డైక్లోరోసైలన్

డై క్లోరోసైలన్ ఒక రసాయన సంయోగ పదార్థం. దీనిని DCS అనికూడా పిలుస్తారు.ఈ సంయోగపదార్థం యొక్క రసాయన సంకేత పదం H2SiCl2.అర్ధవాహక (semiconductor) ఉత్పత్తి ప్రక్రియలో సిలికాన్ నైట్రేడ్ను వృద్ధి పరచుటకై LPCVD గదిలో అమ్మోనియాతో డై క్లోరోసైలన్ ను మిశ్రమం చేయుదురు.అధిక గాఢత కలిగిన డైక్లోరోసిలేన్,ఆమ్మోనియా (16:1)మిశ్రమం తక్కువ స్ట్రెస్ కలిగిన నైట్రేడ్ ఫిల్మ్స్ఏర్పరచును.సైలన్, సిలికాన్ టెట్రా క్లోరైడులకు మధ్యంతరస్థాయి సమ్మేళన పదార్థం డై క్లోరో సిలేన్.
చరిత్ర
డైక్లోరోసైలన్‌ను మొదట 1919లో తయారుచేసారు. వాయుదశలో మొనోసిలేన్(SiH4)హైడ్రోజన్‌క్లోరైడ్ (HCl)తో చర్యవలన డైక్లోరోసైలన్‌ను స్టాక్, సోమీస్కీఅనువారు ఉత్పత్తి చేసారుSeyferth, D., Prud’Homme, C., Wiseman, G., Cyclic Polysiloxanes from the Hydrolysis of Dichlorosilane, Inorganic Chemistry, 22, 2163-2167.వాయు స్థితిలో నీటి ఆవిరితో డైక్లోరోసైలన్ చర్యవలన వాయురూపంలో ఉన్నమొనోమెరిక్ ప్రోసిలాక్సేన్(H2SiO)ఏర్పడుతుంది.ప్రోసిలాక్సేన్ ద్రవస్థితిలో వేగంగా,వాయుస్థితిలో నెమ్మదిగా పాలిమరుగా మారుతుంది. తత్ఫలితంగా ద్రవ,ఘన పాలి సిలాక్సేన్[H2SiO]n ఏర్పడుతుంది. ద్రవభాగాన్ని వాక్యుం(పీడన రహితస్థితి)లో డిస్టిలేసన్ చేసి /బాష్పీకరించి వేరుచేయుదురు. వేరు చేయబడిన భాగం గదిఉష్ణోగ్రత వద్ద చిక్కమారి జెల్లాతయారు అవుతుంది.

భౌతిక ధర్మాలు
డైక్లోరోసైలన్ సంయోగపదార్థం రంగులేని వాయువు.డైక్లోరోసైలన్ యొక్క అణుభారం 101.007 గ్రాములు/మోల్.డైక్లోరోసైలన్ సమ్మేళనం యొక్క సాంద్రత 1.22 గ్రాములు/సెం.మీ3.
డైక్లోరోసైలన్ యొక్క ద్రవీభవన స్థానం(మైనస్)−122 °C (−188 °F; 151K)., బాష్పీభవన స్థానం 8 °C; 46 °F; 281K (101kPaవద్ద). నీటితో చర్య జరుపును. బాష్పవత్తిడి(vapor pressure) 167.2 kPa (20°Cవద్ద).ఫ్లాష్ బిందువు −37 °C (−35 °F; 236 K).స్వయం దహనఉష్ణోగ్రత 55 °C (131 °F; 328 K).డైక్లోరోసైలన్ విస్పొటన చెందుటకు/ ప్రేలుడు కు అవసరమైన మిశ్రమ నిష్పత్తి 4.1–99%

డైక్లోరోసైలన్ యొక్క రేఖాచిత్రపటాలు, ఈ సంయోగపదార్థం భిన్నమైన భౌతికలక్షణాలు కలిగిఉన్నట్లు చూపుచున్నవి. వేపరు ప్రెసరు-ఉష్ణోగ్రత రేఖాచిత్ర పటం ప్రకారం ఉష్ణోగ్రత పెరిగే కొలది,ఈ సంయోగపదార్థం యొక్క వేపరు/ఆవిరి/భాష్పవత్తిడి కూడా పెరుగుతున్నది.అలాగే వాయువు-ఉష్ణ సామర్ధ్యం రేఖా చిత్రపటంలో ఉన్న ప్రకారం వాయుఉష్ణోగ్రత పెరిగే కొలది వాయువు యొక్క ఉష్ణసామర్ధ్యం కూడా 24 Cal/GRx°C వచ్చువరకు పెరుగుచున్నది., ఉష్ణోగ్రత తగ్గే కొలది భాష్పికరణ ఎంతాల్పి(entholphy) తగ్గుతున్నది.ఈ తగ్గుదల180°C సందిగ్ధ బిందువు వద్ద ఎంతాల్పి సున్నాకు చేరుతుంది. అలాగే సందిగ్ధ బిందువు చేరువరకు ద్రవ ఉష్ణసమర్ధత కూడా ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొలది పెరుగుతుంది.ఈ సంయోగపదార్థం యొక్క ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొలది,ఉపరితల తలతన్యత క్రమంగా తగ్గుతూ, సందిగ్ధత బిందువు వద్ద శూన్య విలువకు చేరుతుంది.

ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొలది వాయువు యొక్క ఉష్ణవాహకతత్త్వం కుడా పెరుగుతున్నది. ఉష్ణోగ్రత పెరిగే కొలది సందిగ్ధత బిందువు చేరువరకు ద్రవంయొక్క ఉష్ణ వాహకత్వం తగ్గుతూ వస్తుంది. పదార్థ ఉష్ణోగ్రత పెరగడం మొదలైనప్పుడు మొదట ఎంతాల్పి తగ్గుతూ వస్తుంది, ఉష్ణోగ్రత 750°Cచేరిన తరువాత ఎంతాల్పి పెరగడం మొదలవుతుందిCheng, J., Yaws, C., Dickens, L., Hopper, J., Physical and Thermodynamic Properties of Dichlorosilane, Department of Chemical Engineering, 23, 48-52
.

రసాయన చర్యలు
క్లోరో సిలేన్ సంయోగ పదార్థాన్ని డిస్‌ప్రొపర్షనేసన్(disproportionation)చెయ్యడం ద్వారా డైక్లోరోసైలన్ ను ఉత్పత్తి చెయ్యడం అనుకూలమైన ఉత్పత్తి విధానంVorotyntsev, V., Mochalov, G., Kolotilova, M., Kinetics of Dichlorosilane Separation from a Mixture of Chlorosilanes by Distillation Using a Regular Packing, Theoretical Foundations of Chemical Engineering, 38(4), 355-359.
2 SiHCl3 ⇔ SiCl4 + SiH2Cl2
సిలికాన్ టెట్రాక్లోరైడ్,లేదా ట్రైక్లోరో సైలన్(HSiCl3)నుండి సిలికాన్‌ను ఉత్పత్తి చెయ్యునపుడు ఏర్పడిన వ్యర్ధవాయువును ఆక్సిజన్ తో క్షయించడం వలన డైక్లోరోసైలన్ ఉత్పత్తి అగును.

జలవిశ్లేషణం
స్టాక్, సోమీస్కీలు బెంజీన్‌లో ఉన్న డైక్లోరోసిలేన్ను తక్కువసమయంలో ఎక్కువనీటిలో కలిసేలా చేసి జలవిశ్లేషణ కావించారు.ఎక్కువ ప్రమాణంలో డైక్లోరోసైలన్ జలవిశ్లేషణను 0 °Cవద్ద మిశ్రమ ఇథర్/ఆల్కేన్ ద్రావణి విధానంలో చేయబడును.
అత్యంత శుద్ధికరణం 
అర్ధవాహాకం(semiconductor)గా వాడబడు డైక్లోరోసైలన్ ను తప్పనిసరిగా అత్యత్తమ శుద్ధస్థాయిలో ఉత్పత్తి చేసి, గాఢ పరచవలెను. డ క్లోరోసైలన్ యొక్క ఎపిటాక్సియల్ పొరలను మైక్రో ఎలక్ట్రానులతయారిలో ఉపయోగిస్తారు.

వినియోగ అనుకూలతలు
మైక్రో ఎలాక్త్రోనిక్స్ లో అర్దవాహాక సిలికాన్ పొరలను తయారుచేయుటలో ప్రారంభక పదార్థంగా డైక్లోరోసైలన్ ను ఉపయోగిస్తారు.ఇది కనిష్టఉష్ణోగ్రత వద్ద వియోగంచెంది త్వరగా సిలికాన్ స్పటికాలను ఏర్పరుచు గుణం కారణంగా,దీనిని సెమికండక్టరులనిర్మాణంలో విరివిగా, ప్రారంభ మేటిరియాల్‌గా వాడుచున్నారు.

రక్షణ కరమైన ఇబ్బందులు
డైక్లోరోసైలన్ రసాయనికంగా చాలా క్రియాశీలతకలిగిన వాయువు. ఇది చురుకుగా జలవిశ్లేషణ చెంది, తనకు తానుగా గాలిలో మండుతుంది. అందువలన ఈ సంయోగపదార్థాన్ని ఉపయోగించి ప్రయోగాలు చేయు సమయంలో తగు జాగ్రత్తలు తీసుకోవాలిVorotyntsev, V., Mochalov, G., Kolotilova, Volkova, E., Gas-Chromatographic and Mass-Spectrometric Determination of Impurity Hydrocarbons in Organochlorine Compounds and Dichlorosilane, Journal of Analytical Chemistry, 61(9), 883-888. . ఈ సంయోగ పదార్థం ప్రభావం వలన చర్మం,కళ్ళు ఇరిటేసన్ కు లోనగును. శ్వాసించినను ప్రమాదమేPraxair Material Safety Data Sheet (2007)

మూలాలు

వర్గం:రసాయన శాస్త్రం
వర్గం:క్లోరిన్ సమ్మేళనాలు
వర్గం:అకర్బన సమ్మేళనాలు