工業化制備高純金屬有機化合物的方法技術

本發明專利技術涉及工業化制備高純金屬有機化合物的方法，在充滿惰性氣體的反應釜中，投入M-鎂合金原料，M為Ga或In，在醚類溶劑存在下，加入鹵代烷，鹵代烷為RX，X為Br或I,?R為CH3或CH2CH3，通過控制鹵代烷加入速度控制反應速度；反應完成后，將溶劑蒸出，再在減壓條件下蒸餾得到III族MR3與醚的配合物，將MR3與醚的配合物加入液體高沸點有機胺N(R’)3中，形成MR3有機胺配合物，蒸餾除去醚類溶劑，再在減壓條件下除去醚類和低沸點雜質；最后解配，得到無氧的金屬有機化合物MR3；將MR3經過精餾得到高純金屬有機化合物。反應過程中的中間產物均為液體，易于控制，所得產品質量穩定性好，生產效率高。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及，尤其涉及工業化生產超高純烷基金屬有機化合物的方法，屬于金屬有機化合物生產

技術介紹
目前，生長化合物半導體材料的方法有金屬有機化學氣相沉積(M0CVD)、分子束外延(MBE)、化學束外延(CBE)和液相外延(LPE)等技術，特別MOCVD技術，是目前能夠進行規模化生產化合物半導體薄膜材料最佳方法，MOCVD外延過程中所使用最關鍵的基礎材料之一是純度大于99.9999% (>6N)的金屬有機化合物源材料(簡稱MO源)。MO源的質量是MOCVD工藝的關鍵，純度要求非常高。由于III族金屬有機化合物MR3(M = Ga、In ；R = CH3> CH2CH3)中可能含有的微量的Zn、S1、Sn、S、Se等具有電子活性的雜質、MO源制備過程中弓丨進的醚雜質、有機金屬鹵化物雜質等,這些雜質對化合物半導體材料的質量產生重大影響。如何除去這些雜質的技術，是生產高純MO源的最關鍵的技術。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種，更加可靠地工業化生產超高純烷基金屬有機化合物，如三甲基鎵、三乙基鎵和三甲基銦。本專利技術的目的通過以下技術方案來實現: ，特點是:在充滿惰性氣體的反應釜中，投入M-鎂合金原料，M為Ga或In，在醚類溶劑存在下，于攪拌條件下逐步加入鹵代烷，鹵代烷為RX，X為Br或I， R為CH3或 CH2CH3，通過控制鹵代烷的加入速度控制反應速度；反應完成后，將溶劑蒸出，再在減壓條件下蒸餾得到III族MR3與醚的配合物，然后將MR3與醚的配合物加入液體高沸點有機胺N(R’)3中，形成MR3有機胺配合物，然后蒸餾除去醚類溶劑，再在減壓條件下進一步除去醚類和低沸點雜質；最后解配，得到無氧的金屬有機化合物MR3 ;再將MR3經過精餾得到高純金屬有機化合物，即MO源。進一步地，上述的，所述液體高沸點有機胺N(R’)3在室溫下為液態形式。更進一步地，上述的，所述液體高沸點有機胺N(R’)3，其中三個R’從C3-C10即C3丙基到ClO癸基直鏈或支鏈的烷基中選擇。更進一步地，上述的，所述液體高沸點有機胺N(R’ )3的沸點不低于150°C。更進一步地，上述的，所述含氮的液體胺類化合物與M鎂合金中M含量的摩爾比為I 3:1，M為Ga或In。再進一步地，上述的，所述減壓的真空度為 I lOOmmHg。再進一步地，上述的，所述解配的溫度為80 160°C,解配的真空度為I lOOmmHg。再進一步地，上述的，所述高純金屬有機化合物的純度為99.99995%。本專利技術技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在: 采用液體高沸點有機胺類配體，克服了傳統方法使用低沸點或固體有機胺類配體存在的工藝過程復雜、物料補充和轉移等操作繁瑣、后期處理相對危險等問題；另外，還克服了傳統方法存在的生產工藝控制難度大、產品質量穩定性不高等難題。本專利技術新工藝由于反應過程中的中間產物均為液體，因此生產過程非常易于控制，所得產品質量穩定性好，生產效率高，最終產品純度能達到99.99995%，產品易于分離，特別適合大規模工業化生產。整個生產工藝簡單平穩，沒有過濾和重結晶等工業上比較繁雜的工序，整個生產過程安全易控；所用液體有機胺配體可以回收重復利用，幾乎沒有生產廢料。具體實施例方式本專利技術工業化制備高純金屬有機化合物的工藝:在充滿惰性氣體的反應釜中，投入M-鎂合金(M = Ga、In)原料，在醚類溶劑存在下，于攪拌條件下逐步加入鹵代烷，鹵代烷為XR(X = Br、I ；R = CH3、CH2CH3)，通過控制齒代烷的加入速度控制反應的速度。反應完成后，將溶劑蒸出，再在減壓條件(減壓的真空度為I IOOmmHg)下蒸餾得到III族MR3與醚的配合物。然后加入到液體高沸點有機胺中，形成MR3有機胺配合物，蒸餾除去醚類溶劑，再在減壓條件(減壓的真空度為I IOOmmHg)下進一步除去醚和其他低沸點雜質，最后解配(解配的溫度為80 160°C，解配的真空度為I IOOmmHg)得到MR3 (M = Ga、In ；R = CH3>CH2CH3)粗產品。再將該MR3粗產品經過高精密精餾就得到超高純的金屬有機化合物(簡稱MO 源)，純度達到 99.99995% (即 6.5N)。其中，液體高沸點有機胺N(R’)3在室溫下為液態形式，液體高沸點有機胺N(R’)3，其中三個R’從C3-C10即C3丙基到ClO癸基直鏈或支鏈的烷基中選擇，液體高沸點有機胺N(R’)3的沸點不低于150°C。上述中，有機配體為液態的有機胺類化合物，有機胺與M-鎂合金中M (M: Ga，In)含量的摩爾比為I 3:1。實施例1: 在充滿氮氣的反應釜中，投入鎵鎂合金580g，加入無水乙醚2100g，在攪拌條件下逐步加入碘甲烷(CH3I) 2050g,通過控制碘甲烷(CH3I)的加入速度控制反應回流速度，反應完成后，繼續保持回流4小時，然后將溶劑蒸出，在減壓條件下(真空度為I IOOmmHg)得到三甲基鎵與醚的配合物，將三甲基鎵與醚的配合物轉移至解配釜，在攪拌條件下逐步加入到900g三正丁胺中，滴加完畢，開加熱使其回流并保持回流2小時后，蒸餾除去乙醚，再在減壓條件下(真空度為I IOOmmHg)除去低沸點雜質，再升溫解配出三甲基鎵(解配的溫度為80 160°C之間)，得到無氧的三甲基鎵370g，收率為90% (按金屬鎵計算)。再將此三甲基鎵經過高精密精餾就得到超高純的三甲基鎵，純度能達到99.99995% (即6.5N)。實施例2: 在充滿氮氣的反應釜中，投入鎵鎂合金650g，加入無 水乙醚2200g，在攪拌條件下逐步加入碘乙烷(CH3CH2I) 2700g，通過控制碘乙烷(CH3CH2I)的加入速度控制溶劑回流速度，反應完成后，繼續保持回流4小時，然后將溶劑蒸出，再在減壓條件下(真空度為I IOOmmHg)得到三乙基鎵與醚的配合物，將三乙基鎵與醚的配合物轉移至解配釜，在攪拌條件下逐步加入到IOOOg三正丁胺中，滴加完畢，開加熱使其回流并保持回流2小時后，蒸餾除去乙醚，再在減壓條件下(真空度為I IOOmmHg)除去低沸點雜質，最后解配(解配的溫度為80 160°C)得到無氧的三乙基鎵483g，收率為75% (按金屬鎵計算)。再將此三乙基鎵經過高精密精餾就得到超高純的三乙基鎵，純度能達到99.99995% (即6.5N)。實施例3: 在充滿氮氣的反應釜中，投入銦鎂合金800g，加入無水乙醚2150g，在攪拌條件下逐步加入碘甲烷(CH3I) 2420g,通過控制碘甲烷(CH3I)的加入速度控制溶劑回流速度，反應完成后，繼續保持回流4小時，然后將溶劑蒸出，再在減壓條件下(真空度為I IOOmmHg)得到三甲基銦與醚的配合物，將三甲基銦與醚的配合物轉移至解配釜，在攪拌條件下逐步加入到850g三正丁胺中，滴加完畢，開加熱使其回流并保持回流2小時后，蒸餾除去乙醚，再在減壓條件下(真空度為I lOOmmHg)，除去低沸點雜質，再升溫解配出三甲基銦(解配的溫度為80 160°C之間)，得到無氧的三甲基銦492g，收率為87%(按金屬銦計算)。再將此三甲基銦經過進一步純化處理就得到超高純的三甲基銦，純度能達到99.99995% (即6.5N)。本專利技術制備高純MO本文檔來自技高網...

