三甲基镓(Ga(CH3)3,TMG)是 MOCVD 工藝技術生產(chan) 光電材料如氮化镓等的關(guan) 鍵 MO 源原料,為(wei) MO 源化合物中應用最廣泛的金屬有機化合物。MO 源,即金屬有機化合物,是光電半導體(ti) 材料行業(ye) 等領域的重要金屬來源,是 MOCVD 工藝(即金屬有機化學氣相沉積工藝)等工藝技術生產(chan) 製備合成新型半導體(ti) 光電化合物材料的基礎源材料。
1、三甲基镓的製備
三甲基镓具有特殊的物理化學性質,且在合成製備、分離提純及後續應用中具有極大的危險性。並且,三甲基镓的揮發性與(yu) 很多烷基金屬相近,因此在其合成製備、分離提純過程中也存在很大的不穩定性及危險性。目前,國內(nei) 外合成製備的主要技術有:镓鎂合金鹵代烷法、甲基鋁和鹵代烷合成法、以及電化學和配位體(ti) 合成法等;而後續分離提純技術主要有蒸餾提純法、镓鈉合金提純法、配合物提純法等。
1.1 镓鎂合金鹵代烷法
該工藝方法也被稱為(wei) 合金法,並且目前國內(nei) 投入實際工業(ye) 化生產(chan) 的工藝過程主要采用此合成製備方法。該工藝方法的製備合成步驟為(wei) :在充滿氬氣等惰性氣的合成釜反應器中,一次性地投入高純镓鎂合金和醚類溶劑如二甲醚、乙醚、四氫呋喃或甲基四氫呋喃等溶劑。在反應釜設備緩慢攪拌的前提條件下逐漸滴入添加鹵代烷原料如溴甲烷或碘甲烷,同時嚴(yan) 格控製鹵代烷的滴入添加速度及惰性溶劑的回流速度。待鹵代烷原料添加完成並且合成反應完成後,將醚類輔助溶劑進行蒸發回收,進而使用減壓蒸餾等分離方法得到三甲基镓與(yu) 醚類溶劑的化學配合物,最後將所獲得的配合產(chan) 物解配獲得三甲基镓的製成品。
1.2甲基鋁和鹵代烷合成法
甲基鋁和鹵代烷合成法是以鹵代烷與(yu) 三甲基鋁(TMA)在惰性溶劑中完成製備合成反應,其中惰性溶劑的沸點至少要比三甲基镓的沸點高10℃以上。這種製備反應必須是在無水無氧的惰性環境條件下進行,一般選擇在氬氣等惰性氣體(ti) 的保護條件下。合成製備反應在攪拌反應釜中進行,合成溫度一般控製在200~250℃,製備反應過程可以在常壓、減壓、加壓等條件下。
該方法的合成製備過程工藝技術流程簡單,有利於(yu) 實際的工業(ye) 化生產(chan) ,但是在合成製備過程中需要使用高純金屬鎂原材料。而目前高純鎂金屬的國內(nei) 外生產(chan) 廠家並不多,價(jia) 格較為(wei) 昂貴,從(cong) 而提升了三甲基镓的生產(chan) 製備成本,因而限製了該方法的進一步工業(ye) 化實際應用。
1.3電化學和配位體(ti) 合成法
電化學和配位體(ti) 合成法是用镓金屬電極在溶有二甲鎂的四氫呋喃溶液中通過使用電解的方法,完成電解金屬镓的過程,從(cong) 而獲得三甲基镓與(yu) 四氫呋喃的配合物。隨後,在微波、加熱等條件下,將所獲得的三甲基镓與(yu) 四氫呋喃的配合物進行解配合,從(cong) 而獲得高純度的三甲基镓製備成品。
該方法有利於(yu) 三甲基镓的產(chan) 品純度控製,並不需要後續繁複的分離提純過程即可得到高純度的三甲基镓產(chan) 品。但是,在上遊電解過程中需要消耗貴金屬鉑電極。因此,該合成製備方法目前很少在實際工業(ye) 化生產(chan) 中應用。





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