Tantal(V)-oxid

Kristallstruktur
_ Ta^5+ 0 _ O^2−
Allgemeines
Name	Tantal(V)-oxid
Andere Namen	Tantalpentoxid Ditantalpentaoxid
Verhältnisformel	Ta2O5
Kurzbeschreibung	weißer geruchloser Feststoff[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 1314-61-0 EG-Nummer 215-238-2 ECHA-InfoCard 100.013.854 PubChem 62157 ChemSpider 55987 Wikidata Q425103
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 (<0,005 mg l^−1)[3]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[3] keine GHS-Piktogramme H- und P-Sätze H: keine H-Sätze P: keine P-Sätze
Toxikologische Daten	8000 mg·kg^−1 (LD50, Ratte, oral)[3]
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

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

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

Gewinnung und Darstellung

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

Eigenschaften

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

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[HN(CH₃)₂]₅), der über Tantalpentachlorid (TaCl₅), einem wichtigen Zwischenprodukt in der Tantalherstellung, zugängig ist.

Siehe auch

• Tantal-Elektrolytkondensator

Einzelnachweise

1. Eintrag zu Tantal-Verbindungen. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 14. Juli 2014.
2. Tantal(V)-oxid bei webelements.com
3. Eintrag zu Tantal(V)-oxid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 19. Dezember 2019. (JavaScript erforderlich)
4. Georg Brauer (Hrsg.) u. a.: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band III, Ferdinand 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.