[發明專利]一種三甲基鎵的制備方法

有效

• 申請號: 201210263830.4
• 申請日: 2012-07-29
• 公開（公告）號: CN102757454A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 宋福全;盧志國;閆冀東
• 申請（專利權）人: 保定市博泰半導體材料技術有限公司
• 主分類號: C07F5/00
• 分類號: C07F5/00
• 代理公司: 保定市燕趙恒通知識產權代理事務所 13121
• 代理人: 王葶葶

技術領域

本發明涉及一種三甲基鎵的制備方法。

背景技術

高純三甲基鎵等金屬有機化合物，是金屬有機化學氣相沉積技術（MOCVD）、化學束外延（CBE）過程中生長光電子材最重要、用量最大的原料，廣泛應用于生長氮化鎵（GaN），銦鎵砷氮（InGaAsN）、銦鎵磷（InGaP）等化合物半導體薄膜材料。純凈的三甲基鎵在室溫下為液體，當用于MOCVD時需要將三甲基鎵封裝在特殊設計制造的不銹鋼瓶內，然后控制鋼瓶溫度，使其蒸汽氣壓達到一定值，再通過持續流動的載氣，將在使用溫度下氣-液平衡狀態下氣相中的三甲基鎵帶入MOCVD或CBE生長系統。

三甲基鎵的制備方法較多，但能運用到工業化的方法很少，常見的方法即采用工業三甲基鋁與三氯化鎵進行烷基交換反應，公開號為CN1872862，名稱為三甲基鎵的制備和提純方法的專利就公開了這種方法，其存在以下缺點：1）反應機理復雜，反應轉化效率不高，產率為59%，有大量副產物產生；2）原材料成本高，作為工業化制備路線，三甲基鋁價格較高，因此生產成本極高；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、轉移、反應等過程存在安全隱患。4）反應工藝復雜，易引入雜質。還有公開號為US4604473，名稱為Preparation?of?metal?alkyls的美國專利公開了用碘甲烷生產三甲基鎵的方法，金屬鎂與液體碘甲烷在有機醚溶液中反應生成甲基碘化鎂溶液，然后再與三氯化鎵反應生成三甲基鎵，其存在以下缺點：1）由于碘甲烷為液體，純度低，容易引進雜質；2）碘甲烷價格很高，導致制作成本很高；3）使用碘甲烷作原料，生產廢液中含有無機碘化物，無機碘化物極易氧化成碘單質，使溶劑回收困難，且易造成環境污染；4）反應轉化效率不高，產率為67%。

發明內容

本發明的目的就是解決現有技術中存在的上述問題，提供一種成本低，反應效率高，安全性高，不易引入雜質的三甲基鎵的制備方法。

為實現上述目的，本發明的技術解決方案是：一種三甲基鎵的制備方法，其包括以下步驟：在惰性氣體保護下，將溴甲烷氣體在溫度30–100℃，常壓，時間為4-8小時的條件下加入到金屬鎂與有機醚混合物中生成甲基溴化鎂溶液；反應完畢后，在50-100℃的條件下繼續攪拌2-3小時，然后降至40℃以下；

在惰性氣體保護下，將無水三氯化鎵或者無水三氯化鎵的有機醚溶液在溫度為30-100℃，常壓，時間為3-6小時的條件下加入到上述所述的甲基溴化鎂溶液中，反應完畢后，反應物繼續攪拌3-5?小時；

在惰性氣體保護，常壓下，將反應釜加熱升溫至130-190℃，將三甲基鎵粗產品蒸餾出來，接收溫度在56-62℃；在惰性氣體保護，常壓下粗產品再次精餾獲得純三甲基鎵，產品采集溫度為56℃；其中，所述的無水三氯化鎵、金屬鎂和溴甲烷的摩爾比為1∶3-3.8∶3-3.6。

上述所述的無水三氯化鎵、金屬鎂和溴甲烷的優選摩爾比為1∶3-3.5∶3-3.4。

上述所述的將溴甲烷氣體加到金屬鎂與有機醚混合物中的優選溫度為30-50℃。

上述所述的將固體三氯化鎵或者三氯化鎵的有機醚溶液加入到甲基溴化鎂溶液中的優選溫度為40-60℃。

上述所述的有機醚為沸點在150-250℃的高沸點醚，優選二異戊醚、二苯醚?、二戊醚、甲基苯基醚或者2,6-二甲基苯甲醚。

上述所述的無水三氯化鎵與有機醚的重量比為1∶8-12。

上述所述的惰性氣體為氬氣或氮氣。

本發明使用溴甲烷生產三甲基鎵，其具有以下優點：1）溴甲烷的純度高且是氣相，不易引進雜質。2）溴甲烷的價格低，按照現有市場價格，溴甲烷每公斤到廠價格為60元；碘甲烷為每公斤720元。按本發明目前的實驗生產一公斤三甲基鎵計算需要溴甲烷330元；如用碘甲烷則需要5800元。使用氣態溴甲烷代替液態碘甲烷每公斤產品的原材料成本降低30%以上。3）使用溴甲烷作原料，從生產的廢料中回收溶劑容易，經純化后再使用，進一步降低了生產成本，也降低了對環境的污染，達到綠色環保生產過程。4）本發明還具有反應效率高，產品收率在77%以上，制作安全性高的優點。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明做進一步的描述。