Tantal(V)-oxid

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Kristallstruktur
Kristallstruktur von Tantal(V)-oxid
__ Ta5+      __ O2−
Allgemeines
Name Tantal(V)-oxid
Andere Namen
  • Tantalpentoxid
  • Ditantalpentaoxid
Verhältnisformel Ta2O5
CAS-Nummer 1314-61-0
Kurzbeschreibung

weißer geruchloser Feststoff[1]

Eigenschaften
Molare Masse 441,89 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

8,2 g·cm−3[2]

Schmelzpunkt

1872 °C[3]

Löslichkeit

praktisch unlöslich in Wasser[3]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [3]
keine GHS-Piktogramme
H- und P-Sätze H: keine H-Sätze
P: keine P-Sätze
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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Tantal(V)-oxid, Ta2O5, ist eine chemische Verbindung von Tantal und Sauerstoff und neben Tantal(II)-oxid und Tantal(IV)-oxid eines der bekannten Oxide des Tantals. Es ist optisch transparent.

Vorkommen[Bearbeiten]

Tantal(V)-oxid kommt in dem Mineral Columbit vor.

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten]

Tantal(V)-oxid kann durch chemische Transportreaktionen mit Tantal(V)-chlorid, Chlor, Chlorwasserstoff oder Schwefel gewonnen werden.[4]

Eigenschaften[Bearbeiten]

Der Brechungsindex von Tantal(V)-oxid beträgt als optische Dünnschicht bei 500 nm Wellenlänge je nach verwendetem Beschichtungsverfahren zwischen 2,1 bis 2,15 (Elektronenstrahlverdampfen) und etwa 2,2 (Ionenstrahlsputtern). Das Material ist von etwa 350 nm bis ungefähr 8 µm Wellenlänge transparent.

Tantal(V)-oxid ist ein farbloser Feststoff der in zwei Modifikationen auftritt, wobei die Tieftemperaturform T-Form bei 1360 °C reversibel in die oberhalb dieser Temperatur stabile H-Modifikation übergeht. Die T-Modifikation besitzt eine mit T-Niob(V)-oxid verwandte Kristallstruktur mit der orthorhombischen Subzelle, die durch seine chemische (Verunreinigungen mit Oxiden anderer Metalle) und strukturelle Variabilität aber sehr kompliziert ist. Er ist unlöslich in Säuren außer in Flusssäure.[4]

Verwendung[Bearbeiten]

Eine wichtige Anwendung ist in der optischen Beschichtungstechnologie (PVD-Verfahren), wo es als hochbrechendes Material eingesetzt wird.

In der Halbleitertechnologie wird Tantal(V)-oxid als sogenanntes High-k-Dielektrikum für On-Chip-Kondensatoren eingesetzt. Im Unterschied zum gewöhnlich verwendeten Siliciumdioxid (SiO2), das eine relative Permittivität von 3,9 besitzt, beträgt die relative Permittivität von Tantalpentoxid je nach Herstellungsverfahren zwischen 24 und 28.[5] Die Oxidabscheidung erfolgt mittels Atomlagenabscheidung (Atomic Layer Deposition, ALD) oder Chemische Gasphasenabscheidung (Chemical Vapour Deposition, CVD). Bevorzugtes Basismaterial des Prozesses ist der flüchtige Tantalkomplex Pentakis(dimethylamino)tantal (Ta[N(CH3)2]5), der über Tantalpentachlorid (TaCl5), einem wichtigen Zwischenprodukt in der Tantalherstellung, zugängig ist.

Siehe auch[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Tantal-Verbindungen. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 14. Juli 2014.
  2. Tantal(V)-oxid bei webelements.com
  3. a b c d Eintrag zu Tantal(V)-oxid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 22. Dezember 2007 (JavaScript erforderlich)
  4. a b  Georg Brauer: Handbuch der präparativen anorganischen Chemie. 3., umgearb. Auflage. Band III, Enke, Stuttgart 1981, ISBN 3-432-87823-0, S. 1466.
  5.  S. P. Murarka, Moshe Eizenberg, A. K. Sinha: Interlayer dielectrics for semiconductor technologies. Academic Press, 2003, ISBN 0-12-511221-1, S. 339.