EP2507298A1 - Chloride-containing silicon - Google Patents

Chloride-containing silicon

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EP2507298A1
EP2507298A1 EP10788298A EP10788298A EP2507298A1 EP 2507298 A1 EP2507298 A1 EP 2507298A1 EP 10788298 A EP10788298 A EP 10788298A EP 10788298 A EP10788298 A EP 10788298A EP 2507298 A1 EP2507298 A1 EP 2507298A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
ppm
polysilane
range
polysilane according
chlorinated
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10788298A
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German (de)
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Inventor
Norbert Auner
Christian Bauch
Sven Holl
Rumen Deltschew
Javad MOHSSENI
Gerd Lippold
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Spawnt Private SARL
Original Assignee
Spawnt Private SARL
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Filing date
Publication date
Application filed by Spawnt Private SARL filed Critical Spawnt Private SARL
Publication of EP2507298A1 publication Critical patent/EP2507298A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/60Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule in which all the silicon atoms are connected by linkages other than oxygen atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/08Compounds containing halogen
    • C01B33/107Halogenated silanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/08Compounds containing halogen
    • C01B33/107Halogenated silanes
    • C01B33/10773Halogenated silanes obtained by disproportionation and molecular rearrangement of halogenated silanes

Definitions

  • Chloride-containing silicon is known in various variants.
  • a procedural ⁇ ren for the preparation of silicon from halosilane in which in a first step the halosilane is reacted silane to produce a plasma discharge to a halogenated poly which is subsequently in a second step Heating to silicon is decomposed.
  • this preference ⁇ is heated to a temperature of 400 ° C - 1,500 ° C.
  • temperatures of 800 ° C, 700 ° C, 900 ° C and again 800 ° C use.
  • pressure of the employed so pressure is preferably carried out at ver ⁇ mindertem, is being carried out in theracsbei play ⁇ under vacuum. With this method, the production of as pure as possible silicon is desired. In particular, the resulting silicon has a low halide content.
  • PCS chloride-containing silicon stel ⁇ len chlorinated polysilanes
  • the chlorinated polysilane of the (empirical) formula SiCl x with x 0.01 to 0.8 (which was determined analytically) han ⁇ delt it is a highly cross-linked, chlorinated PolySi ⁇ lan as x ⁇ 1.
  • the compound has a spatial silicon skeleton which, in addition to silicon centers with one or more chlorine substituents, must also have silicon centers which have no chlorine substituents but only bonds to further silicon centers or atoms.
  • chlorinated polysilanes of the empirical or analytical formula SiCl x where 1 ⁇ x ⁇ 2 are compounds which have only a slight crosslinking, since on average each silicon atom has at least one chlorine substituent.
  • These polysilanes can be characterized, for example, by a polycyclic or a flat, two-dimensional structure which additionally has crosslinking sites in comparison with compounds having a chain and / or ring structure and x> 2.
  • the amorphous chlorinated polysilane according to the invention usually has an increased reactivity, which should in particular be due to the higher energy state and the less compact structure. This increased reactivity can be utilized, for example, in the use of the amorphous chlorinated polysilanes to remove contaminants from metallurgical silicon.
  • x 0.5 to 0.7.
  • a chlorinated polysilane is particularly suitable in terms of its reactivity for further use.
  • the chloride content is determined here and within the scope of this application by complete digestion of the sample and subsequent titration of the chlorides according to Mohr.
  • the chlorinated polysilane according to the invention has a high degree of crosslinking. Therefore, it may in particular be ei ⁇ ne amorphous substance, especially if the herstel ⁇ development is carried out at below 600 ° C and does not exceed a few hours duration.
  • the amorphous consistency was determined by X-ray powder diffractometry.
  • chlorinated polysilane of the present invention usually shows no Sig ⁇ dimensional, which are attributable to crystalline silicon, thus in particular no signals at 2-theta values of 7.84, 8:55, 10:03, 10.76, 28.6, 47.5, 56.3, 69.4, 76.6 and 88.2 ( ⁇ 0.2).
  • the values refer to a diffraction pattern of a powder recorded by Cu- ⁇ radiation.
  • the chlorinated polysilane according to the invention can also be referred to as chloride-containing silicon.
  • the chlorinated polysilane according to the invention can also be hydrogen-containing.
  • the hydrogen may in particular be bound to Si.
  • the hydrogen content of the polysilane is less than 5 atomic%, in particular less than 2 atomic%, for example less than 1 atomic%.
  • Such amounts of hydrogen may vary in wide ⁇ ren using the polysilane chlorinated lans according to the invention, such as in the synthesis of perchlorATORm disilane by chlorination, advantageous in terms of impact on the yield of the reaction.
  • the chlorinated polysilanes according to the invention have an orange-red or a dark red or brown or gray color.
  • An orange-red to brownish color indicate an increased chlorine content and are therefore generally preferred.
  • the chlorinated polysilane according to the invention has the following solution behavior: When suspending the polysilane in 10 times the amount by weight of an inert solvent, less than 20% of the mass used is soluble; often even when suspended in the 100 times the weight of a (beechi ⁇ gen) inert solvent is less than 20% of ein Schweizer- th material are soluble.
  • An inert solvent is understood to mean a solvent which does not react with chlorinated silanes, in particular a non-nucleophilic aprotic solvent.
  • Benzene, toluene, cyclohexane The above exporting ⁇ conclusions but in particular all of the following solvents apply in particular to the solution behavior to an increasing minimum one.
  • 1 H-NMR solid state
  • the product shows in 1 H-NMR a broad, weak signal at 3 to 10 ppm, in particular at 5 to 10 ppm, in particular a signal with a maximum in the chemical shift range between 8 and 6 ppm. This is caused by the residual hydrogen content of the product, the signal form being typical for the product is. Further, the signal intensity is expected to ge ⁇ ring, there was also present in the starting material hydrogen in small quantities.
  • the chemical shift of 3 to 10 ppm comprises the expected shift range for the product according to the invention. Therefore, the BEO ⁇ bach preparing 1 H-NMR spectrum for the product, which was obtained by the inventive method of plasma-chemically produced polysilane chlorinated characteristic.
  • the determination of the H content is carried out by integration of 1 H-NMR spectra using an internal standard and comparison of the integrals obtained at a known mixing ratio.
  • Chloropolysilane produced in a plasma-mixed manner for example (SiCl 2 ) x, may in particular be a halogenated polysilane as pure compound or as a mixture of compounds each having at least one direct bond Si-Si, where the substituents consist of halogen or of halogen and hydrogen and wherein in the composition the atomic ratio substituent: silicon is at least 1: 1, where a.
  • the H content of the polysilane is less than 2 atomic%
  • Containing rings the content of branching the short-chain fraction, in particular the added-up fraction of perhalogenated derivatives of neohexasilane, neopentasilane, isotetrasilane, isopentasilane and isohexasilane, is less than 1%, based on the total product mixture,
  • the short-chain content is the proportion of halogenated polysilanes referred to all silanes with up to six silicon atoms. According to an alternative embodiment, the proportion of chlorinated short-chain silanes can be determined particularly quickly if the following procedure is followed.
