Кіріспе
Химиялық қосылысы Азот трифторлы газ - органикалық емес, түсті, жанбайтын, аздап қабыну иісі бар уытты газ. Ол жалпақ дисплейлер, фотоэлектрлік, LED және басқа микроэлектроника өндірісінде жиі қолданылады. Азот трифторлы газ - өте күшті және ұзақ өмір сүретін парниктік газ. 2019 жылы атмосфералық жүктемесі триллионға 2 бөліктен асып, 20 ғасырдың соңынан бастап әр бес жылда екі есеге өсті. 1903 жылы синтездеуге алғаш рет тырысқаннан кейін Отто Рафф аммиак фториді мен фторид сутегінің балқыған қоспасын электролиз арқылы азот трифторидін дайындады. Ол басқа азот трихалидтері - азот трихлориді, азот трибромиді және азот трийодиді сияқты жарылғыш заттарға қарағанда әлдеқайда аз реактивті болып шықты. Азот трихалидтерінің ішінде оның құралу энтальпиясы теріс. Қазіргі кезде аммиак пен фтордың тікелей реакциясы арқылы да, Руфф әдісінің өзгеруі арқылы да дайындалады. Ол қысыммен жабдықталған цилиндрлерде жеткізіледі. химиялық реакциясыз суда аздап еритін. Ол негізсіз, диполдық моменті 0,2340 D. Ал аммиак негізді және өте полярлы (1,47 D). Бұл айырмашылық фтор атомдарының электронды тартушы топтар ретінде әрекет етуінен туындайды, олар азот атомдағы жалғыз жұп электрондардың барлығын тартады. Диоксигенге ұқсас, NF3 күшті, бірақ баяу тотықтырғыш болып табылады.
Nitrogen trifluoride is an inorganic, colorless, non flammable, toxic gas with a slightly musty odor. It finds increasing use within the manufacturing of flat panel displays, photovoltaics, LEDs and other microelectronics. Nitrogen trifluoride is also an extremely strong and long lived greenhouse gas. Its atmospheric burden exceeded 2 parts per trillion during 2019 and has doubled every five years since the late 20th century. After first attempting the synthesis in 1903, Otto Ruff prepared nitrogen trifluoride by the electrolysis of a molten mixture of ammonium fluoride and hydrogen fluoride. It proved to be far less reactive than the other nitrogen trihalides nitrogen trichloride, nitrogen tribromide and nitrogen triiodide, all of which are explosive. Alone among the nitrogen trihalides it has a negative enthalpy of formation. It is prepared in modern times both by direct reaction of ammonia and fluorine and by a variation of Ruff's method. It is supplied in pressurized cylinders. is slightly soluble in water without undergoing chemical reaction. It is nonbasic with a low dipole moment of 0.2340 D. By contrast, ammonia is basic and highly polar (1.47 D). This difference arises from the fluorine atoms acting as electron withdrawing groups, attracting essentially all of the lone pair electrons on the nitrogen atom. Similar to dioxygen, NF3 is a potent yet sluggish oxidizer.
Этшілеу
Азот трифторлы негізінен жартылай өткізгіш құрылғыларды, мысалы, ЖЖК дисплейлерін, кейбір жұқа пленкалы күн элементтерін және басқа да микроэлектрониканы өндіру кезінде кремнийді және кремний қосылыстарын жою үшін қолданылады. Бұл қолданбаларда бастапқыда плазмада ыдырайды. Фтор радикалдары поликремнийге, кремний нитриді мен кремний тотығындағы активтер болып табылады. Олар сондай-ақ вольфрам силицидін, вольфрамды және басқа да металдарды жою үшін пайдаланылуы мүмкін. Құрылғыларды жасау кезінде этант ретінде қызмет етуден басқа, ол PECVD камераларын тазалау үшін де кеңінен қолданылады. Перфторландырылған қосылыстар (ПФК) және күкірт гексафторидімен салыстырғанда төмен қысымдағы төгілу кезінде тез ажыратылады. Осылайша пайда болған теріс зарядталған еркін радикалдардың көптігі кремнийді жоюдың жоғары жылдамдығын қамтамасыз етеді және қалдықты ластанудың төмендеуі және құрастырылып жатқан құрылғыға төменгі таза зарядтық қысым сияқты басқа да процестер пайдасын береді. НФ3 біршама толығырақ тұтынылатын эфирлеу және тазалау агенті ретінде, сондай-ақ гексафторэтан сияқты ПФК-ның экологиялық жағынан артықшылықты орнына ретінде ұсынылды. Плазмалық процестерде қолданылатын химиялық заттардың тиімділігі жабдықтар мен қолданбалар арасында айтарлықтай өзгереді. Реактивті заттардың едәуір бөлігі ауаға ысырап етіледі және ақыр соңында Жер атмосферасына шығарылуы мүмкін. Заманауи газды жою жүйелері атмосфераға шығатын газды едәуір азайта алады. қолданылуы елеулі шектеулерге ұшырамаған. Көптеген өнеркәсіптік елдер атмосфералық өсімге және халықаралық Киото хаттамасына жауап ретінде ірі өндірушілердің өндірісі, тұтынуы және қалдықтардың шығарындылары туралы жыл сайынғы есептілікті талап етеді. Жоғары улы фтор газы (F2, диатомдық фтор) кейбір өндірістік қолданбаларда азот трифторлы газдың климаттық бейтарап орнын алады. Ол, әсіресе, өндіріс персоналын қорғау үшін, қатаң басқару және қауіпсіздік шараларын талап етеді. Азот трифторлы газ химиялық лазерлердің түрлері болып табылатын фторлы сутекті және дейтерий фторлы лазерлерде де қолданылады. Онда оны фтор газына қарағанда ыңғайлы ұстауға арналған.
