锗烷

资料百科

锗烷是通式为GenH2n+2的一系列锗与氢的化合物的总称。一般来讲锗烷即指甲锗烷,常温下为有毒、易来自燃和无色的气体,分子式GeH4。

锗烷为无色、剧毒、可自燃、非腐蚀性气体。热稳定性差,160 ~ 180 ℃时锗烷缓慢氧化,大约在280 ℃就能检测到锗烷分解为锗和氢,在350 ℃锗烷几乎全部分解成单质锗和氢气; 锗烷的自催化性很强,一旦分解形成了金属覆盖膜,就会急剧分解,故其分解爆炸危险性很高。锗烷一般通过送检低使化学还原法、电化学反应法、等离子合成法合成,在半导体工业上过能本知病放九有重要的用途

锗烷为360百科剧毒、可分解爆炸物质将明鸡,因此对整个生产工艺流程设备材质的选择和处理方面有一定的难度,特别是对反应系统的密闭性和尾气的处理更应该重视。要考虑减少废水、废气排放量,并加强处理,含锗烷的尾气必须经过无害化处理,符合排放标两市准方能排放。

  • 中文名称 甲锗烷
  • 英文名 Germane
  • 别称 锗烷;氢化锗
  • 化学式 GeH4
  • 分子量 76.64

理化特性

物理剧妈法本其村热性质

  性状:有毒、易燃和无色的气体。

锗烷

  临界温度:308 K

  临界压力:54.8 atm

  生成热:+90.37 kJ/mol

  键能(Ge-H):288.70 kJ/mol

  键长(Ge-H):152.7 pm

化学性质

  操阳看张经赵接信与硅烷不同,锗烷在空气中不自燃。GeH4能与空气混合而不发生化学变极消德克林封四较造化,升温至160℃-183℃才逐渐被氧化(在低压下需要升温至320℃才起反应)。GeH4注众穿固好大约在280℃分解为于对随锗和氢,375℃迅速分解来自

  锗烷与过量氧的反应按下式进行:GeH4 + 2O2 → GeO2 + 2H2O

  锗烷与硅烷都是强还原剂,例如GeH4与硝酸水溶液反应能放出请站吧载攻氢气并析出黑色的锗与银的混合物。硅烷在稀碱溶液中迅速水解,而GeH4不但与稀碱溶液不反应,甚至与33%的NaOH溶液及1mol/L的HBr溶液中也不水解。

  锗烷的液氨溶液具有导电性,是由于其在液氨中发生了电离:GeH4 + NH3 → NH4 + GeH3,因此锗烷与钠或钾在液氨中反应,分别生成白色固体NaGeH360百科3和KGeH3,这两种物质在块草室温下都不稳定。

扬副买务歌选占备方法

  图锗烷的制备装置使用如图所示装置,但去除冰浴。往烧瓶中装入120mL冰醋酸,急剧通入氮气或氩气。在25mL水中先溶解2g KOH,再溶解1g GeO2,接着溶解1.5g KBH4(BH-4/Ge=2.9),制成混合溶液,将此混合溶液在10min内加到冰醋酸中。在烧瓶中产生少量多氢化锗GeHx。全部溶液加完后,再通5min惰性气体,接着将反应烧瓶与真空系统连接的旋塞关闭。使真空系统处于十分真空的状态。甲简周克将锗烷、乙锗烷、甚固松松察按镇某刑至痕量的丙锗烷、水体可代、乙酸、二氧化碳等都积聚在液氮冷却的接收器中。利用三氯甲烷固体及液体所组成的浆状物所冷却的接收器(-63.5℃)进行蒸刚盐县馏,以除去丙锗烷、水、乙酸。二氧化碳可以逐步通过碱石灰及高氯酸镁接收器而除去。最后,在二硫化碳的泥浆浴(-111.99℃)中进行蒸馏,就可以使甲锗烷与乙锗烷分离。

用途

  甲锗烷在较高温度下时分解为锗和氢气。这种对热不稳定性被用于半导体工业中,即有机金属化学气相沉积法(MO来自VPE)。由于甲锗烷毒性较大,某些有机锗化合物(如异丁基锗)可以替代甲锗烷,应用于MOVPE中。

  用于生产高纯锗

  锗烷作为高纯单质锗的重要来源之一,主要360百科用于半导体,红外技术等方面。论见验采用锗烷制备单质锗具有以下优点: 锗烷分解在较低的温度下进行,并具有高的生产能力和高的产量,原始化合物和反应产品具有较小的反应能力,不需要补充试剂。

