen von dünnen Filmen von hydriertem amorphem Silicium, das hergestellt worden war durch Glimm-Entladungen.
  • Das Pulver wird daher als unsubstituiertes Polysilan mit der zusammensetzung #SiHn#x angesehen, wobei n ungefähr 2 ist und x (anders nachgewiesen) n$PoMP sein schien.
  • beispiel 2 0,3 g (0,04 Mol) Lithium wurden in 30 om3 (27 g) sorgfältig getrocknetem und entgastem Tetrahydrofuran gelöste Diese Lösung wurde in Abwesenheit von Feuchtigkeit und Luft mit trookenem Trichlorsilan SiHOl3 (0,27 g; 0,002 Mol) bei Raumtemperatur umgesetzt. Das Trichlorsilan schien mit dem Tetrahydrofuran misohbar zu sein.
  • Im Laufe der Zeit schied sich ein braunes luftempfindliches, festes Pulver ab;(im vorliegenden Falle nach 18 Stunden) das in nicht mehr als 24 Stunden von der Suspension entfernt wurde um eine weitere Reaktion des Pulvers möglichst gering zu halten, Das Pulver sank in der Flüssigkeit zu Boden, während das Lithium eher an der Oberfläche schwamm, Das erleichterte dle Trennung0 Das Tetrahydrofuran zeigte keine Reaktionsfähigkeit, wenn es anschließend der Luft ausgesetzt wurde. Das zeigt, daß Ringverbindungen (die in Tetrahydrofuran löslich wären) nicht in nennenswertem Maße entstanden waren.
  • Das braune Pulver wurde aufgrund des IR-Spektrums als unsubsti tuiertes Polysilan der Zusammensetzung (SiH+Xe wobei n ungefähr 1 ist angesehen. Aufgrund anderer Untersuchungen schien x 20 oder größer zu sein.

Claims (8)

  1. atentansprüche lo Verfahren zur Herstellung eines unsubstituierten Folysilans der ungefähren Zusammensetzung #SiHn#x, wobei x groß und n 1 bis 2 ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß man SiHmXa-m', wobei 1 ein Fluor-, Chlor-, rom- oder Jodatom bedeutet und m = 1, 2 oder 3 ist, mit Lithium in einer Suspension in einer Flüssigkeit, die gegenitber den Reagentien und dem Produkt inert ist und in der das Polysilan unlöslich ist, umsetzt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch g e k e n n z e i c h n e daß x mindestens 10 ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch g e k e a n -z e i c h n e t, daß X ein Chloratom ist.
  4. 4O Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 dadurch g e k e u nz e i o h a e t, daß m 1 oder 2 ist.
  5. 50 Verfahren nach Anspruch 4 dadurch g e k e n u z e i ¢ h n e t, daß m 2 ist.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5 dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß man eine solche Flüssigkeit verwendetlin der das ebenfalls entstehende Lii löslich ist.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6 dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß man als Flüssigkeit Tetrahydrofuran verwendet.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7 dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß man die Flüssigkeit in einer ausreichenden Menge verwendet, daß das gesamte entstehende LiX darin gelöst
DE19813122992 1980-06-11 1981-06-10 Verfahren zur herstellung von polysilan Granted DE3122992A1 (de)

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