Siliciuro di platino

Siliciuro di platino
Nome IUPAC
Siliciuro di platino
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	PtSi
Massa molecolare (u)	223,17 g/mol
Numero CAS	12137-83-6
PubChem	9859339
SMILES	[Si].[Pt]
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/l, in c.s.)	12400 g/cm3[1]
Temperatura di fusione	1229[1]
Indicazioni di sicurezza
Punto di fiamma	non infiammabile
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Il siliciuro di platino, noto anche come monosiliciuro di platino, è un composto inorganico del platino e del silicio con formula PtSi. È un semiconduttore che si trasforma in un superconduttore quando viene raffreddato a 0,8 K^[2].

La struttura cristallina del siliciuro di platino è ortorombica, con ciascun atomo di silicio avente sei atomi di platino vicini. Il suo gruppo spaziale è Pnma (gruppo n°62), il suo simbolo di Pearson è oP8. Le costanti di reticolo sono: ${\displaystyle a=0,5577\,\mathrm {nm} }$, ${\displaystyle b=0,3587\,\mathrm {nm} }$ e ${\displaystyle c=0,5916\,\mathrm {nm} }$. Le distanze tra il silicio e i vicini di platino sono le seguenti: uno a una distanza di 2,41 Å, due a una distanza di 2,43 Å, uno a una distanza di 2,52 Å e gli ultimi due a una distanza di 2,64 Å. Ogni atomo di platino ha sei vicini di silicio alle stesse distanze, così come due vicini di platino, a una distanza di 2,87 e 2,90 Å. Tutte le distanze superiori a 2,50 Å sono considerate troppo lontane per essere realmente coinvolte nelle interazioni di legame del composto. Di conseguenza, è stato dimostrato che due serie di legami covalenti compongono i legami che formano il composto. Un insieme è costituito dai tre legami centrali Pt-Si-Pt e l'altro è costituito dai due legami centrali Pt-Si. Il film più sottile di siliciuro di platino sarebbe costituito da due piani alternati di atomi, un unico foglio di strutture ortorombiche; strati più spessi sono formati impilando coppie di fogli alternati. Il meccanismo di legame nel siliciuro di platino è più simile a quello del silicio puro rispetto al platino puro, sebbene la sperimentazione abbia rivelato il carattere di legame metallico nel siliciuro di platino che manca al silicio puro^[3].

Il siliciuro di platino può essere sintetizzato in diversi modi. Il metodo standard prevede la deposizione di un sottile film di platino puro su wafer di silicio e il riscaldamento in un forno convenzionale a 450-600 °C per mezz'ora in ambienti inerti. Il processo non può essere eseguito in un ambiente ossigenato, poiché ciò comporterebbe la formazione di uno strato di ossido sul silicio, impedendo la formazione di siliciuro di platino^[4]. Una tecnica secondaria per la sintesi richiede un film di platino spruzzato depositato su un substrato di silicio; a causa della facilità con cui il siliciuro di platino può essere contaminato dall'ossigeno, sono state riportate diverse varianti dei metodi. È stato dimostrato che il trattamento termico rapido aumenta la purezza degli strati di siliciuro di platino formati^[5]. Anche temperature più basse (200–450 °C) hanno avuto successo^[6]; temperature più alte producono strati di siliciuro di platino più spessi, sebbene temperature superiori a 950 °C abbiano formato siliciuro di platino con una maggiore resistività a causa di grappoli di grandi grani di siliciuro di platino^[7]

Indipendentemente dal metodo di sintesi impiegato, il siliciuro di platino si forma allo stesso modo. Quando il platino puro viene prima riscaldato con silicio, si forma inizialmente Pt₂Si. Una volta utilizzati tutti gli atomi di platino e di silicio disponibili e le uniche superfici disponibili sono Pt₂Si, il siliciuro inizierà la reazione più lenta di conversione in siliciuro di platino. L'energia di attivazione per la reazione Pt₂Si è di circa 1,38 eV, mentre è di 1,67 eV per il siliciuro di platino.

L'ossigeno è estremamente dannoso per la reazione, poiché si legherà preferibilmente al platino, limitando i siti disponibili per il legame Pt-Si e prevenendo la formazione di siliciuro. Si è scoperto che una pressione parziale bassa di ossigeno a 10^-7 è sufficiente per rallentare la formazione del siliciuro. Per evitare questo problema vengono utilizzati ambienti inerti, nonché piccole camere di ricottura per ridurre al minimo la quantità di potenziali contaminazioni^[4]. Anche la pulizia del film metallico è estremamente importante e le condizioni di sporcizia determinano una scarsa sintesi di siliciuro di platino^[6].

In alcuni casi uno strato di ossido può essere utile. Quando il siliciuro di platino viene utilizzato come barriera Schottky, uno strato di ossido previene l'usura del siliciuro di platino^[4].

Il siliciuro di platino è un semiconduttore e può essere utilizzata una barriera Schottky con elevata stabilità e buona sensibilità nel rilevamento a infrarossi, nelle immagini termiche o nei contatti ohmici e Schottky^[8]. Il siliciuro di platino è stato ampiamente studiato e utilizzato negli anni '80 e '90, ma è diventato meno comunemente usato, a causa della sua bassa efficienza quantica. Il siliciuro di platino è ora più comunemente usato nei rivelatori a infrarossi, a causa delle grandi dimensioni delle lunghezze d'onda che può essere utilizzato per rilevatori^[9]. È stato utilizzato anche nei rivelatori per l'astronomia a infrarossi. Può funzionare con buona stabilità fino a 0,05 °C. Il basso costo e la stabilità lo rendono adatto per la manutenzione preventiva e l'imaging IR scientifico.

• Silicio
• Platino
• Semiconduttore

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