CN102020670B - 工业化制备三乙基镓的方法 - Google Patents
工业化制备三乙基镓的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102020670B CN102020670B CN 201010600020 CN201010600020A CN102020670B CN 102020670 B CN102020670 B CN 102020670B CN 201010600020 CN201010600020 CN 201010600020 CN 201010600020 A CN201010600020 A CN 201010600020A CN 102020670 B CN102020670 B CN 102020670B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gallium
- reaction
- triethyl
- solvent
- magnesium alloy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N triethylgallium Chemical compound CC[Ga](CC)CC RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- FWLGASJILZBATH-UHFFFAOYSA-N gallium magnesium Chemical compound [Mg].[Ga] FWLGASJILZBATH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 18
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 11
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 10
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001350 alkyl halides Chemical class 0.000 abstract description 11
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 3
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004210 ether based solvent Substances 0.000 abstract 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 abstract 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 abstract 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 abstract 1
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- HVTICUPFWKNHNG-UHFFFAOYSA-N iodoethane Chemical compound CCI HVTICUPFWKNHNG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 7
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- VOITXYVAKOUIBA-UHFFFAOYSA-N triethylaluminium Chemical compound CC[Al](CC)CC VOITXYVAKOUIBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 238000004871 chemical beam epitaxy Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 3
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- RDHPKYGYEGBMSE-UHFFFAOYSA-N bromoethane Chemical compound CCBr RDHPKYGYEGBMSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 2
- UPWPDUACHOATKO-UHFFFAOYSA-K gallium trichloride Chemical compound Cl[Ga](Cl)Cl UPWPDUACHOATKO-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000010555 transalkylation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
本发明涉及工业化制备三乙基镓的方法，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乙基镓与醚的配合物，最后解配得到三乙基镓。本发明工艺反应简单平稳，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。
Description
技术领域
本发明涉及有机金属化学气相沉积(MOCVD)中原料三乙基镓的生产方法，尤其涉及工业化制备三乙基镓的方法，属于三乙基镓制备技术领域。
背景技术
高纯三乙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。纯净的三乙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乙基镓带入MOCVD或CBE生长系统。
三乙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乙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，三乙基铝价格较高，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，三乙基铝对空气、水汽非常敏感，遇空气自燃，遇水爆炸，使用时灌装、转移、反应等过程存在安全隐患。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种工业化制备三乙基镓的方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
工业化制备三乙基镓的方法，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CH3CH2Br或CH3CH2I，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乙基镓与醚的配合物，最后解配得到三乙基镓。
进一步地，上述的工业化制备三乙基镓的方法，其中，所述镓镁合金为GaxMgy，其中x＝0.3～0.7，y＝0.7～0.3，x+y＝1，x、y为质量百分比。所述减压的真空度为1～50mmgH。所述卤代烷与镓镁合金中镓含量的摩尔比为3～8∶1。所述解配的温度为90～180℃。
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：
本发明工艺反应简单平稳，易于控制，非常易于工业化生产；与三乙基铝置换法相比，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90％，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。本发明采用双蒸发釜，生产线连续运转，生产效率大大提高。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
图1：本发明制备方法的反应式。
具体实施方式
本发明采用镓镁合金，在催化剂和醚类溶剂存在下，与卤代烷反应，工业化制备三乙基镓。
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x＝0.3～0.7，y＝0.7～0.3，x+y＝1，x、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CH3CH2Br或CH3CH2I；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3～8∶1；反应完成后，将溶剂蒸出，再在减压条件下(减压的真空度为1～50mmgH)得到三乙基镓与醚的配合物，最后解配(解配的温度为90～180℃)得到三乙基镓。
实施例1：
在充满氮气的反应釜中，投入镓镁合金650g，加入无水乙醚2200g，在搅拌条件下逐步加入碘乙烷(CH3CH2I)2700g，通过控制碘乙烷(CH3CH2I)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1～50mmgH之间)得到三乙基镓与醚的配合物，最后解配(解配的温度为90～180℃之间)得到三乙基镓483g，收率为75％(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650g，加入无水乙醚3000g，在搅拌条件下逐步加入碘乙烷(CH3CH2I)2700g，通过控制碘乙烷(CH3CH2I)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1～50mmgH之间)得到三乙基镓与醚的配合物，最后解配(解配的温度为90～180℃之间)得到三乙基镓457g，收率为71％(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650g，加入无水乙醚2200g，在搅拌条件下逐步加入碘乙烷(CH3CH2I)2000g，通过控制碘乙烷(CH3CH2I)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1～50mmgH之间)得到三乙基镓与醚的配合物，最后解配(解配的温度为90～180℃之间)得到三乙基镓425g，收率为66％(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650g，加入无水四氢呋喃2200g，在搅拌条件下逐步加入溴乙烷(CH3CH2Br)2010g，通过控制溴乙烷(CH3CH2Br)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1～50mmgH之间)得到三乙基镓与醚的配合物，最后解配(解配的温度为90～180℃之间)得到三乙基镓405g，收率为63％(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650g，加入无水四氢呋喃2200g，在搅拌条件下逐步加入碘乙烷(CH3CH2I)2700g，通过控制碘乙烷(CH3CH2I)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1～50mmgH之间)得到三乙基镓与醚的配合物，最后解配(解配的温度为90～180℃之间)得到三乙基镓341g，收率为53％(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650g，加入无水四氢呋喃3200g，在搅拌条件下逐步加入碘乙烷(CH3CH2I)2700g，通过控制碘乙烷(CH3CH2I)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1～50mmgH之间)得到三乙基镓与醚的配合物，最后解配(解配的温度为90～180℃之间)得到三乙基镓431g，收率为67％(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650g，加入无水甲基四氢呋喃2200g，在搅拌条件下逐步加入碘乙烷(CH3CH2I)2700g，通过控制碘乙烷(CH3CH2I)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1～50mmgH之间)得到三乙基镓与醚的配合物，最后解配(解配的温度为90～180℃之间)得到三乙基镓463g，收率为72％(按金属镓计算)。
