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四氟化碳
产品分类: 电子气体
中文名称:四氟化碳
中文别名:四氟甲烷
英文名称:carbon tetrafluoride
英文别名:Tetrafluoromethane
CAS:75-73-0
EINECS:200-896-5
分子式:CF4
分子量:88
物化性质:- 熔点:-184℃
相对密度:1.603
溶解性:不溶于水
用途:用于各种集成电路的等离子刻蚀工艺,也用作激光气体及制冷剂
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产品详情
物理性质
熔点-183.6℃,
沸点-128.1℃,
液体密度(-128℃)1.603g/cm3,
液体折光率(-173℃)1.515,
固体转变点72.2K,
临界温度-45.67℃,
临界压力3.73MPa,
临界密度7.1dm3/mol,
临界压缩因子:0.279
van der Waals面积(cm·mol):4.600×10
an der Waals体积(cm·mol):27.330
Lennard-Jones参数(A):4.5306
Lennard-Jones参数(K):158.90
气相标准熵(J·mol·K) :261.40
气相标准热熔(J·mol·K):61.05
标准摩尔生成焓-932.31 kJ/mol,
标准摩尔生成熵261.04J/(mol﹒K),
标准摩尔自由能-929.84 kJ/mol,
标准摩尔生成自由能-887.41 kJ/mol。
市场价格:
约260元/千克
 
历史
1926年,首次制得纯净的四氟化碳。
化学性质
相对分子量88.00。在常温下,四氟化碳是无色、无臭、不燃的易压缩性气体,挥发性较高,是最稳定的有机化合物之一,不易溶于水。在900℃时,不与铜、镍、钨、钼反应,仅在碳弧温度下缓慢分解,微溶于水,在25℃及0.1Mpa下其溶解度为0.0015%(重量比),然而与可燃性气体燃烧时,会分解产生有毒氟化物。
 
环境影响
四氟化碳是一种造成温室效应的气体。它非常稳定,可以长时间停留在大气层中,是一种非常强大的温室气体。它在大气中的寿命约为50,000年,全球增温(全球暖化)系数是6,500(二氧化碳的系数是1)。虽然结构与氟氯烃相似,但四氟化碳不会破坏臭氧层。这是因为导致臭氧层破坏的是氟氯烃中的氯原子,它被紫外线辐射击中时会分离。碳-氟键比较强,因此分离的可能性比较低。
 
合成方法
1.由碳与氟反应,或一氧化碳与氟反应,或碳化硅与氟反应,或氟石与石油焦在电炉里反应,或二氟二氯甲烷与氟化氢反应,或四氯化碳与氟化银反应,或四氯化碳与氟化氢反应,都能生成四氟化碳。四氯化碳与氟化氢的反应在填有氢氧化铬的高温镍管中进行,反应后的气体经水洗、碱洗除去酸性气体,再通过冷冻,用硅胶除去气体中的水分,最后经精馏而得成品。
2.预先称取5~10g的碳化硅粉末和0.1g的单质硅粉,置于镍盘中,使硅和碳化硅充分接触后,将镍盘放入蒙乃尔合金反应管中,向反应管内通入氟气,氟气先和单质硅反应,反应放热后,氟开始和碳化硅进行反应,通入等体积的干燥氮气以稀释氟气,使反应继续进行,生成气体通过液氮冷却的镍制捕集器冷凝,然后慢慢地气化后,将其通过装有氢氧化钠溶液的洗气瓶除去四氟化硅,随后通过硅胶和五氧化二磷干燥塔得到最终产品。
3.以活性炭与氟为原料经氟化反应制备。在装有活性炭的反应炉中,缓缓通入高浓氟气,并通过加热器加热、供氟速率和反应炉冷却控制反应温度。产品经除尘,碱洗除去HF、CoF2、SiF4、CO2等杂质、再经脱水可获得含量约为85%的粗品。将粗品引入低温精馏釜中进行间歇粗馏,通过控制精馏温度,除去O2、N2、H2,得到高纯CF4。
 
应用
四氟化碳是目前微电子工业中用量最大的等离子蚀刻气体,其高纯气及四氟化碳高纯气配高纯氧气的混合体,可广泛应用于硅、二氧化硅、氮化硅、磷硅玻璃及钨薄膜材料的蚀刻。对于硅和二氧化硅体系,采用CF4-H2反应离子刻蚀时,通过调节两种气体的比例,可以获得45:1的选择性,这在刻蚀多晶硅栅极上的二氧化硅薄膜时很有用。
在电子器件表面清洗、太阳能电池的生产、激光技术、气相绝缘、低温制冷、泄漏检验剂、控制宇宙火箭姿态、印刷电路生产中的去污剂等方面也大量使用。
由于化学稳定性极强,CF4还可以用于金属冶炼和塑料行业等。
四氟化碳的溶氧性很好,因此被科学家用于超深度潜水实验代替普通压缩空气。目前已在老鼠身上获得成功,在275米到366米的深度内,小白鼠仍可安全脱险。
 
用途
四氟化碳有时会用作低温冷却剂。它可用于电路板的制造,以及制造绝缘物质和半导体。它是用作气体蚀刻剂及等离子体蚀刻版。
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