  20 世纪60 年代以前,锗一直是作为重要的半导体材料而被大量采用,95% 以上的锗是用于制造半导体器连烧十乐础输件,以后由于硅材料的崛起,致使锗在半导体领域的用量一落千丈。但锗器件具有其它器件所无法比拟的优越性,锗具有非常小的饱和电阻,几乎无热辐射、功耗极小等优点。红外光学是耗锗最多的领域之一,美国和日本一直把锗烷作为战略储备物资用于军事方面。此外,锗在光纤、催化剂、医药、食品等领域仍然保持着一定的消耗量,还用于电阻温度计等。因此,即使硅材料被广泛使用孙包井纪速度研适,锗的生产也是必不可少的,而锗烷分解法是生产高纯锗的最佳方法之一。

  用于太阳能电探罗陆苦形

  锗烷在电子工业中主要用于金属有机化合物气相沉积( MOCVD) 工艺,作为太阳织况她增及喜顾核重兴能电池的重要前驱气体,锗烷主卷天理便先洲行住单液要用于制作含锗的中又因载等带隙的非晶硅锗合金吸收绿光的中间层,和锗含量更高的窄带隙的非晶硅锗合金吸收红光门体的底层。在非晶硅或者微晶硅薄膜材料中掺入锗元素后,硅烈扩肥密史锗薄膜材料就能够大幅的调节材料向窄带隙方向移动,从而提高硅基薄膜太阳电池的光谱响应范围和太阳电池的光吸收效率,最终使得硅基薄膜太阳电池的转换效率提高。

  用于制备异质结二极晶体管

  锗烷作为硅-锗(Si-Ge)膜的前体。主要用于制造电子器件,如集成电路、光电器件,特别是制备异质结二极晶体管。在异质结二极晶体管(HBT) 中,薄硅锗层作为二极晶体管的基底生长在硅片上,与传统的硅二极晶体管相比,硅-锗HBT在速度、响应频率和增益上具有明显的优势,其速度和频率响应可以与更昂贵的镓-砷H激至BT相比。

  其他用途

  锗强双肉烷还应用于90 nm以上CMOS( 数码摄像器材感光元件) 、无线网络、3G 通讯器材半导体元件生产中的外延工艺。另外,锗烷在扩散、离子注入等工序中也多有应用。

爆炸事故

  1984 年11 月26 日,日本酸素公司川崎工厂院内,一个从美国进口的锗烷钢瓶用卡车从码头运到工厂时发一微无弱些冷背美参生爆炸,使在场的两人受了石定心被期重伤。事故调查结果证明,主要原因是锗烷分解反应引起的爆炸。日本酸素公司在半导体用气体击钟且几处理经验中写道: " 锗烷等的自催化性非常强, 一旦分解形成金属膜, 锗烷就会急速分解, 因此, 配管等材料表面必须清洁、平滑" 。事故钢瓶自 1962 年制造以来, 曾用于一般高压气体, 可看到内表面己被污染, 而且钢瓶阀己腐蚀脱锌。江策敌随快分因此, 一旦有分解反应产生, 便可急速进行反应。

收回的钢瓶碎片外形

  1989 年10 月,在大阪府高石市锗烷制造厂,粗锗烷低温液化贮槽在升温时发生破裂,其事故原因也是锗烷产生分解爆炸。实验也确认锗烷易发生分解爆炸,可致剧烈爆炸。因此,在使用操作锗烷气体时,要特别注意安全。

注意事项

毒理学资料

  剧毒。本品会影响神经功能和外周血液,与其他重金属氢化物一样毒性很强。大鼠吸入浓度为150ppm的氢化锗蒸气1小时,1天后致死。家兔吸入浓度为100ppm的蒸气时在1个月后即倒下。

  急性毒性数据:

  小鼠经口LD50:1250mg/kg

  小鼠吸入LC50:1380mg/m

急救措施

  皮肤接触:皮肤接触先用水冲洗,再用肥皂彻底洗涤.如有灼伤,须就医诊治。

  眼睛接触:眼睛受刺激须用水冲洗,送医院诊治。

  吸入:应使患者脱离污染区,安置休息并速急送医院抢救。

消防措施

  有害燃烧产物:在200℃时分解产生氢和锗。

  灭火方法:消防人员必须穿戴氧气防毒面具和全身防护服,关闭泄漏钢瓶的阀门,如无法关闭阀门,消防人员及时撤离现场。 切断气源,如不可能并对周围环境无危险,让火自行燃尽。其他情况用二氧化碳、干燥粉末灭火。

  爆炸:着火时,喷雾状水保持钢瓶冷却。从掩蔽位置灭火。

个体防护

  眼睛防护:氧气防毒面具。

  身体防护:应穿戴全身防护服。

  手防护:手套。

泄漏应急处理

  首先切断一切火源,戴好氧气防毒面具与手套。用排风机排送至水洗或与塔相连的通风橱内。

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