硅烷作為一種提供硅組分的氣體源，可用于制造高純度多晶硅、單晶硅、微晶硅、非晶硅、氮化硅、氧化硅、異質(zhì)硅、各種金屬硅化物。 因其高純度和能實(shí)現(xiàn)精細(xì)控制，已成為許多其他硅源無法取代的重要特種氣體。硅烷廣泛應(yīng)用于微電子、光電子工業(yè)， 用于制造太陽電池、平板顯示器、玻璃和鋼鐵鍍層， 并且是迄今世界上**的大規(guī)模生產(chǎn)粒狀高純度硅的中間產(chǎn)物。硅烷的高科技應(yīng)用還在不斷出現(xiàn), 包括用于制造先進(jìn)陶瓷、復(fù)合材料、功能材料、生物材料、高能材料等等，成為許多新技術(shù)、新材料、新器件的基礎(chǔ)。硅烷又以它特有的自燃、爆炸性而著稱。硅烷有非常寬的自發(fā)著火范圍和極強(qiáng)的燃燒能量，決定了它是一種高危險(xiǎn)性的氣體。

基本物性

1. 性狀：無色氣體，有大蒜惡心氣味。

2. 密度（g/L,25°C）：1.44

3. 相對(duì)蒸汽密度（g/mL,空氣=1）：1.2

4. 熔點(diǎn)（oC）：-185

5. 沸點(diǎn)（oC,常壓）：-111.9

6. 沸點(diǎn)（oC,760mmHg）：-112

7. 蒸發(fā)熱（KJ/mol）：12.5

8. 熔化熱（KJ/mol）：0.67

9. 生成熱（KJ/mol）：32.6

10. 比熱容（KJ/(kg·K),25oC）：1.335

11. 臨界溫度（oC）：-3.5

12. 臨界壓力（MPa）：4.864

13. 溶解性：溶于水，幾乎不溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿、硅氯仿和四氯化硅。

14 臨界體積：151. 5(計(jì)算) / 136. 75(實(shí)測(cè))cm3/mol。

化學(xué)性質(zhì)

硅烷的著火和爆炸都是與氧氣反應(yīng)的結(jié)果。硅烷對(duì)氧和空氣極為敏感。具有一定濃度的硅烷在- 180℃的溫度下也會(huì)與氧發(fā)生爆炸反應(yīng)。固體硅烷與液氧反應(yīng)非常危險(xiǎn)。硅烷燃燒時(shí)火焰呈深黃色, 在氧氣充足的條件下發(fā)生反應(yīng)：

SiH₄+ 2O₂=SiO₂+ 2H₂O ΔH= - 362 kcal/ mol

若氧氣不足, 則有不完全氧化反應(yīng)發(fā)生：

SiH₄+ O₂=SiO₂+ 2H₂ Δ H= - 226 kcal/ mol

燃燒產(chǎn)生的高溫還使部分未反應(yīng)的硅烷發(fā)生熱分解反應(yīng)：

SiH4 =Si+ 2H2 ΔH= - 8. 2 kcal/ mol

硅烷毒性資料

LD50：－ LC50：9600ppm/4小時(shí)

毒性效應(yīng)：

其他注意事項(xiàng)：研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)老鼠暴露在10000ppm下1小時(shí)或 ≥2500ppm下4小時(shí)會(huì) 對(duì)腎產(chǎn)生影響。老鼠暴露在1000ppm，6小時(shí)/天，5天/周下2到4周后只有輕微的呼吸道刺激。硅烷會(huì)引起**的變異。

致癌性：至今未被發(fā)現(xiàn)致癌。

硅烷生態(tài)資料

可能之環(huán)境影響/環(huán)境流布：

水中毒性：－

流動(dòng)性：由于在空氣中自燃，它會(huì)在進(jìn)入土壤之前燃燒掉。

持續(xù)性及生物降解：由于在空氣中燃燒并分解，硅烷不會(huì)在環(huán)境中長(zhǎng)期存在。

潛在的生物富集：硅烷不會(huì)在生物中積累。

注：硅烷不含有任何1類或2類的分解臭氧的化學(xué)物質(zhì)。

硅烷穩(wěn)定性

避免強(qiáng)氧化劑,強(qiáng)堿，鹵素。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體密度為1.44g/L，液體的相對(duì)密度為0.68(-185℃)。蒸氣壓11mmHg(1mmHg=133.322Pa)(-160℃)、102mmHg(-140℃)、470mmHg(-120℃)。紅外光譜波長(zhǎng)2191cm-1、914cm-1。在室溫時(shí)為氣體狀態(tài)，在儲(chǔ)存過程中，數(shù)月之內(nèi)無顯著分解。因?yàn)榧坠柰閹缀醪蝗苡跐?rùn)滑脂，可以儲(chǔ)存在瓶塞涂有潤(rùn)滑脂的容器內(nèi)。

