DE3122992C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines unsubstituierten Polysilans mit der ZusammensetzungThe invention relates to a method for producing a unsubstituted polysilane with the composition
wobei x 10 und n 1 bis 2 ist.where x 10 and n is 1 to 2.
Unsubstituierte Polysilane sind potentielle Vorstufen für hydrierte amorphe Siliciumfilme. Diese Filme besitzen Eigenschaften wie Photoleitfähigkeit und können angewandt werden bei der Xerographie, für Bildverstärker und photoelektrische Vorrichtungen einschließlich Solarzellen, die Filme von solchem amorphem Silicium auf Substraten umfassen können. Derartige Solarzellen versprechen den wichtigen Vorteil von mäßigen Kosten für große Flächen bei einer guten Wirksamkeit.Unsubstituted polysilanes are potential precursors for hydrogenated amorphous silicon films. These films have properties like photoconductivity and can be applied in xerography, for image intensifiers and photoelectric Devices including solar cells, the films of such can include amorphous silicon on substrates. Such Solar cells promise the important advantage of moderate Costs for large areas with good effectiveness.
Es sind verschiedene Synthesen für Polysilane bekannt. Einige gehen aus den Verbindungen wie (SiBr₂) x oder Si₅H₁₀, die nicht im Handel erhältlich sind, wodurch die Zahl der durchzuführenden Stufen vergrößert wird. Ein anderes Verfahren geht aus von SiHBr₃, das so, wie es im allgemeinen hergestellt wird, explosiv sein soll. Eine typische bekannte Synthese, die von Stock und Zaidler in chemische Berichte Bd. 56 (1923), S. 986 angegeben ist, verläuft folgendermaßen:Various syntheses for polysilanes are known. Some go from compounds such as (SiBr₂) x or Si₅H₁₀, which are not commercially available, which increases the number of steps to be performed. Another method is based on SiHBr₃, which should be explosive as it is generally manufactured. A typical known synthesis given by Stock and Zaidler in Chemical Reports Vol. 56 (1923), p. 986 proceeds as follows:
SiHCl₃ + Na → (SiH) x .SiHCl₃ + Na → (SiH) x .
Da das Natrium jedoch in Form eines Amalgams vorliegt, ist die Abtrennung des Produktes schwierig.However, since the sodium is in the form of an amalgam, the Separation of the product difficult.
Ein anderes typisches bekanntes Verfahren, das von Stock und Somieski in chemischen Berichte, Bd. 56 (1923), S. 247, angegeben ist, verläuft folgendermaßen:Another typical known method, that of stock and Somieski in Chemical Reports, Vol. 56 (1923), p. 247 as follows:
SiH₃Cl + Na → (SiH₂) x .SiH₃Cl + Na → (SiH₂) x .
Hierbei ist jedoch die Ausbeute gering (theoretisches Maximum 2/3 x) und das Hauptprodukt ist Monosilan, das bei Berührung mit Luft explodieren kann.However, the yield is low (theoretical maximum 2/3 x) and the main product is monosilane, which can explode on contact with air.
Ein anderes Verfahren, das jedoch leicht zu einer Vielzahl von substituierten Ringverbindungen führt, ist angegeben von Matsumura, Brough und West in JCS Chemical Communications 1978 S. 1092 und verläuft folgendermaßen:Another method that is easy to use in a variety of ways substituted ring compounds is given by Matsumura, Brough and West in JCS Chemical Communications 1978 pp. 1092 and proceeds as follows:
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches Verfahren zur Herstellung eines unsubstituierten Polysilans zu entwickeln, das die oben angegebenen Nachteile nicht besitzt.The object of the present invention is a simple method to develop an unsubstituted polysilane that the does not have the above-mentioned disadvantages.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das im Hauptanspruch angegebene Verfahren.This object is achieved by the one stated in the main claim Method.
Das Molverhältnis von Lithium zu SiH m Cl4-m sollte größer sein als (4-m) : 1 und vorzugsweise 2,5 (4-m) : 1 (d. h. 5 : 1 für Dichlorsilan) betragen. Das Gewichtsverhältnis von Lithium zu der Flüssigkeit kann z. B. 1 : 90 betragen; m ist vorzugsweise 2. The molar ratio of lithium to SiH m Cl 4- m should be greater than (4- m) : 1 and preferably 2.5 (4- m) : 1 (ie 5: 1 for dichlorosilane). The weight ratio of lithium to the liquid can e.g. B. 1:90; m is preferably 2.
Die inerte Flüssigkeit ist vorzugsweise in einer ausreichenden Menge vorhanden, um das gesamte entstehende LiCl zu lösen. Eine bevorzugte Flüssigkeit ist Tetrahydrofuran.The inert liquid is preferably sufficient Amount available to dissolve all of the resulting LiCl. A preferred liquid is tetrahydrofuran.
