四氟化碳應(yīng)用

四氟化碳是目前微電子工業(yè)中用量最大的等離子蝕刻氣體，其高純氣及四氟化碳高純氣配高純氧氣的混合體，可廣泛應(yīng)用于硅、二氧化硅、氮化硅、磷硅玻璃及鎢薄膜材料的蝕刻。對于硅和二氧化硅體系，采用CF4-H2反應(yīng)離子刻蝕時，通過調(diào)節(jié)兩種氣體的比例，可以獲得45:1的選擇性，這在刻蝕多晶硅柵極上的二氧化硅薄膜時很有用。

在電子器件表面清洗、太陽能電池的生產(chǎn)、激光技術(shù)、氣相絕緣、低溫制冷、泄漏檢驗劑、控制宇宙火箭姿態(tài)、印刷電路生產(chǎn)中的去污劑等方面也大量使用。

由于化學穩(wěn)定性極強，CF4還可以用于金屬冶煉和塑料行業(yè)等。

四氟化碳的溶氧性很好，因此被科學家用于超深度潛水實驗代替普通壓縮空氣。目前已在老鼠身上獲得成功，在275米到366米的深度內(nèi)，小白鼠仍可安全脫險。

四氟化碳(Carbon tetrafluoride),分子式是CF4,亦稱全氟化碳

中文名稱:四氟化碳

中文別名:四氟甲烷

英文名稱:carbon tetrafluoride

英文別名:Tetrafluoromethane

CAS:75-73-0

EINECS:200-896-5

分子式:CF4

分子量:88

物化性質(zhì):- 熔點:-184℃

相對密度:1.603

溶解性:不溶于水

用途:用于各種集成電路的等離子刻蝕工藝，也用作激光氣體及制冷劑

熔點-183.6℃，

沸點-128.1℃，

液體密度(-128℃)1.603g/cm3，

液體折光率(-173℃)1.515，

固體轉(zhuǎn)變點72.2K，

臨界溫度-45.67℃，

臨界壓力3.73MPa，

臨界密度7.1dm3/mol，

臨界壓縮因子:0.279

van der Waals面積(cm·mol):4.600×10

an der Waals體積(cm·mol):27.330

Lennard-Jones參數(shù)(A):4.5306

Lennard-Jones參數(shù)(K):158.90

氣相標準熵(J·mol·K) :261.40

氣相標準熱熔(J·mol·K):61.05

標準摩爾生成焓-932.31 kJ/mol，

標準摩爾生成熵261.04J/(mol﹒K)，

標準摩爾自由能-929.84 kJ/mol，

標準摩爾生成自由能-887.41 kJ/mol。

市場價格:

約260元/千克

1926年，首次制得純凈的四氟化碳。

相對分子量88.00。在常溫下，四氟化碳是無色、無臭、不燃的易壓縮性氣體，揮發(fā)性較高，是最穩(wěn)定的有機化合物之一，不易溶于水。在900℃時，不與銅、鎳、鎢、鉬反應(yīng)，僅在碳弧溫度下緩慢分解，微溶于水，在25℃及0.1Mpa下其溶解度為0.0015%(重量比)，然而與可燃性氣體燃燒時，會分解產(chǎn)生有毒氟化物。

四氟化碳是一種造成溫室效應(yīng)的氣體。它非常穩(wěn)定，可以長時間停留在大氣層中，是一種非常強大的溫室氣體。它在大氣中的壽命約為50,000年，全球增溫(全球暖化)系數(shù)是6,500(二氧化碳的系數(shù)是1)。雖然結(jié)構(gòu)與氟氯烴相似，但四氟化碳不會破壞臭氧層。這是因為導致臭氧層破壞的是氟氯烴中的氯原子，它被紫外線輻射擊中時會分離。碳-氟鍵比較強，因此分離的可能性比較低。

1.由碳與氟反應(yīng)，或一氧化碳與氟反應(yīng)，或碳化硅與氟反應(yīng)，或氟石與石油焦在電爐里反應(yīng)，或二氟二氯甲烷與氟化氫反應(yīng)，或四氯化碳與氟化銀反應(yīng)，或四氯化碳與氟化氫反應(yīng)，都能生成四氟化碳。四氯化碳與氟化氫的反應(yīng)在填有氫氧化鉻的高溫鎳管中進行，反應(yīng)后的氣體經(jīng)水洗、堿洗除去酸性氣體，再通過冷凍，用硅膠除去氣體中的水分，最后經(jīng)精餾而得成品。

