Synthèse directe des méthylchlorosilanes : processus de cuivrage du silicium

• Auteur / Autrice : Thomas Glasson
• Direction : Jean-Claude Bertolini
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Catalyse
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Chimie (Lyon ; 1995-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Claude Bertolini

Mots clés

Mots clés contrôlés

Métallurgie des poudres

Silicium

Cuivre

Synthèse (chimie)

Chlorosilanes

Résumé

Le dimethyldichlorosilane, monomere de base des polymeres silicones, et d'autres methylchlorosilanes sont obtenus par la reaction du silicium solide et du chlorure de methyle gazeux, catalysee par le cuivre. Cette synthese directe a ete etudiee avec deux objectifs : caracteriser le reactif solide silicium et le catalyseur cuivre, et determiner les processus de cuivrage du silicium, etape initiale et capitale de la reaction. Ainsi, des silicium standard, granule et atomise ont ete examines sous quatre angles : morphologie, impuretes, cristallographie et oxyde superficiel. Puis, apres interaction de poudres de cuivre (cu ou cucl) et de silicium dans un lit agite, sous argon, a 315\c et pression atmospherique, le cuivre transfere sur le silicium a ete localise, identifie et quantifie par microscopies electroniques, diffraction des rayons x, analyse chimique et analyses de surface. Le transfert du cuivre metallique sur le silicium est de type thermomecanique solide-solide. Ainsi, le cuivrage est faible sur si a t o m i s e, sur si b r o y e < 5 0 m. Au contraire, le cuivrage de si b r o y e 5 0 - 4 0 0 m conduit a un etat de dispersion remarquablement eleve, avec la formation de depots cuivres compris entre 2 nm et 20m. De plus, 0,7%p/p de cuivre se sont transferes, la composition de la surface est si 1cu 0 , 2 et le cuivre est sous forme metallique et siliciure (cu 3si). Le chlorure cuivreux permet de cuivrer tous les silicium avec une efficacite de cuivrage proche de 55%, via une veritable reaction chimique. Une chloration significative du silicium s'opere egalement. En outre, si s t a n d a r d et si a t o m i s e presentent une selectivite differente aussi bien vis-a-vis des produits gazeux (sicl 4 et si 2cl 6) que solides (cu, cu 3si et cu > 3si). Les variations de reactivite sont attribuees respectivement a la presence de 7 at. % d'aluminium en surface de si a t o m i s e et a la diffusion superieure dans ce silicium.