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四甲基氢氧化铵

四甲基氢氧化铵(TMAH或TMAOH)是一种分子式为 N(CH3)4+ OH季铵碱,也是这类化合物中最简单的一种。这种物质只在五水合物时是一种相对稳定的固体形态。商业上,TMAH通常以水溶液、甲醇溶液或五水合物的形式销售。其固体和溶液均为无色,不纯时为黄色。纯净的TMAH几乎没有气味,但样品常有强烈的鱼腥味,因其含有三甲胺的不纯物。TMAH有大量、广泛的工业和科研用途,例如在半導體器件製造中的黃光製程中當顯影液(去光阻液)。

四甲基氢氧化铵
IUPAC名
tetramethylazanium hydroxide
识别
CAS号 75-59-2  
10424-66-5(三水合物)  
10424-65-4(五水合物)  
PubChem 60966
ChemSpider 54928
SMILES
 
  • C[N+](C)(C)C.[OH-]
InChI
 
  • 1/C4H12N.H2O/c1-5(2,3)4;/h1-4H3;1H2/q+1;/p-1
InChIKey WGTYBPLFGIVFAS-REWHXWOFAQ
性质
化学式 C4H13NO
摩尔质量 91.15 g·mol−1
密度 ~ 1.015 g/cm3 (20-25% 水溶液)
熔点 67° C (五水合物)
沸点 102° C (25% 水溶液)
溶解性
危险性
GHS危险性符号

[1]

GHS提示词 Danger
H-术语 H300, H311, H314, H318
P-术语 P260, P264, P270, P280, P301+310, P301+330+331, P303+361+353, P304+340, P305+351+338, P310, P322, P361, P363, P405
NFPA 704
0
3
0
 
相关物质
其他阴离子 四甲基氯化铵
其他阳离子 四乙基氢氧化铵
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。

结构 编辑

TMAH的市售品以水溶液、甲醇溶液和五水合物为主,溶液浓度常见于25%。它可以结晶出多种水合物N(CH3)4OH·xH2O,这些盐的特点是分离良好的Me4N+阳离子和氢氧根阴离子。氢氧化物基团通过氢键与结晶水相连。尚未分离出无水TMAH。

制备 编辑

最早的制备方法之一是Walker和Johnston,他们是用四甲基氯化铵和氢氧化钾在干燥的甲醇中进行盐代谢反应制成的,其中TMAH可溶,但氯化钾不可溶。

NMe4+Cl- + KOH → NMe4+ OH- + KCl

其中Me代表甲基基团,CH3-。

该报告还提供了作为五水合物的TMAH的分离细节,注意到三水合物的存在,并强调了即使是前者对大气中的水分和二氧化碳也表现出强亲和力。 这些作者报告说,五水合物的m.p.温度为62-63℃,在15℃时在水中的溶解度为220g/100mL。

化学性质 编辑

四甲基氢氧化铵和其它碱一样,可以发生酸碱中和反应。例如它和氢氟酸反应,生成四甲基氟化铵:[2]

NMe4+OH + HF → NMe4+F + H2O

它在溶液中可以和铵盐发生复分解反应,该反应由逸出反应体系推动进行。[3]例如它和硫氰酸铵反应,可以制得四甲基硫氰酸铵

NMe4+OH + NH4+SCN → NMe4+SCN + NH3 + H2O

它受热可以分解,[4]二甲醚是主要产物(而非甲醇)。[5]

2 NMe4+OH → 2 NMe3 + MeOMe + H2O

毒性 编辑

四甲基氢氧化铵在水中解离出[(CH3)4N]+和OH,其阳离子可被人体吸收,具有经皮急性毒性,接触可致死。目前沒有解毒劑。[6]

应用 编辑

TMAH的工业用途之一是半導體製造中用于硅的各向异性蚀刻,在光刻工艺中作为碱性溶剂开发酸性光刻胶,对剥离光刻胶有很好的效果。 TMAH具有一定的相转移催化剂性能,在铁流体的合成中作为表面活性剂,抑制纳米粒子的聚集。

TMAH是目前最常用的试剂,用于热化学裂解,热化学裂解是一种同时涉及热解和化学衍生分析物的分析技术。

湿式蚀刻 编辑

TMAH属于季铵氢氧化物(QAH)溶液家族,通常用于对硅进行各向异性蚀刻。典型的蚀刻温度在70~90℃之间,典型的浓度为5~25wt% TMAH在水中的含量。(100)硅的蚀刻速率一般随着温度和TMAH浓度的增加而增加。蚀刻后的硅(100)表面粗糙度随TMAH浓度的增加而降低,用20%的TMAH溶液可以得到光滑的表面。蚀刻速率通常在每分钟0.1-1微米范围内。

