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硅化镁 Magnesium silicide(Mg2Si) 

发布时间:2016/05/13
硅化镁 Magnesium silicide(Mg2Si)

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中文名: 硅化镁 
英文名 :MAGNESIUM SILICIDE
化学式: Mg₂Si
分子量 :76.71
CAS:22831-39-6
熔点 :1102℃ 
稳定性:在真空中或在氢气流下加热至1200℃时可完全分解成单质。对碱Chemicalbook液稳定,在酸中分解并产生硅烷和氢。
密度 :1.94g/cm³
Mg2Si晶体具有反萤石结构,属于面心立方晶格,空间群为Fm3m,群号是225,晶格常数a=0.6391nm。在晶体结构中,每个Si原子位于(0,0,0)位置,配位数是8,形成边长为a的面心立方结构。Mg原子位于(0.25,0.25,0.25)位置,每个Mg原子位于Si原子组成的四面体的中心,形成边长为a/2的简立方结构。
制备方法:
二氧化硅(SiO2)和镁单质按物质的量之比为1:2一起加热会形成氧化镁(MgO)和硅(Si),
2 Mg + SiO2 → 2 MgO + Si
当镁过量时,剩余的镁会和生成的硅继续反应形成硅化镁,所以二氧化硅转化为硅化镁的反应可以表示如下:
4 Mg + SiO2 → 2 MgO + Mg2Si
当镁和二氧化硅的物质的量比为1:4时,二氧化硅完全转化成了硅化镁。这一反应十分猛烈,会放出大量的热。 硅化镁也可以通过氢化镁和硅在超过250度以上进行反应得到,同时生成氢气。
2 MgH2 + Si → Mg2Si + 2 H2
晶体结构:
Mg2Si 是面心立方晶体,具有反萤石型结构,其中化合价为-4的硅原子位于立方体的顶点和面心位置,而Mg2+ 离子则位于晶胞中的八个正四面体顶点的位置上。晶胞中还留有四个间隙缺陷。
应用 : 
1.硅化镁(Mg2Si)是Mg-Si二元体系的稳定化合物,它具有高熔点、高硬度、高弹性模量的特性,是一种窄带隙n型半导体材料,在光电子器件、电子器件、能源器件、激光、半导体制造、恒温控制通讯、锂离子电池的负极材料、光伏等领域有重要应用前景。
半导体材料硅化镁(Mg2Si)是一种窄带隙间接半导体材料。目前,微电子行业主要基于Si材料进行应用,在Si衬底上生长Mg2Si薄膜的工艺,可以很好地与Si工艺兼容,因此Mg2Si/Si异质结结构具有重大的研究价值。本文采用磁控溅射方法分别在Si衬底、绝缘衬底上制备环境友好型Mg2Si薄膜,研究溅射Mg膜厚度对Mg2Si薄膜质量的影响,在此基础上围绕Mg2Si基异质结LED器件制备工艺进行研究,并对Mg2Si薄膜的电学、光学性质进行研究。首先,在室温下采用磁控溅射方法,在Si衬底上沉积Mg膜,绝缘玻璃衬底上沉积Si膜和Mg膜,然后在低真空(10-1Pa-10-2Pa)氛围下进行热处理制备Mg2Si薄膜。XRD、SEM结果表明,400℃下退火4h,制备出单一相的Mg2Si薄膜,且制备的Mg2Si薄膜晶粒致密、均匀和连续,表面平整,结晶度良好。其次,研究了Mg膜厚度对Mg2Si半导体薄膜生长的影响及Mg膜厚度与退火后生成的Mg2Si薄膜厚度之间的关系。结果表明,Mg膜厚度在2.52μm、2.72μm时,表现出了良好的结晶度和平整度,Mg2Si薄膜的厚度随Mg厚度的增加而增加,约为Mg厚度的0.9-1.1倍。该研究将对以Mg2Si薄膜为基设计器件起重要指导作用。Z后,研究了Mg2Si基异质结发光器件的制备,在Si衬底上制备了Mg2Si/Si、Si/Mg2Si/Si异质结LED器件,采用四探针测试系统、半导体特性分析仪、稳态/瞬态荧光光谱仪等设备对Mg2Si/Si、Si/Mg2Si/Si异质结进行电学、光学性质研究。结果表明:Mg2Si薄膜的电阻率和方块电阻随着Mg2Si厚度的增加而减小;Mg2Si/Si、Si/Mg2Si/Si异质结表现出了较好的单向导通特性,且Si/Mg2Si/Si双异质结结构的导通电压比较大,约为3 V;Mg2Si/n-Si异质结器件在波长为1346 nm时,光致发光强度大。在绝缘衬底上制备的Mg2Si薄膜,在波长为1346 nm时,光致发光强度大;对比不同衬底上制备Mg2Si薄膜的光致发光,在高纯石英衬底制备的Mg2Si薄膜发光性能更好,且具有红外单色发光特性。
2.硅化镁通常用于生产铝合金,这种合金中含有大概1.5%的硅化镁,具有陈化硬化特征,可以形成Guinier-Preston区域和非常均匀的沉淀,这些都可以提高合金的强度。 当硅化镁放入盐酸(HCl(aq))中时,会产生硅烷气体,若有氧气存在,硅烷会立刻燃烧。
包装储存:
本品为真空塑料袋包装,密封保存于干燥、阴凉的环境中,不宜暴露空气中,防受潮发生氧化团聚,影响分散性能和使用效果;包装数量可以根据客户要求提供,分装。

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