專利名稱：工業(yè)化制備三甲基鎵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)中原料三甲基鎵的生產(chǎn)方法，尤 其涉及工業(yè)化制備三甲基鎵的方法，屬于三甲基鎵制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高純?nèi)谆壍冉饘儆袡C化合物，是金屬有機化學氣相沉積技術(shù)(MOCVD)、 化學束外延(CBE)過程中生長光電子材料的最重要、也是目前用量最大的原料，廣泛應(yīng) 用于生長銦鎵砷氮(InGaAsN)、銦鎵砷(InGaAs)、銦鎵磷(InGaP)等化合物半導(dǎo)體薄膜 材料。純凈的三甲基鎵在室溫下為液體，當用于MOCVD時需要將該源封裝在鋼瓶內(nèi)， 然后控制鋼瓶溫度，使其蒸氣壓達到一定值，再通過持續(xù)流動的載氣，將在使用溫度下 氣_固平衡狀態(tài)氣相中的三甲基鎵帶入MOCVD或CBE生長系統(tǒng)。三甲基鎵的制備方法較多，但能運用到工業(yè)化的方法很少，常見的方法即采用 工業(yè)三甲基鋁與三氯化鎵進行烷基交換反應(yīng)，但存在以下缺點1)反應(yīng)轉(zhuǎn)化效率不高， 有大量副產(chǎn)物產(chǎn)生；2)原材料成本高，作為工業(yè)化制備路線，三甲基鋁價格較高，而三 氯化鎵則價格更顯昂貴，因此生產(chǎn)成本極高；3)原料易燃，存在安全隱患，三甲基鋁對 空氣、水汽非常敏感，遇空氣自燃，遇水爆炸，使用時灌裝、轉(zhuǎn)移、反應(yīng)等過程存在安 ^^^ 急 ^^ ο

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種工業(yè)化制備三甲基鎵的方法。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)工業(yè)化制備三甲基鎵的方法，特點是在充滿惰性氣體的反應(yīng)釜中，投入鎵鎂 合金原料，在乙醚、四氫呋喃或甲基四氫呋喃存在下，于攪拌條件下逐步加入鹵代烷， 鹵代烷為CHpr或CH3I,通過控制鹵代烷的滴加速度控制溶劑回流速度，反應(yīng)完成后， 將溶劑蒸出，再在減壓條件下得到三甲基鎵與醚的配合物，最后解配得到三甲基鎵。進一步地，上述的工業(yè)化制備三甲基鎵的方法，其中，所述鎵鎂合金為 GaxMgy,其中χ = 0.3 0.7，y = 0.7 0.3，x+y = 1，χ、y為質(zhì)量百分比。所述鹵代 烷與鎵鎂合金中鎵含量的摩爾比為3 6 1。所述減壓的壓力為1 lOOmmgH。所述 解配的溫度為70 140°C。本發(fā)明技術(shù)方案突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步主要體現(xiàn)在本發(fā)明工藝反應(yīng)簡單平穩(wěn)，易于控制，非常易于工業(yè)化生產(chǎn)；與三甲基鋁置換 法相比，材料便宜，反應(yīng)產(chǎn)率高，由于采用反應(yīng)釜與蒸發(fā)釜的分離，未反應(yīng)的合金仍在 反應(yīng)釜中，繼續(xù)反應(yīng)，總產(chǎn)率接近95%以上，副產(chǎn)物可以回收利用，幾乎沒有廢料；安全性較好，由于反應(yīng)過程中采用的原料沒有自燃物質(zhì)，反應(yīng)過程安全，特別適合大規(guī)模 工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明采用雙蒸發(fā)釜，生產(chǎn)線連續(xù)運轉(zhuǎn)，生產(chǎn)效率大大提高。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案作進一步說明圖1 :本發(fā)明制備方法的反應(yīng)式。
具體實施例方式本發(fā)明采用鎵鎂合金，在催化劑和醚類溶劑存在下，與鹵代烷反應(yīng)，工業(yè)化制
備三甲基鎵。如圖1所示，具體制備工藝為在充滿惰性氣體的反應(yīng)釜中，投入鎵鎂合金原 料，鎵鎂合金為GaxMgy,其中χ = 0.3 0.7，y = 0.7 0.3，x+y = 1，χ、y為質(zhì)量百 分比；于醚類溶劑存在下，醚類溶劑為乙醚、四氫呋喃或甲基四氫呋喃；在攪拌條件下 逐步加入鹵代烷，鹵代烷為CH3Br或CH3I;通過控制鹵代烷的滴加速度控制溶劑回流速 度，鹵代烷與鎵鎂合金中鎵含量的摩爾比為3 6 1 ；反應(yīng)完成后，將溶劑蒸出，再在 減壓條件下(減壓的壓力為1 IOOmmgH)得到三甲基鎵與醚的配合物，最后解配(解配 的溫度為70 140°C )得到三甲基鎵。實施例1 在充滿氮氣的反應(yīng)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)的加入速度控制溶劑回流速 度，反應(yīng)完成后，繼續(xù)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 1 IOOmmgH之間)得到三甲基鎵與醚的配合物，最后解配(解配的溫度為70 140°C 之間)得到三甲基鎵370g，收率為90% (按金屬鎵計算)。實施例2:在充滿氮氣的反應(yīng)釜中，投入鎵鎂合金580g，加入無水乙醚1600g，在攪拌條 件下逐步加入碘甲烷(CH3I) 2050g，通過控制碘甲烷(CH3I)的加入速度控制溶劑回流速 度，反應(yīng)完成后，繼續(xù)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 1 IOOmmgH之間)得到三甲基鎵與醚的配合物，最后解配(解配的溫度為70 140°C 之間)得到三甲基鎵341g，收率為83% (按金屬鎵計算)。