[发明专利]高效低成本生产三甲基镓的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三甲基镓的制备方法，尤其涉及一种高效低成本生产三甲基镓的方法，属于金属有机化合物制备技术领域。

背景技术

高纯三甲基镓等金属有机化合物，是金属有机化学气相沉积技术（MO CVD）、化学束外延（ CBE）过程中生长光电子材料的最重要、也是目前用量最大的原料，广泛应用于生长铟镓砷氮（InGaAsN）、铟镓砷（InGaAs）、铟镓磷（InGaP）等化合物半导体薄膜材料。

三甲基镓的制备方法较多，常见的方法为烷基铝法和合金法。烷基铝法即采用工业三甲基铝与三氯化镓进行烷基交换反应，存在原材料成本高，有大量副产物产生，因此生产成本较高；合金法一般采用镓镁合金和碘甲烷反应，其成本虽然比烷基铝法低，但反应所使用的碘甲烷比较昂贵，其生产成本较高，而其碘甲烷的毒性较大。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种高效低成本生产三甲基镓的方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

高效低成本生产三甲基镓的方法，特点是：在充满惰性气体的反应釜中投入镓镁合金，在醚类溶剂存在下、搅拌条件下加热至30～80℃，加入引发剂，引发反应后持续通入一氯甲烷至反应结束，通过控制一氯甲烷的通入速度来控制反应速度，反应完成后，将溶剂蒸出，在减压条件下蒸馏得到三甲基镓与醚的配合物，将配合物加入到高沸点有机胺N(R’)₃中，蒸馏除去醚类溶剂，再在减压条件下进一步除去醚类和低沸点杂质，最后解配，得到无氧的三甲基镓粗品，将三甲基镓粗品经过精馏得到高纯三甲基镓。

进一步地，上述的高效低成本生产三甲基镓的方法，所述镓镁合金为Ga_xMg _y，其中x=0.3～0.7，y=0.7～0.3，x+y =1，x、y为质量百分比。

更进一步地，上述的高效低成本生产三甲基镓的方法，所述引发剂为碘或碘甲烷或溴乙烷或1,2-二溴乙烷。

更进一步地，上述的高效低成本生产三甲基镓的方法，所述一氯甲烷与镓镁合金中镓的摩尔比为3～9:1。

更进一步地，上述的高效低成本生产三甲基镓的方法，所述醚类溶剂是二烷基醚或二芳香基醚，例如：二乙醚、二丙醚、二异戊醚、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、二苯醚等；优选甲基四氢呋喃。

更进一步地，上述的高效低成本生产三甲基镓的方法，所述高沸点有机胺N(R’)₃在室温下为液态形式；所述高沸点有机胺N(R’)₃，其中三个R’从C₃-C₁₀即C₃丙基到C₁₀癸基直链或支链的烷基中选择；所述液体高沸点有机胺N(R’)₃的沸点高于150^oC。

再进一步地，上述的高效低成本生产三甲基镓的方法，在真空度为10～400mmHg的减压条件下蒸馏得到三甲基镓与醚的配合物，在真空度为1～100mmHg的减压条件下进一步除去醚类和低沸点杂质。

再进一步地，上述的高效低成本生产三甲基镓的方法，所述解配的温度为80～200℃，解配的真空度为1～100mmHg。

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

本发明首次提出采用气体一氯甲烷与镓镁合金反应制备三甲基镓，反应转化率达到85%以上；由于一氯甲烷价格低廉，而碘甲烷价格较昂贵，因此采用本发明技术可极大地降低三甲基镓的制造成本。另外合金法制备三甲基镓常采用乙醚作溶剂，由于乙醚的沸点和闪点很低，工业生产中使用危险性较大，而本发明技术将乙醚替换，使用甲基四氢呋喃，甲基四氢呋喃是沸点较高的溶剂，工业生产中使用比较安全。本发明技术既可以提高生产的安全性又可以降低生产成本，在工业上有极大的使用价值。

具体实施方式