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다이실레인

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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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다이실레인 - [화학 물질]에 관한 문서
개요
다이실레인의 구조식
다이실레인의 구조식
다이실레인의 공간 채우기 모형
다이실레인의 공간 채우기 모형
IUPAC 이름다이실레인
다른 이름실리코에탄
식별 정보
CAS 등록번호1590-87-0
UNIIL4684339WI
펍켐(PubChem)74123
화학 스파이더 ID66736
ChEBI30597
Gmelin368
SMILES'[SiH3][SiH3]'
표준 InChI1S/H6Si2/c1-2/h1-2H3
표준 InChI 키PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N
일본화학물질사전 번호J43.086B
특성
화학식Si₂H₆
몰 질량62.219 g/mol
외형무색 기체
밀도2.7 g/dm³
용해도반응
녹는점-132 °C
끓는점-14 °C
증기압2940.2±0.0 mmHg (25°C에서)
짝산다이실레인늄
구조
쌍극자 모멘트0 D (데바이)
위험성
주요 위험극도로 가연성
발화점15 °C
관련 화합물
다른 다이실레인헥사메틸다이실레인
기타 화합물에테인
다이저메인

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.[3] 이 방법으로 실레인을 제조하면 미량의 다이실레인이 섞여 들어가 생성물이 자연 발화하는 원인이 될 수 있다.

또한, 광화학 반응[4] 및 실레인의 열분해로 생성되기도 한다.

수소화 알루미늄 리튬으로 환원하면 적절한 수율로 다이실레인이 생성된다.[5]

유기 규소 화합물의 공업적 제조법인 뮐러-로쇼 공정에서는, 주로 CH3Si2H_{5-\mathit{x}}Cl_\mathit{x}로 구성된 비휘발성 다이실레인 유도체가 부산물로 생성된다.

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.[3] 이 방법으로 가수분해하여 생성된 실레인의 자연 발화성은 미량의 다이실레인 때문이며 (유사하게 포스핀 샘플에서 디포스핀은 종종 자연 발화성 오염 물질이다).[8]

또한, 광화학 반응[4] 및 실레인의 열분해로 생성되기도 한다.

수소화 알루미늄 리튬으로 환원하면 적절한 수율로 다이실레인이 생성된다.[5]

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.[3] 이 방법으로 가수분해하여 생성된 실레인의 자연 발화성은 미량의 다이실레인 때문이며 (유사하게 포스핀 샘플에서 디포스핀은 종종 자연 발화성 오염 물질이다).

또한, 광화학 반응[4] 및 실레인의 열분해로 생성되기도 한다.

수소화 알루미늄 리튬으로 환원하면 적절한 수율로 다이실레인이 생성된다.[5]

규화마그네슘의 가수분해로 제조할 수 있다. 이 반응에서는 실란, 디실란, 그리고 트리실란이 생성된다. 실란의 합성법으로는 사용되지 않지만, 디실란의 발생법으로는 이용된다.[8] 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 재료[8]를 만드는데 응용된다.

일반적으로 유기 다이실레인은 클로로실레인의 환원적 호모 커플링에 의해 합성된다.

: 2(CH3)3SiCl\ + 2Na -> (CH3)3Si-Si(CH3)3\ + 2NaCl

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.[3][6]

다이실레인 가스는 SiC열분해에 의한 그래핀 성장 과정에서 Si 증기의 압력을 제어하는 데 사용될 수 있다. Si 증기압은 생산된 그래핀의 품질에 영향을 미친다.[7]

3. 2. 유기 다이실레인 합성

다이실레인과 실레인은 약 640°C에서 열분해되어 비정질 실리콘을 증착시킨다. 이 화학 기상 증착 공정은 태양 전지 제조와 관련이 있으며,[3] 특히 실리콘 웨이퍼 생산에 활용된다.[6]

일반적으로 유기 다이실레인은 실릴 클로라이드의 환원성 커플링에 의해 생성된다.

: 2 (CH3)3SiCl + 2 Na → (CH3)3Si\sSi(CH3)3 + 2 NaCl

다이실레인 가스는 SiC열분해에 의한 그래핀 성장 과정에서 Si 증기의 압력을 제어하는 데 사용될 수 있다. Si 증기압은 생산된 그래핀의 품질에 영향을 미친다.[7]

참조

[1] 웹사이트 Disilane CAS#:1590-87-0 https://www.chemsrc.[...]
[2] 서적 CRC Handbook of Chemistry and Physics CRC Press 2018-06-18
[3] 간행물 Silicon Compounds, Silanes John Wiley & Sons
[4] 특허 US Patent 4,604,274 https://archive.toda[...]
[5] 서적 Silanes Academic Press
[6] 웹사이트 Disilane http://159.121.82.25[...]
[7] 논문 Graphene growth on silicon carbide: A review
[8] 서적 Silicon Compounds, Silanes John Wiley & Sons



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