IT8448429A1

IT8448429A1 - Procedimento per la deposizione senza corrente di metalli o semi-conduttori

Info

Publication number: IT8448429A1
Application number: ITRM1984A048429A
Authority: IT
Original assignee: Laboratorie Suisse De Rech Horlogeres
Priority date: 1983-07-21
Filing date: 1984-06-20
Publication date: 1985-12-20
Also published as: IT8448429A0; IT1177814B; DE3422731A1; GB2143853A; FR2549497A1; ATA179684A; GB8418549D0; JPS6026668A; CH656401A5

Description

Procedimento per la deposizione senza corrente di metalli o semi-conduttori.

R IA S S U N T O

La presente invenzione si riferisce ad un procedimento per la deposizione senza corrente di metalli o semi-conduttori sotto forma di polveri o di depositi aderenti su differenti sub-strati. Il procedimento ? caratterizzato dal fatto che i composti dei materiali che devono essere depositati si trovano in soluzione non acquosa e che vengono ridotti per mezzo di radicali anionici di idrocarburi , pure in soluzione. I materiali cos? deposti possono ess?re, ad esempio: il silicio per le cellule fotovoltaiche, il MoSi^ come protezione di superfici dall'abrasione, tantalio come protezione dalla corrosione, ecc.

La presente invenzione si riferisce alla deposizione di metalli o semi-conduttori sotto forma di polveri , e particolarmente sotto forma di strati aderenti ai materiali di base adatti ottenuti per mezzo di riduzione chimica in soluzioni non acquose.

Per la deposizione di metalli, specialmente sotto forma di strati aderenti ai materiali di base, esistono oggi dei procedimenti elettrolitici e puramente chimici in soluzioni acquose che danno dei buoni risultati per metalli che sono resistenti a queste-soluzioni come, ad esempio, l'Au, Ni, Cr, ed altri. Questi procedimenti non sono, per?, impiegabili specialmente per metalli che vengono decomposti dall'acqua. E1 per? di alto interesse tecnico e di mercato poter deporre, sotto forma di strati compatti aderenti a materiali di base adeguati, metalli o semi-conduttori, come oer esempio il silicio per cellule fotovoltaiche per recuperare l'energia solare: molibdeno, alluminio, tantalio e simili come protezione contro la corrosione, oppure legami intermetallici , come ad esempio MoSi^ come protezioni dure contro l'abrasione .

Questi metalli o semi-conduttori possono ess?re deposti per mezzo di riduzione elettrolitica di sali fusi o di soluzioni non acquose. Questi procedimenti sono descritti, ad esempio, per il silicio, nel Journal of th? Electrochemical Society 128, pagg. 1708-1711 (1981), o nel brevetto USA No. 3.990.953. I procedimenti elettrolitici, hanno, per?, lo svantaggio che.il materiale di base, sul quale deve essere deposto il metallo, deve essere conduttore di elettricit? e deve essere in comunicazione con una fonte di corrente. Ad elementi come il silicio, si aggiunge lo svantaggio della sua limitata conducibilit? che diminuisce la velocit? di deposizione elettrolitica. Se si eseguono le deposizioni elettroli tiche a partire da sali fusi, si aggiungono in pi? le difficolt? e gli svantaggi dei lavori ad alta temperatura. La deposizione puramente chimica di un metallo a partire da una soluzione di un suo composto, come ad esempio il conosciuto nichelaggio, comporta questi svantaggi.

In questo procedimento, ad una soluzione di un composto metallico adeguato, si aggiunge un composto riducente, ,per mezzo del quale il metallo viene ridotto e precipitato, sia sotto forma di polvere, oppure come deposito aderente al materiale di base. Uno di questi procedimenti per l'estrazione del silicio puro ? stato descritto nel brevetto tedesco No. E5BP 1.071.680: come solvente viene impiegata una soluzione non acquosa nella quale si scioglie il composto del silicio, SiCl^, ad esempio. Come agente riduttore, si usa una dispersione di sodio. Si arriva cos? ad ottenere del silicio sotto forma di polvere che deve poi essere separato dalla dispersione di sodio. L'impiego di un riduttore insolubile ha, quindi, lo svantaggio di aggiungere una operazione supplementare al procedimento per l'estrazione di metalli sotto forma di polvere. La deposizione di metalli sotto forma di strati compatti aderenti ai materiali di base per mezzo di un riduttore insolubile ? del tutto impossibile.

La presente invenzione aggira gli svantaggi sopra descritti. E1 stato trovato che ? possibile depositare metalli, come silicio, molibdeno, tantalio, cromo, cobalto ed altri ancora, come pure composti intermetallici , a partire da soluzioni non acquose dei loro composti, sotto le forme desiderate se si usano come riduttori soluzioni non acquose di radicali

carburi, specialmente idrocarburi aromatici e composti aromatici con parecchi nuclei come la naftalina, bifenile o fenantrene. Per ottenere una soluzione del radicale anionico, si aggiunge sodio ad una soluzione non acquosa del rispettivo idrocarburo , oppure un altro riduttore, oppure si effettua l'elettrolisi della soluzione non acquosa dell'idrocarburo , alla quale ? stato aggiunto un sale conduttore, come ad esempio tetralchilammonioallogenide .

