Физико-химические основы синтеза и глубокой очистки летучих соединений кремния, кадмия, теллура и цинка

• Автор: Мочалов, Георгий Михайлович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 364 с. : ил.

1. Литературный обзор

1.1 Методы синтеза алкильных элементоорганических

соединений
1.2 Методы определения концентрации микропримссей в алкильных элементоорганических соединениях

1.2.1 Газохроматографический анализ элементоорганических

соединений.

1.2.2 Массспектрометричсский анализ элсментоорганических соединений

1.2.3 Определение концентрации примесей металлов в алкильных элементоорганических соединениях

1.3 Глубокая очистка элементоорганических соединений.

1.3.1 Очистка элементоорганических соединений в процессе синтеза.

1.3.2 Очистка элементоорганических соединений

д и стил л я ц и он н ым и м етода ми.
1.3.2.1 Равновесие жидкость пар в системах, образованных элементоорганическими соединениями с примесями органических и элементоорганических веществ.
1.3.2.2 Ректификационная очистка элементоорганических соединений
1.3.3 Адсорбционные методы глубокой очистки
элементоорганических соединений.
1.3.4 Химические методы очистки алкилметаллов.
1.4 Методы синтеза моносилана и хлорсиланов.
1.4.1 Силицидный метод синтеза
1.4.2 Реакции гидрирования галогенидов кремния.
1.4.3 Реакции диспропорционироваиия.
1.4.4 Синтез дихлорсилана.
1.4.5 Синтез трихлорсилана
1.4.6 Синтез тетрахлорида кремния.
1.5 Методы анализа моносилана и хлорсиланов.
1.6 Глубокая очистка хлоридов кремния и моносилана
1.6.1 Химические методы очистки.
1.6.2 Методы с использованием частичного гидролиза и экстракции
1.6.3 Физикохимические методы очистки
2. Получение высокочистого диэтилтеллурида.
2.1 Синтез диэтилтеллурида
2.1.1 Синтез диэтилтеллурида с использованием реактива Гриньяра и через теллуриды щелочных металлов
2.1.2 Электрохимический метод синтеза диэтилтеллурида.
2.1.3 Синтез диэтилтеллурида по реакции тслгурида
алюминия с диэтиловым эфиром.
2.2 Диализ диэтилтеллурида.
2.3 Глубокая очистка диэтилтеллурида.
2.3.1 Фазовое равновесие жидкость пар в системах, образованных диэтилтеллуридом с микронримесями органических веществ
2.3.2 Глубокая очистка диэтилтеллурида дистилляциопными методами.
2.3.3 Автоматизированный комплекс для глубокой очистки диэтилтеллурида
3. Получение высокочистого диметилкадмия и диэтилцинка
3.1 Синтез диметилкадмия и диэтилцинка.
3.1.1 Синтез диметилкадмия с использованием реактива Гриньяра.
3.1.2 Синтез диметилкадмия алкилированием кадмия метилйодидом.
3.1.3 Синтез диэтилцинка алкилированием цинка этилбромидом.
3.2 Анализ диметилкадмия
3.2.1 Газохроматографический анализ диметилкадмия.
3.2.2 Определение содержания примесей металлов в диметилкадмии спектральным методом
3.3 Глубокая очистка диметилкадмия и диэтилцинка.
3.3.1 Фазовое равновесие расплав кристалл в системах, образованных диметилкадмием и диэтилцинком о микропримесями органических и элементоорганических веществ.
3.3.2 Очистка диметилкадмия и диэтилцинка дистилляционными методами
3.3.2.1 Фазовое равновесие жидкость пар в системах, образованных диметилкадмием и диэтилцинком с микропримесями органических и элементоорганических веществ.
3.3.2.2 Определение эффективности ректификации при глубокой очистке диметилкадмия.
3.3.2.3 Технологическая схема получения высокочистого диметилкадмия.
3.3.2.4 Глубокая очистка диэтилцинка ректификацией.
4. Получение высокочистого моносилана
4.1 Синтез моносилана но реакции каталитического
диспропорционирования трихлорсилана.
4.1.1 Каталитическая активность анионообменных смол в реакции диспропорционирования трихлорсилана
4.1.2 Синтез моносилана в реакционноректификационном аппарате.
4.2 Газохроматографическое определение концентрации микропримесей постоянных газов, углеводородов и хлорсиланов в высокочистом моносиланс.
5. Получение высокочистого дихлорсилана и тетрахлорида кремния
5.1 Ректификационное выделение дихлорсилана из смеси хлорсиланов, полученной при диспропорционировании трихлорсилана.
5.2 Идентификация и определение концентрации примесей в дихлорсилапе, грихлорсилане и тетрахлориде кремния.
5.3 Глубокая очистка дихлорсилана и тетрахлорида кремния.
6. Комплексная схема получения высокочисгого моносилана, дихлорсилана, трихлорсилана и тетрахлорида кремния
6.1 Генезис примесей в моносиланс, дихлорсилапе и тсрахлориде кремния, полученных по реакции каталитического
диспропорционирования трихлорсилана
6.2 Определение коэффициентов разделения жидкость нар в системах, образованных трихлорсиланом с микропримесями органических веществ.
6.3 Структура и технологическая схема комплекса для получения высокочистого моносилана, дихлорсилана и теграхлорида кремния
Литература
Введение


