El siliciuro de platino , también conocido como monosiliciuro de platino , es un compuesto inorgánico con la fórmula PtSi. Es un semiconductor que se convierte en un superconductor cuando se enfría a 0,8 K. [3]
La estructura cristalina del PtSi es ortorrómbica, y cada átomo de silicio tiene seis átomos vecinos de platino. Las distancias entre el silicio y los vecinos de platino son las siguientes: uno a una distancia de 2,41 angstroms , dos a una distancia de 2,43 angstroms, uno a una distancia de 2,52 angstroms y los dos últimos a una distancia de 2,64 angstroms. Cada átomo de platino tiene seis vecinos de silicio a las mismas distancias, así como dos vecinos de platino, a una distancia de 2,87 y 2,90 angstroms. Todas las distancias superiores a 2,50 angstroms se consideran demasiado lejanas para estar realmente implicadas en las interacciones de enlace del compuesto. Como resultado, se ha demostrado que dos conjuntos de enlaces covalentes componen los enlaces que forman el compuesto. Un conjunto es el enlace de tres centros Pt–Si–Pt, y el otro conjunto los enlaces de dos centros Pt–Si. Cada átomo de silicio en el compuesto tiene un enlace de tres centros y dos enlaces centrales. La película más delgada de PtSi constaría de dos planos alternados de átomos, una única lámina de estructuras ortorrómbicas. Las capas más gruesas se forman apilando pares de láminas alternadas. El mecanismo de enlace entre PtSi es más similar al del silicio puro que al del platino puro o Pt2Si , aunque la experimentación ha revelado un carácter de enlace metálico en PtSi del que carece el silicio puro. [4]
El PtSi se puede sintetizar de varias maneras. El método estándar implica depositar una película fina de platino puro sobre obleas de silicio y calentarla en un horno convencional a 450–600 °C durante media hora en un ambiente inerte. El proceso no se puede llevar a cabo en un entorno oxigenado, ya que esto da como resultado la formación de una capa de óxido sobre el silicio, lo que impide la formación de PtSi. [5]
Una técnica secundaria para la síntesis requiere una película de platino pulverizada depositada sobre un sustrato de silicio. Debido a la facilidad con la que el PtSi puede contaminarse con oxígeno, se han descrito varias variaciones de los métodos. Se ha demostrado que el procesamiento térmico rápido aumenta la pureza de las capas de PtSi formadas. [6] También se ha comprobado que las temperaturas más bajas (200–450 °C) son eficaces, [7] las temperaturas más altas producen capas de PtSi más gruesas, aunque las temperaturas superiores a los 950 °C forman PtSi con una resistividad aumentada debido a los grupos de granos grandes de PtSi. [8]
A pesar del método de síntesis empleado, el PtSi se forma de la misma manera. Cuando primero se calienta platino puro con silicio, se forma Pt2Si . Una vez que se han utilizado todos los Pt y Si disponibles y las únicas superficies disponibles son Pt2Si , el siliciuro comenzará la reacción más lenta de conversión en PtSi. La energía de activación para la reacción de Pt2Si es de alrededor de 1,38 eV, mientras que es de 1,67 eV para PtSi.
El oxígeno es extremadamente perjudicial para la reacción, ya que se unirá preferentemente al Pt, lo que limita los sitios disponibles para la unión Pt-Si y evita la formación de siliciuro. Se ha descubierto que una presión parcial de O2 tan baja como 10 −7 es suficiente para retardar la formación del siliciuro. Para evitar este problema se utilizan ambientes inertes, así como pequeñas cámaras de recocido para minimizar la cantidad de contaminación potencial. [5] La limpieza de la película metálica también es extremadamente importante, y las condiciones sucias dan como resultado una síntesis deficiente de PtSi. [7]
En ciertos casos, una capa de óxido puede resultar beneficiosa. Cuando se utiliza PtSi como barrera Schottky , una capa de óxido evita el desgaste del PtSi. [5]
PtSi es un semiconductor y una barrera Schottky con alta estabilidad y buena sensibilidad, y se puede utilizar en detección infrarroja , imágenes térmicas o contactos óhmicos y Schottky. [9] El siliciuro de platino fue más estudiado y utilizado en los años 1980 y 1990, pero se ha vuelto menos utilizado, debido a su baja eficiencia cuántica . PtSi se utiliza ahora más comúnmente en detectores infrarrojos , debido al gran tamaño de las longitudes de onda que se pueden utilizar para detectar. [10] También se ha utilizado en detectores para astronomía infrarroja . Puede funcionar con buena estabilidad hasta 0,05 °C. El siliciuro de platino ofrece una alta uniformidad de matrices fotografiadas. El bajo coste y la estabilidad lo hacen adecuado para el mantenimiento preventivo y la obtención de imágenes infrarrojas científicas .