  • the range of from +23 ppm to -13 ppm is integrated in the 29 Si NMR (in particular the signals to find the primary and secondary Siliziumato- are me) and subsequently the signals for tertiae ⁇ ren and quaternary Si atoms in the range of - 18 ppm to -33 ppm and from -73 ppm to -93 ppm of the perchlorinated derivatives of the following compounds: neohexasilane, neopentasilane, isotetrasilane, isopentasilane and isohexasilane.
  • perhalogenated polysilanes can be used ⁇ the ones as they are described in WO 2006/125425 Al described, is also referred to in terms of the characterization and synthesis incorporated by reference, it being understood that the plasma used therein a higher Power density has, resulting in a changed product ⁇ spectrum.
  • Thermally produced chloropolysilane for example (SiCl 2) x , may in particular be a chlorinated polysilane as pure compound or as a mixture of compounds each having at least one direct bond Si-Si, where the substituents consist of chlorine or of chlorine and hydrogen and wherein in the composition the atomic ratio substituent: silicon is at least 1: 1, where a. the polysilane of rings and chains with a high
  • the chlorinated polysilane according to the invention can be prepared by thermolytic decomposition of chlorinated polysilane, in particular in a temperature range from 350 ° C. to 1200 ° C.
  • the temperature will regularly be lower than 600 ° C; For example, it can be between 400 and 500 ° C.
  • amorphous chlorinated Polysi ⁇ lan can be obtained even at higher temperatures, if the reaction time is chosen correspondingly short.
  • thermolytic decomposition can be carried out at any pressure.
  • a reduced pressure relative to normal pressure for example a pressure ⁇ 300 hPa
  • the pressure is usually more than 100 hPa in order not to over-distill the distillate.
  • distilling off or removal of the short-chain chlorosilanes by extraction by means of S1CI 4 can also take place at a later time.
  • thermolysis In a continuous thermolysis, the temperature in a suitable reaction vessel was set at 450 ° C, and the reaction vessel was evacuated to 250 hPa.
  • a Polychlorsilangemisch having an average molecular formula of Si n Cl 2n (0n l 8) was added dropwise in the form of an 80% Lö ⁇ sung in SiCl 4 before the thermolysis at a local temperature of 120 ° C.
  • the polychlorosilane mixture was passed through the hot zone of the apparatus (450 ° C) by means of a feeder.
  • the residence time in the hot zone is here in particular between 30 minutes and one hour.
  • the SiClo, 7 was collected in a collection container.
  • the diluent S1CI 4 and through the Ther ⁇ molyse resulting short chain chlorosilanes (S1CI 4, S1 2 CI 6, S1 3 CI 8) are derived as a vapor and condensed.
  • Figures 1 and 2 show IR spectra of a chloride-containing silicon of composition SiClo, os to SiCl 0 , o7 ( Figure 1) and SiCl 0 , 7 ( Figure 2).
  • the IR spectra were recorded as solids using a Bruker Optics IFS48 spectrometer equipped with an ATR (Golden Gate, Diamond Window, Single Reflection) measuring unit, Figures 3 and 4 show 29 Si solid-state NMR spectroscopy.
  • FIG. 5 shows the H solid-state NMR spectrum for the chloride-containing silicon having the empirical formula SiClo, 7.
  • FIG. 6 shows a Raman spectrum for the silicon containing silicon with the empirical formula SiClo, os- FIG. 7 shows an X-ray powder diffractogram (Cu-K a ) of a chlorinated polysilane obtained at high temperature, in which signals for crystalline fractions can be recognized which are due to silicon.

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Abstract

The invention relates to a chlorinated polysilane which has the formula SiClx wherein x = 0,01 - 0,8 and which can be produced in particular by the thermolysis of a chloropolysilane at a temperature below 600 °C.

Description

Chloridhaltiges Silicium  Chloride-containing silicon
Chloridhaltiges Silicium ist in diversen Varianten bekannt. So ist beispielsweise aus der WO 2006/125425 AI ein Verfah¬ ren zur Herstellung von Silicium aus Halogensilan bekannt, bei dem in einem ersten Schritt das Halogensilan unter Erzeugung einer Plasmaentladung zu einem halogenierten Poly- silan umgesetzt wird, das nachfolgend in einem zweiten Schritt unter Erhitzen zu Silicium zersetzt wird. Zur Zersetzung des halogenierten Polysilans wird dieses vorzugs¬ weise auf eine Temperatur von 400 °C - 1.500 °C erhitzt. In den Ausführungsbeispielen finden Temperaturen von 800 °C, 700 °C, 900 °C und wiederum 800 °C Verwendung. Was den ein- gesetzten Druck anbetrifft, so wird vorzugsweise bei ver¬ mindertem Druck gearbeitet, wobei in den Ausführungsbei¬ spielen unter Vakuum gearbeitet wird. Mit diesem Verfahren wird die Herstellung von möglichst reinem Silicium angestrebt. Insbesondere weist das erhaltene Silicium einen ge- ringen Halogenidgehalt auf. Chloride-containing silicon is known in various variants. Thus, for example, from WO 2006/125425 Al a procedural ¬ ren for the preparation of silicon from halosilane, in which in a first step the halosilane is reacted silane to produce a plasma discharge to a halogenated poly which is subsequently in a second step Heating to silicon is decomposed. For the decomposition of the halogenated polysilane, this preference ¬ is heated to a temperature of 400 ° C - 1,500 ° C. In the embodiments, temperatures of 800 ° C, 700 ° C, 900 ° C and again 800 ° C use. As for the pressure of the employed, so pressure is preferably carried out at ver ¬ mindertem, is being carried out in the Ausführungsbei play ¬ under vacuum. With this method, the production of as pure as possible silicon is desired. In particular, the resulting silicon has a low halide content.