在TMAH中进行长时间蚀刻的常用遮蔽材料包括二氧化硅(LPCVD和热)和氮化硅。氮化硅在TMAH中的蚀刻速率可以忽略不计;二氧化硅在TMAH中的蚀刻速率随薄膜质量而变化,但一般在0.1纳米/分钟左右。

参考文献 编辑

  1. ^ L09658 Tetramethylammonium hydroxide pentahydrate, 98%. [2020-01-08]
  2. ^ Christe, K. O.; Wilson, W. W.; Wilson, R. D.; Bau, R.; Feng, J. A. Syntheses, properties, and structures of anhydrous tetramethylammonium fluoride and its 1:1 adduct with trans-3-amino-2-butenenitrile. Journal of the American Chemical Society. 1990, 112 (21): 7619–7625. doi:10.1021/ja00177a025. 
  3. ^ Markowitz, M. M. A convenient method for preparation of quaternary ammonium salts. J. Org. Chem. 1957, 22: 983–984. doi:10.1021/jo01359a605. 
  4. ^ Lawson, A. T.; Collie, N. The action of heat on the salts of tetramethylammonium. J. Chem. Soc., Trans. 1888, 53: 1888. doi:10.1039/CT8885300624. 
  5. ^ Musker, W. Kenneth. A Reinvestigation of the Pyrolysis of Tetramethylammonium Hydroxide. Journal of the American Chemical Society. 1964, 86 (5): 960–961. doi:10.1021/ja01059a070. 
  6. ^ 四甲基氢氧化铵的危险性及应急救援措施分析 - 中国学术期刊网络出版总库. [2020-01-18]. doi:10.16369/j.oher.issn.1007-1326.2019.02.023. 

