工业化制备三甲基镓的方法技术

本发明专利技术涉及工业化制备三甲基镓的方法，在充满惰性气体的反应釜中，投入镓镁合金原料，在醚类溶剂存在下，在搅拌条件下逐步加入卤代烷，通过控制卤代烷的滴加速度控制溶剂回流速度，反应完成后，将溶剂蒸出，再在减压条件下得到三甲基镓与醚的配合物，最后解配得到三甲基镓。本发明专利技术工艺反应简单平稳，易于控制，反应产率高，由于反应过程中采用的原料没有自燃物质，反应过程非常安全，特别适合大规模工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有机金属化学气相沉积(MOCVD)中原料三甲基镓的生产方法，尤 其涉及，属于三甲基镓制备

技术介绍
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(MOCVD)、 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。纯净的三甲基镓在室温下为液体，当用于MOCVD时需要将该源封装在钢瓶内， 然后控制钢瓶温度，使其蒸气压达到一定值，再通过持续流动的载气，将在使用温度下 气_固平衡状态气相中的三甲基镓带入MOCVD或CBE生长系统。三甲基镓的制备方法较多，但能运用到工业化的方法很少，常见的方法即采用 工业三甲基铝与三氯化镓进行烷基交换反应，但存在以下缺点1)反应转化效率不高， 有大量副产物产生；2)原材料成本高，作为工业化制备路线，三甲基铝价格较高，而三 氯化镓则价格更显昂贵，因此生产成本极高；3)原料易燃，存在安全隐患，三甲基铝对 空气、水汽非常敏感，遇空气自燃，遇水爆炸，使用时灌装、转移、反应等过程存在安 ^^^ 急 ^^ ο
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现，特点是在充满惰性气体的反应釜中，投入镓镁 合金原料，在乙醚、四氢呋喃或甲基四氢呋喃存在下，于搅拌条件下逐步加入卤代烷， 卤代烷为CHpr或CH3I,通过控制卤代烷的滴加速度控制溶剂回流速度，反应完成后， 将溶剂蒸出，再在减压条件下得到三甲基镓与醚的配合物，最后解配得到三甲基镓。进一步地，上述的，其中，所述镓镁合金为 GaxMgy,其中χ = 0.3 0.7，y = 0.7 0.3，x+y = 1，χ、y为质量百分比。所述卤代 烷与镓镁合金中镓含量的摩尔比为3 6 1。所述减压的压力为1 lOOmmgH。所述 解配的温度为70 140°C。本专利技术技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在本专利技术工艺反应简单平稳，易于控制，非常易于工业化生产；与三甲基铝置换 法相比，材料便宜，反应产率高，由于采用反应釜与蒸发釜的分离，未反应的合金仍在 反应釜中，继续反应，总产率接近95%以上，副产物可以回收利用，几乎没有废料；安全性较好，由于反应过程中采用的原料没有自燃物质，反应过程安全，特别适合大规模 工业化生产。本专利技术采用双蒸发釜，生产线连续运转，生产效率大大提高。附图说明下面结合附图对本专利技术技术方案作进一步说明图1 :本专利技术制备方法的反应式。具体实施例方式本专利技术采用镓镁合金，在催化剂和醚类溶剂存在下，与卤代烷反应，工业化制备三甲基镓。如图1所示，具体制备工艺为在充满惰性气体的反应釜中，投入镓镁合金原 料，镓镁合金为GaxMgy,其中χ = 0.3 0.7，y = 0.7 0.3，x+y = 1，χ、y为质量百 分比；于醚类溶剂存在下，醚类溶剂为乙醚、四氢呋喃或甲基四氢呋喃；在搅拌条件下 逐步加入卤代烷，卤代烷为CH3Br或CH3I;通过控制卤代烷的滴加速度控制溶剂回流速 度，卤代烷与镓镁合金中镓含量的摩尔比为3 6 1 ；反应完成后，将溶剂蒸出，再在 减压条件下(减压的压力为1 IOOmmgH)得到三甲基镓与醚的配合物，最后解配(解配 的温度为70 140°C )得到三甲基镓。实施例1 在充满氮气的反应釜中，投入镓镁合金580g，加入无水乙醚2100g，在搅拌条 件下逐步加入碘甲烷(CH3I) 2050g，通过控制碘甲烷(CH3I)的加入速度控制溶剂回流速 度，反应完成后，继续保持回流4小时，然后将溶剂蒸出，再在减压条件下(真空度为 1 IOOmmgH之间)得到三甲基镓与醚的配合物，最后解配(解配的温度为70 140°C 之间)得到三甲基镓370g，收率为90% (按金属镓计算)。