प्लैटिनम सिलिसाइड

प्लैटिनम सिलिसाइड, जिसे प्लैटिनम मोनोसिलिसाइड के रूप में भी जाना जाता है, PtSi सूत्र के साथ एक अकार्बनिक यौगिक है। यह अर्धचालक है जो 0.8 K तक ठंडा होने पर अतिचालक में परिवर्तित हो जाता है।

संरचना और संबंध
PtSi की क्रिस्टल संरचना ऑर्थोरोम्बिक है, प्रत्येक सिलिकॉन परमाणु में छह परिवेश के प्लैटिनम परमाणु होते हैं। सिलिकॉन और प्लैटिनम परिवेश के बीच की दूरियाँ इस प्रकार हैं: 2.41 एंगस्ट्रॉम की दूरी पर, दो 2.43 एंगस्ट्रॉम की दूरी पर, 2.52 एंगस्ट्रॉम की दूरी पर, और अंतिम दो 2.64 एंगस्ट्रॉम की दूरी पर। प्रत्येक प्लैटिनम परमाणु में समान दूरी पर छह सिलिकॉन परिवेश के होते हैं, साथ ही 2.87 और 2.90 एंगस्ट्रॉम की दूरी पर दो प्लैटिनम परिवेश भी होते हैं। 2.50 एंगस्ट्रॉम से अधिक की सभी दूरियों को वास्तव में यौगिक का बंधन परस्पर क्रिया में सम्मिलित करने के लिए बहुत दूर माना जाता है। परिणामस्वरूप, यह दिखाया गया है कि सहसंयोजक बंधन के दो सेट यौगिक बनाने वाले बंधन बनाते हैं। एक समूह तीन-केंद्र वाला Pt-Si-Pt बंधन है, और दूसरा समूह दो-केंद्र Pt-Si बंधन है। यौगिक में प्रत्येक सिलिकॉन परमाणु में एक तीन-केंद्रीय बंधन और दो-केंद्रीय बंधन होते हैं। PtSi की सबसे पतली फिल्म में परमाणुओं के दो वैकल्पिक विमान, ऑर्थोरोम्बिक संरचनाओं की एक एकल शीट सम्मिलित होगी। शीटों के जोड़े बारी-बारी से जमाकर मोटी परतें बनाई जाती हैं। PtSi के बीच संबंध का तंत्र शुद्ध प्लैटिनम या Pt2Si की तुलना में शुद्ध सिलिकॉन के समान है, हालांकि प्रयोग से PtSi में एक धात्विक बंधन गुण का पता चला है जिसमें शुद्ध सिलिकॉन का अभाव है।

विधियां
PtSi को कई विधियों से संश्लेषित किया जा सकता है। मानक विधि में सिलिकॉन वेफर्स पर शुद्ध प्लैटिनम की एक पतली फिल्म जमा करना और निष्क्रिय परिवेश में आधे घंटे के लिए 450-600 डिग्री सेल्सियस पर पारंपरिक भट्ठी में गर्म करना सम्मिलित है। इस प्रक्रिया को ऑक्सीजन युक्त वातावरण में नहीं किया जा सकता है, क्योंकि इसके परिणामस्वरूप सिलिकॉन पर ऑक्साइड परत बन जाती है, जो PtSi को बनने से रोकती है।

संश्लेषण के लिए एक माध्यमिक तकनीक के लिए सिलिकॉन सब्सट्रेट पर जमा की गई स्पटर प्लैटिनम फिल्म की आवश्यकता होती है। जिस आसानी से PtSi को ऑक्सीजन से दूषित किया जा सकता है, उसके कारण विधियों के कई रूपों का वर्णन किया गया है। यह दिखाया गया है कि तेजी से तापीय प्रसंस्करण से PtSi परतों की शुद्धता बढ़ती है। कम तापमान (200-450 डिग्री सेल्सियस) भी सफल पाया गया, उच्च तापमान से मोटी PtSi परतें बनती हैं, हालांकि 950 डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान बड़े PtSi ग्रेन्स के समूहों के कारण बढ़ी हुई प्रतिरोधकता के साथ PtSi का निर्माण करते हैं।

गतिविज्ञान
संश्लेषण विधि नियोजित होने के बावजूद, PtSi उसी तरह बनता है। जब शुद्ध प्लैटिनम को सबसे पहले सिलिकॉन के साथ गर्म किया जाता है, तो Pt2Si बनता है। एक बार जब सभी उपलब्ध Pt और Si का उपयोग कर लिया जाता है और एकमात्र उपलब्ध सतह Pt2Si होती है, तो सिलिसाइड PtSi में परिवर्तित होने की धीमी प्रतिक्रिया शुरू कर देगा। Pt2Si प्रतिक्रिया के लिए सक्रियण ऊर्जा 1.38 eV के आसपास है, जबकि PtSi के लिए यह 1.67 eV है।

ऑक्सीजन प्रतिक्रिया के लिए बेहद हानिकारक है, क्योंकि यह अधिमानतः पीटी से बंधेगी, Pt–Si बंधन के लिए उपलब्ध साइटों को सीमित करेगी और सिलिसाइड गठन को रोकेगी। 10−7 जितना कम O2 का आंशिक दबाव सिलिसाइड के गठन को धीमा करने के लिए पर्याप्त पाया गया है। इस समस्या से बचने के लिए अक्रिय परिवेश का उपयोग किया जाता है, साथ ही संभावित संदूषण की मात्रा को कम करने के लिए छोटे एनीलिंग कक्षों का भी उपयोग किया जाता है। धातु फिल्म की सफाई भी बेहद महत्वपूर्ण है, और अशुद्ध परिस्थितियों के परिणामस्वरूप खराब PtSi संश्लेषण होता है।

कुछ स्थितियों में, ऑक्साइड परत लाभकारी हो सकती है। जब PtSi का उपयोग शोट्की अवरोधक के रूप में किया जाता है, तो ऑक्साइड परत PtSi को घिसने से रोकती है।

अनुप्रयोग
PtSi अर्धचालक और उच्च स्थिरता और अच्छी संवेदनशीलता वाला शोट्की बैरियर है और इसका उपयोग इन्फ्रारेड डिटेक्शन, थर्मल इमेजिंग, या ओमिक और शोट्की संपर्कों में किया जा सकता है। प्लैटिनम सिलिसाइड का सबसे अधिक अध्ययन और उपयोग 1980 और 90 के दशक में किया गया था, लेकिन इसकी कम क्वांटम दक्षता के कारण इसका सामान्यतः कम उपयोग किया जाता है। PtSi का उपयोग अब इन्फ्रारेड संसूचक में सबसे अधिक किया जाता है, तरंग दैर्ध्य के बड़े आकार के कारण इसका उपयोग पता लगाने के लिए किया जा सकता है। इसका उपयोग इन्फ्रारेड खगोल विज्ञान के संसूचक में भी किया गया है। यह 0.05°C तक अच्छी स्थिरता के साथ काम कर सकता है। प्लैटिनम सिलिसाइड छविबद्ध सरणियों की उच्च एकरूपता प्रदान करता है। कम लागत और स्थिरता इसे निवारक रखरखाव और वैज्ञानिक इन्फ्रारेड इमेजिंग के लिए अनुकूल बनाती है।

यह भी देखें

 * HgCdTe
 * इंडियम एंटीमोनाइड