Eine spezielle Variante von chloridhaltigem Silicium stel¬ len chlorierte Polysilane (PCS) dar. Der vorliegenden Er¬ findung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Variante von derartigen chlorierten Polysilanen zur Verfügung zu stellen . A special variant of chloride-containing silicon stel ¬ len chlorinated polysilanes (PCS). The present invention ¬ is an object to provide a further variant of such chlorinated polysilanes available.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein chloriertes Polysilan mit der empirischen Formel SiClx mit x = 0,01 bis 0,8 gelöst, das insbesondere amorph sein kann. Bei dem chlorierten Polysilan der (empirischen) Formel SiClx mit x = 0,01 bis 0,8 (die analytisch ermittelt wurde) han¬ delt es sich um ein stark vernetztes, chloriertes Polysi¬ lan, da x < 1 ist. Damit weist die Verbindung ein räumli- ches Silicium-Gerüst auf, das neben Silicium-Zentren mit einem oder mehreren Chlor-Substituenten ebenfalls Silicium- Zentren besitzen muss, die keinen Chlor-Substituenten aufweisen, sondern nur Bindungen zu weiteren Silicium-Zentren bzw. -Atomen. Bei chlorierten Polysilanen der empirischen bzw. analytischen Formel SiClx mit 1 < x < 2 hingegen handelt es sich um Verbindungen, die nur eine leichtere Vernetzung aufweisen, da im Mittel jedes Silicium-Atom mindestens einen Chlor-Substituenten besitzt. Diese Polysilane können beispielsweise durch eine polyzyklische oder eine flächige, zweidimensionale Struktur gekennzeichnet sein, die im Vergleich zu Verbindungen mit einer Ketten- und/oder Ringstruktur und x > 2 zusätzlich Vernetzungsstellen aufweist. Gegenüber nicht amorphem chloriertem Polysilan weist das erfindungsgemäße amorphe chlorierte Polysilan üblicherweise eine erhöhte Reaktivität auf, die insbesondere auf den e- nergetisch höherliegenden Zustand und die weniger kompakte Struktur zurückzuführen sein dürfte. Diese erhöhte Reakti- vität kann beispielsweise bei der Verwendung der amorphen chlorierten Polysilane zur Entfernung von Verunreinigungen aus metallurgischem Silizium genutzt werden. This object is achieved according to the invention by a chlorinated polysilane having the empirical formula SiCl x where x = 0.01 to 0.8, which may in particular be amorphous. The chlorinated polysilane of the (empirical) formula SiCl x with x = 0.01 to 0.8 (which was determined analytically) han ¬ delt it is a highly cross-linked, chlorinated PolySi ¬ lan as x <1. Thus, the compound has a spatial silicon skeleton which, in addition to silicon centers with one or more chlorine substituents, must also have silicon centers which have no chlorine substituents but only bonds to further silicon centers or atoms. On the other hand, chlorinated polysilanes of the empirical or analytical formula SiCl x where 1 <x <2 are compounds which have only a slight crosslinking, since on average each silicon atom has at least one chlorine substituent. These polysilanes can be characterized, for example, by a polycyclic or a flat, two-dimensional structure which additionally has crosslinking sites in comparison with compounds having a chain and / or ring structure and x> 2. Compared with non-amorphous chlorinated polysilane, the amorphous chlorinated polysilane according to the invention usually has an increased reactivity, which should in particular be due to the higher energy state and the less compact structure. This increased reactivity can be utilized, for example, in the use of the amorphous chlorinated polysilanes to remove contaminants from metallurgical silicon.
Vorzugsweise beträgt x = 0,5 bis 0,7. Ein derartiges chlo- riertes Polysilan ist bezüglich seiner Reaktivität für die weitere Verwendung besonders geeignet. Der Chloridgehalt wird hierbei und im Rahmen dieser Anmeldung ermittelt durch kompletten Aufschluss der Probe und nachfolgende Titration des Chlorides nach Mohr. Das erfindungsgemäße chlorierte Polysilan besitzt einen ho¬ hen Vernetzungsgrad. Es kann sich daher insbesondere um ei¬ ne amorphe Substanz handeln, insbesondere wenn die Herstel¬ lung bei unter 600°C erfolgt und wenige Stunden Dauer nicht überschreitet. Die amorphe Konsistenz wurde durch Röntgen- pulverdiffraktometrie ermittelt. Ein amorpher Zustand liegt dann vor, wenn keine Signale (bzw. keine Beugungsintensitä¬ ten) im Diffraktogramm, vorhanden sind. Wird die Herstellung bei höheren Temperaturen, z.B. bei 900°C durchgeführt, so wird ein zunehmend kristallines Produkt erhalten, wel- ches im Röntgenpulverdiffraktogramm die Intensitäten von Silicium zeigt (vgl. Fig. 7) . Ganz generell zeigt das erfindungsgemäße chlorierte Polysilan im Regelfall keine Sig¬ nale, die auf kristallines Silicium zurückzuführen sind, also insbesondere keine Signale bei 2-Theta-Werten von 7.84, 8.55, 10.03, 10.76, 28.6, 47.5, 56.3, 69.4, 76.6 und 88.2 (± 0.2) . Die Werte beziehen sich dabei auf ein mittels Cu-Κ Strahlung aufgenommenes Diffraktogramm eines Pulvers. Preferably, x = 0.5 to 0.7. Such a chlorinated polysilane is particularly suitable in terms of its reactivity for further use. The chloride content is determined here and within the scope of this application by complete digestion of the sample and subsequent titration of the chlorides according to Mohr. The chlorinated polysilane according to the invention has a high degree of crosslinking. Therefore, it may in particular be ei ¬ ne amorphous substance, especially if the herstel ¬ development is carried out at below 600 ° C and does not exceed a few hours duration. The amorphous consistency was determined by X-ray powder diffractometry. An amorphous state is present when no signals (or no diffraction intensities ) are present in the diffractogram. If the preparation is carried out at higher temperatures, for example at 900 ° C., an increasingly crystalline product is obtained, which shows the intensities of silicon in the X-ray powder diffractogram (see FIG. Quite generally, chlorinated polysilane of the present invention usually shows no Sig ¬ dimensional, which are attributable to crystalline silicon, thus in particular no signals at 2-theta values of 7.84, 8:55, 10:03, 10.76, 28.6, 47.5, 56.3, 69.4, 76.6 and 88.2 (± 0.2). The values refer to a diffraction pattern of a powder recorded by Cu-Κ radiation.
Das erfindungsgemäße chlorierte Polysilan kann auch als chloridhaltiges Silicium bezeichnet werden. The chlorinated polysilane according to the invention can also be referred to as chloride-containing silicon.
Das erfindungsgemäße chlorierte Polysilan kann auch wasser- stoffhaltig sein. Der Wasserstoff kann dabei insbesondere an Si gebunden vorliegen. Der Wasserstoff-Gehalt des Poly- silans ist im Regelfall kleiner als 5 Atom-%, insbesondere kleiner als 2 Atom-%, beispielsweise kleiner als 1 Atom-%. Derartige Mengen an Wasserstoff können sich bei der weite¬ ren Verwendung des erfindungsgemäßen chlorierten Polysi- lans, etwa bei der Synthese von perchloriertem Disilan mittels Chlorierung, vorteilhaft in Bezug auf die Ausbeute der Reaktion auswirken. The chlorinated polysilane according to the invention can also be hydrogen-containing. The hydrogen may in particular be bound to Si. As a rule, the hydrogen content of the polysilane is less than 5 atomic%, in particular less than 2 atomic%, for example less than 1 atomic%. Such amounts of hydrogen may vary in wide ¬ ren using the polysilane chlorinated lans according to the invention, such as in the synthesis of perchloriertem disilane by chlorination, advantageous in terms of impact on the yield of the reaction.