实施例2:在充满氮气的反应釜中，投入镓镁合金580g，加入无水乙醚1600g，在搅拌条 件下逐步加入碘甲烷(CH3I) 2050g，通过控制碘甲烷(CH3I)的加入速度控制溶剂回流速 度，反应完成后，继续保持回流4小时，然后将溶剂蒸出，再在减压条件下(真空度为 1 IOOmmgH之间)得到三甲基镓与醚的配合物，最后解配(解配的温度为70 140°C 之间)得到三甲基镓341g，收率为83% (按金属镓计算)。实施例3:在充满氮气的反应釜中，投入镓镁合金580g，加入无水乙醚2100g，在搅拌条 件下逐步加入碘甲烷(CH3I) 1550g，通过控制碘甲烷(CH3I)的加入速度控制溶剂回流速 度，反应完成后，继续保持回流4小时，然后将溶剂蒸出，再在减压条件下(真空度为 1 IOOmmgH之间)得到三甲基镓与醚的配合物，最后解配(解配的温度为70 140°C 之间)得到三甲基镓325g，收率为79% (按金属镓计算)。实施例4:在充满氮气的反应釜中，投入镓镁合金580g，加入无水乙醚2100g，在搅拌条 件下逐步加入溴甲烷(CH3Br) 1610g，通过控制溴甲烷(CH3Br)的加入速度控制溶剂回流 速度，反应完成后，继续保持回流4小时，然后将溶剂蒸出，再在减压条件下(真空度为1 IOOmmgH之间)得到三甲基镓与醚的配合物，最后解配(解配的温度为70 140°C 之间)得到三甲基镓280g，收率为68% (按金属镓计算)。实施例5 在充满氮气的反应釜中，投入镓镁合金580g，加入无水四氢呋喃2100g，在搅 拌条件下逐步加入碘甲烷(CH3I) 2050g，通过控制碘甲烷(CH3I)的加入速度控制溶剂回 流速度，反应完成后，继续保持回流4小时，然后将溶剂蒸出，再在减压条件下(真空 度为1 IOOmmgH之间)得到三甲基镓与醚的配合物，最后解配(解配的温度为70 140°C之间)得到三甲基镓251g，收率为61% (按金属镓计算)。实施例6 在充满氮气的反应釜中，投入镓镁合金580g，加入无水四氢呋喃3100g，在搅 拌条件下逐步加入碘甲烷(CH3I) 2050g，通过控制碘甲烷(CH3I)的加入速度控制溶剂回 流速度，反应完成后，继续保持回流4小时，然后将溶剂蒸出，再在减压条件下(真空 度为1 IOOmmgH之间)得到三甲基镓与醚的配合物，最后解配(解配的温度为70 140°C之间)得到三甲基镓292g，收率为74% (按金属镓计算)。实施例7 在充满氮气的反应釜中，投入镓镁合金580g，加入无水甲基四氢呋喃2100g， 在搅拌条件下逐步加入碘甲烷(CH3I) 2050g，通过控制碘甲烷(CH3I)的加入速度控制溶 剂回流速度，反应完成后，继续保持回流4小时，然后将溶剂蒸出，再在减压条件下(真 空度为1 IOOmmgH之间)得到三甲基镓与醚的配合物，最后解配(解配的温度为70 140°C之间)得到三甲基镓333g，收率为81% (按金属镓计算)。本专利技术工艺反应简单平稳，易于控制，非常易于工业化生产；与三甲基铝置换 法相比，材料便宜，反应产率高，由于采用反应釜与蒸发釜的分离，未反应的合金仍在 反应釜中，继续反应，总产率接近95%以上，副产物可以回收利用，几乎没有废料；安 全性较好，由于反应过程中采用的原料没有自燃物质，反应过程安全，特别适合大本文档来自技高网...

【技术保护点】
工业化制备三甲基镓的方法，其特征在于：在充满惰性气体的反应釜中，投入镓镁合金原料，在乙醚、四氢呋喃或甲基四氢呋喃存在下，于搅拌条件下逐步加入卤代烷，卤代烷为ＣＨ↓［３］Ｂｒ或ＣＨ↓［３］Ｉ，通过控制卤代烷的滴加速度控制溶剂回流速度，反应完成后，将溶剂蒸出，再在减压条件下得到三甲基镓与醚的配合物，最后解配得到三甲基镓。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙祥祯，徐昕，潘毅，张进琪，朱春生，陈化冰，吉敏坤，孙明璐，
申请(专利权)人：江苏南大光电材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]