Von der Synthese zur Anwendung: Die vielfältigen Rollen von Silanen in der modernen Industrie

Silan reagiert mit Luft. Es ist leicht entzündlich und setzt dabei dickflüssige, amorphe Silicadämpfe frei. Die größte Gesundheitsgefahr besteht darin, dass die selbstentzündliche Flamme schwere Verbrennungen verursachen und sogar tödlich sein kann. Wenn eine Flamme oder hohe Temperatur auf einen Teil der Silanflasche einwirkt, kann dies zu einer Explosion führen, bevor das Sicherheitsventil auslöst. Tritt Silan unter zu hohem Druck oder mit zu hoher Austrittsgeschwindigkeit aus, kann es zu einer verzögerten Explosion kommen. Auch austretendes Silan ist gefährlich, wenn es sich nicht selbst entzündet. Halten Sie unbedingt Abstand. Einsatzkräfte müssen mit persönlicher Schutzausrüstung ausgestattet sein und die erforderlichen Brandschutzmaßnahmen ergreifen. Versuchen Sie nicht, die Flamme zu löschen, bevor Sie die Gaszufuhr unterbrochen haben.

In den Reaktionskolben und den Zuführtrichter werden jeweils 1,14 g LiAlH₄, gelöst in 70 ml Ether, und 2,30 ml SiCl₄, gelöst in 50 ml Ether, in die Silanherstellungsapparatur gegeben. Bei 15 °C – 20 °C – 78,5 °C beginnt der Ether zu sieden, sobald die Apparatur evakuiert wird. Dabei ist darauf zu achten, dass es nicht zu einem heftigen Sieden kommt. Anschließend wird der U-förmige Auffangbehälter in der Nähe der Reaktionsapparatur auf -95 °C (z. B. mit Toluolgel) und die vier übrigen Auffangbehälter auf -196 °C (z. B. mit flüssigem Stickstoff) gekühlt. Unter Rühren wird die SiCl₄-Lösung in Ether langsam über 15 Minuten zur LiAlH₄-Suspension gegeben. Um ein heftiges Sieden des Ethers zu verhindern, muss das Silan kontinuierlich und mit mäßiger Geschwindigkeit abgetrennt werden. Die Reaktionsgeschwindigkeit lässt sich einfach durch Verstellen des Glaskolbens zwischen Reaktor und Vakuumleitung steuern. Währenddessen muss die Verbindung zwischen Reaktor und Vakuumsystem unterbrochen werden, um ein übermäßiges Entweichen von Ether zu verhindern. Sobald das Silan im Vakuumsystem vollständig entwichen ist, wird Luft in den Reaktor eingeleitet und das Vakuumsystem entfernt.

SilangasSilan ist ein unverzichtbarer Werkstoff bei der Herstellung von Solarzellen. Es ermöglicht die effiziente Anbindung von Siliziummolekülen an die Zelloberfläche. Bei Temperaturen über 400 °C zersetzt sich Silan in gasförmiges Silizium und Wasserstoff, wobei der nach der Verbrennung verbleibende Wasserstoff reines Silizium ist. Darüber hinaus findet Silan vielfältige Anwendung. Neben der Photovoltaikindustrie benötigen auch zahlreiche andere Fertigungsunternehmen Silan, beispielsweise für die Herstellung von Flachbildschirmen, Halbleitern und beschichtetem Glas.