SILICIUM

Dérivés minéraux

Le silicium bien cristallisé est peu réactif à température ambiante. Il n'est notablement attaqué que par l'acide fluorhydrique ; cela est dû à la très grande stabilité du fluorure gazeux SiF₄. L'oxygène ne l'attaque qu'à chaud, la température d'attaque dépendant de l'état de cristallisation et de la présence de vapeur d'eau.

Ne seront pas évoqués ici la famille des oxydes de silicium ni l'importante série des silicates naturels ou artificiels tels que les zéolithes. Il convient simplement de rappeler que l'opération d'oxydation du silicium monocristallin constitue l'une des étapes importantes de l'élaboration des composants électroniques (couche de silice amorphe pour photogravure, couche active de grande qualité isolante pour les grilles). Elle s'effectue sous des pressions variables d'oxygène, sec ou humide, entre 700 et 1 200 ⁰C, par des systèmes de type lampes ou flashes.

Par ailleurs, le monoxyde de silicium SiO peut être obtenu par trempe à basse température sous forme d'un solide amorphe. Il est cependant nettement moins stable que son homologue carboné CO.

Siliciures

Le silicium réagit sur tous les métaux, d'où la difficulté de trouver un conteneur pour le maintenir à l'état liquide lors de sa cristallogenèse. La famille des siliciures métalliques peut être examinée en fonction du caractère ionique, covalent ou métallique de la liaison métal-silicium, ou selon l'état de condensation des atomes de silicium.

Avec les métaux alcalins ou alcalino-terreux, par exemple, on observe la formation de siliciures essentiellement ioniques tels que Ca₂Si, ou Mg₂Si, contenant des anions proches de Si⁴⁻, très facilement hydrolysables par les acides pour donner, entre autres, le monosilane SiH₄, ou des anions Si⁻, polymérisés en clusters (Si₄)⁴⁻ comme dans NaSi ou KSi.

Il faut également noter que la décomposition thermique de certains siliciures alcalins conduit à des formes nouvelles de silicium, constituées de cages à vingt et vingt-quatre atomes, et qui ne sont pas sans rappeler les fullerènes C₆₀, bien que correspondant à des cages plus petites et reliées entre elles par des liaisons Si−Si. Par dopage, ils peuvent également devenir supraconducteurs.

Les siliciures métalliques tels que V₃Si ou TiSi₂ présentent d'intéressantes propriétés de transport électronique (supraconductivité) et se prêtent à des applications dans l'industrie des composants, comme contacts métalliques compatibles avec le substrat de silicium. D'autres siliciures ternaires de terres rares et de métaux de transition lourds présentent aussi des propriétés de supraconductivité particulière (fermions lourds).

Hydrures de silicium, les silanes

Connus depuis de début du siècle pour leur analogie avec les hydrocarbures saturés, ils se forment par hydrolyse acide de siliciures tels que Mg₂Si (solutions aqueuses de HCl, ou, mieux, solutions de bromure d'ammonium dans l'ammoniac liquéfié à − 35 ⁰C). Leur série, formulée Si_nH₂_n₊₂, est limitée sensiblement à n = 6, quoique des dérivés supérieurs aient déjà été évoqués. Leur séparation s'effectue par distillation fractionnée. Leur grande réactivité chimique vis-à-vis de l'oxygène atmosphérique en fait des molécules difficiles à manipuler sans danger. En revanche, la substitution des atomes d'hydrogène par des radicaux alkyle stabilise fortement ces réducteurs puissants. Il en est de même pour les substitutions hydrogène-chlore. Les silanes Si_nH₂_n₊₂ ne sont pas attaqués par l'eau pure, mais hydrolysés par des solutions basiques.

L'utilisation de SiH₄ dans l'industrie des composants électroniques (filière japonaise en particulier) a conduit à mettre en œuvre des procédés de synthèse plus simples tels que l'action réductrice d'hydrures alcalins –[...]

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Écrit par

Jacques DUNOGUÈS : directeur de recherche au C.N.R.S., directeur du laboratoire de chimie organique et organométallique de l'université Bordeaux-I
Michel POUCHARD : docteur ès sciences, professeur de chimie à l'université de Bordeaux-I, membre de l'Institut

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Classification

Pour citer cet article

Jacques DUNOGUÈS et Michel POUCHARD. SILICIUM [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

DUNOGUÈS, J. & POUCHARD, M.. SILICIUM. Encyclopædia Universalis. (consulté le )

DUNOGUÈS, Jacques et POUCHARD, Michel. « SILICIUM ». Encyclopædia Universalis. Consulté le .

DUNOGUÈS, Jacques, et POUCHARD, Michel. « SILICIUM ». Encyclopædia Universalis [en ligne], (consulté le )

Média

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