Die erfindungsgemäßen chlorierten Polysilane weisen gemäß einer Ausführungsform eine orangerote oder eine dunkelrote oder braune oder graue Farbe auf. Eine orangerote bis brau- ne Farbe weisen dabei auf einen erhöhten Chlorgehalt hin und sind insofern im Regelfall bevorzugt. According to one embodiment, the chlorinated polysilanes according to the invention have an orange-red or a dark red or brown or gray color. An orange-red to brownish color indicate an increased chlorine content and are therefore generally preferred.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das erfindungsgemäße chlorierte Polysilan folgendes Lösungsverhalten auf: Beim Suspendieren des Polysilans in der 10-fachen Gewichtsmenge eines inerten Lösungsmittels sind weniger als 20 % der eingesetzten Masse löslich; häufig sind sogar beim Suspendieren in der 100-fachen Gewichtsmenge eines (beliebi¬ gen) inerten Lösungsmittels weniger als 20 % der eingesetz- ten Masse löslich. Unter einem inerten Lösungsmittel wird dabei ein Lösungsmittel verstanden, das keine Reaktion mit chlorierten Silanen eingeht, insbesondere ein nicht nucle- ophiles aprotisches Lösungsmittel. Die vorstehenden Ausfüh¬ rungen gelten insbesondere für das Lösungsverhalten in zu- mindest einem, insbesondere aber allen der nachfolgenden Lösungsmittel: Benzol, Toluol, Cyclohexan. According to a further embodiment, the chlorinated polysilane according to the invention has the following solution behavior: When suspending the polysilane in 10 times the amount by weight of an inert solvent, less than 20% of the mass used is soluble; often even when suspended in the 100 times the weight of a (beliebi ¬ gen) inert solvent is less than 20% of eingesetz- th material are soluble. An inert solvent is understood to mean a solvent which does not react with chlorinated silanes, in particular a non-nucleophilic aprotic solvent. Benzene, toluene, cyclohexane: The above exporting ¬ conclusions but in particular all of the following solvents apply in particular to the solution behavior to an increasing minimum one.
Das erfindungsgemäße stark vernetzte chlorierte Polysilan wird nachfolgend anhand der Verbindungen SiClo,os bis The highly crosslinked chlorinated polysilane according to the invention is described below with reference to the compounds SiClo, os to
SiClo,o7 und SiClo,7 näher erläutert. IR-spektroskopischeSiClo, o7 and SiClo, 7 explained in more detail. IR spectroscopic
Messungen (ATR-Technik, Diamant Einfachreflektion) an der- artigem chloridhaltigem Silicium zeigen unter anderem eine Bande im Bereich von 1019 bis 1039 Wellenzahlen, insbesondere bei 1.029 cm-1. Die Stärke ist abhängig vom Chloridge¬ halt und nimmt bei steigendem Chloridgehalt zu, wie man bei Vergleich der Figuren 1 und 2 erkennt. Weitere signifikante Banden finden sich im Bereich von 840 bis 860 und/oder im Bereich von 2300 bis 2000 Wellenzahlen. Banden im Bereich von 2300 bis 2000 Wellenzahlen treten insbesondere auf, wenn das chlorierte Polysilan Wasserstoff enthält und kön- nen insbesondere auf Si-H-Schwingungen zurückzuführen sein. Signifikante Banden bedeutet im Rahmen dieser Anmeldung, dass die Intensität einer Bande größer ist als 10% der Ban¬ de mit der höchsten Intensität. NMR-spektroskopische Untersuchungen zeigen folgende Ergeb¬ nisse des aus plasmachemisch hergestelltem chloriertem Polysilan erhaltenen Produktes: Measurements (ATR technique, diamond single reflection) at Such chloride-containing silicon show, inter alia, a band in the range of 1019 to 1039 wavenumbers, in particular at 1029 cm -1 . The strength depends on the Chloridge ¬ halt and increases with increasing chloride content, as can be seen when comparing the figures 1 and 2. FIG. Further significant bands are found in the range of 840 to 860 and / or in the range of 2300 to 2000 wavenumbers. Bands in the range of 2300 to 2000 wavenumbers occur in particular when the chlorinated polysilane contains hydrogen and can in particular be due to Si-H vibrations. Significant bands means in the context of this application, that the intensity of a band is greater than 10% of the Ban de ¬ with the highest intensity. NMR studies show the following resulting ¬ nisse the product obtained from plasma-chemically produced polysilane chlorinated:
(i) 29Si-NMR (Festkörper): δ ppm; 3,53; -0,37, -4,08, -6,47, -7,82, -18,67, -45,81, -79,91 (scharf); 40 bis -21 und -60 bis -118 (breit) . Scharf bedeutet im Rahmen dieser Anmel¬ dung generell, dass die Halbwertsbreite des betreffenden Signals 100 Hertz nicht überschreitet. Breite Signale be¬ deutet im Rahmen dieser Anmeldung generell, dass im Fest- körper-NMR Halbwertsbreiten von über 100 Hertz vorliegen. (i) 29 Si NMR (solid state): δ ppm; 3.53; -0.37, -4.08, -6.47, -7.82, -18.67, -45.81, -79.91 (sharp); 40 to -21 and -60 to -118 (wide). Sharp, generally means that the half-value width of the relevant signal does not exceed 100 Hz in the context of this publication ¬ dung. Broad signals ¬ be indicated generally in the context of this application that the present solid body-NMR half-value widths of about 100 hertz.
(ii) 1H-NMR (Festkörper) : Das Produkt zeigt im 1H-NMR ein breites, schwaches Signal bei 3 bis 10 ppm, insbesondere bei 5 bis 10 ppm, insbesondere ein Signal mit einem Maximum im chemischen Verschiebungsbereich zwischen 8 und 6 ppm. Dieses wird durch den Restwasserstoffgehalt des Produktes verursacht, wobei die Signalform für das Produkt typisch ist. Weiterhin ist die Signalintensität erwartungsgemäß ge¬ ring, da auch in der Ausgangssubstanz Wasserstoff nur in geringen Mengen vorhanden war. Die chemische Verschiebung von 3 bis 10 ppm umfasst den erwarteten Verschiebungsbe- reich für das erfindungsgemäße Produkt. Daher ist das beo¬ bachtete 1H-NMR Spektrum für das Produkt, welches durch das erfindungsgemäße Verfahren aus plasmachemisch hergestelltem chloriertem Polysilan erhalten wurde, charakteristisch. Die Ermittlung des H-Gehaltes erfolgt dabei durch Integration von 1H-NMR Spektren unter Verwendung eines internen Standards und Vergleich der erhaltenen Integrale bei bekanntem Mischungsverhältnis . (ii) 1 H-NMR (solid state): The product shows in 1 H-NMR a broad, weak signal at 3 to 10 ppm, in particular at 5 to 10 ppm, in particular a signal with a maximum in the chemical shift range between 8 and 6 ppm. This is caused by the residual hydrogen content of the product, the signal form being typical for the product is. Further, the signal intensity is expected to ge ¬ ring, there was also present in the starting material hydrogen in small quantities. The chemical shift of 3 to 10 ppm comprises the expected shift range for the product according to the invention. Therefore, the BEO ¬ bach preparing 1 H-NMR spectrum for the product, which was obtained by the inventive method of plasma-chemically produced polysilane chlorinated characteristic. The determination of the H content is carried out by integration of 1 H-NMR spectra using an internal standard and comparison of the integrals obtained at a known mixing ratio.
