三氟化氮
无色、无臭的气态氧化剂
三化氮(NF3)是一种无机化合物化学式为NF3。它是卤化氮中最稳定的化合物,可以通过氨气和氟气在钙的催化下制备。三氟化氮具有多种应用,例如作为氧化剂用于氟化氢激光器,以及在半导体、液晶和薄膜太阳能电池的生产过程中用作蚀刻剂。此外,它曾被试做火箭燃料。然而,由于三氟化氮是一种温室气体,能够加剧温室效应,因此有人认为应该限制其使用。
在半导体和TFT-LCD制造的薄膜制程中,三氟化氮扮演着清洁剂的角色。这些清洁剂是气态的,而不是液态的。在半导体制造中,化学气相沉积(CVD)机台是主要设备,用于在晶圆片上生长薄膜。薄膜可以由硅、二氧化硅或其他金属材料组成。然而,这些材料不仅会附着在晶片上,还会附着在反应室内的墙壁上。当内墙上的二氧化硅积累到一定数量时,会形成微尘粒子,影响晶圆片的良率。
因此,在处理一定数量的晶圆片后,每台CVD机台都需要使用含氟气体进行清洗,以去除内壁上的硅化物。然而,NF3和四氟化碳、C2F6等气体都属于多氟碳化物,是温室效应的来源之一。为了减少排放对温室效应的影响,半导体厂会在排放含氟废气之前,将气体在高温下(摄氏度700、800度)转化为无机化合物,以避免破坏臭氧层。
总的来说,三氟化氮是一种无色、无臭、性质稳定的气体,是一种强氧化剂。它在微电子工业中作为优良的等离子蚀刻气体得到广泛应用。在蚀刻过程中,三氟化氮裂解为活性氟化物,对硅和钨化合物具有优异的蚀刻速率和选择性。它还被广泛用作清洗剂,在芯片制造和高能激光器等领域发挥重要作用。然而,需要注意的是,三氟化氮也是一种极强且长寿命的温室气体,其大气负荷在2019年超过了每万亿的2个单位,并且自20世纪末以来每五年翻倍一次。
物理特性
熔点(101.325kPa):-206.79℃
沸点(101.325kPa):-129.0℃
液体密度(-129℃,101.325kPa):1540kg/m3
气体密度(20℃,101.325kPa):2.96kg/m3相对密度(气体,空气=1,20℃,101.325kPa):2.46
比容(21.1℃,101.325kPa):0.3371m3/kg
气液容积比(15℃,100kPa):520L/L
临界温度:-39.3℃
临界压力:4530kPa
临界密度:522kg/m3
临界压缩系数:0.317
熔化热(-206.79℃,101.325kPa):5.61kJ/kg
气化热(-129℃,101.325kPa):163.29kJ/kg
比热容(气体,25℃,101.325kPa):Cp=751.68J/(千克K)
蒸气压(-171℃):1.333kPa
(-100℃):470kPa
(-60℃):2200kPa粘度(气体,25℃,101.325kPa):0.0183mPa·S
折射率(气体,25℃):1.0004416
主要成分:纯品
外观与性状:无色、带霉味的气体。
相对密度(水=1):1.89(沸点,液体)
溶解性:不溶于水。
主要用途:用作高能燃料。
废弃处置方法:根据国家和地方有关法规的要求处置。或与厂商或制造商联系,确定处置方法
三氟化氮,分子式:NF\u003csub\u003e3\u003c/sub\u003e。气体分子量:71.01,熔点:–206.8℃(1atm),沸点:–129℃(1atm),临界温度:–39.3℃,临界压力:44.02a tm(4.46MPa),液体密度:1554 kg/m\u003csup\u003e3\u003c/sup\u003e(1atm,沸点时),气体密度:2.95 kg/m(1atm,21℃),水中溶解度(1atm,22℃):1.43×10-5当量浓度。纯净的NF3气体是一种无色无味的气体,当混入一定量的杂质气体后颜色发黄,同时会有发霉或刺激性气味。NF3气体不可燃,但能助燃。当温度超过350℃时,三氟化氮气体会缓慢分解,分解时产生强氧化性氟。因此,在高温下它是一种强氧化剂。CAS号:7783-54-2。危险性类别:第2.3类有毒气体,在空气中的最高允许含量为29mg/m
