A volfrám-hexafluorid szervetlen vegyület, képlete . Mérgező, korrozív, színtelen gáz, mintegy 13 kg/m3 sűrűségű gáz (mintegy 11-szer sűrűbb a levegőnél).Gas chart (Wayback Machine archive 7 September 2022) Az egyik legsűrűbb gáz standard körülmények közt. A -ot gyakran használják a félvezetőiparban volfrámfilmek létrehozásához gőzdepozícióval. Ez a réteg alacsony ellenállású fémes összekötő elemként működik. Egyike a 17 ismert biner hexafluoridnak.
Tulajdonságok A -molekula oktaéderes, szimmetriacsoportja Oh. A W–F kötés hossza . p. 4-93. 2,3–17 °C közt a volfrám-hexafluorid halványsárga folyadékká alakul, 15 °C-on 3,44 g/cm3 sűrűséggel. 2,3 °C-on fehér, szilárd anyaggá fagy, köbös kristályszerkezettel, rácsállandója 628 pm, sűrűsége 3,99 g/cm3. −9 °C-on ortorombos szilárd anyaggá válik, rácsállandókkal és 4,56 g/cm3 sűrűséggel. Ekkor a W–F kötés hossza 181 pm, az átlagos legközelebbi molekuláris érintkezések távolsága 312 pm. Bár a az egyik legsűrűbb gáz, a radonnál (9,73 g/l) is sűrűbb, szilárd és folyékony állapotban sűrűsége közepes. Gőznyomását −70 és 17 °C közt az alábbi egyenlet írja le: , ahol P a gőznyomás barban, T a hőmérséklet °C-ban.Cady, G.H.; Hargreaves, G.B, "Vapour Pressures of Some Fluorides And Oxyfluorides of Molybdenum, Tungsten, Rhenium, and Osmium," Journal of the Chemical Society, APR 1961, pp. 1568-& DOI: 10.1039/jr9610001568
Előállítása A volfrám-hexafluoridot gyakran fluor és volfrámpor reakciójával állítják elő 350 és 400 °C közt: W+3 F2 ->WF6 Ezt desztillációval leválasztják egy gyakori szennyezőanyagról, a -ról. A közvetlen fluorozás egy változatában a fém hevített kamrába kerül 8,3-13,8 kPa nyomás alatt, állandó -árammal kis mennyiségű fluor mellett.
A fluort a fenti módszerben helyettesítheti ClF, vagy . A volfrám-hexafluorid előállítható továbbá volfrám-trioxid () hidrogén-fluoriddal, -dal vagy -dal való reakciójával. Ezenkívül volfrám-hexaklorid átalakításával is kapható volfrám-hexafluorid: WCl6 + 6 HF -> WF6 + 6 HCl, vagy WCl6 + 2 AsF3 -> WF6 + 2 AsCl3, vagy WCl6 + 3 SbF5 -> WF6 + 3 SbF3Cl2.
Reakciók Vízzel érintkezve a volfrám-hexafluorid hidrogén-fluoridot és volfrám-oxifluoridokat ad, végül volfrám-trioxidot eredményezve: WF6 + 3 H2O ->WO3 + 6 HF
Néhány más fém-fluoriddal szemben a nem jó fluorozószer vagy erős oxidálószer. A sárga -ra redukálható.
A számos 1:1 és 1:2 adduktumot képez Lewis-bázisokkal, például ilyenek a , a , a és a .
Használata a félvezetőiparban A volfrám-fluoridokat főképp a félvezetőiparban használják, ahol kémiai gőzdepozícióval való volfrámozásra használják. Az ipar növekedése az 1980-as és 1990-es években növelte a -fogyasztást, mely évente 200 tonna körül van. A volfrám a nagy hő- és kémiai stabilitása, valamint az alacsony ellenállása (5.6 μΩ·cm) és elektromigrációja miatt használatos. A -ot a hasonló vegyületeknél, például a -nál és a -nál gyakrabban használják magasabb gőznyomása miatt, mely jobb depozíciót ad. 1967-től két utat használnak, ezek a hőbontás és a hidrogénes redukció. A szükséges gáztisztaság nagyon magas, alkalmazástól függően 99,98%-tól 99,9995%-ig terjed.
A elbontandó a folyamatban, ezt hidrogénnel, szilánnal, germánnal, diboránnal, foszfinnal és hasonló hidrogéntartalmú gázokkal könnyítik. Szilícium A szilíciumszubsztráttal érintkezve reagál. Bomlása szilíciumon hőmérsékletfüggő: 400 °C alatt: 2 WF6 + 3 Si ->2 W + 3 SiF4 400 °C felett: WF6 + 3 Si ->W + 3 SiF2 E hőmérsékletfüggés fontos, mivel magasabb hőmérsékleten kétszer annyi szilícium fogy. A reakció csak tiszta szilíciumon történik meg, szilícium-oxidokon vagy -nitrideken nem, így a reakció erősen érzékeny a szennyezésre vagy előkezelésre. A bomlás gyors, de 10-15 mikrométeres volfrámrétegnél telítődik. Ennek oka, hogy a volfrámréteg leállítja a -diffúziót a Si-szubsztrátra, mely a bomlást segítő egyetlen anyag.
Oxigéntartalmú környezetben történő bomláskor volfrám helyett volfrám-oxid réteg jön létre.
Hidrogén Az átalakulás 300-800 °C közt megy végbe, hidrogén-fluorid keletkezésével: WF6 + 3 H2 ->W + 6 HF
A létrejövő volfrámrétegek kristályszerkezete irányítható a arány és a szubsztrát hőmérsékletének változtatásával: alacsony arányok, illetve hőmérsékletek (100) elrendezésű volfrámkristályokat, magasabb arányok vagy hőmérsékletek (111) elrendezést okoznak. A HF keletkezése egy hátrány, ugyanis a HF igen agresszív, és sok anyaggal reagál. Továbbá a keletkező volfrám kevéssé kapcsolódik a szilícium-dioxidhoz, a félvezető-elektronika fő passzivációs anyagához. Így a további pufferréteggel vonandó be a reakció előtt. Azonban a HF hasznos lehet a nem kívánt szennyeződések eltávolítására.
Szilán és germán A volfrámozás fontos jellemzői rendszerben a nagy sebesség, a jó kapcsolódás és a rétegsimaság. Azonban robbanásveszélyes és a depozíciós sebesség és a morfológia a folyamat paramétereitől, például a keverési aránytól, a szubsztráthőmérséklettől stb. függ. Így a szilánt gyakran vékony nukleációs rétegekre használják, ezután hidrogénre cserélik, lassítva a depozíciót és tisztítva a réteget.
A keverék depozíciója hasonlít a keverékéhez, de a volfrámréteg akár 10-15% germániummal is szennyeződhet. Ez növeli az ellenállását 5-ről 200 μΩ·cm-re.
További alkalmazások A volfrám-karbid-előállításra használható.
Mivel nehéz gáz, a gázreakció-irányító pufferként használható. Például lassítja az Ar// láng reakciósebességét és hőmérsékletét.
Biztonság A volfrám-hexafluorid rendkívül korrozív, bármely szövetet képes támadni. Mivel nedvességgel reagálva hidrogén-fluoridot hoz létre, a -tároló edényekhez Teflon tárolókat használnak.
Jegyzetek
Fordítás
Kategória:Fluoridok Kategória:Szervetlen volfrámvegyületek