工業化製備三甲基銦的方法

2023-05-23 20:19:16 6

專利名稱：工業化製備三甲基銦的方法
技術領域：
本發明涉及有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)中原料三甲基銦的生產方法，尤 其涉及工業化製備三甲基銦的方法，屬於三甲基銦製備技術領域。
背景技術：
高純三甲基銦等金屬有機化合物，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料的重要原料，廣泛應用於生長磷化銦、銦鎵砷 氮(InGaAsN)、銦鎵砷(InGaAs)、銦鎵磷(InGaP)等化合物半導體薄膜材料。純淨的三 甲基銦在室溫下為固體，當用於MOCVD時需要將該固體源封裝在鋼瓶內，然後控制鋼 瓶溫度，使其蒸氣壓達到一定值，再通過持續流動的載氣，將在使用溫度下氣-固平衡 狀態氣相中的三甲基銦帶入MOCVD或CBE生長系統。三甲基銦的製備一般多採用三甲基鋁與三氯化銦進行烷基交換反應，但存在以 下缺點1)反應轉化效率不高，有大量副產物產生；2)原材料成本高，工業化三甲基 鋁雖然便宜，但三氯化銦比較昂貴，尤其工業化生產，成本極高；3)原料易燃，存在安 全隱患，三甲基鋁非常活潑，易燃，整個反應必須在惰性氣體保護下進行，存在安全隱
患、O

發明內容
本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種工業化製備三甲基銦的方法。本發明的目的通過以下技術方案來實現工業化製備三甲基銦的方法，特點在充滿惰性氣體的反應釜中，投入銦鎂合 金原料，在乙醚、四氫呋喃或甲基四氫呋喃存在下，於攪拌條件下逐步加入滷代烷，滷 代烷為CH3Br或CH3I,通過控制滷代烷的加入速度控制溶劑回流速度，反應完成後，將 溶劑蒸出，再在減壓條件下得到三甲基銦與醚的配合物，最後解配得到三甲基銦。進一步地，上述的工業化製備三甲基銦的方法，其中，所述銦鎂合金為 InxMgy,其中χ = 0.3 0.7，y = 0.7 0.3，x+y = 1，χ、y為質量百分比。所述滷代 烷與銦鎂合金中銦含量的摩爾比為3 7 1。所述減壓的壓力為1 70mmgH。所述 解配的溫度為80 160°C。本發明技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在本發明工藝反應簡單平穩，易於控制，非常易於工業化生產；與三甲基鋁置換 法相比，材料便宜，反應產率高，由於採用反應釜與蒸發釜的分離，未反應的合金仍在 反應釜中，繼續反應，總產率接近90%以上，副產物可以回收利用，幾乎沒有廢料；安 全性較好，由於反應過程中採用的原料沒有自燃物質，反應過程安全，特別適合大規模 工業化生產。


