다이실레인
1. 개요
다이실레인은 화학식 Si₂H₆를 갖는 무색의 자발성 기체이다. 규소화 마그네슘의 가수분해, 광화학 반응, 실레인의 열분해, Si₂Cl₆의 수소화 알루미늄 리튬 환원, 뮐러-로쇼 공정 등을 통해 합성된다. 다이실레인은 반도체 산업에서 비정질 실리콘 증착, 실리콘 웨이퍼 생산, 그래핀 성장 시 실리콘 증기압 조절 등에 사용된다.
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| IUPAC 이름 | 다이실레인 |
|---|---|
| 다른 이름 | 실리코에탄 |
| CAS 등록번호 | 1590-87-0 |
|---|---|
| UNII | L4684339WI |
| 펍켐(PubChem) | 74123 |
| 화학 스파이더 ID | 66736 |
| ChEBI | 30597 |
| Gmelin | 368 |
| SMILES | '[SiH3][SiH3]' |
| 표준 InChI | 1S/H6Si2/c1-2/h1-2H3 |
| 표준 InChI 키 | PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N |
| 일본화학물질사전 번호 | J43.086B |
| 화학식 | Si₂H₆ |
|---|---|
| 몰 질량 | 62.219 g/mol |
| 외형 | 무색 기체 |
| 밀도 | 2.7 g/dm³ |
| 용해도 | 반응 |
| 녹는점 | -132 °C |
| 끓는점 | -14 °C |
| 증기압 | 2940.2±0.0 mmHg (25°C에서) |
| 짝산 | 다이실레인늄 |
| 쌍극자 모멘트 | 0 D (데바이) |
|---|
| 주요 위험 | 극도로 가연성 |
|---|---|
| 발화점 | 15 °C |
| 다른 다이실레인 | 헥사메틸다이실레인 |
|---|---|
| 기타 화합물 | 에테인 다이저메인 |
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수소화물 -
실레인
실레인은 규소의 수소화물로, 반도체 산업과 태양광 발전 모듈 제조에 사용되지만 자연 발화성과 독성이 강해 취급에 주의해야 한다. -
규소 화합물 -
실리콘
실리콘은 실록산 결합을 주 골격으로 하는 유기규소 화합물인 폴리실록산으로, 다양한 유기 치환기를 포함하여 여러 특성을 지니며, 다양한 형태로 광범위한 산업 분야에 활용되지만, 일부 고리형 실록산의 환경 및 건강에 대한 우려로 지속적인 연구가 필요하다. -
규소 화합물 -
이산화 규소
이산화규소(SiO₂)는 규소 원자와 산소 원자가 사면체 구조로 결합된 3차원 네트워크 고체 화합물로, 결정질과 비결정질의 다양한 형태로 존재하며, 지구 지각에서 풍부하게 발견되고 산업적으로 널리 사용되지만, 미세 결정질 형태는 건강 문제를 일으킬 수 있다. -
산업 가스 -
석탄 가스화
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산업 가스 -
포스핀
포스핀은 삼각뿔형 분자 구조를 가진 무색의 인화수소 기체로, 불순물에 따라 마늘이나 썩은 생선 냄새가 나며, 약한 염기성과 친핵성을 지니고 반도체 도핑 및 훈증제 등으로 활용되는 독성이 강한 유기인 화합물이다.
2. 합성
다이실레인은 규소화 마그네슘의 가수분해로 제조할 수 있다. 이 반응에서는 실란, 다이실레인, 트라이실레인이 생성된다. 이 방법은 실레인 합성에는 사용되지 않지만, 다이실레인 생성에는 여전히 유효하다. 이 방법으로 실레인을 제조하면 미량의 다이실레인이 섞여 들어가 생성물이 자연 발화하는 원인이 될 수 있다.
또한, 광화학 반응 및 실레인의 열분해로 생성되기도 한다.
