中等链长的聚硅烷及其制备方法技术

本发明专利技术涉及中等链长的聚硅烷，其为纯化合物或化合物的混合物，在每种情况下所述化合物具有至少一个直接的Si-Si键，所述聚硅烷的取代基仅由卤素和/或氢构成，其中等链长度n大于3并且小于50，优选大于3并且小于9，特别优选大于3并且小于7，并且其组成中的取代基∶硅的原子比例为至少1∶1。本发明专利技术还涉及其制备方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及，所述聚硅烷为每种情况下具有至少一个直接的S1-Si键的纯化合物或化合物的混合物，所述化合物的取代基仅由卤素和/或氢构成，并且其组成的取代基:硅的原子比例为至少1:1。根据现有技术，聚硅烷通过多种方法制备，例如通过用或不用还原剂将气相氯硅烷加热到较高温度(高于700°C )。但是，如此获得的氯化的聚硅烷(PCS)仅仅具有高比例的短链、支链和/或环形分子，并且另外被溶剂/催化剂或来自反应器壁的物质污染。此外，现有技术中描述的制备聚硅烷的方法的缺点是它们没有表明以可用的收率特别高效地制备中等链长的聚硅烷。而且，现有技术缺少由于其优异的性质而在将来的工业过程中起重要作用的聚硅烷。 本专利技术的一个目的是提供，所述聚硅烷为纯化合物或化合物的混合物，所述化合物在每种情况下具有至少一个S1-Si键，其取代基仅由卤素和/或氢构成并且其组成具有至少1:1的取代基:硅原子的比例，以实现这样的硅氧烷的特别高效的制备。根据本专利技术通过具有权利要求1的特征部分的特征的中等链长的聚硅烷和具有权利要求20的特征部分的特征的方法实现了该目的。由于存在直接的S1-Si键，本专利技术的中等链长的聚硅烷的化学性质是突出的，这是因为这些物质对氧和氯具有强亲和性，并且适合于这些元素的结合。例如，氯化的低聚硅烷用于脱氧反应。本专利技术的聚硅烷由于其大于3且小于50的平均中等链长而在合适的惰性溶剂中是完全可溶的，所述链长优选大于3且小于9，更优选大于3且小于7，其中的一些在200°C即远低于分解温度(所述分解温度通常高于250°C )下具有大于lPa(小于500hPa)的显著蒸气压，这使得它们适用于从气相或液相中沉积硅。在200°C，所述蒸气压优选大于IhPa(百帕)且小于lOOOhPa。这里特别强调根据本专利技术的所有聚硅烷的的性质为由于其分子组成可以通过合适的方法从其获得纯硅，例如通过高温回火。本专利技术的所有聚硅烷共同的另一个特征是它们在热处理过程中失去平衡，即分解成更长链或更短链的产物。本专利技术的优选的发展由从属权利要求2-19可以明显看出。例如，溴化的或氢化的聚硅烷是无色的到淡黄色的。氯化的聚硅烷是无色到黄绿色、强桔色或红褐色的。中等链长的聚硅烷是液体或粘性的到固体的，这取决于其分子结构。但是，以纯形式为固体的聚硅烷也能够部分或完全溶解在液体聚硅烷中而存在。聚娃烧合适的是具有小于1%的金属含量。为了沉积晶体娃，优选的是使用含有小于2原子％的氢的聚娃烧。对于具体的液体涂覆过程，优选的是使用主要含有直链长链且几乎没有短支链和环形化合物的聚硅烷。在该背景下，在短链成分中支链位点的含量按总产物计优选小于2%。对于在低温下的沉积反应，特别优选的是使用其取代基仅由氢构成的聚硅烷。聚硅烷的取代基优选仅由卤素构成或仅由卤素和氢构成。中等链长的聚硅烷还可以含有多种不同卤素的卤素取代基。对于具体的液体涂覆过程，优选的是使用其基础结构的平均尺寸为η = 8-20的聚硅烷。特别优选的是使用在蒸馏去除短链成分之后其基础结构的平均尺寸为η = 15-30的聚硅烷。