硅烷的化學(xué)性質(zhì)比烷烴活潑得多，極易被氧化。在與空氣接觸時(shí)可發(fā)生自燃。25℃以下與氮不起作用，室溫下與烴類化合物不起反應(yīng)。與氧反應(yīng)異常激烈，即使在-180℃溫度下也會(huì)猛烈反應(yīng)。

硅烷與氟氯烴類滅火劑會(huì)發(fā)生激烈反應(yīng)，所以不能用這類滅火劑滅火。爆炸極限為0.8%～98%。

硅烷應(yīng)用

1857年德國(guó)化學(xué)家H Buff發(fā)現(xiàn)硅烷，在以后的100年左右的時(shí)間里硅烷只是少數(shù)研究者在實(shí)驗(yàn)室里研究的對(duì)象，沒有任何用途。20世紀(jì)50年代半導(dǎo)體科技崛起,人們開始考慮硅烷的特長(zhǎng),硅烷開始在電子工業(yè)中得到應(yīng)用。進(jìn)入80年代, 硅烷的應(yīng)用情況發(fā)生了重大變化。隨著一系列新技術(shù)的出現(xiàn)或者說利用硅烷開發(fā)新產(chǎn)品的成功，硅烷用量急劇增加。每年數(shù)以千噸計(jì)的硅烷在工廠里被加工成超純半導(dǎo)體硅，數(shù)以百噸計(jì)的氣體被用于制造各種各樣的新材料和新器件?？紤]到在這些應(yīng)用中大多數(shù)器件每個(gè)所耗用的氣體量只有毫克甚至微克，由硅烷制成的薄膜厚度都是微米數(shù)量級(jí)，可見上述硅烷量不是一個(gè)小的數(shù)字。進(jìn)入90年代, 更大量的新功能器件問世，其中已大規(guī)模開發(fā)的有超高速、超大容量計(jì)算機(jī)芯片、高清晰度平面顯示器、高效率低成本太陽能電池、高性能陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)零件、各種特異功能的傳感器等等，更多更新的器件還在涌現(xiàn)，這些器件都要用到硅烷。

硅烷之所以在高科技中被廣泛應(yīng)用并且越來越重要, 首先是與它的特性有關(guān)，同時(shí)也與現(xiàn)代高技術(shù)的特殊需求有關(guān)。通過熱分解或與其它氣體的化學(xué)反應(yīng)，可由硅烷制得單晶硅、多晶硅、非晶硅、金屬硅化物、氮化硅、碳化硅、氧化硅等一系列含硅物質(zhì)。利用硅烷可以實(shí)現(xiàn)*高的純度、*精細(xì)(可達(dá)原子尺寸)的控制和*靈活多變的化學(xué)反應(yīng)。從而將各種含硅材料按各種需要制成復(fù)雜精細(xì)的結(jié)構(gòu), 這正是現(xiàn)代具有各種特異功能的材料和器件所要求的基本條件。

硅烷*早實(shí)用化和目前應(yīng)用量*大的是作為生產(chǎn)高純度硅的中間產(chǎn)物，一般稱為硅烷法。歷來生產(chǎn)高純度硅的主要方法是三氯氫硅法(西門子法)。

硅烷的又一應(yīng)用是非晶半導(dǎo)體非晶硅。與單晶半導(dǎo)體材料相比非晶硅的特點(diǎn)是容易形成極薄的(厚度10nm左右)大面積器件，襯底可以是玻璃、不銹鋼、甚至塑料，表面可以是平面也可是曲面，因此可以制成各種性能優(yōu)異的器件。

硅烷已成為半導(dǎo)體微電子工藝中使用的*主要的特種氣體, 用于各種微電子薄膜制備, 包括單晶膜、微晶、多晶、氧化硅、氮化硅、金屬硅化物等。硅烷的微電子應(yīng)用還在向縱深發(fā)展: 低溫外延、選擇外延、異質(zhì)外延。不僅用于硅器件和硅集成電路，也用于化合物半導(dǎo)體器件(砷化鎵、碳化硅等)。在超晶格量子阱材料制備中也有應(yīng)用。可以說現(xiàn)代幾乎所有先進(jìn)的集成電路的生產(chǎn)線都需用到硅烷。硅烷的純度對(duì)器件性能和成品率關(guān)系極大，更**的器件需要更高純度的硅烷(包括乙硅烷、丙硅烷)。