下面結合附圖對本發明技術方案作進一步說明圖1 :本發明製備方法的反應式。
具體實施例方式本發明採用銦鎂合金，在催化劑和醚類溶劑存在下，與滷代烷反應，工業化制
備三甲基銦。如圖1所示，具體製備工藝為在充滿惰性氣體的反應釜中，投入銦鎂合金原 料，銦鎂合金為InxMgy,其中χ = 0.3 0.7，y = 0.7 0.3，x+y = 1, χ、y為質量百 分比；於醚類溶劑存在下，醚類溶劑為乙醚、四氫呋喃或甲基四氫呋喃；在攪拌條件下 逐步加入滷代烷，滷代烷為CH3Br或CH3I;通過控制滷代烷的加入速度控制溶劑回流速 度，滷代烷與銦鎂合金中銦含量的摩爾比為3 7 1 ；反應完成後，將溶劑蒸出，再在 減壓條件下(減壓的壓力為1 70mmgH)得到三甲基銦與醚的配合物，最後解配(解配 的溫度為80 160°C )得到三甲基銦。實施例1 在充滿氮氣的反應釜中，投入銦鎂合金800g，加入無水乙醚2150g，在攪拌條 件下逐步加入碘甲烷(CH3I)2420g，通過控制碘甲烷(CH3I)的加入速度控制溶劑回流速 度，反應完成後，繼續保持回流4小時，然後將溶劑蒸出，再在減壓條件下(真空度為 1 70mmgH之間)得到三甲基銦與醚的配合物，最後解配(解配的溫度為80 160°C之 間)得到三甲基銦492g，收率為87% (按金屬銦計算)。實施例2:在充滿氮氣的反應釜中，投入銦鎂合金800g，加入無水乙醚1600g，在攪拌條 件下逐步加入碘甲烷(CH3I)2420g，通過控制碘甲烷(CH3I)的加入速度控制溶劑回流速 度，反應完成後，繼續保持回流4小時，然後將溶劑蒸出，再在減壓條件下(真空度為 1 70mmgH之間)得到三甲基銦與醚的配合物，最後解配(解配的溫度為80 160°C之 間)得到三甲基銦475g，收率為84% (按金屬銦計算)。實施例3:在充滿氮氣的反應釜中，投入銦鎂合金800g，加入無水乙醚2150g，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，反應完成後，繼續保持回流4小時，然後將溶劑蒸出，再在減壓條件下(真空度為 1 70mmgH之間)得到三甲基銦與醚的配合物，最後解配(解配的溫度為80 160°C之 間)得到三甲基銦458g，收率為81% (按金屬銦計算)。實施例4 在充滿氮氣的反應釜中，投入銦鎂合金800g，加入無水乙醚2150g，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，反應完成後，繼續保持回流4小時，然後將溶劑蒸出，再在減壓條件下(真空度為 1 70mmgH之間)得到三甲基銦與醚的配合物，最後解配(解配的溫度為80 160°C之 間)得到三甲基銦368g，收率為65% (按金屬銦計算)。實施例5
4
在充滿氮氣的反應釜中，投入銦鎂合金800g，加入無水四氫呋喃2150g，在攪 拌條件下逐步加入碘甲烷(CH3I)2420g，通過控制碘甲烷(CH3I)的加入速度控制溶劑回 流速度，反應完成後，繼續保持回流4小時，然後將溶劑蒸出，再在減壓條件下(真空度 為1 70mmgH之間)得到三甲基銦與醚的配合物，最後解配(解配的溫度為80 160°C 之間)得到三甲基銦310g，收率為55% (按金屬銦計算)。實施例6 在充滿氮氣的反應釜中，投入銦鎂合金800g，加入無水四氫呋喃3050g，在攪 拌條件下逐步加入碘甲烷(CH3I)2420g，通過控制碘甲烷(CH3I)的加入速度控制溶劑回 流速度，反應完成後，繼續保持回流4小時，然後將溶劑蒸出，再在減壓條件下(真空度 為1 70mmgH之間)得到三甲基銦與醚的配合物，最後解配(解配的溫度為80 160°C 之間)得到三甲基銦385g，收率為68% (按金屬銦計算)。實施例7 在充滿氮氣的反應釜中，投入銦鎂合金800g，加入無水甲基四氫呋喃2150g， 在攪拌條件下逐步加入碘甲烷(CH3I) 2420g，通過控制碘甲烷(CH3I)的加入速度控制溶 劑回流速度，反應完成後，繼續保持回流4小時，然後將溶劑蒸出，再在減壓條件下(真 空度為1 70mmgH之間)得到三甲基銦與醚的配合物，最後解配(解配的溫度為80 160°C之間)得到三甲基銦435g，收率為77% (按金屬銦計算)。本發明工藝反應簡單平穩，易於控制，非常易於工業化生產；與三甲基鋁置換 法相比，材料便宜，反應產率高，由於採用反應釜與蒸發釜的分離，未反應的合金仍在 反應釜中，繼續反應，總產率接近90%以上，副產物可以回收利用，幾乎沒有廢料；安 全性較好，由於反應過程中採用的原料沒有自燃物質，反應過程安全，特別適合大規模 工業化生產。需要理解到的是以上所述僅是本發明的優選實施方式，對於本技術領域的普 通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改 進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.工業化製備三甲基銦的方法，其特徵在於在充滿惰性氣體的反應釜中，投入 銦鎂合金原料，在乙醚、四氫呋喃或甲基四氫呋喃存在下，於攪拌條件下逐步加入滷代 烷，滷代烷為CH3Br或CH3I,通過控制滷代烷的加入速度控制溶劑回流速度，反應完 成後，將溶劑蒸出，再在減壓條件下得到三甲基銦與醚的配合物，最後解配得到三甲基 銦。
2.根據權利要求1所述的工業化製備三甲基銦的方法，其特徵在於所述銦鎂合金 為 InxMgy,其中 χ = 0.3 0.7，y = 0.7 0.3，x+y = 1，χ、y 為質量百分比。
3.根據權利要求1所述的工業化製備三甲基銦的方法，其特徵在於所述滷代烷與 銦鎂合金中銦含量的摩爾比為3 7 1。
4.根據權利要求1所述的工業化製備三甲基銦的方法，其特徵在於所述減壓的壓 力為1 70mmgH。
5.根據權利要求1所述的工業化製備三甲基銦的方法，其特徵在於所述解配的溫 度為80 160°C。
全文摘要
本發明涉及工業化製備三甲基銦的方法，在充滿惰性氣體的反應釜中，投入銦鎂合金原料，在醚類溶劑存在下，攪拌條件下逐步加入滷代烷，通過控制滷代烷的滴加速度控制溶劑回流速度，反應完成後，將溶劑蒸出，再在減壓條件下得到三甲基銦與醚的配合物，最後解配得到三甲基銦。本發明工藝反應簡單平穩，易於控制，反應產率高，由於反應過程中採用的原料沒有自燃物質，反應過程非常安全，特別適合大規模工業化生產。
文檔編號C07F5/00GK102020668SQ20101059998
公開日2011年4月20日 申請日期2010年12月22日 優先權日2010年12月22日
發明者吉敏坤, 孫祥禎, 張溧, 張進琪, 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