【技術保護點】
工業化制備高純金屬有機化合物的方法，其特征在于：在充滿惰性氣體的反應釜中，投入M?鎂合金原料，M為Ga或In，在醚類溶劑存在下，于攪拌條件下逐步加入鹵代烷，鹵代烷為RX，X為Br或I,??R為CH3或CH2CH3，通過控制鹵代烷的加入速度控制反應速度；反應完成后，將溶劑蒸出，再在減壓條件下蒸餾得到III族MR3與醚的配合物，然后將MR3與醚的配合物加入液體高沸點有機胺N(R’)3中，形成MR3有機胺配合物，然后蒸餾除去醚類溶劑，再在減壓條件下進一步除去醚類和低沸點雜質；最后解配，得到無氧的金屬有機化合物MR3；再將MR3經過精餾得到高純金屬有機化合物。

【技術特征摘要】
1.工業化制備高純金屬有機化合物的方法，其特征在于:在充滿惰性氣體的反應釜中，投入M-鎂合金原料，M為Ga或In，在醚類溶劑存在下，于攪拌條件下逐步加入鹵代烷，鹵代烷為RX，X為Br或I， R為CH3或CH2CH3,通過控制鹵代烷的加入速度控制反應速度；反應完成后，將溶劑蒸出，再在減壓條件下蒸餾得到III族MR3與醚的配合物，然后將MR3與醚的配合物加入液體高沸點有機胺N(R’ )3中，形成MR3有機胺配合物，然后蒸餾除去醚類溶劑，再在減壓條件下進一步除去醚類和低沸點雜質；最后解配，得到無氧的金屬有機化合物MR3 ;再將MR3經過精餾得到高純金屬有機化合物。2.根據權利要求1所述的工業化制備高純金屬有機化合物的方法，其特征在于:所述液體高沸點有機胺N(R’)3在室溫下為液態形式。3.根據權利要求1或2所述的工業化制備高純金屬有機化合物的方法，其特征在于:...

【專利技術屬性】
技術研發人員：許從應，陳化冰，萬欣，張得來，董禮，李勝帥，潘興華，孫祥禎，
申請(專利權)人：江蘇南大光電材料股份有限公司，
類型：發明
國別省市：