0,3 g (0,04 Mol) Lithium wurden in 30 cm³ (27 g) sorgfältig getrocknetem und entgastem Tetrahydrofuran suspendiert. Diese Suspension wurde in Abwesenheit von Feuchtigkeit und Luft mit gasförmigem Dichlorsilan SiH₂Cl₂ (0,20 g; 0,002 Mol) Anfangs-Teildruck bei Raumtemperatur 532 mbar umgesetzt.0.3 g (0.04 mol) of lithium was carefully dried in 30 cm³ (27 g) and degassed tetrahydrofuran. These Suspension was made in the absence of moisture and air gaseous dichlorosilane SiH₂Cl₂ (0.20 g; 0.002 mol) initial partial pressure implemented at room temperature 532 mbar.
Nach 18 Stunden fiel ein orangefarbenes luftempfindliches Pulver aus und wurde von der Suspension innerhalb von nicht mehr als 24 Stunden entfernt, um eine weitere Umsetzung des Pulvers möglichst gering zu halten. Das Pulver sank zu Boden während das Lithium eher an der Oberfläche blieb. Das erleichterte die Trennung. Das Tetrahydrofuran zeigte, wenn es anschließend der Luft ausgesetzt wurde, keine Reaktionsfähigkeit und das zeigt, daß Silanverbindungen, die in Tetrahydrofuran löslich wären, nicht in nennenswertem Ausmaß gebildet worden waren. Das bei der Reaktion entstandene Lithium-chlorid, das sich in Tetrahydrofuran löst, konnte aus diesem durch Zusatz von Hexan ausgefällt werden.After 18 hours, an orange air sensitive one fell Powder and was made by the suspension is removed within no more than 24 hours, to further implement the powder as little as possible to keep. The powder sank to the bottom while the lithium sank stayed on the surface. That made the separation easier. The Tetrahydrofuran showed when subsequently exposed to the air no reactivity and this shows that silane compounds, which would be soluble in tetrahydrofuran, not in were formed to a significant extent. That at the Reaction formed lithium chloride, which is in tetrahydrofuran could be precipitated from this by adding hexane will.
Das orangefarbene Pulver zeigte im IR-Spektrum Banden, die analog waren, denjenigen von dünnen Filmen von hydriertem amorphem Silicium, das hergestellt worden war durch Glimm-Entladungen.The orange powder showed bands in the IR spectrum that were analogous to those of thin films of hydrogenated amorphous silicon made by glow discharge.
Das Pulver wird daher als unsubstituiertes Polysilan mit der ZusammensetzungThe powder is therefore used as an unsubstituted polysilane composition
angesehen, wobei n ungefähr 2 ist und x zumindest 20 zu sein schien. viewed, where n is approximately 2 and x appeared to be at least 20.
0,3 g (0,04 Mol) Lithium wurden in 30 cm³ (27 g) sorgfältig getrocknetem und entgastem Tetrahydrofuran gelöst. Diese Lösung wurde in Abwesenheit von Feuchtigkeit und Luft mit trockenem Trichlorsilan SiHCl₃ (0,27 g; 0,002 Mol) bei Raumtemperatur umgesetzt. Das Trichlorsilan schien mit dem Tetrahydrofuran mischbar zu sein.0.3 g (0.04 mol) of lithium was carefully diluted in 30 cm³ (27 g) dried and degassed tetrahydrofuran dissolved. These Solution was made in the absence of moisture and air dry trichlorosilane SiHCl₃ (0.27 g; 0.002 mol) Room temperature implemented. The trichlorosilane appeared with that Tetrahydrofuran to be miscible.
Nach 18 Stunden schied sich ein braunes luftempfindliches, festes Pulver ab, das in nicht mehr als 24 Stunden von der Suspension entfernt wurde, um eine weitere Reaktion des Pulvers möglichst gering zu halten. Das Pulver sank in der Flüssigkeit zu Boden, während das Lithium eher an der Oberfläche schwamm. Das erleichterte die Trennung. Das Tetrahydrofuran zeigte keine Reaktionsfähigkeit, wenn es anschließend der Luft ausgesetzt wurde. Das zeigt, daß Ringverbindungen, die in Tetrahydrofuran löslich wären, nicht in nennenswertem Maße entstanden waren.After 18 hours, a brown air-sensitive, solid powder that was removed from the suspension in no more than 24 hours, in order to keep a further reaction of the powder as low as possible. The powder sank to the bottom in the liquid while that Lithium rather swam on the surface. That made it easier Separation. The tetrahydrofuran showed no reactivity, if it was subsequently exposed to the air. It shows that Ring compounds that would be soluble in tetrahydrofuran are not had arisen to a significant degree.
Das braune Pulver wurde aufgrund des IR-Spektrums als unsubstituiertes Polysilan der ZusammensetzungThe brown powder was considered unsubstituted due to the IR spectrum Polysilane of the composition
wobei n ungefähr 1 ist angesehen. Aufgrund anderer Untersuchungen schien x 20 oder größer zu sein.where n is considered approximately 1. Based on other research, x appeared to be 20 or larger.
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