本发明工艺反应简单平稳，易于控制，非常易于工业化生产；与三乙基铝置换法相比，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90％，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。本发明采用双蒸发釜，生产线连续运转，生产效率大大提高。
需要理解到的是：以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.工业化制备三乙基镓的方法，其特征在于：在充满氮气的反应釜中，投入镓镁合金650g，加入无水甲基四氢呋喃2200g，在搅拌条件下逐步加入CH3CH2I 2700g，通过控制CH3CH2I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，再在真空度为1～50mmHg之间减压条件下得到三乙基镓与醚的配合物，最后在温度为90～180℃之间解配得到三乙基镓463g。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201010600020 CN102020670B (zh) | 2010-12-22 | 2010-12-22 | 工业化制备三乙基镓的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201010600020 CN102020670B (zh) | 2010-12-22 | 2010-12-22 | 工业化制备三乙基镓的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102020670A CN102020670A (zh) | 2011-04-20 |
| CN102020670B true CN102020670B (zh) | 2013-01-09 |
Family
ID=43862485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201010600020 Active CN102020670B (zh) | 2010-12-22 | 2010-12-22 | 工业化制备三乙基镓的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102020670B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102503968B (zh) * | 2011-11-30 | 2015-11-18 | 苏州普耀光电材料有限公司 | 一步法制备高纯三乙基镓的方法 |
| CN108822142A (zh) * | 2018-09-03 | 2018-11-16 | 上海芯渊光电科技有限公司 | 一种三乙基镓的制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2123423A (en) * | 1982-06-29 | 1984-02-01 | Secr Defence | Purification of trialkyl gallium |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5248800A (en) * | 1991-11-19 | 1993-09-28 | Shell Research Limited | Process for the preparation of trialkyl gallium compounds |
| US7667063B2 (en) * | 2005-03-23 | 2010-02-23 | Nichia Corporation | Method for producing trialkyl gallium |
-
2010
- 2010-12-22 CN CN 201010600020 patent/CN102020670B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2123423A (en) * | 1982-06-29 | 1984-02-01 | Secr Defence | Purification of trialkyl gallium |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102020670A (zh) | 2011-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102020669B (zh) | 工业化制备三甲基镓的方法 | |
| CN105175440A (zh) | 一种三甲基铝的制备方法 | |
| CN102503968B (zh) | 一步法制备高纯三乙基镓的方法 | |
| CN109438488A (zh) | 一种液体草酸硼酸锂盐的制备方法 | |
| CN103333184A (zh) | 高效低成本生产三甲基镓的方法 | |
| CN106349293B (zh) | 高纯三乙基锑的制备方法 | |
| CN102020670B (zh) | 工业化制备三乙基镓的方法 | |
| CN104774219A (zh) | 一种三甲基铝制备方法 | |
| CN103145745A (zh) | 工业化制备高纯金属有机化合物的方法 | |
| CN102020668B (zh) | 工业化制备三甲基铟的方法 | |
| CN103204864B (zh) | 一种高纯三甲基铟的制备方法 | |
| CN102757454B (zh) | 一种三甲基镓的制备方法 | |
| CN102503969B (zh) | 一步法制备高纯三甲基镓的方法 | |
| TWI499593B (zh) | 有機金屬化合物之製造方法 | |
| CN113387329A (zh) | 一种低成本高效制备一氯化碘的方法及得到的一氯化碘 | |
| CN108299197B (zh) | 一种3-烷氧基丙烯酸酯合成方法 | |
| CN112159307A (zh) | 一种利用金属钠制备甲醇钠的新工艺 | |
| CN101696153A (zh) | 3,3-二甲基-1-丁醇的制备方法 | |
| CN100406462C (zh) | 甲酰苯基硼酸的制备方法 | |
| CN114605234B (zh) | 一种原乙酸三甲酯的制备方法 | |
| CN111348680B (zh) | 砷烷的制备方法 | |
| CN105175438A (zh) | 一种三甲基镓的制备方法 | |
| CN1302001C (zh) | 邻氯苄基膦酸二甲酯生产工艺 | |
| CN106146540A (zh) | 一种三乙基镓的生产方法 | |
| CN116253678A (zh) | 一种基于微通道连续流技术快速制备2,6-二氯吡啶-3-羧酸的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20110420 Assignee: Suzhou ronghua Leasing Co.,Ltd. Assignor: JIANGSU NATA OPTO-ELECTRONIC MATERIAL Co.,Ltd. Contract record no.: X2021320010037 Denomination of invention: Industrialized preparation of triethylgallium Granted publication date: 20130109 License type: Exclusive License Record date: 20211116 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Industrialized preparation of triethylgallium Effective date of registration: 20211116 Granted publication date: 20130109 Pledgee: Suzhou ronghua Leasing Co.,Ltd. Pledgor: JIANGSU NATA OPTO-ELECTRONIC MATERIAL Co.,Ltd. Registration number: Y2021320010476 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract | ||
| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Suzhou ronghua Leasing Co.,Ltd. Assignor: JIANGSU NATA OPTO-ELECTRONIC MATERIAL Co.,Ltd. Contract record no.: X2021320010037 Date of cancellation: 20240105 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Granted publication date: 20130109 Pledgee: Suzhou ronghua Leasing Co.,Ltd. Pledgor: JIANGSU NATA OPTO-ELECTRONIC MATERIAL Co.,Ltd. Registration number: Y2021320010476 |