Парниктік газдар
Глобалды жылыну потенциалы (ГВП) 100 жылдық кезеңдегі салыстырғанда 17200 есеге артық. Оның ГПЖ-сы оны Киотода танылған парниктік газдар тобында екінші орынға қояды және 2013 жылдан бастап және Киото хаттамасының екінші міндеттеме кезеңінің басталуынан бастап осы топқа енгізілді. Оның атмосфералық өмір сүру мерзімі 740 жыл деп есептелген. 1992 жылдан бері 100 тоннадан аз өндірілген, 2007 жылы өндіріс шамамен 4000 тоннаға дейін өсті және айтарлықтай артады деп болжанады. 2010 жылға қарай NF3 әлемдік өндірісі жылына 8000 тоннаға жетеді деп күтілуде. Әлемдегі ең ірі өндіруші - АҚШ-тың өнеркәсіптік газ және химия компаниясы Air Products & Chemicals. Өндірілген өнімнің шамамен 2% атмосфераға шығарылады. Робсон атмосферадағы ең жоғары концентрация көлемі бойынша триллионға 0,16 бөлік (ppt) кем деп болжады, бұл 0,001 Wm-2 IR мәжбүрлеуден кем болады. NF3 орташа жаһандық тропосфералық концентрациясы 1980 жылы шамамен 0,02 ппт-тан (триллионға бөлшек, құрғақ ауа молелік фракциясы) 2011 жылы 0,86 пп-қа дейін көтерілді, өсім мөлшері 0,095 ппт / жыл -1, немесе жылына шамамен 11% және интергемисфералық градиент күткендей, Солтүстік жарты шарда басым көпшілікке тараған эмиссияға сәйкес келеді. 2011 жылы бұл өсім шамамен 1200 тонна NF3 шығарындыларына сәйкес келеді, немесе NF3 әлемдік өндірісінің шамамен 10%-ы. Бұл өнеркәсіп тарапынан бағаланғаннан әлдеқайда жоғары пайыздық көрсеткіш, сондықтан NF3 өндірісін есепке алу және оның шығарындыларын реттеу үшін жағдайды нығайтады. Өнеркәсіп өкілдерімен бірлесіп жасалған бір зерттеуде NF3 шығарындыларының жұқа қабатты Si күн батареяларын өндірудің жалпы парниктік газдар бюджетінің үлесі анық екендігі айтылған. UNFCCC Киото хаттамасының аясында азот трифторлы газын Киото хаттамасының екінші сәйкестік кезеңіне қосу туралы шешім қабылдады, ол 2012 жылы басталып, 2017 немесе 2020 жылы аяқталады. Осыған сәйкес WBCSD/WRI парниктік газдар протоколы барлық стандарттарын (корпоративтік, өнім және 3-кеңдік) NF3-ті қамтуға өзгертуде.
Since 1992, when less than 100 tons were produced, production has grown to an estimated 4000 tons in 2007 and is projected to increase significantly. World production of NF3 is expected to reach 8000 tons a year by 2010. By far the world's largest producer of is the US industrial gas and chemical company Air Products & Chemicals. An estimated 2% of produced is released into the atmosphere. Robson projected that the maximum atmospheric concentration is less than 0.16 parts per trillion (ppt) by volume, which will provide less than 0.001 Wm−2 of IR forcing. The mean global tropospheric concentration of NF3 has risen from about 0.02 ppt (parts per trillion, dry air mole fraction) in 1980, to 0.86 ppt in 2011, with a rate of increase of 0.095 ppt yr−1, or about 11% per year, and an interhemispheric gradient that is consistent with emissions occurring overwhelmingly in the Northern Hemisphere, as expected. This rise rate in 2011 corresponds to about 1200 metric tons/y NF3 emissions globally, or about 10% of the NF3 global production estimates. This is a significantly higher percentage than has been estimated by industry, and thus strengthens the case for inventorying NF3 production and for regulating its emissions. One study co authored by industry representatives suggests that the contribution of the NF3 emissions to the overall greenhouse gas budget of thin film Si solar cell manufacturing is clear. The UNFCCC, within the context of the Kyoto Protocol, decided to include nitrogen trifluoride in the second Kyoto Protocol compliance period, which begins in 2012 and ends in either 2017 or 2020. Following suit, the WBCSD/WRI GHG Protocol is amending all of its standards (corporate, product and Scope 3) to also cover NF3.
Қауіпсіздік
Терімен байланыста қауіпті емес және бұл шырышты қабықтар мен көздерді салыстырмалы түрде аз дәндіреді. Бұл өкпеге әсер ететін, азот оксидтеріне қарағанда уыттылығы әлдеқайда төмен, ал ингаляция арқылы шамадан тыс әсер ету қандағы гемоглобиннің метгемоглобинге айналуына әкеледі, бұл метгемоглобинемияға әкелуі мүмкін. Ұлттық еңбек қауіпсіздігі және еңбекті қорғау институты (NIOSH) өмірге немесе денсаулыққа қауіпті концентрация (IDLH мәні) 1000 ppm деп анықтайды.