第一節(jié)  硅烷的簡(jiǎn)介

硅烷即硅與氫的化合物，是一系列化合物的總稱(chēng)，包括甲硅烷( SiH4) 、乙硅烷( Si2H6) 和一些更高級(jí)的硅氫化合物。目前應(yīng)用最多的是甲硅烷。一般把甲硅烷簡(jiǎn)稱(chēng)做硅烷。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(wú)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(yáng)電池、平板顯示器、玻璃和鋼鐵鍍層， 并且是迄今世界上唯一的大規(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(chēng)。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。（可行性 研究 ）

第二節(jié) 硅烷的發(fā)展現(xiàn)狀

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(méi)有任何用途。20世紀(jì)50年代半導(dǎo)體科技崛起,人們開(kāi)始考慮硅烷的特長(zhǎng),硅烷開(kāi)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(shuō)利用硅烷開(kāi)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(chǎng)里被加工成超純半導(dǎo)體硅，數(shù)以百?lài)嵱?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(jiàn)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(wèn)世，其中已大規(guī)模開(kāi)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(yáng)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(lái)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(guò)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)最高的純度、最精細(xì)(可達(dá)原子尺寸)的控制和最靈活多變的化學(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。

硅烷最早實(shí)用化和目前應(yīng)用量最大的是作為生產(chǎn)高純度硅的中間產(chǎn)物，一般稱(chēng)為硅烷法。歷來(lái)生產(chǎn)高純度硅的主要方法是三氯氫硅法(西門(mén)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最主要的特種氣體, 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?？梢哉f(shuō)現(xiàn)代幾乎所有先進(jìn)的集成電路的生產(chǎn)線(xiàn)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，更高級(jí)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(wàn)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(chē)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(guò)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(yáng)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)制造各種含硅薄膜在高技術(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(lái)越受重視。美、日等國(guó)正在花成億美元開(kāi)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最高, 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(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的閥門(mén)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。

第三節(jié)  硅烷的注意事項(xiàng)

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(wú)定型二氧化硅。眼睛接觸無(wú)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)引起頭痛、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(guò)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(wú)定型二氧化硅 。皮膚接觸無(wú)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(guò)度暴露造成的病情惡化 ：有皮膚和呼吸道疾病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(guò)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：立即用水沖洗最少15分鐘，水流不要太快，同時(shí)翻開(kāi)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(guò)培訓(xùn)的人員進(jìn)行輸氧或人工呼吸。

皮膚接觸：1.用大量的水沖洗最少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(guān)察患者是否有肺炎初期癥狀。

第四節(jié)  硅烷的泄漏處理

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(wú)定型二氧化硅煙霧。

3.不受控制的泄漏需要由經(jīng)過(guò)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(guò)高或速度過(guò)快會(huì)引起滯后性的爆炸。泄漏的硅烷如沒(méi)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(mén))，讓鋼瓶在原地泄放或?qū)撈恳频揭粋€(gè)安全的地方泄放。

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

7.若泄漏來(lái)自用戶(hù)系統(tǒng)，關(guān)掉鋼瓶閥門(mén)，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?chē)?a href="http://www.ablewa.com/hjpjbg/" target="_blank" class="keylink">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(jiàn)第二部分)，人員才能在沒(méi)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(mén)。

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