實施例3:在充滿氮氣的反應(yīng)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) 1550g，通過控制碘甲烷(CH3I)的加入速度控制溶劑回流速 度，反應(yīng)完成后，繼續(xù)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 1 IOOmmgH之間)得到三甲基鎵與醚的配合物，最后解配(解配的溫度為70 140°C 之間)得到三甲基鎵325g，收率為79% (按金屬鎵計算)。實施例4:在充滿氮氣的反應(yīng)釜中，投入鎵鎂合金580g，加入無水乙醚2100g，在攪拌條 件下逐步加入溴甲烷(CH3Br) 1610g，通過控制溴甲烷(CH3Br)的加入速度控制溶劑回流 速度，反應(yīng)完成后，繼續(xù)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1 IOOmmgH之間)得到三甲基鎵與醚的配合物，最后解配(解配的溫度為70 140°C 之間)得到三甲基鎵280g，收率為68% (按金屬鎵計算)。實施例5 在充滿氮氣的反應(yīng)釜中，投入鎵鎂合金580g，加入無水四氫呋喃2100g，在攪 拌條件下逐步加入碘甲烷(CH3I) 2050g，通過控制碘甲烷(CH3I)的加入速度控制溶劑回 流速度，反應(yīng)完成后，繼續(xù)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1 IOOmmgH之間)得到三甲基鎵與醚的配合物，最后解配(解配的溫度為70 140°C之間)得到三甲基鎵251g，收率為61% (按金屬鎵計算)。實施例6 在充滿氮氣的反應(yīng)釜中，投入鎵鎂合金580g，加入無水四氫呋喃3100g，在攪 拌條件下逐步加入碘甲烷(CH3I) 2050g，通過控制碘甲烷(CH3I)的加入速度控制溶劑回 流速度，反應(yīng)完成后，繼續(xù)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1 IOOmmgH之間)得到三甲基鎵與醚的配合物，最后解配(解配的溫度為70 140°C之間)得到三甲基鎵292g，收率為74% (按金屬鎵計算)。實施例7 在充滿氮氣的反應(yīng)釜中，投入鎵鎂合金580g，加入無水甲基四氫呋喃2100g， 在攪拌條件下逐步加入碘甲烷(CH3I) 2050g，通過控制碘甲烷(CH3I)的加入速度控制溶 劑回流速度，反應(yīng)完成后，繼續(xù)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1 IOOmmgH之間)得到三甲基鎵與醚的配合物，最后解配(解配的溫度為70 140°C之間)得到三甲基鎵333g，收率為81% (按金屬鎵計算)。本發(fā)明工藝反應(yīng)簡單平穩(wěn)，易于控制，非常易于工業(yè)化生產(chǎn)；與三甲基鋁置換 法相比，材料便宜，反應(yīng)產(chǎn)率高，由于采用反應(yīng)釜與蒸發(fā)釜的分離，未反應(yīng)的合金仍在 反應(yīng)釜中，繼續(xù)反應(yīng)，總產(chǎn)率接近95%以上，副產(chǎn)物可以回收利用，幾乎沒有廢料；安 全性較好，由于反應(yīng)過程中采用的原料沒有自燃物質(zhì)，反應(yīng)過程安全，特別適合大規(guī)模 工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明采用雙蒸發(fā)釜，生產(chǎn)線連續(xù)運轉(zhuǎn)，生產(chǎn)效率大大提高。需要理解到的是以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改 進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.工業(yè)化制備三甲基鎵的方法，其特征在于在充滿惰性氣體的反應(yīng)釜中，投入 鎵鎂合金原料，在乙醚、四氫呋喃或甲基四氫呋喃存在下，于攪拌條件下逐步加入鹵代 烷，鹵代烷為CH3Br或CH3I,通過控制鹵代烷的滴加速度控制溶劑回流速度，反應(yīng)完 成后，將溶劑蒸出，再在減壓條件下得到三甲基鎵與醚的配合物，最后解配得到三甲基鎵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)化制備三甲基鎵的方法，其特征在于所述鎵鎂合金 為 GaxMgy,其中 χ = 0.3 0.7，y = 0.7 0.3，x+y = 1，χ、y 為質(zhì)量百分比。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)化制備J 鎵鎂合金中鎵含量的摩爾比為3 6 1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)化制備J 力為1 lOOmmgH。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)化制備J 度為70 140°C。.甲基鎵的方法，其特征在于所述鹵代烷與.甲基鎵的方法，其特征在于所述減壓的壓.甲基鎵的方法，其特征在于所述解配的溫
全文摘要
本發(fā)明涉及工業(yè)化制備三甲基鎵的方法，在充滿惰性氣體的反應(yīng)釜中，投入鎵鎂合金原料，在醚類溶劑存在下，在攪拌條件下逐步加入鹵代烷，通過控制鹵代烷的滴加速度控制溶劑回流速度，反應(yīng)完成后，將溶劑蒸出，再在減壓條件下得到三甲基鎵與醚的配合物，最后解配得到三甲基鎵。本發(fā)明工藝反應(yīng)簡單平穩(wěn)，易于控制，反應(yīng)產(chǎn)率高，由于反應(yīng)過程中采用的原料沒有自燃物質(zhì)，反應(yīng)過程非常安全，特別適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C07F5/00GK102020669SQ20101060001
公開日2011年4月20日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者吉敏坤, 孫明璐, 孫祥禎, 張進琪, 徐昕, 朱春生, 潘毅, 陳化冰 申請人:江蘇南大光電材料股份有限公司