四氟化氙

强氧化剂理化性质产品特性用途制备方法

四氟化氙

CAS号:13709-61-0
英文名:Xenon tetrafluoride
中文名:四氟化氙
CBNumber:CB00139325
分子式:F2Xe
分子量:169.29
MOL File:13709-61-0.mol

四氟化氙化学性质

熔点 :129 °C(lit.)
沸点 :115.73°C (estimate)
密度 :4.32 g/mL at 25 °C(lit.)
蒸气压 :3.8 mm Hg ( 25 °C)
溶解度 :reacts with H2O
形态 :colorless monoclinic crystals
颜色 :colorless monoclinic crystals, crystalline
水溶解性 :reacts violently with H2O, forming Xe, O2, HF, and XeO3 [DOU83]

安全信息

危险品标志 :O,T+
危险类别码 :8-25-26-34
安全说明 :17-26-28-36/37/39-45
危险品运输编号 :UN 3087 5.1/PG 2
WGK Germany :3
RTECS号 :ZE1294166
F :1-10
危险等级 :5.1
包装类别 :I

四氟化氙性质、用途与生产工艺

强氧化剂二氟化氙（XeF2），也称为二氟代氙，于1962年被发现。它是一种强氧化剂和氟化剂。外观为无色透明晶体状，室温下易升华，有恶臭气味。熔点为 303 K，极佳的选择性和反应速度。二氟化氙遇水易分解，在中性或碱性溶液中也可分解，在酸性溶液中较为稳定，遇易燃物可燃烧，具有强氧化性，并可使多种有机化合物、无机化合物氟化。
理化性质无色透明四方晶体。相对密度4.32(25/4℃)，熔点129℃，固体蒸气压为4.6×133.322Pa(25℃)。蒸气也是无色的，有恶臭。易溶于无水氟化氢、氟化亚硝酰•三(氟化氢)和五氟化碘，但不发生电离。能被氢还原生成氙和氟化氢。与氟反应生成四氟化氙或六氟化氙。遇水则水解，过程很复杂。在日光直射下，氙与氟反应而制得。
产品特性二氟化氙是氟化氙的一种，与四氟化氙、六氟化氙相比，二氟化氙氧化性及氟化性较为温和，安全性较好。在水溶液中，二氟化氙起到氧化剂作用，例如，二氟化氙可以与溴酸钠发生反应生成高溴酸钠。在非水溶液中，二氟化氙起到氟化剂作用，具有选择性好的优点，被广泛应用在有机氟化物、无机氟化物制备方面，并且二氟化氙作为氟化剂使用一般会释放出氙，氙可回收再利用制成二氟化氙，循环经济效应好。
除氧化剂与氟化剂外，二氟化氙还可以应用在核工业中，例如与氧化铀反生反应分离出铀-235。二氟化氙也可以应用在新材料制备方面，例如生产氟氮双掺氧化石墨烯、红外荧光氮掺杂石墨烯、氟掺杂螺旋碳纳米管等。
据研究显示，在化学气相工艺中，二氟化氙也作为氟化剂使用，可对硅表面进行刻蚀，可制备二氟化氙气相刻蚀阻挡层，也可以与无水氟化氢配合使用去除硅表面牺牲层。二氟化氙气相刻蚀是一种非等离子刻蚀技术的微电子刻蚀技术，具有良品率高、成本较低的优点，主要应用在MEMS（微机电系统）蚀刻工艺中。与湿式和SF 等离子蚀刻选项相比，它提供了许多独特的优势和功能。
由于 XeF2是一种干气相蚀刻，因此在通过小孔或狭窄空间进行蚀刻时，不存在与表面张力或气泡相关的问题。XeF2已用于蚀刻直径小至25nm的通孔。同样，XeF2避免了粘附问题，这些问题通常与湿法蚀刻工艺相关，湿法蚀刻工艺会在释放/干燥后导致永久性器件损坏。
随着MEMS变得越来越复杂，它们包含由多种或非标准材料制成的组件。没有其他各向同性蚀刻对这么多材料具有选择性。可以使用二氧化硅、氮化硅、聚合物以及大多数金属和电介质的任意组合来制造设备。
由于其选择性和出色的覆盖范围，XeF2可用于制作非常长的底切，而蚀刻停止层、掩模或器件层几乎没有或没有退化。例如，二氧化硅是一种非常流行的掩模材料，其Si:oxide选择性 >1,000:1。二氧化硅掩模已用于实现非常长的底切（远超过 100µm）并保护极小或极薄的设备（尺寸小于 30nm）。
用途制备一种二氟化氙气相刻蚀阻挡层，包括如下步骤：(1)将二氟化氙气体喷洒到裸露的阻挡层的表面；(2)采用光束仅照射电介质层上表面的阻挡层，使电介质层上表面的阻挡层的刻蚀速率高于沟槽和连接孔侧壁上的阻挡层的刻蚀速率。本发明通过向电介质层上表面的阻挡层照射光束，提高了电介质层上表面的阻挡层的刻蚀速率，使电介质层上表面的阻挡层的刻蚀速率高于沟槽和连接孔侧壁上的阻挡层的刻蚀速率，避免沟槽和连接孔侧壁上的阻挡层过度刻蚀，提高了微观上的刻蚀均匀性，达到了更好的工艺效果。
制备方法二氟化氙制备是以氙、氟为原料，在加热条件下反应制得。