第5章　硅烷、三氯氢硅、二氯二氢硅和四氯化硅的生产

5-1　什么是硅烷？

硅烷是一种高挥发性，遇空气会自燃、爆炸的无色气体。硅烷是Si_nH_2n+2的一类硅的氢化物。已知的有甲硅烷SiH₄、乙硅烷Si₂H₆、丙硅烷Si₃H₈、正丁硅烷Si₄H₁₀、正戊硅烷Si₅H₁₂、正己硅烷Si₆H₁₄、正庚硅烷Si₇H₁₆、正辛硅烷Si₈H₁₈、正壬硅烷Si₉H₂₀和正癸硅烷Si₁₀H₂₂十种氢化硅。一般生产多晶硅用的是SiH₄，称为四氢化硅，也称为甲硅烷，为了叙述方便，一般都简称为硅烷。

硅烷在常温常压下为具有恶臭的无色气体。在室温下，硅烷是一种易燃的气体，不仅在卤素气体中会发生爆炸性燃烧，而且在空气中，无须外加火源，硅烷就可以自燃。即使用其他气体稀释，如果浓度不够低，仍能自燃。硅烷在氩气中含2％、氮气中含2.5％、氢气中含1％时，它仍能着火。硅烷浓度在小于1％时不燃，大于3％时自燃，1％～3％时可能燃烧。

硅烷的结构与甲烷类似，只是用硅取代了甲烷中的碳。在温度超过420℃的环境下，硅烷会分解成硅和氢，因此硅烷可以被用来提纯硅。硅烷热分解法不仅能制取高纯度的多晶硅，而且还可以应用于半导体器件生产中的硅外延生长技术等方面，在太阳能光伏电池的生产中也要用到它。

硅烷使用要稀释，即用高纯氮或氢稀释到3％以下装入钢瓶。提纯可采用减压精馏、吸附和热分解等方法完成。

硅烷的性质如下。

相对分子质量：32.118

熔点（101.325kPa）：-185.0℃

沸点（101.325kPa）：-111.5℃

液体密度（-185℃）：711kg/m³

气体密度（0℃，100kPa）：1.42kg/m³

相对密度（气体，空气=1，20℃，101.325kPa）：1.114

比容（21.1℃，101.325kPa）：0.7518m³/kg

气液容积比（15℃，100kPa）：412L/L

临界温度：-3.4℃

临界压力：4843kPa

熔化热（-186.40℃，<0.1kPa）：24.62kJ/kg

气化热（-111.40℃，101.325kPa）：342.89kJ/kg

等压比热容（气体，25℃，101.325kPa）：1333.96J/（kg·K）

蒸气压（-163℃）：1.33kPa

　　　（-60℃）：1040kPa

　　　（-10℃）：4150kPa

黏度（101.325kPa，0℃）：0.0108mPa·s

表面张力（-111.4℃，101325kPa）：15.11mN/m

热导率（101.325kPa，0℃）：0.01918W/（m·K）

爆炸界限：0.8％～98％

硅烷是一种强还原剂，与重金属卤化物剧烈反应，与氯、溴发生爆炸性反应，与四氯化碳剧烈反应。因此对硅烷不能使用氟利昂灭火剂。硅烷不溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿和四氯化硅。不与润滑油、脂肪反应。对几乎所有的金属无腐蚀性。有时，玻璃中的碱成分也能分解硅烷。溶解在二硫化碳中的硅烷遇到空气也可发生爆炸。