Als Ausgangsstoff kann insbesondere durch Thermolyse von Chlorpolysilan, z.B. (SiCl2)x, welches durch ein plasmache¬ misches Verfahren oder thermisch hergestellt wurde, gewonnenes chloriertes Polysilan der empirischen Formel SiClx mit x = 0,2-0,8 verwendet werden. Plasmachemisch hergestelltes Chlorpolysilan, z.B. (SiCl2)x kann insbesondere ein halogeniertes Polysilan als reine Verbindung oder als Gemisch von Verbindungen mit jeweils mindestens einer direkten Bindung Si-Si sein, wobei die Substituenten aus Halogen oder aus Halogen und Wasserstoff bestehen und wobei in der Zusammensetzung das Atomverhältnis Substituent : Silicium mindestens 1:1 beträgt, wobei a. Der H-Gehalt des Polysilans kleiner als 2 Atom-% ist, As the starting material obtained polysilane chlorinated empirical formula SiCl x with x = 0.2-0.8 can, in particular by thermolysis of Chlorpolysilan, for example (SiCl 2) x, which has been prepared by a method plasmache ¬ premix or thermally, may be used. Chloropolysilane produced in a plasma-mixed manner, for example (SiCl 2 ) x, may in particular be a halogenated polysilane as pure compound or as a mixture of compounds each having at least one direct bond Si-Si, where the substituents consist of halogen or of halogen and hydrogen and wherein in the composition the atomic ratio substituent: silicon is at least 1: 1, where a. The H content of the polysilane is less than 2 atomic%,
b. das Polysilan nahezu keine verzweigten Ketten und b. the polysilane almost no branched chains and
Ringe enthält, wobei der Gehalt an Verzweigungs- stellen des kurzkettigen Anteiles, insbesondere des aufsummierten Anteils der perhalogenierten Derivate von Neohexasilan, Neopentasilan, Isotetrasilan, I- sopentasilan und Isohexasilan, bezogen auf das ge- samte Produktgemisch unter 1 % beträgt, Containing rings, the content of branching the short-chain fraction, in particular the added-up fraction of perhalogenated derivatives of neohexasilane, neopentasilane, isotetrasilane, isopentasilane and isohexasilane, is less than 1%, based on the total product mixture,
c. es ein Raman-Molekülschwingungsspektrum von I100/I132 größer 1 aufweist, wobei I100 die Raman-Intensität bei 100 cm-1 und I132 die Raman-Intensität bei 132 cm-1 bedeuten, c. it has a Raman molecular vibration spectrum of I100 / I132 greater than 1, where I100 is the Raman intensity at 100 cm -1 and I132 is the Raman intensity at 132 cm -1 ,
d. es in 29Si-NMR-Spektren seine signifikanten Produktsignale im chemischen Verschiebungsbereich von +15 ppm bis -7 ppm aufweist, wenn die Substituenten Chlor sind. Der Gehalt an Verzweigungsstellen wird hierbei mittels Integration der 29Si-NMR-Signale für die tertiären und quart- ären Si-Atome bestimmt. Der kurzkettige Anteil ist dabei der Anteil der halogenierten Polysilane bezeichnet dabei alle Silane mit bis zu sechs Siliziumatomen. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann der Anteil der chlorierten kurzkettigen Silane besonders schnell bestimmt werden, wenn folgendermaßen vorgegangen wird. Zunächst wird der Bereich von +23 ppm bis -13 ppm im 29Si-NMR integriert (in dem insbesondere Signale primäre und sekundäre Siliziumato- me zu finden sind) und nachfolgend die Signale für tertiä¬ ren und quartären Si-Atome im Bereich von -18 ppm bis -33 ppm und von -73 ppm bis -93 ppm der jeweils perchlorierten Derivate der folgenden Verbindungen: Neohexasilan, Neopentasilan, Isotetrasilan, Isopentasilan und Isohexasilan. Nachfolgend wird das Verhältnis der jeweiligen Integratio¬ nen Ikurzkettig: Iprimär/sekundär bestimmt. Dieses ist bezüglich der aufsummierten Integration für die jeweils perchlorierten Derivate von Neohexasilan, Neopentasilan, Isotetrasilan, Isopentasilan und Isohexasilan kleiner als 1:100. Im Übrigen wird die Synthese und Charakterisierung dieser langkettigen, halogenierten Polysilane in der Patentanmeldung WO 2009/143823 A2 beschrieben, auf die hiermit in Be¬ zug auf die Charakterisierung und die Synthese vollinhalt¬ lich Bezug genommen wird. d. it has its significant product signals in the chemical shift range of +15 ppm to -7 ppm in 29 Si NMR spectra when the substituents are chlorine. The content of branching sites is determined by integration of the 29 Si NMR signals for the tertiary and quaternary Si atoms. The short-chain content is the proportion of halogenated polysilanes referred to all silanes with up to six silicon atoms. According to an alternative embodiment, the proportion of chlorinated short-chain silanes can be determined particularly quickly if the following procedure is followed. First, the range of from +23 ppm to -13 ppm is integrated in the 29 Si NMR (in particular the signals to find the primary and secondary Siliziumato- are me) and subsequently the signals for tertiae ¬ ren and quaternary Si atoms in the range of - 18 ppm to -33 ppm and from -73 ppm to -93 ppm of the perchlorinated derivatives of the following compounds: neohexasilane, neopentasilane, isotetrasilane, isopentasilane and isohexasilane. Subsequently, the ratio of the respective Integratio ¬ NEN Ikurzketti g: / determined Iprimär secondary. This is regarding the added integration for each of the perchlorinated derivatives of neohexasilane, neopentasilane, isotetrasilane, isopentasilane and isohexasilane less than 1: 100. Moreover, the synthesis and characterization of these long-chain halogenated polysilanes in the patent application WO 2009/143823 A2 will be described, which is incorporated in Be ¬ train to the characterization and synthesis of full content ¬ Lich by reference.
Weiterhin können perhalogenierte Polysilane eingesetzt wer¬ den, die wie sie in der WO 2006/125425 AI beschrieben sind, auf die ebenfalls im Hinblick auf die Charakterisierung und die Synthese vollinhaltlich Bezug genommen wird, wobei zu beachten ist, dass das dort verwendete Plasma eine höhere Leistungsdichte besitzt, was zu einem geänderten Produkt¬ spektrum führt. Furthermore perhalogenated polysilanes can be used ¬ the ones as they are described in WO 2006/125425 Al described, is also referred to in terms of the characterization and synthesis incorporated by reference, it being understood that the plasma used therein a higher Power density has, resulting in a changed product ¬ spectrum.
Thermisch hergestelltes Chlorpolysilan, z.B. (SiCl2)x, kann insbesondere ein chloriertes Polysilan als reine Verbindung oder als Gemisch von Verbindungen mit jeweils mindestens einer direkten Bindung Si-Si sein, wobei die Substituenten aus Chlor oder aus Chlor und Wasserstoff bestehen und wobei in der Zusammensetzung das Atomverhältnis Substi- tuent : Silicium mindestens 1:1 beträgt, wobei a. das Polysilan aus Ringen und Ketten mit einem hohenThermally produced chloropolysilane, for example (SiCl 2) x , may in particular be a chlorinated polysilane as pure compound or as a mixture of compounds each having at least one direct bond Si-Si, where the substituents consist of chlorine or of chlorine and hydrogen and wherein in the composition the atomic ratio substituent: silicon is at least 1: 1, where a. the polysilane of rings and chains with a high
Anteil Verzweigungsstellen besteht, der bezogen auf das gesamte Produktgemisch > 1 beträgt, Proportion of branching points, which is> 1 relative to the total product mixture,
b. es ein Raman-Molekülschwingungsspektrum von I100/I132 kleiner 1 aufweist, wobei I100 die Raman-Intensität bei 100 cm" und I132 die Raman-Intensität bei 132 cm-1 bedeuten, b. it has a Raman molecular vibrational spectrum of I 100 / I 132 is less than 1, wherein I 100 is the intensity of Raman- at 100 cm " and I132 denote the Raman intensity at 132 cm -1 ,
c. es in 29Si-NMR-Spektren seine signifikanten Produktsignale im chemischen Verschiebungsbereich von +23 ppm bis -13 ppm, von -18 ppm bis -33 ppm und vonc. in 29 Si NMR spectra, it shows its significant product signals in the chemical shift range from + 23 ppm to -13 ppm, from -18 ppm to -33 ppm, and from
-73 ppm bis -93 ppm besitzt. -73 ppm to -93 ppm.