化学性质
稳定性
化学性质稳定,一般条件下在水与碱溶液中均不反应(三校合编无机化学第四版下册534页),只有当放电时在水中才发生NF3+2H2O==放电==HNO2+3HF。F的电负性大于H,因此NF3中的孤对电子云由于向F偏移而导致电子云密度比在NH3中低,配位能力下降,因此质子化时放热小于NH3。偶极矩与上面类似,大概就是由于电负性的增强导致偶极矩的降低。
禁配物:还原剂、易燃或可燃物
急性毒性
LD50
LC50:19000mg/m3,1小时(大鼠吸入);5600mg/m3,4小时(小鼠吸入)
用途
三氟化氮主要用途是用作氟化氢氟化气高能化学激光器的氟源,在过氧化氢 与F2之间反应能的有效部分(约25%)可以以激光辐射释放出,所 HF-OF激光器是化学激光器中最有希望的激光器。三氟化氮是微电子工业中一种优良的等离子蚀刻气体,对硅和氮化硅蚀刻,采用三氟化氮比四氟化碳和四氟化碳与氧气的混合气体有更高的蚀刻速率和选择性,而且对表面无污染,尤其是在厚度小于1.5um的集成电路材料的蚀刻中,三氟化氮具有非常优异的蚀刻速率和选择性,在被蚀刻物表面不留任何残留物,同时也是非常良好的清洗剂。随着纳米技术的发展和电子工业大规模的发展技术,它的需求量将日益增加。
危险概述
三氟化氮是低毒性物质,但是它能强烈刺激眼睛、皮肤和呼吸道粘膜,腐蚀组织。吸入高浓度NF3可引起头痛、呕吐和腹泻。长期吸入低浓度NF3能损伤牙齿和骨骼,使牙齿生黄斑,骨骼成畸形。具有强氧化性。与还原剂能发生强烈反应,引起燃烧爆炸。与易燃物(如苯)和有机化合物(如糖、纤维素等)接触会发生剧烈反应,甚至引起燃烧。受高热发生剧烈分解,甚至发生爆炸。大鼠吸入1000ppm·l小时末见死亡,但出现高铁血红蛋白血症,当吸入10000ppm·l小时有死亡,在2500ppm时吸毒后4小时死亡。最高容许浓度:10ppm(29mg/m3)。
急救措施
皮肤接触
脱去污染的衣着,用流动清水冲洗。若有灼伤,就医治疗。
眼睛接触
立即翻开上下眼睑,用流动清水冲洗15分钟。就医。
吸入
迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅,呼吸困难时给输氧。呼吸停止时,立即进行人工呼吸。就医。
泄漏处理应急处理
迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并进行隔离,严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿防毒服。尽可能切断泄漏源。合理通风,加速扩散。漏气容器要妥善处理,修复、检验后再用。
消防措施
强氧化剂。受热或与火焰、电火化、有机化合物等接触能燃烧,甚至爆炸。与易燃物(如苯)和可燃物(如糖、纤维素等)接触会发生剧烈反应,甚至引起燃烧。与还原剂能发生强烈反应,引起燃烧爆炸。
有害燃烧产物:氟化氢
灭火方法:消防员必须穿全身防火防毒服,在上风向灭火。切断气源。喷水冷却容器,可能的话将容器从火场移至空旷处。灭火剂:雾状水、泡沫。
迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并隔离直至气体散尽,应急处理人员戴正压自给式呼吸器,穿化学防护服。切断火源。在确保安全情况下堵漏。喷水雾减慢挥发(或扩散),但不要对泄漏物或泄漏点直接喷水。抽排(室内)或强力通风(室外)。漏气容器不能再用,且要经过技术处理以清除可能剩下的气体。法规信息:化学危险品安全管理条例(1987年2月17日国务院发布),化学危险品安全管理条例实施细则(化劳发[1992]677号),工作场所安全使用化学危险品规定[1996]劳部发423号)法规,针对化学危险品的安全使用、生产、储存、运输、装卸等方面均作了相应规定;常用危险化学品的分类及标志(GB13690-92)将该物质划为第2.3类有毒气体
注意事项
操作注意事项
严加密闭,提供充分的局部排风和全面通风。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防毒面具(半面罩),戴化学安全防护眼镜,穿防毒物渗透工作服,戴橡胶手套。远离火种、热源,工作场所严禁吸烟。远离易燃、可燃物。防止气体泄漏到工作场所空气中。避免与还原剂接触。搬运时戴好钢瓶安全帽和防震橡皮圈,防止钢瓶碰撞、损坏。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。
储存注意事项:储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。应与易(可)燃物、还原剂、食用化学品分开存放,切忌混储。储区应备有泄漏应急处理设备。
职业接触限值
苏联MAC(mg/m3):未制定标准
TLVTN: ACGIH 10ppm,29mg【F】/m3
TLVWN:未制定标准
工程控制:严加密闭,提供充分的局部排风和全面通风。
呼吸系统防护:空气中浓度较高时,应该佩戴自吸过滤式防毒面具(半面罩)。
眼睛防护:戴化学安全防护眼镜。
身体防护:穿防毒物渗透工作服。
手防护:戴橡胶手套。
其他防护:工作现场严禁吸烟。保持良好的卫生习惯。
工作时必须要保护皮肤。气瓶要远离火种、热源、应与有机化合物可燃物、油脂、还原剂及氢分开存放。
NF3为腐蚀性气体,在\u003c200℃时可用耐酸钢、铜、蒙乃尔。在更高的温度可用和蒙乃尔。可以用F4三氟氯乙烯没药树聚三氟氯乙烯聚合体。灭火可用雾状水和泡沫。泄漏的气体可用排风机排送至通风橱内。废气或废液要用还原剂(酸式亚硫酸钠、亚铁盐等)溶液处理后,用碳酸钠稀盐酸中和,再用大量水稀释后排入下水道。
运输信息
危险货物编号: 23016 UN编号: 2451
包装类别: Z01
运输注意事项:铁路运输时须报铁路局进行试运,试运期为两年。试运结束后,写出试运报告,报铁道部正式公布运输条件。采用刚瓶运输时必须戴好钢瓶上的安全帽。钢瓶一般平放,并应将瓶口朝同一方向,不可交叉;高度不得超过车辆的防护栏板,并用三角木垫卡牢,防止滚动。严禁与易燃物可燃物还原剂、食用化学品等混装混运。夏季应早晚运输,防止日光曝晒。公路运输时要按规定路线行驶,禁止在居民区和人口稠密区停留。铁路运输时要禁止溜放。
环境危害
2008年联合国环境大会上,三氟化氮被列为温室气体,其制造温室的能力极强,能在大气中维持550年. 主要在生产液晶电视时排放,目前排放量为每年4000吨。
三氟化氮拥有导致全球变暖的强大潜力,其存储热量的能力是二氧化碳12000—20000倍,在大气中的寿命可长达740年之久。
参考资料
Nitrogen trifluoride .pubchem.2024-11-16
目录
概述
物理特性
化学性质
稳定性
急性毒性
用途
危险概述
急救措施
皮肤接触
眼睛接触
吸入
泄漏处理应急处理
消防措施
注意事项
操作注意事项
职业接触限值
运输信息
环境危害
参考资料