四甲基氢氧化铵, tmah或tmaoh, 是一种分子式为, 的季铵碱, 也是这类化合物中最简单的一种, 这种物质只在五水合物时是一种相对稳定的固体形态, 商业上, tmah通常以水溶液, 甲醇溶液或五水合物的形式销售, 其固体和溶液均为无色, 不纯时为黄色, 纯净的tmah几乎没有气味, 但样品常有强烈的鱼腥味, 因其含有三甲胺的不纯物, tmah有大量, 广泛的工业和科研用途, 例如在半導體器件製造中的黃光製程中當顯影液, 去光阻液, iupac名tetramethylazanium, hydroxide识别ca. 四甲基氢氧化铵 TMAH或TMAOH 是一种分子式为 N CH3 4 OH 的季铵碱 也是这类化合物中最简单的一种 这种物质只在五水合物时是一种相对稳定的固体形态 商业上 TMAH通常以水溶液 甲醇溶液或五水合物的形式销售 其固体和溶液均为无色 不纯时为黄色 纯净的TMAH几乎没有气味 但样品常有强烈的鱼腥味 因其含有三甲胺的不纯物 TMAH有大量 广泛的工业和科研用途 例如在半導體器件製造中的黃光製程中當顯影液 去光阻液 四甲基氢氧化铵IUPAC名tetramethylazanium hydroxide识别CAS号 75 59 2 10424 66 5 三水合物 10424 65 4 五水合物 PubChem 60966ChemSpider 54928SMILES C N C C C OH InChI 1 C4H12N H2O c1 5 2 3 4 h1 4H3 1H2 q 1 p 1InChIKey WGTYBPLFGIVFAS REWHXWOFAQ性质化学式 C4H13NO摩尔质量 91 15 g mol 1密度 1 015 g cm3 20 25 水溶液 熔点 67 C 五水合物 沸点 102 C 25 水溶液 溶解性 水 好危险性GHS危险性符号 1 GHS提示词 DangerH 术语 H300 H311 H314 H318P 术语 P260 P264 P270 P280 P301 310 P301 330 331 P303 361 353 P304 340 P305 351 338 P310 P322 P361 P363 P405NFPA 704 0 3 0 相关物质其他阴离子 四甲基氯化铵其他阳离子 四乙基氢氧化铵若非注明 所有数据均出自标准状态 25 100 kPa 下 目录 1 结构 1 1 制备 2 化学性质 3 毒性 4 应用 5 湿式蚀刻 6 参考文献结构 编辑TMAH的市售品以水溶液 甲醇溶液和五水合物为主 溶液浓度常见于25 它可以结晶出多种水合物N CH3 4OH xH2O 这些盐的特点是分离良好的Me4N 阳离子和氢氧根阴离子 氢氧化物基团通过氢键与结晶水相连 尚未分离出无水TMAH 制备 编辑 最早的制备方法之一是Walker和Johnston 他们是用四甲基氯化铵和氢氧化钾在干燥的甲醇中进行盐代谢反应制成的 其中TMAH可溶 但氯化钾不可溶 NMe4 Cl KOH NMe4 OH KCl其中Me代表甲基基团 CH3 该报告还提供了作为五水合物的TMAH的分离细节 注意到三水合物的存在 并强调了即使是前者对大气中的水分和二氧化碳也表现出强亲和力 这些作者报告说 五水合物的m p 温度为62 63 在15 时在水中的溶解度为220g 100mL 化学性质 编辑四甲基氢氧化铵和其它碱一样 可以发生酸碱中和反应 例如它和氢氟酸反应 生成四甲基氟化铵 2 NMe4 OH HF NMe4 F H2O它在溶液中可以和铵盐发生复分解反应 该反应由氨逸出反应体系推动进行 3 例如它和硫氰酸铵反应 可以制得四甲基硫氰酸铵 NMe4 OH NH4 SCN NMe4 SCN NH3 H2O它受热可以分解 4 二甲醚是主要产物 而非甲醇 5 2 NMe4 OH 2 NMe3 MeOMe H2O毒性 编辑四甲基氢氧化铵在水中解离出 CH3 4N 和OH 其阳离子可被人体吸收 具有经皮急性毒性 接触可致死 目前沒有解毒劑 6 应用 编辑TMAH的工业用途之一是半導體製造中用于硅的各向异性蚀刻 在光刻工艺中作为碱性溶剂开发酸性光刻胶 对剥离光刻胶有很好的效果 TMAH具有一定的相转移催化剂性能 在铁流体的合成中作为表面活性剂 抑制纳米粒子的聚集 TMAH是目前最常用的试剂 用于热化学裂解 热化学裂解是一种同时涉及热解和化学衍生分析物的分析技术 湿式蚀刻 编辑TMAH属于季铵氢氧化物 QAH 溶液家族 通常用于对硅进行各向异性蚀刻 典型的蚀刻温度在70 90 之间 典型的浓度为5 25wt TMAH在水中的含量 100 硅的蚀刻速率一般随着温度和TMAH浓度的增加而增加 蚀刻后的硅 100 表面粗糙度随TMAH浓度的增加而降低 用20 的TMAH溶液可以得到光滑的表面 蚀刻速率通常在每分钟0 1 1微米范围内 在TMAH中进行长时间蚀刻的常用遮蔽材料包括二氧化硅 LPCVD和热 和氮化硅 氮化硅在TMAH中的蚀刻速率可以忽略不计 二氧化硅在TMAH中的蚀刻速率随薄膜质量而变化 但一般在0 1纳米 分钟左右 参考文献 编辑 L09658 Tetramethylammonium hydroxide pentahydrate 98 2020 01 08 Christe K O Wilson W W Wilson R D Bau R Feng J A Syntheses properties and structures of anhydrous tetramethylammonium fluoride and its 1 1 adduct with trans 3 amino 2 butenenitrile Journal of the American Chemical Society 1990 112 21 7619 7625 doi 10 1021 ja00177a025 Markowitz M M A convenient method for preparation of quaternary ammonium salts J Org Chem 1957 22 983 984 doi 10 1021 jo01359a605 Lawson A T Collie N The action of heat on the salts of tetramethylammonium J Chem Soc Trans 1888 53 1888 doi 10 1039 CT8885300624 Musker W Kenneth A Reinvestigation of the Pyrolysis of Tetramethylammonium Hydroxide Journal of the American Chemical Society 1964 86 5 960 961 doi 10 1021 ja01059a070 四甲基氢氧化铵的危险性及应急救援措施分析 中国学术期刊网络出版总库 2020 01 18 doi 10 16369 j oher issn 1007 1326 2019 02 023 取自 https zh wikipedia org w index php title 四甲基氢氧化铵 amp oldid 79628149, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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