Die Synthese und Charakterisierung dieser verzweigten halo- genierten Polysilane ist in der Patentanmeldung WO The synthesis and characterization of these branched halogenated polysilanes is described in the patent application WO
2009/143824 A2 beschrieben, auf die hiermit im Bezug auf die Charakterisierung und die Synthese vollinhaltlich Bezug genommen wird. 2009/143824 A2, which is hereby incorporated by reference for characterization and synthesis.
Das erfindungsgemäße chlorierte Polysilan lässt sich durch thermolytische Zersetzung von chloriertem Polysilan herstellen, insbesondere in einem Temperaturbereich von 350 °C - 1.200 °C. Um zu einem amorphen chlorierten Polysilan zu gelangen, wird die Temperatur regelmäßig niedriger als 600°C betragen; sie kann beispielsweise zwischen 400 und 500 °C liegen. Allerdings kann amorphes chloriertes Polysi¬ lan auch bei höheren Temperaturen erhalten werden, wenn die Reaktionszeit entsprechend kurz gewählt wird. The chlorinated polysilane according to the invention can be prepared by thermolytic decomposition of chlorinated polysilane, in particular in a temperature range from 350 ° C. to 1200 ° C. In order to obtain an amorphous chlorinated polysilane, the temperature will regularly be lower than 600 ° C; For example, it can be between 400 and 500 ° C. However, amorphous chlorinated Polysi ¬ lan can be obtained even at higher temperatures, if the reaction time is chosen correspondingly short.
Die thermolytische Zersetzung kann bei beliebigen Drücken erfolgen. Ein gegenüber Normaldruck verminderter Druck, beispielsweise ein Druck < 300 hPa kann aber von Vorteil sein, da dann bei der Thermolyse entstehende kurzkettige Chlorsilane automatisch abdestilliert werden. Üblicherweise beträgt der Druck allerdings mehr als 100 hPa, um das Ab- destillieren nicht zu stark zu forcieren. Für Reaktionen bei niedrigen Temperaturen und um höhere Chlor-Gehalte zu erreichen können aber auch noch niedrigere Drücke sinnvoll sein. Wird bei Normaldruck gearbeitet, so kann allerdings auch zu einem späteren Zeitpunkt eine Abdestillation oder eine Entfernung der kurzkettigen Chlorsilane durch Extrak- tion mittels S1CI4 erfolgen. The thermolytic decomposition can be carried out at any pressure. However, a reduced pressure relative to normal pressure, for example a pressure <300 hPa, can be advantageous, since then short-chain chlorosilanes which are formed during the thermolysis are automatically distilled off. However, the pressure is usually more than 100 hPa in order not to over-distill the distillate. For reactions at low temperatures and higher chlorine contents But even lower pressures can make sense. If work is carried out at atmospheric pressure, however, distilling off or removal of the short-chain chlorosilanes by extraction by means of S1CI 4 can also take place at a later time.
Ausführungsbeispiel 1 Embodiment 1
In einer kontinuierlichen Thermolyse wurde die Temperatur in einem geeigneten Reaktionsgefäß auf 450 °C eingestellt, und das Reaktionsgefäß wurde bis auf 250 hPa evakuiert. Ein Polychlorsilangemisch mit einer durchschnittlichen Summenformel von SinCl2n (0n=l 8 ) wurde in Form einer 80%-igen Lö¬ sung in SiCl4 vor der Thermolysezone bei einer lokalen Temperatur von 120 °C eingetropft. Das Polychlorsilangemisch wurde mittels einer Vorschubeinrichtung durch die heiße Zone der Apparatur (450 °C) geführt. Die Verweilzeit in der heißen Zone beträgt hier insbesondere zwischen 30 Minuten und einer Stunde. Dabei wandelte sich das Poly¬ chlorsilangemisch zu einem festen, stark vernetzten chlo- rierten Polysilan (chloridhaltigem Silicium) der Summenformel SiClo,7 von orangener bis roter Farbe und kurzkettigen Chlorsilanen um. Das SiClo,7 wurde in einem Sammelbehälter gesammelt. Das Verdünnungsmittel S1CI4 und durch die Ther¬ molyse entstandene kurzkettige Chlorsilane (S1CI4, S12CI6, S13CI8) werden als Dampf abgeleitet und kondensiert. In a continuous thermolysis, the temperature in a suitable reaction vessel was set at 450 ° C, and the reaction vessel was evacuated to 250 hPa. A Polychlorsilangemisch having an average molecular formula of Si n Cl 2n (0n = l 8) was added dropwise in the form of an 80% Lö ¬ sung in SiCl 4 before the thermolysis at a local temperature of 120 ° C. The polychlorosilane mixture was passed through the hot zone of the apparatus (450 ° C) by means of a feeder. The residence time in the hot zone is here in particular between 30 minutes and one hour. In this case, the poly ¬ chlorosilane polysilane (chloride containing silicon) of the empirical formula SiClo, 7 of orange to red color, and short-chain chlorosilanes transformed to a tough, highly crosslinked chlorinated to tured. The SiClo, 7 was collected in a collection container. The diluent S1CI 4 and through the Ther ¬ molyse resulting short chain chlorosilanes (S1CI 4, S1 2 CI 6, S1 3 CI 8) are derived as a vapor and condensed.
