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Produkte und Anwendungen von Distickstoffoxid
Distickstoffoxid (N2O, auch bekannt als "Lachgas") ist ein farb- und geruchloses Gas, das weder giftig noch brennbar, jedoch ein starkes Oxidationsmittel ist. Distickstoffmonoxid ist am ehesten aufgrund seiner betäubenden und schmerzlindernden Wirkung beim Einatmen für die medizinische Anwendung in der Chirurgie und Zahnmedizin bekannt. Der Siedepunkt von N2O liegt bei -88,5 °C (184,7 K) und seine Dichte beträgt 1,848 kg/m³ bei 15 °C / 1000 mbar. Obwohl der Name eine ähnliche Molekülgeometrie wie Wasser vermuten lässt, weist Distickstoffoxid stattdessen eine asymmetrische Struktur auf, bei welcher das einzelne Sauerstoffatom linear an die zweiatomige Stickstoffverbindung gebunden ist.
Obwohl Distickstoffoxid einen geringen Anteil der Erdatmosphäre ausmacht (im Bereich von 330 bis 340 ppb), ist die Synthese von N2O mit Hilfe verschiedener Labormethoden effizienter als die Gewinnung aus Luft. Für eine wirtschaftliche Produktion von Distickstoffoxid in industriellem Maßstab haben sich dabei zwei verschiedene Methoden etabliert: zum einen die thermische Zersetzung von Ammoniumnitrat in N2O und Wasserdampf, zum anderen als eines der Produkte aus der Reaktion von Natriumnitrat mit Ammoniumsulfat.
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| Zusammensetzung | |
| N2O | ≥ 99.999 % |
| Verunreinigungen | |
| N2 | ≤ 5 ppmv |
| O2 + Ar | ≤ 1 ppmv |
| CO | ≤ 1 ppmv |
| CO2 | ≤ 1 ppmv |
| H2O | ≤ 1 ppmv |
| NO | ≤ 1 ppmv |
| NO2 | ≤ 1 ppmv |
Obwohl medizinischen Anwendungen die am weitesten bekannte Verwendung von N2O darstellt, gibt es vielfältige Einsatzmöglichkeiten für Distickstoffoxid, z. B. zur Leistungssteigerung eines Verbrennungsmotors, als Oxidationsmittel in Raketenmotoren oder als Aerosol-Treibmittel. Hochreines Distickstoffoxid wird jedoch zunehmend in der Halbleiterindustrie verwendet, vorwiegend als Präkursor für die kontrollierte Abscheidung dünner Schichten auf einen Wafer. Insbesondere ist N2O UHP - in Kombination mit siliziumhaltigen Präkursoren wie Silan - entscheidend für die Herstellung hochwertiger isolierender Siliziumoxidschichten, wie die nachstehende Abbildung illustriert:
Hochreines N2O wird hauptsächlich für die Abscheidung von SiO2-Dünnschichten in Kombination mit siliziumbasierten Präkursor-Materialien wie Silan verwendet.