光谱特性:聚硅烷:a)在其IR分子振动谱中仅具有在小于2400波数范围内的频带，b)在拉曼分子振动谱中仅具有在小于2300波数范围内的频带，其取代基由氟构成的聚硅烷:a)在29Si NMR谱上在从8ppm到_40ppm和/或从_45ppm到-115ppm的化学位移范围内有明显的产品信号，b)在 IOcnT1 到 165cm_1> 170cm_1 到 240cm_1>245cm_1 到 360cm_1>380cm_1 到 460cm_1>和480CHT1到650CHT1以及900CHT1到980CHT1的范围之外没有典型的拉曼强度。其取代基由氯构成的聚硅烷:a)在 29Si NMR 谱上在从 15ppm 到-lOppm、从 _25ppm 到 _40ppm 和 / 或从 _65ppm到-96ppm的化学位移范围内有明显的产品信号，b)在 IOcm 1 到 165cm \ 170cm 1 到 240cm \245cm 1 到 360cm \380cm 1 到 460cm \和480(31^1到650CHT1的范围之外没有典型的拉曼强度。其取代基由溴构成的聚硅烷:a)在 29SiNMR 谱上在从-1Oppm 到 _42ppm、从 _46ppm 到 _55ppm 和 / 或从 _63ppm到-96ppm的化学位移范围内有明显的产品信号，b)在 IOcm 1 到 150cm \ 155cm 1 到 350cm 丨、在 390cm 1 到 600cm 丨、和在 930cm 1 至丨JIOOOcm-1的范围之外没有典型的拉曼强度。其取代基由碘构成的聚硅烷:a)在 29Si NMR 谱上在从 _20ppm 到 _55ppm、从 _65ppm 到 _105ppm 和 / 或从 _135ppm到-1Slppm的化学位移范围内有明显的产品信号，b)在 IOcnT1 到 150cm_\l55cm_1 到 600CHT1、和在 930cm_1 到 IOOOcm-1 的范围之外没有典型的拉曼强度。其取代基由氢构成的聚硅烷:a)在29Si NMR谱上在从_65ppm到-170ppm的化学位移范围内有明显的产品信号，b)在拉曼分子振动谱上具有在2000-2200波数范围内的特征频带并且在2000-1100范围内没有频带。用来自Jasco Corp.的FT/IR-420光谱仪以KBr盘的形式获得IR测量。液体用预成型的KBr盘吸收或在NaCl板之间测量。用具有可调激光激发( T-蓝宝石激光器，用Ar离子激光器泵浦)和共焦拉曼和荧光显微镜、用液氮冷却的CCD检测器的来自Dilor的XY 800光谱仪测量拉曼分子振动谱，测量温度等于室温，激发波长在可见光范围内，包括514.53nm和750nm。在具有zg30脉冲序列的fcuker OPX 250型的250MHz仪器上记录29SiNRM谱，并以作为外标的四甲基硅烷(TMS) [δ (29Si) =0.0]作为参比。这里获取的参数是:TD =32k、AQ =1.652s、Dl = 10s、NS = 2400、OlP = -40、SW = 400。根据本专利技术的制备中等链长聚硅烷SinX2n+2和SinX2n的方法的特征在于其包含下文描述的合成步骤中的一个或更多个，其中η大于3且小于50，优选大于3且小于9，更优选大于3且小于7，X = F、Cl、Br、I和/或氢。下文再现各个变型。在第一种变型中，通过卤代硅烷的等离子体辅助的合成获得聚硅烷。在第二种变型中，通过卤代硅烷的等离子体辅助的合成获得聚硅烷，所述卤素是溴。在第三种变型中，通过H-硅烷和/或H-低聚硅烷的等离子体辅助的合成获得聚硅烷。在第四种变型中，通过卤代低聚硅烷的等离子体辅助的合成获得聚硅烷，特别优选的是使用卤代二硅烷和三硅烷。在第五种变型中，通过还包含有机取代的硅烷和/或低聚硅烷的混合物的等离子体辅助的合成获得聚硅烷。为了该目的，例如，使用甲基氯硅烷。在等离子体辅助的合成过程中，优选的是用1: 0-1: 2的卤代硅烷:氢混合比和在0.8-10hPa的压力范围内操作。