硅烷作為含硅薄膜和涂層的應(yīng)用已從傳統(tǒng)的微電子產(chǎn)業(yè)擴(kuò)展到鋼鐵、機(jī)械、化工和光學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域。含硅涂層可使普通鋼的高溫耐氧化能力提高到10萬倍以上,也可使其它金屬的高溫化學(xué)穩(wěn)定性大大改善，使內(nèi)燃機(jī)葉片的耐蝕性明顯增強(qiáng)，使各種材料和零件之間的粘結(jié)強(qiáng)度大幅度提高，使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)零件的壽命延長(zhǎng)，也可改變玻璃的反射和透射性能，從而得到顯著的節(jié)能和裝飾效果。在浮法玻璃生產(chǎn)過程中用硅烷在玻璃表面涂敷一層反光層其粘附力極強(qiáng)在長(zhǎng)期陽光照射下不褪色, 透光率只有普通玻璃的1 /3; 用氮化硅涂敷的大面積多晶硅電池( BSNSC) 已達(dá)到15. 7%的高效率。用硅烷氣相沉積技術(shù)制造各種含硅??膜在高技術(shù)中的應(yīng)用還在與日俱增。

硅烷還有一潛在應(yīng)用是制造高性能陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)零件尤其是使用硅烷制造硅化物( Si3N4 , SiC等) 微粉技術(shù)越來越受重視。美、日等國(guó)正在花成億美元開發(fā)用硅、氮化硅和碳化硅微粉制造耐高溫、高強(qiáng)度、高化學(xué)穩(wěn)定性陶瓷。使用硅烷氣相反應(yīng)的方法制備的微粉純度*高, 粒度細(xì)而勻, 可使陶瓷零部件性能大大提高。其應(yīng)用領(lǐng)域極廣, 例如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的閥門和透平增壓器轉(zhuǎn)子已實(shí)用化, 高速軸承和高性能刀具已商品化, 用于內(nèi)燃機(jī)可使工作溫度高達(dá)1400℃ , 大大提高熱機(jī)效率, 適用多種燃料, 延長(zhǎng)使用壽命; 此外還可作為火箭的隔熱瓦和隱身保護(hù)層。

硅烷注意事項(xiàng)

硅烷危害辨識(shí)

危害：

眼接觸：硅烷會(huì)刺激眼睛。硅烷分解產(chǎn)生無定型二氧化硅。眼睛接觸無定型二氧化硅顆粒會(huì)引起刺激。

吸入：1.吸入高濃度的硅烷會(huì)引起**、惡心、頭暈并刺激上呼吸道。

2.硅烷會(huì)刺激呼吸系統(tǒng)及粘膜。過度吸入硅烷會(huì)引起肺炎和腎病，這是由于存在結(jié)晶二氧化硅的原因。

3.暴露于高濃度氣體中還會(huì)由于自燃而造成熱灼傷。

攝入：攝入不可能成為接觸硅烷的途徑。

皮膚接觸：硅烷會(huì)刺激皮膚。硅烷分解產(chǎn)生無定型二氧化硅 。皮膚接觸無定型二氧化硅顆粒會(huì)引起刺激。

慢性癥狀：如今不清楚長(zhǎng)期暴露于硅烷中對(duì)健康的進(jìn)一步影響。

損害器官：未建立

過度暴露造成的病情惡化 ：有皮膚和呼吸道**的人暴露在硅烷及其分解物中會(huì)加重病情。

致癌性：未被 NTP、OSHA及IARC列為致癌物。

急救措施

不同暴露途徑之急救方法：

熱灼傷：由于硅烷泄漏引起人員灼傷時(shí)應(yīng)由受過培訓(xùn)的人員進(jìn)行急救，并立即尋求醫(yī)療處理。

眼睛接觸：立即用水沖洗*少15分鐘，水流不要太快，同時(shí)翻開眼瞼。使受難者為“O”形眼，立即尋求眼科處理。

吸入：將患者盡快移到空氣清新處。如有必要由受過培訓(xùn)的人員進(jìn)行輸氧或人工呼吸。

皮膚接觸：1.用大量的水沖洗*少15分鐘。脫掉已暴露在硅烷中或被污染的衣服，小心不要接觸到眼睛。

2.如果患者有持續(xù)的刺激感或其他進(jìn)一步的健康影響需立即進(jìn)行醫(yī)療處理。

醫(yī)生須知：如有必要需吸氧。觀察患者是否有肺炎初期癥狀。

硅烷滅火措施

適用滅火劑：切斷氣源滅火。用水霧減少空氣中形成的燃燒產(chǎn)物。不要用鹵化物類滅火器。從*遠(yuǎn)的距離用水冷卻暴露在火焰中的鋼瓶。

滅火時(shí)可能遭遇之特殊危害：

1.可自燃?xì)怏w。本產(chǎn)品是一種無色、易與空氣反應(yīng)的氣體。該氣體通常與空氣接觸會(huì)引起燃燒并放出很濃的白色的無定型二氧化硅煙霧。

