[发明专利]一种超声辅助的合成三[N,N-双(三甲基硅基)胺]镧的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及金属有机配合物在超声促进下的合成方法，具体地说是涉及超声辅助的合 成三[N，N-双(三甲基硅基)胺]镧的方法。

背景技术：

随着微电子技术的飞速发展，当集成电路特征尺寸发展到45nm技术节点及以下时，传统 的栅介质材料SiO₂已经不能满足要求，将被高介电常数(高K)材料所取代。

寻找合适的高K材料，以取代介电常数只有3.9的SiO₂，是一项艰巨而紧迫的工作。近几 年，被研究最多的三种高K材料是ZrO₂(介电常数k＝25)，HfO₂(k＝25)和Al₂O₃(k＝9)(L， J，J，et al.phys.stat.sol.(a)，2004，201(7)：1443～1452.)。除此之外，稀土氧 化物由于具有很高的稳定性和优异的电学性能，也是一种非常有前景的高K材料(M， Ritala M.J.Solid State Chem.，2003，171(1-2)：170～174.)。其中，La₂O₃(k＝30)的介电常数比 HfO₂还要高，因此La₂O₃可能是继HfO₂之后的新一代高k材料。为了制备出高质量的La₂O₃薄膜 材料，寻找合适的前驱体起到至关重要的作用。

三[N，N-双(三甲基硅基)胺]镧(La[N(SiMe₃)₂]₃)是一种非常好的制备La₂O₃薄膜的前驱体， 可以采用化学气相沉积(CVD)或者原子层沉积(ALD)工艺制备La₂O₃薄膜(Inman R，Schuetz S A，Silvernail C M，et al.Materials Chemistry and Physics，2007，104：220～224.)。除此之外， La[N(SiMe₃)₂]₃还是一种非常重要的催化剂和反应前体(钱长涛，杜灿屏.稀土金属有机化学. 北京：化学工业出版社，2004.62～104.)。

总而言之，La[N(SiMe₃)₂]₃具有非常广阔的应用前景。然而目前所采用的合成方法，其原 料昂贵、路线繁琐、周期长、收率不高、经济效益较低。国内外报道的方法可分为以下几类：

(1)1973年，Donald C.Bradley首次合成了La[N(SiMe₃)₂]₃(Bradley D C，Ghotra J S，Hart F A. J.Chem.Soc.Dalton.Trans.，1973：1021～1023.)。其方法是在惰性气体保护下，以THF(四氢呋 喃)为溶剂，在室温下LaCl₃与双(三甲基硅基)胺基锂LiN(SiMe₃)₂反应24h后，抽去溶剂得固体 残渣。然后用正戊烷萃取固体残渣，通过重结晶得到La[N(SiMe₃)₂]₃(收率为63％)，最后经 升华进一步纯化产品。

然而由于LaCl₃在THF的溶解性很差，收率无法重复。最近Peter B.Hitchcock等人在研究 Ln[N(SiMe₃)₂]₃(Ln表示镧系元素)的合成方法时，也对该文献的收率提出了质疑：以LnCl₃和LiN(SiMe₃)₂为原料在THF中重复该方法，收率只有17％(Peter B.Hitchcock，Alexander G. Hulkes，Michael F.Lappert，Zhengning Li.Dalton Trans.，2004，129-136.)。