Ausbeuten bezogen auf den Ausgangsstoff: 20 Massen% SiClo,7 und 80 Massen% kurzkettige Chlorsilane (Verdünnungsmittel¬ menge nicht eingeschlossen) . Ausführungsbeispiel 2 Yields based on the starting material: 20% by mass SiClo, 7, and 80 mass% short chain chlorosilanes (diluent ¬ amount not included). Embodiment 2
Eine 50-60% Lösung eines Polychlorsilangemisches mit einer durchschnittlichen Summenformel von SinCl2n (0n=l 8 ) in S1CI4 wird in einem Quarzglasbehälter vorgelegt und bei einem Druck von 300 bis 500 mbar innerhalb von 2 bis 3 h aufA 50-60% solution of a Polychlorsilangemisches having an average molecular formula of Si n Cl 2n (0n = l 8) in S1CI 4 is placed in a quartz glass container and at a pressure of 300 to 500 mbar within 2 to 3 hours
300°C erwärmt. Danach wird der Druck stufenweise auf letzt¬ lich 10_1 bis 10~2 mbar reduziert und im Laufe von 3 h auf 900°C erwärmt. Zuletzt wird die Temperatur für 1 h auf 900°C belassen. Die während der thermischen Zersetzung des Polychlorsilangemisches austretenden Dämpfe werden in einer mit flüssigem Stickstoff gekühlten Kühlfalle auskondensiert. Das Polychlorsilangemisch wandelte sich zu einem festen, stark vernetzten chlorierten Polysilan (chloridhal- tigem Silicium) der Summenformel SiClo,os bis SiClo,o7 von grauer Farbe und kurzkettigen Chlorsilanen um. Nach Ab- schluss der Reaktion wurde der Behälter abkühlen gelassen und das feste Produkt unter Inertgas entnommen. Heated to 300 ° C. Thereafter, the pressure is gradually reduced to last ¬ Lich 10 _1 to 10 ~ 2 mbar and heated to 900 ° C in the course of 3 h. Finally, the temperature is left at 900 ° C for 1 h. The vapors emerging during the thermal decomposition of the polychlorosilane mixture are condensed out in a cold trap cooled with liquid nitrogen. The polychlorosilane mixture was transformed into a solid, highly crosslinked chlorinated polysilane (chloride-containing silicon) of the empirical formula SiClo, os to SiClo, o7 of gray color and short-chain chlorosilanes. Upon completion of the reaction, the container was allowed to cool and the solid product was removed under inert gas.
Ausbeuten bezogen auf den Ausgangsstoff: 10-15 Massen% SiClo,o5 bis SiClo,o7 und 85-90 Massen% kurzkettige Chlorsi- lane (Verdünnungsmittelmenge nicht eingeschlossen) . Yields relative to the starting material: 10-15 mass% SiClo, o5 to SiClo, o7 and 85-90 mass% short-chain chlorosilane (amount of diluent not included).
Die nachfolgenden Figuren 1 und 2 zeigen IR-Spektren von einem chloridhaltigen Silicium der Zusammensetzung SiClo,os bis SiCl0,o7 (Figur 1) und von SiCl0,7 (Figur 2) . Die IR- Spektren wurden mit einem Spektrometer der Marke Bruker Op- tics IFS48 mit ATR-Messeinheit („Golden Gate", Diamant- Fenster, Einfach-Reflexion) als Feststoff aufgenommen. Die Figuren 3 und 4 zeigen 29Si-Festkörper-NMR-Spektren von ei- nem chloridhaltigen Silicium mit der empirischen Formel SiClo,7, wobei Figur 4 einen Ausschnitt aus Figur 3 zeigt. Figur 5 zeigt das H-Festkörper-NMR-Spektrum zum chloridhaltigen Silicium mit der empirischen Formel SiClo,7. Die Festkörper-NMR-Spektren wurden mit einem Bruker DSX-400 NMR-Spektrometer aufgenommen, die Messbedingungen waren ei- nerseits 29Si HPDec, 79,5 MHz, Rotationsfrequenz: 7000 Hz, extern auf TMS = 0 ppm referenziert , zum anderen für XH mit dem Pulsprogramm zg4pm.98 bei 400 MHz, Rotationsfrequenz: 31115 Hz mit 2,5 mm MAS Kopf, auf TMS = 0 ppm referenziert , wobei die Messungen bei Raumtemperatur mit den unverdünnten Proben erfolgten, es sei denn, es wurde für die Integration ein interner Standard zugesetzt. Figur 6 zeigt ein Ra- manspektrum zum chloridhaltigen Silicium mit der empirischen Formel SiClo,os- Figur 7 zeigt ein Röntgenpulver- diffraktogramm (Cu-Ka) eines bei hoher Temperatur erhalte- nen chlorierten Polysilans, in dem Signale für kristalline Anteile zu erkennen sind, die auf Silicium zurückzuführen sind . The following Figures 1 and 2 show IR spectra of a chloride-containing silicon of composition SiClo, os to SiCl 0 , o7 (Figure 1) and SiCl 0 , 7 (Figure 2). The IR spectra were recorded as solids using a Bruker Optics IFS48 spectrometer equipped with an ATR (Golden Gate, Diamond Window, Single Reflection) measuring unit, Figures 3 and 4 show 29 Si solid-state NMR spectroscopy. Spectra of a chloride-containing silicon with the empirical formula SiClo, 7, wherein FIG. 4 shows a detail from FIG. FIG. 5 shows the H solid-state NMR spectrum for the chloride-containing silicon having the empirical formula SiClo, 7. The solid-state NMR spectra were recorded with a Bruker DSX-400 NMR spectrometer, the measurement conditions were on the one hand 29 Si HPDec, 79.5 MHz, rotational frequency: 7000 Hz, externally referenced to TMS = 0 ppm, on the other hand for X H with the pulse program zg4pm.98 at 400 MHz, rotation frequency: 31115 Hz with 2.5 mm MAS head, referenced to TMS = 0 ppm, where the measurements were made at room temperature with the undiluted samples, unless it was for integration added an internal standard. FIG. 6 shows a Raman spectrum for the silicon containing silicon with the empirical formula SiClo, os- FIG. 7 shows an X-ray powder diffractogram (Cu-K a ) of a chlorinated polysilane obtained at high temperature, in which signals for crystalline fractions can be recognized which are due to silicon.

Claims

Patentansprüche claims
Amorphes chloriertes Polysilan mit der Formel SiClx mit x = 0,01 bis 0,8. Amorphous chlorinated polysilane with the formula SiCl x where x = 0.01 to 0.8.
Polysilan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass x 0,5 bis 0,7 beträgt. Polysilane according to claim 1, characterized in that x is 0.5 to 0.7.
Polysilan nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es im 29Si-NMR-Spektrum ein breites Signal im chemischen Verschiebungsbereich von 0 bis 10 ppm, das eine Halbwertsbreite größer 100 Hz besitzt, und ein weiteres breites Signal im chemischen Verschiebungsbe¬ reich von -60 bis -100 ppm, das eine Halbwertsbreite größer 100 Hz besitzt, aufweist. Polysilane according to claim 1 or 2, characterized in that in the 29 Si-NMR spectrum of a broad signal in the chemical shift range of 0 to 10 ppm, the greater has a half value width of 100 Hz, and another broad peak in the chemical Verschiebungsbe ¬ rich of -60 to -100 ppm, which has a half-value width greater than 100 Hz.
Polysilan nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es in 29Si-NMR-Spektren scharfe Signale im chemischen Verschiebungsbereich von 10 ppm bis -20 ppm aufweist, wobei die Signale insbe¬ sondere in folgenden chemischen Verschiebungsbereichen vorliegen: mindestens ein Signal zwischen -18 und -20 ppm und/oder mindestens vier Signale zwischen 8 und -10 ppm und/oder mindestens ein Signal zwischen -75 bis -85 ppm, insbesondere zwischen -78 bis -81 ppm. Polysilane according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises in 29 Si-NMR spectra of sharp signals in the chemical shift range of 10 ppm to -20 ppm, which signals in particular ¬ sondere present in the following chemical shift regions: at least one signal between: - 18 and -20 ppm and / or at least four signals between 8 and -10 ppm and / or at least one signal between -75 to -85 ppm, in particular between -78 to -81 ppm.
