[发明专利]三乙基镓的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三乙基镓的制备方法。

背景技术

随着半导体制造业的不断发展，近年来，以氮化镓为代表的ⅢA族氮化物的发展非常迅速，成为半导体工业领域研究和开发的热点。由其所组成的半导体微结构材料,其宽禁带所带来的电子漂移饱和速度高、介电常数小及导热性能好等特点，

使其在制作短波长、高亮度的发光器件方面具有良好的前景。MOCVD技术同其他任何外延技术相比，其可制得更大面积、更均匀的薄膜,也更容易实现产业化。在目前ⅢA族氮化物材料的生长中，MOCVD也是最成功的生长技术之一。在MOCVD生长以GaN为代表的ⅢA族氮化物的技术中，镓源的选择对于ⅢA族氮化物的生长性质起着决定性的作用，在对器件性能的影响上，镓源远比铝源重要，不同的选择直接影响到生长出的薄膜材料的微结构、表面形态、电学性质和光学性质等一系列的重要性质。出于对MO源的来源、纯度以及性能的考虑，三甲基镓和三乙基镓是目前最常用的镓源。

三乙基镓是生长氮化镓非常好的前驱体原材料，而目前还没有较多的关于三乙基镓合成方法的报道，特别是适合工业化生产的三乙基镓的方法报道。常用的合成方法有：1、用三氯化镓和格氏试剂在乙醚溶剂中反应，反应不仅产率较低，而且使用大量低沸点的乙醚为溶剂，存在较大的安全隐患；2、镓－镁合金和溴乙烷或碘乙烷在乙醚溶剂中反应，也存在产率不高和使用乙醚为溶剂的缺点，同时需要使用价格比较贵的碘乙烷为乙基的来源，增加了成本；3、用三氯化镓和三乙基铝进行烷基交换反应，反应使用的原料三乙基铝易燃，反应中使用了大量的溶剂，这就对生产设备等提出了较高的要求，同时也增加了成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适合工业化生产的三乙基镓的合成方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。

为解决上述技术问题，本发明是通过如下的技术方案实现的：

一种三乙基镓的合成方法，包括如下步骤：在惰性气氛的反应器中加入镓源与乙基铝，维持混合体系的温度在0～150℃，混合过程中或结束后进行蒸馏即可得到三乙基镓。

所述镓源可选自三氯化镓、三溴化镓、三碘化镓或氯化乙基镓中的至少一种；

所述乙基铝为三乙基铝或氯化二乙基铝中的至少一种；

所述惰性气氛为氮气、氩气或氦气气氛中的至少一种；

镓源与乙基铝的摩尔比为1:1.05^-9.0，优选1：3～6；

反应时间为0.5～24小时，优选4～8小时；

以镓为基准，三乙基镓的选择性大于90%，所述三乙基镓纯度为80^-99.995%。

本发明与现有合成方法相比具有以下的显著效果：

（1）本合成方法不使用任何溶剂，两种原料直接接触，效率高。

（2）混合的过程中或结束后直接分离，三乙基镓的选择性与收率高。

（3）本合成方法采用一步合成，简化工艺路线，提高效率。

（4）采用本方法可以直接合成纯度在95.0%以上的三乙基镓。

具体实施方式

实施例1

在氮气气氛下，在反应釜中加入880克三氯化镓与1710克三乙基铝，维持混合体系的温度在80-90℃，混合1.0小时后直接进行蒸馏，得到三乙基镓706克，以镓为计算基准，摩尔产率90.1％。

实施例2

在氦气气氛下，在反应釜中加入1547克三溴化镓与3420克三乙基铝，维持混合体系的温度在30-40℃，混合15.0小时后直接进行蒸馏，得到三乙基镓721克，以镓为计算基准，摩尔产率92.0％。

实施例3

在氩气气氛下，在反应釜中加入880克三氯化镓与723克氯化二乙基铝，维持混合体系的温度在120-130℃，混合9.0小时后直接进行蒸馏，得到三乙基镓635克，以镓为计算基准，摩尔产率81.0％。

实施例4

在氩气气氛下，在反应釜中加入2252克三碘化镓与1710克三乙基铝，维持混合体系的温度在60-70℃，混合3.0小时后直接进行蒸馏，得到三乙基镓604克，以镓为计算基准，摩尔产率77.0％。

实施例5

在氮气气氛下，在反应釜中加入1547克三溴化镓与2412克氯化二乙基铝，维持混合体系的温度在10-20℃，混合24.0小时后直接进行蒸馏，得到三乙基镓651克，以镓为计算基准，摩尔产率83％。

对比例

在氩气气氛下，在反应釜中加入880克三氯化镓，并加入溶剂无水甲苯，在搅拌条件下，向反应釜中滴加三乙基铝2850克，控制滴加的速率使得反应体系温度保持在100℃，滴加结束后，继续反应4小时。先常压蒸出甲苯，然后进行减压蒸馏，得到三乙基镓567克，以三氯化镓为计算基准，产率72.3％。