Способ очистки элементоорганических соединений

Способ очистки элементоорганических соединений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(it) 432909

ОПИСАНИЕ

ИЗОЬЕЕтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.06.72 (21) 1804119/23-26 (51) М. Кл. - В 01D 3, 00

С 01G 15/00 с присоединением заявки №

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий

Опубликовано 25.06.74. Бюллетень № 23 (53) УДК 66.048:546..681 (088.8) Дата опубликования описания 27.10.76 (72) Авторы изобретен ия

В. А. Федоров, Б. Г. Грибов, А. А. Ефремов, Б, H. Козыркии и В. А. Крутиков (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ЭЛЕМЕНТООРГАНИЧЕСКИХ

СОЕДИНЕНИЙ

К36а: МеКп Коба MeRn, где Me=As, Sb, О, S, Sl. п=3 или 2.

ГосУдаРс еенный комитет Р3) Приор

Изобретение относится к очистке координационных комплексов алкильных соединений галлия с алкильными производными элементов V u VI групп периодической системы, которые могут быть использованы в качестве исходных материалов для получения эпитаксиальных слоев полупроводников типа А пп

Ву и твердых растворов на их основе.

Известен способ очистки элементоорганических соединений ректификацией для веществ, устойчивых в условиях очистки.

Применение ректификации в известном исполнении для выделения и глуоокой очистки координационных комплексов алкильных соединений галлия с алкильными производными элементов V и у 1 групп затруднего из-за того, что эти соединения даже при комнатной температуре диссоциируют на исходные составляющие по схеме

Поэтому в процессе ректификации удается выделить лишь часть исходного координационного соединения, а образующийся в результате диссоциации триметилгаллий обладает высокой реакционной способностью, взаимодействует со стеклом аппаратуры и загрязняет продукт соединениями кремния H другими примесями.

Цель изобретения — разработка способа глубокой очистки координационных комплексов аклильных соединений галлия с алкильными производными элементов V u VI групп при высоком выходе продукта и высокой степени очистки.

С этой целью предложено проводить процесс ректификации координационных соединений в условиях избыточного содержания одного из компонентов, входящих в состав комплекса, что позволяет получать индивидуальные вещества с высоким выходом и суммарным содержанием основных элементов примесей менее 10.10 —" вес. %. Это обеспечивает получение эпитаксиальных структур арсенида галлия с подвижностью носителей заряда 5000 — 6000 см /в.сек при 300 К, 20000—

2О 30000 см -/в сек при 77 К и концентрацпюносптелей заряда 5.10" — 10.10" см — "".

Использование такого приема позволяет значительно уменьшить диссоциацию исходного комплекса на составляющие в результа2ç те сдвига равновесия реакции в сторону образования координационного соединения и создать необходимую концентрацию паров высококипящего компонента, равную концентрации пара легколетучего компонента и, <о таким образом, поддерживать требуемое

432909 стехиометрическое соотношение концентраций паров исходных компонентов в процессе ректификации координационного соединения.

При этом также учитывается соотношение скоростей разложения и кинетики массопередачи.

Наличие в кубе ректификационной колонны избытка одного из компонентов, входящих в состав координационного соединения, позволяет значительно повысить выход очищаемого комплекса и добиться его высокой чистоты по микропримесям.

Одним из преимуществ предлагаемого способа является более эффективное удаление легколетучих примесей, имея в,виду эффект вытеснения их вводимой добавкой.

В процессе ректификации координационных комплексов по предлагаемому способу имеет место эффективная очистка от микропримесей. Так, содержание меди, железа, магния, цинка, свинца, алюминия, кремния, титана, марганца, никеля, хрома, олово и других элементов в образцах после очистки в 10 — 100 раз меньше по сравнению с их первоначальной концентрацией в исходных продуктах. Суммарное содержание примесей элементов, лимитирующих качество координационных соединений, в очищенных продуктах не превышает 10.10-"% вес.

Присутствие избытка одного из компонентов, входящих в состав координационного соединения, увеличивает выход очищенных продуктов на 10 — 50% по сравнению с ректификацией исходных координационных комплексов, не содержащих избытка одного из компонентов. Так например, избыточное количество триэтилмышьяка и триэтилгаллия, первоначально загружаемых в куб ректификационной колонны вместе с Ga (СНа) з.

Аз(С На)в и ба(С На)в,Аз(СНа)а соответственно, составляет не менее 20, избыточное количество диэтилового эфира, необходимое для очистки Ga (CH3) >.О (С На) >,— не менее

10%.

Применение очищенных координационных комплексов алкильных соединений галлия с алкильными производными элементов V u

VI групп периодической системы обеспечивает получение эпитаксиальных структур арсенида галлия с высокими электрофизическими пар а метр а ми.