Polysilan nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass es in 29Si-NMR-Spektren jeweils min¬ destens ein scharfes Signal in den folgenden chemischen Verschiebungsbereichen aufweist: zwischen 7 bis 2 ppm, zwischen 1 und -1 ppm, zwischen -3 und -5 ppm, zwischen -5,5 und -7,5 ppm, zwischen -7,5 bis -9 ppm und zwi¬ schen -18 und -20 ppm. Polysilane according to the preceding claim, characterized in that it min ¬ least comprising in 29 Si-NMR spectra respectively a sharp signal in the following chemical shift regions: between 7 to 2 ppm, between 1 and -1 ppm, between -3 and - 5 ppm, between -5.5 and -7.5 ppm, between -7.5 to -9 ppm and Zvi ¬ rule -18 and -20 ppm.
Polysilan nach einem der vorangehenden Ansprüche , da durch gekennzeichnet, dass es zusätzlich Wasserstoff, wobei der Wasserstoff insbesondere an Si gebunden vor liegt, enthält. Polysilane according to one of the preceding claims, characterized in that it additionally contains hydrogen, the hydrogen being in particular bound to Si.
Polysilan dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff-Gehalt des Polysilans kleiner als 5 Atom-%, insbesondere kleiner als 2 Atom' %, beispielsweise kleiner als 1 Atom-% ist. Polysilane the preceding claim, characterized in that the hydrogen content of the polysilane is less than 5 atomic%, in particular less than 2 atomic%, for example less than 1 atomic%.
Polysilan nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es in 1H-NMR-Spektren ein breites Signal im chemischen Verschiebungsbereich zwischen 10 bis 5 ppm, das eine Halbwertsbreite größer 100 Hz besitzt, insbesondere ein Signal mit einem Maximum im chemischen Verschiebungsbereich zwischen 8 und 6 ppm aufweist . Polysilane according to one of the preceding claims, characterized in that it has in 1 H-NMR spectra a broad signal in the chemical shift range between 10 to 5 ppm, which has a half-width greater than 100 Hz, in particular a signal with a maximum in the chemical shift range between 8 and 6 ppm.
Polysilan nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es im IR-Spektrum mindestens eine Bande im Bereich von 840 bis 860 und/oder im Bereich von 1019 bis 1039 und/oder im Bereich von 2300 bis 2000 Wellenzahlen aufweist. Polysilane according to one of the preceding claims, characterized in that it has at least one band in the IR spectrum in the range of 840 to 860 and / or in the range of 1019 to 1039 and / or in the range of 2300 to 2000 wavenumbers.
Polysilan nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass es im IR-Spektrumn ein Bande im Be reich von 840 bis 860, ein Bande im Bereich von 1019 bis 1039 und eine Bande im Bereich von 2300 bis 2000 Wellenzahlen aufweist. Polysilane according to the preceding claim, characterized in that it has a band in the range from 840 to 860, a band in the range of 1019 in the IR spectrum to 1039 and a band in the range of 2300 to 2000 wavenumbers.
11. Polysilan nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es im Raman-Spektrum jeweils mindestens eine Bande im Bereich von 280 bis 330 und/oder 510 bis 530 und/oder im Bereich von 910 bis 1000 und/oder eine Bande im Bereich von 2300 bis 2000 Wellenzahlen aufweist. 11. polysilane according to any one of the preceding claims, characterized in that in the Raman spectrum in each case at least one band in the range of 280 to 330 and / or 510 to 530 and / or in the range of 910 to 1000 and / or a band in the range from 2300 to 2000 wavenumbers.
Polysilan nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass es eine orangerote oder e dunkelrote oder braune oder graue Farbe aufweist. Polysilane according to one of the preceding claims, characterized in that it has an orange-red or dark red or brown or gray color.
Polysilan nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Suspendieren in des Po lysilans in der 10-fachen Gewichtsmenge eines inerten Lösungsmittels weniger als 20 % der eingesetzten Masse löslich ist. Polysilane according to one of the preceding claims, characterized in that when suspended in the polysiloxane in the 10-fold amount by weight of an inert solvent less than 20% of the mass used is soluble.
Polysilan nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es durch thermolytische Zer Setzung von chloriertem Polysilan erhältlich ist. Polysilane according to one of the preceding claims, characterized in that it is obtainable by thermolytic decomposition of chlorinated polysilane.
Polysilan nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es aus thermisch hergesteil tem chlorierten Polysilan gewonnen wird. Polysilane according to one of the preceding claims, characterized in that it is obtained from thermally prepared chlorinated polysilane.
Polysilan nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es aus plasmaschemisch her gestelltem chloriertem Polysilan gewonnen wird. Verfahren zur Herstellung eines Polysilans nach einem der vorangehenden Ansprüche mit folgenden Schritten:Polysilane according to one of the preceding claims, characterized in that it is obtained from plasmaschemisch forth posited chlorinated polysilane. Process for the preparation of a polysilane according to one of the preceding claims, comprising the following steps:
A) Bereitstellung eines Chlorpolysilans , das insbesondere thermisch oder plasmachemisch hergestellt ist,A) provision of a chloropolysilane, which is produced in particular thermally or plasma-chemically,
B) Thermolyse des bereitgestellten Materials bei einer Temperatur unter 600 °C. B) Thermolysis of the provided material at a temperature below 600 ° C.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009056437B4 (en) * 2009-12-02 2013-06-27 Spawnt Private S.À.R.L. Process and apparatus for the preparation of short-chain halogenated polysilanes

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE504478A (en) * 1950-08-23
US4374182A (en) * 1980-07-07 1983-02-15 Dow Corning Corporation Preparation of silicon metal through polymer degradation
JPS57118250A (en) * 1981-01-13 1982-07-23 Canon Inc Photoconductive member
CA1245109A (en) * 1983-10-31 1988-11-22 Hsien-Kun Chu Method of forming amorphous polymeric halosilane films and products produced therefrom
JPS63225511A (en) * 1986-10-09 1988-09-20 Mitsubishi Metal Corp Production of amorphous silicon powder
US7540920B2 (en) * 2002-10-18 2009-06-02 Applied Materials, Inc. Silicon-containing layer deposition with silicon compounds
DE102005024041A1 (en) * 2005-05-25 2006-11-30 City Solar Ag Process for the preparation of silicon from halosilanes
DE102006034061A1 (en) * 2006-07-20 2008-01-24 REV Renewable Energy Ventures, Inc., Aloha Polysilane processing and use
DE102008025260B4 (en) 2008-05-27 2010-03-18 Rev Renewable Energy Ventures, Inc. Halogenated polysilane and thermal process for its preparation
DE102008025261B4 (en) 2008-05-27 2010-03-18 Rev Renewable Energy Ventures, Inc. Halogenated polysilane and plasma-chemical process for its preparation
DE102009056438B4 (en) * 2009-12-02 2013-05-16 Spawnt Private S.À.R.L. Process for the preparation of hexachlorodisilane

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2011067332A1 *

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