СПОСОБ ОЧИСТКИ ЭЛЕМЕНТООРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ Советский патент 1974 года по МПК B01D3/00 C01G15/00 

1

Изобретение относится к очи.стке координационных комплексов алкильных соединений галлия с алкильными производными элементов V и VI групп периодической системы, которые могут быть использованы в качестве исходных материалов для получения эпитаксиальных слоев полупроводников типа А В и твердых растворов на их основе.

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

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

RsGa : ,

гдеМе А5, Sb, О, S, SI. n 3 или 2.

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 и другими лримесями.

Цель изобретения - разработка способа глубокой очистки координационных комплексов аклильных соединений галлия с алкильными производными элементов V и 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. вес. %. Это обеспечивает получение эпитаксиальных структур арсенида галлия с подвижностью носителей заряда 5000-6000 см2/в-сек при 300°К, 20000-

30000 см/в-сек при 77°К и концентрацию носителей заряда 5.. см-.

Использование такого приема позволяет значительно уменьшить диссоциацию ис.ходного комплекса на составляющие в результаге сдвига равновесия реакции в сторону образования координационного соединения и создать необходимую концентрацию паров высококипящего компонента, равную концентрации пара легколетучего компонента и,

таким образом, поддерживать требуемое

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, входяших в состав координационного соединения, позволяет значительно повысить выход очишаемого комплекса и добиться его высокой чистоты по микропримесям.

Одним из преимущест1В 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, лимитируюших качество координационных соединений, в очиш,енных продуктах не превышает 10.10-4% 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 триэтилмыщьяка и триэтилгаллия, первоначально загружаемых в куб ректификационной колонны вместе с Оа(СНз)з. А5(С2Н5)з и Оа(С2Н5)з.Аз(СНз)з соответственно, составляет не менее 20%, избыточное количество диэтилового эфира, необходимое для очистки Оа(СНз)з-О(С2Н5)2,-не менее 10%.

Применение очищенных координационных комплексов алкильных соединений галлия с алкильными производными элементов V и VI групп периодической системы обеспечивает получение эпитаксиальных структур арсенида галлия с высокими электрофизическими параметрами.

Электрофизические параметры эпитаксиальных слоев арсенида галлия, выращиваемых с использованием очищенного Оа(СНз)з. .О(С2Н5)2, приведены в табл. 1.

Таб.1ица 1

Пример 1. Очистка Оа(СНз)з.О(С2Н5)2. .200 г исходного эфирата триметилгаллия с добавкой 20 г диэтилового эфира подвергают ректификации на кварцевой цельнопаянной колонне насадочного типа эффективностью 30 теоретических ступеней разделения, изготовленной из особо чистого кварца.

Перед загрузкой продуктов в куб колонну тщательно прошивают бензолом, затем продувают инертным газом (Аг), предварительно осушенным С помошью дегидратированного циолита NaA. Приемники дистиллята вакуумируют 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 продуктов проводят в условиях, исключающих их

контакт с окружающей атмосферой. Флегмовое число составляет 30-40, объем целевой

фракции (% от загрузки) -75.

Характеристика эфирата триметилгаллия,

подвергнутого очистке, приведена в табл. 2.

аблица 2Пример 2. Очистка аа(СНз)зАз(С2Н5)з.

Ректификации подвергают 200 г технического Оа(СНз)з-А5(С2Н5)з с добавкой 50 г Аз(С2Н5)з. Условия ректификации: эффективность колонны - 30 т. т.; флегмовое число - 40; объем целевой фракции - 60% (от загрузки) . Характеристика Ga (СНз)3 As(С2Н5)3, подвергнутого очистке, приведена в табл. 3.

Пример 3. Очистка Оа(С2Н5)з-As (СНз) 3. 10 Очистке подвергают 150 г технического аа(С2Н5)з-А5(СНз)з с добавкой 40 г Ga(C2H5)3..

Условия 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.

Таблица 4

Таблица 3