2.預(yù)先稱取5~10g的碳化硅粉末和0.1g的單質(zhì)硅粉，置于鎳盤中，使硅和碳化硅充分接觸后，將鎳盤放入蒙乃爾合金反應(yīng)管中，向反應(yīng)管內(nèi)通入氟氣，氟氣先和單質(zhì)硅反應(yīng)，反應(yīng)放熱后，氟開始和碳化硅進行反應(yīng)，通入等體積的干燥氮氣以稀釋氟氣，使反應(yīng)繼續(xù)進行，生成氣體通過液氮冷卻的鎳制捕集器冷凝，然后慢慢地氣化后，將其通過裝有氫氧化鈉溶液的洗氣瓶除去四氟化硅，隨后通過硅膠和五氧化二磷干燥塔得到最終產(chǎn)品。

3.以活性炭與氟為原料經(jīng)氟化反應(yīng)制備。在裝有活性炭的反應(yīng)爐中，緩緩通入高濃氟氣，并通過加熱器加熱、供氟速率和反應(yīng)爐冷卻控制反應(yīng)溫度。產(chǎn)品經(jīng)除塵，堿洗除去HF、CoF2、SiF4、CO2等雜質(zhì)、再經(jīng)脫水可獲得含量約為85%的粗品。將粗品引入低溫精餾釜中進行間歇粗餾，通過控制精餾溫度，除去O2、N2、H2，得到高純CF4。

四氟化碳有時會用作低溫冷卻劑。它可用于電路板的制造，以及制造絕緣物質(zhì)和半導體。它是用作氣體蝕刻劑及等離子體蝕刻版。

在實驗室內(nèi)，四氟化碳可由以下的反應(yīng)獲取:

也可以由二氧化碳、一氧化碳或光氣與四氟化硫的氟化作用來獲取。商業(yè)上可由氟與二氯二氟甲烷或氯三氟甲烷的反應(yīng)制備。另一個方法是用碳電極電解氟化物MF、MF2。

四氟化碳，像其他氟代烴一樣，是十分穩(wěn)定的，這是因為C-F鍵很強，鍵能為515 kJ.mol(參見環(huán)境影響)。因此不與酸及氫氧化物反應(yīng)，但是會跟堿金屬發(fā)生爆炸性反應(yīng)。熱分解會產(chǎn)生劇毒的氣體(碳酰氟、一氧化碳，如果有水存在，還會產(chǎn)生腐蝕性的氟化氫)。

四氟化碳微溶于水(約20 mg.l)，但可與乙醇、乙醚及石油醚混溶。

4.1 包裝，標志及貯運

4.1.1 四氟化碳的充裝及貯運應(yīng)符合《氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定。

4.1.2 包裝四氟化碳的氣瓶應(yīng)符合GB 5099，GB/T 11640 的規(guī)定。

4.1.3 推薦使用內(nèi)表面處理的氣瓶。推薦使用CGA350 鋼閥。

4.1.4 應(yīng)防止瓶口被污染和泄露。

4.1.5 四氟化碳的充裝應(yīng)符合GB14194的相關(guān)規(guī)定。

4.1.6 氣瓶顏色標志應(yīng)符合GB7144的規(guī)定。

4.1.7 運輸時，四氟化碳氣瓶上應(yīng)附有GB 190 中制定的標志。

4.1.8 包裝容器上應(yīng)標明"電子四氟化碳"字樣。

4.1.9 四氟化碳的充裝量的質(zhì)量計。

4.1.10四氟化碳出廠時應(yīng)附有質(zhì)量合格證，其內(nèi)容至少應(yīng)包括:

---產(chǎn)品名稱，生產(chǎn)廠名稱

---生產(chǎn)日期或批號，充裝質(zhì)量(KG)

---保準號及技術(shù)指標，檢驗員號。

4.1.11 四氟化碳成品應(yīng)存放在陰涼，干燥，通風的庫房內(nèi)，嚴禁曝曬，遠離熱源。

吸入四氟化碳的后果與濃度有關(guān)，包括頭痛、惡心、頭昏眼花及心血管系統(tǒng)的破壞(主要是心臟)。長時間接觸會導致嚴重的心臟破壞。

四氟化碳的密度比較高，可以填滿地面空間范圍，在不通風的地方會導致窒息。

用四氟化碳和乙烯為起始原料合成?？捎扇谆?3-氟丙基)環(huán)三硅氧烷和少量四甲基四乙烯基環(huán)四硅氧烷(含少量封端劑)在催化劑存在下，進行催化聚合來制取。

用四氟化碳和乙烯為起始原料合成?？捎扇谆?3-氟丙基)環(huán)三硅氧烷和少量四甲基四乙烯基環(huán)四硅氧烷(含少量封端劑)在催化劑存在下，進行催化聚合來制取。