Il procedimento secondo l'invenzione consiste, quindi, nel fatto che, ad una soluzione non acquosa di un composto del materiale da depositare, si aggiunge una soluzione non acquosa del radicale anionico, in queste due soluzioni , unite insieme, si immerge il sub-strato sul quale si deve depositare il metallo sotto forma di deposito compatto ed aderente. Il sub-strato pu? essere una qualsiasi sostanza, come ad esempio un metallo, vetro, porcellana, zaffiro, plastica, teflon, resina sintetica, ecc.

Un'altra forma di procedimento secondo l'invenzione consiste nel fatto che, come sopra, si uniscono le soluzioni del composto del metallo e del radicale anionico e, senza immergere alcun sub-strato, si fa precipitare il metallo direttamente sotto forma di polvere.

I seguenti esempi descrivono alcune forme di esecuzione dei procedimenti secondo l?invenzione.

E S E M P I

Esempio 1:

In un recipiente chiuso, purgato con argon secco, si mette una soluzione 0.5 molare di SiHCl^ in carbonato di propilene nella quale ? immerso un pezzo di rame che deve essere ricoperto. A questa soluzione si aggiunge un'altra soluzione 0.05 molare di naftalina sciolta in carbonato di propilene contenente, sul fondo, sodio. Sul substrato di deposita cos? uno strato di silicio di circa 5 mm di spessore.

Esempio 2: ?

In un recipiente chiuso, purgato con azoto secco, si mette una soluzione 0.1 molare di bifen?le in dimetilformamide che ? stata in contatto per un'ora con una dispersione di sodio e poi filtrata. In questa soluziosi immergono d?i sub-strati in acciaio. A questa soluzione viene aggiunta un'altra soluzione 0.1 molare di MoCl in dimetilformamide. Sul sub-strato di acciaio 5

si deposita cos? uno strato aderente di molibdeno.

Esempio 3:

In un recipiente, come descritto pi? sopra, si trova una soluzione di COLT (0.05 molare) e naftalina (0.1 b

molare) in acetonitrile, nella quale ? immerso un substrato di Cu, Ni, alluminio o leghe di'alluminio, o materiali simili. Dopo aver aggiunto a questa soluzione una soluzione di litio od un altro metallo riduttore, e dopo aver agitato, si ottiene, sul sub-strato, un deposito di cobalto. Questa forma di procedimento non ? sempre conveniente poich? il metallo da depositare pu? depositarsi anche sul metallo riducente.

Esempio 4:

Si procede come negli esempi 1 a 3, eccetto che, invece dei sali citati negli esempi, si usa MoCl ed 5 SiCl., entrambi in soluzione 0.1 molare. Sul sub-strato 4

si deposita cos? uno strato di MoSi^.

Esempio 5:

Il recipiente per la reazione consiste in un canale piatto di forma rettangolare sulle superfici opposte del quale si trova posto il sub-strato che deve essere ricoperto solo da una parte* Attraverso questo canale scorre una soluzione di SiHCl^ (0.1 molare) e naftalina (0.1 molare), quest'ultima, prima di essere introdotta nel canale di reazione, ? stata mantenuta in contatto con del sodio. La velocit? di passaggio della soluzione ? regolata in modo tale che il consumo di SiHCl^ e del radicale anionico della naftalina non superi il 20-30% della concentrazione iniziale. Si ottengono cos?, sui supporti, depositi di silicio di regolare qualit?.

Esempio 6:

Si procede come negli esempi 1 a 5, con la differenza che il sub-strato ? formato da vetro, ceramica come Al^O^ OC? una plastica come il polipropilene.

Esempio 7:

Si procede come negli esempi 1 a 6, con la differenza che, alla soluzione che contiene l?idrocarburo, si aggiunge ioduro di tetrabutilammonio (concentrazione 0.1 molare), e che questa soluzione , prima di essere mescolata con la soluzione del sale metallico, viene sottoposta ad elettrolisi fra due elettrodi di platino fra i quali, per mezzo di adeguati provvedimenti (diaframma),si impedisce che lo iodio che si forma all'anodo venga a mescolarsi con la soluzione riducente.

Si capisce che gli esempi riportati non sono esau

Claims

R IV E N D I C A Z I O N I

1. Procedimento per la deposizione senza corrente di metalli o semi-conduttori sotto forma di polvere o di depositi aderenti ai sub-strati, caratterizzato dal fatto che i composti dei materiali che devono essere depositati sono sciolti in una soluzione non acquosa e che vengono ridotti per mezzo d? radicali anionici di idrocarburi pure in soluzione.

2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'idrocarburo che forma il radicale anionico contiene un legame aromatico.

3. Procedimento secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che l'idrocarburo che forma il radicale anionico ? un composto aromatico con parecchi nuclei.

4. Procedimento secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che l'idrocarburo che forma il radicale anionico ? della naftalina,, bifenile o fenantrene .

5. Procedimento secondo le rivendicazioni 1 a 4, caratterizzato dal fatto che il radicale anionico ?.ottenuto dalla riduzione,del corrispondente idrocarburo in soluzione non acquosa per mezzo di un metallo alcalino od un altro metallo riducente,

6. Procedimento secondo le rivendicazioni 1 a 4, caratterizzato dal fatto che il radicale anionico ? ottenuto dalla riduzione del corrispondente idrocarburo in soluzione non acquosa per mezzo di riduzione elettrochimica.