Первый вариант позволяет определить концентрацию металлов, находящихся только в виде твердых взвешенных частиц, а второй общую концентрацию металлов, независимо от формы нахождения. Н.МеСЦ и экстракции ее из хлоридных растворов активными кислородсодержащими растворителями, например бутилацетатом или диизопропиловым эфиром , . Водную фазу, являющуюся концентратом элементовпримесей, выпаривают на графитовом коллекторе, после чего сухой остаток анализируют спектральным методом. При химикоспектральном анализе устойчивых к гидролизу ал кил металлов воду используют для гидролиза и экстракции в нее примесей металлов. После контакта с водой ряд примесей металлов кон центрируются в ней. Затем водный раствор испаряют с графитового коллектора и сухой остаток анализируют спектральным методом. В работе , авторы предложили переводить основное вещество и примеси в оксиды путем сжигания в кислороде, а сухую навеску анализировать с помощью эмиссионного спектрального анализа. В литературе также приведены методики химикоспектрального анализа диметилкадмия на содержание примесей переходных металлов. Это связано с его высокой реакционной способностью. Авторы минерализовали диметилкадмий разбавленной охлажденной азотной кислотой. Полученный раствор выпаривали и прокаливали при 0С с последующим эмиссионным анализом оксида на содержание примесей. С применением данной методики авторами достигнуты пределы обнаружения примесей Сг, А1, Си, Ре, Мй, Ь и Со в интервале 1 5 масс Такие пределы обнаружения примесей недостаточны для контроля качества диметилкадмия, применяемого в микроэлектронике. В указано, что высокий предел обнаружения связан с негативным влиянием основного вещества, приводящим к перекрыванию спектральных линий основ, и примесей и увеличению предела обнаружения. Для снижения предела обнаружения примесей переходных металлов в летучих неорганических гидридах и хлоридах авторами применен метод абсолютного концентрирования примесей. Концентрирование примесей осуществляли путем отгонки основного вещества при пониженном давлении с графитового коллектора в герметичном аппарате, изготовленном из молибденового стекла и фторопласта. Концентраты примесей анализировали атомноэмиссионным дуговым спектрографическим методом. Примененная методика подготовки пробы позволила определять В, М, Ре, Сг, РЬ, Мп, Си, А, Са, , Т, , 8Ь, Со, Мо, Ыа, 8п, Са и V с пределами обнаружения 1 9 масс. В литературе , , предложены селективные методы анализа алкилмстаплов для определения концентрации узкого круга примесных атомов. Так эффект свегопоглощения сульфида свинца авторы работы предложили использовать для спектрофотометрического определения серы в алкилметаллах. По интенсивности окраски восстановленной формы кремнемолибденовой гетерополикислотьт предложено определять содержание кремния, а теллура по изменению окраски при реакции гексабромтеллурид
аниона ТеВг6 с бутилродамином С , . Авторы работы предложили контролировать концентрацию селена флуорометрически. Авторы 1 предложили для анализа алкилмсталлов на содержание примесей щелочных металлов использовать метод пламенной спсктрофотометрии по интенсивности резонансной линии натрия 9,,6 им и калия 6,5 нм. Например, при определении концентрации серы вначале ее восстанавливают до сульфиданиона, а затем измеряют снижение люминесценции в щелочном растворе тетрартутьфлуореецеина изза присутствия в нем сульфиданиона . Определение концентрации примеси селена основано на фотоэлектрической регистрации люминесценции комплексного соединения селена IV с 2,3диаминонафталином в нокгане . Определение концентрации примесей хлорсодержащих соединений в ал кил металлах основано на фотоэлектрической регистрации люминесценции растворов хлоридов во фтористоводородной кислоте в присутствии солей висмута . Люминесценцию измеряют при нагревании раствора от 6С до 0С. Для приготовления анализируемого раствора проводят разложение алкилмегаллов в парах воды , а продукты гидролиза обрабатывают особо чистой фтористоводородной кислотой. В таблице 1. Таблица 1. Характеристика различных методов при анализе ал кил металлов. Примесь Предел обнаружения примесей, 6 мас. Из данных, приведенных в таблице 1.