를 수소화 알루미늄 리튬으로 환원하면 적절한 수율로 다이실레인이 생성된다.
유기 규소 화합물의 공업적 제조법인 뮐러-로쇼 공정에서는, 주로
2.1. 규소화 마그네슘 가수분해
다이실레인은 일반적으로 규소화 마그네슘의 가수분해로 제조된다. 이 반응은 실레인, 다이실레인, 트라이실레인까지 생성한다. 이 방법은 실레인 생산에는 사용되지 않지만, 다이실레인 생성에는 여전히 유효하다. 이 방법으로 가수분해하여 생성된 실레인의 자연 발화성은 미량의 다이실레인 때문이며 (유사하게 포스핀 샘플에서 디포스핀은 종종 자연 발화성 오염 물질이다).
또한, 광화학 반응 및 실레인의 열분해로 생성되기도 한다.
를 수소화 알루미늄 리튬으로 환원하면 적절한 수율로 다이실레인이 생성된다.
2.2. 기타 합성법
다이실레인은 일반적으로 규소화 마그네슘의 가수분해로 제조된다. 이 반응은 실레인, 다이실레인, 심지어 트라이실레인까지 생성한다. 이 방법은 실레인 생산에는 사용되지 않지만, 다이실레인 생성에는 여전히 유효하다. 이 방법으로 가수분해하여 생성된 실레인의 자연 발화성은 미량의 다이실레인 때문이며 (유사하게 포스핀 샘플에서 디포스핀은 종종 자연 발화성 오염 물질이다).
또한, 광화학 반응 및 실레인의 열분해로 생성되기도 한다.
수소화 알루미늄 리튬으로 환원하면 적절한 수율로 다이실레인이 생성된다.
규화마그네슘의 가수분해로 제조할 수 있다. 이 반응에서는 실란, 디실란, 그리고 트리실란이 생성된다. 실란의 합성법으로는 사용되지 않지만, 디실란의 발생법으로는 이용된다. 이 방법으로 실란을 제조하면, 미량의 디실란이 혼재되어 생성물이 자연 발화하는 원인이 될 수 있다.
유기 규소 화합물의 공업적 제조법인 뮐러-로쇼 공정에서는, 주로 CH3Si2H_{5-x}Cl_x로 구성된 비휘발성 디실란 유도체가 부산물로 생성된다.
3. 용도 및 반응
다이실레인과 실레인은 약 640℃에서 분해되어 비정질 실리콘을 생성한다. 이 반응은 화학 기상 증착법으로 태양 전지 재료를 만드는데 응용된다.
일반적으로 유기 다이실레인은 클로로실레인의 환원적 호모 커플링에 의해 합성된다.
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3.1. 반도체 산업 응용
다이실레인과 실레인은 약 640°C에서 열분해되어 비정질 실리콘을 증착시킨다. 이 화학 기상 증착 공정은 태양 전지 제조, 특히 실리콘 웨이퍼 생산에 활용된다.
다이실레인 가스는 SiC의 열분해에 의한 그래핀 성장 과정에서 Si 증기의 압력을 제어하는 데 사용될 수 있다. Si 증기압은 생산된 그래핀의 품질에 영향을 미친다.
3.2. 유기 다이실레인 합성
다이실레인과 실레인은 약 640°C에서 열분해되어 비정질 실리콘을 증착시킨다. 이 화학 기상 증착 공정은 태양 전지 제조와 관련이 있으며, 특히 실리콘 웨이퍼 생산에 활용된다.
일반적으로 유기 다이실레인은 실릴 클로라이드의 환원성 커플링에 의해 생성된다.
: 2 (CH3)3SiCl + 2 Na → (CH3)3Si\sSi(CH3)3 + 2 NaCl
다이실레인 가스는 SiC의 열분해에 의한 그래핀 성장 과정에서 Si 증기의 압력을 제어하는 데 사용될 수 있다. Si 증기압은 생산된 그래핀의 품질에 영향을 미친다.