金属硅化物具有类似金属的导电、高温、抗氧化性能及与硅集成电路工艺相容性,过渡金属硅化物可用于低电阻栅门和内连线、肖特基栅、电阻接触;二硅化钽作为栅材料、集成电路连结线路、高温抗氧化涂层等,在电热元件、高温结构部件、电子器件等方面广泛应用。
材料科学
路线1:燃烧合成法
- 原料:-500目硅粉(纯度≥99.95%)23.6g、-300目钽粉(纯度≥99.95%)76.4g,添加0.5g NH₄Cl粉末;
- 混合:球料比8:1,球磨12小时;
- 成型:装入碳化硅坩埚,振动台振实至相对密度40%;
- 反应:合成炉抽真空后充氩气,以20℃/min升温至650℃,钨丝通电引燃反应;
- 后处理:冷却后用氧化锆球罐破碎,XRD检测为单相TaSi₂。
路线2:高温预反应法
- 原料:金属钽和硅粉;
- 混合:粉碎并混合均匀;
- 反应:石墨炉内加热至1100~1500℃预反应,通氢气后升温至1800℃均化反应1h;
- 产物:直接得硅化钽。
路线3:氢化钽还原法
- 原料:五氧化二钽、氢化钙、硅粉;
- 步骤:氢化钙还原五氧化二钽得氢化钽,加热至1800℃得金属钽,与硅粉合成得硅化钽。
路线4:直接加热法
- 原料:Si和Ta混合物;
- 反应:预热至350℃后升温至1480℃反应;
- 替代法:TaS₂与SiHₙX₄₋ₙ在900℃反应制得。