2.如果泄放硅烷時(shí)壓力過高或速度過快會(huì)引起滯后性的爆炸。泄漏的硅烷如沒有自燃會(huì)非常危險(xiǎn)，不要靠近。

3.大多數(shù)鋼瓶設(shè)計(jì)了溫度升高時(shí)的泄放裝置。由于熱量的作用氣瓶?jī)?nèi)壓力會(huì)升高，如果泄壓裝置失靈會(huì)引起鋼瓶爆炸。

特殊滅火程序：

1.從泄漏區(qū)疏散所有人。如有可能，在沒有危險(xiǎn)的情況下切斷氣源之后根據(jù)燃燒的物質(zhì)滅火 。

2.用水霧減少空氣中形成的燃燒產(chǎn)物。水可能對(duì)撲滅硅烷的火災(zāi)不起作用。

3.不要用鹵化物類滅火劑。如有可能，阻止泄漏。

4.不要試圖在切斷氣源之前滅火。這樣可以避免可燃性氣體混合物的累積和重燃。

5.對(duì)于小型的泄漏，如果不能阻止泄漏而且泄漏也不會(huì)傷害人員，讓火焰自然熄滅。用大量的水為周圍的鋼瓶噴淋降溫，直到火焰熄滅。

6.在大的火災(zāi)中，應(yīng)該用自動(dòng)管支架和控制噴嘴從遠(yuǎn)距離滅火 。

7.處理火災(zāi)初起時(shí)，要對(duì)眼睛進(jìn)行保護(hù)。如果是大火，需要自給式呼吸器和全身防護(hù)服，包括防火服。如有必要，用肥皂水刷洗滅火設(shè)備。

有害燃燒產(chǎn)物：包括二氧化硅在內(nèi)的燃燒產(chǎn)物。

硅烷泄漏處理

清理方法：

1.撤離立即受影響區(qū)域。

2.硅烷是一種可自燃?xì)怏w。該氣體通常與空氣接觸會(huì)引起燃燒并放出很濃的黃色的無定型二氧化硅煙霧。

3.不受控制的泄漏需要由經(jīng)過培訓(xùn)的人員按照事先擬好的計(jì)劃進(jìn)行處理。硅烷的泄漏一般都會(huì)引起火災(zāi)。

4.如果硅烷泄放時(shí)壓力過高或速度過快會(huì)引起滯后性的爆炸。泄漏的硅烷如沒有自燃會(huì)非常危險(xiǎn)，不要靠近。

5.如有可能切斷泄漏的氣源，隔離泄漏的鋼瓶。如果不能阻止泄漏(或不能接近閥門)，讓鋼瓶在原地泄放或?qū)撈恳频揭粋€(gè)**的地方泄放。

6.若從容器內(nèi)及泄壓閥或其他閥門泄漏，請(qǐng)與供商聯(lián)系。

7.若泄漏來自用戶系統(tǒng)，關(guān)掉鋼瓶閥門，在修復(fù)前一定要泄壓并用惰性氣體吹掃。

8.所有人員都要有防護(hù)，泄漏區(qū)要受到控制。

9.所有應(yīng)急反應(yīng)人員都要有適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)，以避免暴露于硅烷中。監(jiān)測(cè)周圍環(huán)境中的硅烷含量。只有硅烷含量在允許范圍內(nèi)時(shí)(見**部分)，人員才能在沒有自給式呼吸器的情況下進(jìn)入。進(jìn)入前，可燃性氣體的濃度一定要低于0.14%，也就是硅烷L(zhǎng)EL的10%。進(jìn)入前要爭(zhēng)取關(guān)閉氣體的總閥門。

硅烷**處置

儲(chǔ)存：

1.在通風(fēng)良好、**且不受天氣影響的地方存儲(chǔ)。鋼瓶應(yīng)直立擺放。且保持保護(hù)性閥蓋和輸出閥的密封完好。

2.存儲(chǔ)區(qū)域應(yīng)遠(yuǎn)離頻繁出入處和緊急出口。儲(chǔ)存區(qū)域內(nèi)不應(yīng)有火源，儲(chǔ)存區(qū)內(nèi)所有電器必須有防爆設(shè)施。易燃物存放區(qū)應(yīng)與氧及氧化物存放區(qū)*少相距20ft 。

3.或者在中間放置至少5英尺高的非易燃材料作為屏障，以保證能耐火半小時(shí)。儲(chǔ)存區(qū)和使用區(qū)內(nèi)應(yīng)有“禁止吸煙和使用明火”的告示牌。4.存儲(chǔ)溫度不可高于125℉(52℃)。將空瓶與滿瓶分開存放。避免過量存儲(chǔ)和存儲(chǔ)時(shí)間過長(zhǎng)。

5.使用先進(jìn)先出系統(tǒng)。應(yīng)考慮在儲(chǔ)存區(qū)內(nèi)安裝測(cè)漏器和報(bào)警設(shè)備。