在第六种变型中，通过用HCl和/或HBr的氢卤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.02 DE 102010025948.91.一种中等链长的聚硅烷，其为纯化合物或化合物的混合物，在每种情况下所述化合物具有至少一个直接的S1-Si键，其取代基由卤素和/或氢构成，并且其组成具有至少1: 1的取代基:硅的原子比例，其特征在于 a)所述中等链长大于3并且小于50，优选大于3并且小于9，更优选大于3并且小于7， b)所述聚硅烷能够溶解于合适的惰性溶剂中， c)所述聚硅烷适合于作为用于硅沉积的起始物料， d)所述聚硅烷具有结合氧和氯的性质， e)所述聚硅烷在热处理时分解成更长链或更短链的产物。2.根据权利要求1的中等链长的聚硅烷，其特征在于其在IR分子振动谱上仅有在小于2400波数范围内的频带。3.根据权利要求1或2的中等链长的聚硅烷，其特征在于其在拉曼分子振动谱上仅有在小于2300波数的范围内的频带。4.根据前述权利要求的任一项的中等链长的聚硅烷，其特征在于 a)所述卤素是氟， b)其在29SiNMR谱上在8ppm到_40ppm和/或_45ppm到-115ppm的化学位移范围内具有其明显的产物信号，和c)其在1Ocm-1 到 165cm_1 170cm_1 到 240cm_1、245cm_1 到 360cm_1、380cm_1 到 460cm_1、和480Cm-1到650Cm-1及900Cm-1到980Cm-1的范围之外不具有典型的拉曼强度。5.根据权利要求1-3的任一项的中等链长的聚硅烷，其特征在于 a)所述卤素是氯， b)其在29Si NMR 谱上在 15ppm 到-lOppm、-25ppm 到 _40ppm 和 / 或-65ppm 到 _96ppm的化学位移范围内具有其明显的产物信号，和c)其在10cm-1 到 165cm_1、 170cm_1 到 240cm_1、245cm_1 到 360cm_1、380cm_1 到 460cm_1、和480cm-1到650Cm-1的范围之外具有典型的拉曼强度。6.根据权利要求1-3的任一项的中等链长的聚硅烷，其特征在于 a)所述卤素是溴， b)其在29Si NMR 谱上在-10ppm 到-42ppm、_46ppm 到 _55ppm 和 / 或 _63ppm 到 _96ppm的化学位移范围内具有其明显的产物信号，和c)其在10cm 1 到 150cm -1、 155cm 1 到 350cm -、390cm -1 到 600cm -1、和 930cm- 1 到 1000cm- 1的范围之外不具有典型的拉曼强度。7.根据权利要求1-3的任一项的中等链长的聚硅烷，其特征在于 a)所述卤素是碘，b)其在29Si NMR谱上在 _20ppm 到 _55ppm、_65ppm 到 _105ppm和 / 或 _135ppm 到-18 1ppm的化学位移范围内具有其明显的产物信号，和 c)其在1Ocm-1 到 150cm_、155cm_1 到 600Cm-1、和 930cm_1 到 1OOOcm-1 的范围之外不具有典型的拉曼强度。8.根据权利要求1-3的任一项的中等链长的聚硅烷，其特征在于 a)所述取代基由氢构成，b)其在29SiNMR谱上在_65ppm到-170ppm的化学位移范围内具有其明显的产物信号，和 c)其在拉曼分子振动谱上在2000-2200波数范围内具有特征频带并且在2000-1100范围内没有频带。9.根据前述...

【专利技术属性】
技术研发人员：诺伯特·奥尼尔，克里斯蒂安·鲍赫，鲁门·德尔特舍维，斯文·霍尔，加瓦德·莫赫森尼，
申请(专利权)人：斯帕恩特私人有限公司，
类型：
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