Электрофизические параметры эпитаксиальных слоев арсенида галлия, выращиваемых с использованием очищенного ба(СНа)а. ,0(С Нв), приведены в табл. 1.

Таблица 1 а 300 К, cM /в. сек р. 77 К, см /в. сек и, см

2,1 )0»

5,07 )О»

1,5 )0»

7,7 10»

3,4 10»

8,6 10"

3,3. 1О"

5,1 10»

81. 0"

3,1 10"

2. )0»

5,4 10"

3 10»

3,9. 10"

Пример 1. Очистка Ga (СНв) з.О (С Нв) >. .200 г исходного эфирата триметилгаллия с добавкой 20 r диэтилового эфира подвергают

35 ректификации на кварцевой цельнопаянной колонне насадочного типа эффективностью

30 теоретических ступеней разделения, изготовленной из особо чистого кварца.

40 Перед загрузкой продуктов в куб колонну тщательно прошивают бензолом, затем продувают инертным газом (Ar), предварительно осушенным с помощью дегидратированного циолита NaA, Приемники дистиллята вакуу45 мируют и заполняют сухим аргоном. С целью предотвращения попадания органических загрязнений и влаги на линии откачки установлены ловушки с цеолитом и активированным углем БАУ. Загрузку и отбор фракции про50 дуктов проводят в условиях, исключающих их контакт с окружающей атмосферой. Флегмовое число составляет 30 — 40, объем целевой фракции (% от загрузки) — 75.

Характеристика эфирата триметилгаллия, 55 подвергнутого очистке, приведена в табл. 2.

4929

5559

5198

6274

6667

4863

6ОО0

5954

5279

4677

5256

28000

Примесь

xg

Zn

А)

Sn

Pb

Cr

Мп

Fe

Примесь

xg

Zn

Al

Si

Sn

Pb

Cr

Мп

Fe

Ni

432909

Пример 2. Очистка Ga(CHs)s Аз(СгН6)з.

Ректификации подвергают 200 r технического

Ga (СНз) з As (СзН6) з с добавкой 50 г

As(C>H>)s. Условия ректификации: эффектив5 ность колонны — 30 т. т.; флегмовое число—

40; объем целевой фракции — 60% (от загрузки). Характеристика Ga(СНз)s As(C Hs)3, подвергнутого очистке, приведена в табл. 3.

Пример 3. Очистка Ga((. Hs)s Аз(-Нз)з.

10 Очистке подвергают 150 г технического, Ga (СзНз) з As (СНз) 3 с добавкой 40 г

Gà (СзН6) зУсловия ректификации: эффективность колонны — 35 т. т. флегмовое число составля15 ет — 40. Объем целевой фракции (% от загрузки) — 60%.

Полученный продукт имеет характеристики в соответствии с табл. 4, Ю

Таблица 2

Содержание примесей, % вес

Оа(СН,), 0(С,Н,), ++ 10% (С,Н,),О, исходный

Ga (СН,),. О (С,Н,),, очищенный

5 10 б Ipe

4 104

Таблица 4

Содержание примесей, % вес.

Ga (CsHe)s A(CHs)s+

+25% Gp(CsHe)s исходный

Ga(CsHe)ç A(CHs)s очищенный

Примесь

<1 10

<1 10

<3 10

Мд

Т аб лиц а 3 30 Zn

С одержание примесей, % вес.

А1

Gà(ÑÍç)з Аз(СзН,)за+25% As (СаНз)з исходный

Ga (СНз)з. As (CsHe)s очищенный

35 Si

Pb

40 СГ

Мп

Формула изобретения

Способ очистки элементоорганических соединений ректификацией, о тл и ч а ю (ц и и с я тем, что, с целью очистки координационных алкильных соединений галлия с алкильными производными элементов V u VI групп при высоком выходе продукта и степени очистки, ректификацию ведут при избытке одного из компонентов координационного соединения.

)0-4

2 10

4 10

8 10

4 )0-3

<410 6

2 10

4.10 4

)0-4

).)0- б 10

5 )0

2 10

Ip — 4

- ) )0-4

2. 10 — 4

6 )O

3.)o 6

<4 10

2 10

2 10

I 10

3.10 6

<4 10

<2 10

2 10

<2. 10

<1 10

5.)0

<2 10

<1 10

<4.10

<1. 10

<4 10

<2. )p — 6

10 6

2.10 —

)0 — 4

5 10

<2 10

<4 10

<1 10

<1 10

< I 10

<3 10 б 10

7 10

5 10

3 )p-4

3 10 — 4

4 10

5 )0

4 )0-3

<4 10

2.10

6 10

3 )p — 4

1 10

<4 10

10 6

210 6

310 6

<1 10

6 10

<2.10

<1 10

<4 10

<1 10

<1 ° 10 6

< 1.10

<3 10