[发明专利]一种高纯度三甲基锑的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种高纯度三甲基锑的制备方法及其应用，其制备方法包括以下步骤：(1)在惰性气氛下，将三甲基铝滴加至卤化锑中，滴加结束后，继续反应；(2)反应结束后，通过减压蒸馏分离粗产品和副产物；(3)将粗产品通过常压精馏得到6N三甲基锑。本发明通过置换反应法制备了一种高纯度三甲基锑，反应操作简单，原料成本低廉，且收率可达80％以上，克服了传统制备方法存在的副产物多、产品残留等技术缺陷。此外，通过上述方法制备得到的三甲基锑的纯度高达6N，可用于MOCVD以制备半导体光电材料。

技术领域

本发明涉及有机合成技术领域，尤其涉及一种高纯度三甲基锑的制备方法及其应用。

背景技术

在半导体制造工艺中，在衬底基片上制作的器件结构层大部分采用薄膜沉积方法。其中MOCVD法是在一定条件下通过分解有机金属前躯体化合物来沉积金属层，此方法具有通用性，选择合适的MO源化合物，即可进行外延沉积。高纯度的MO源是制造半导体薄膜的主要金属源原料，由MO源制备出来的半导体光电材料可广泛应用于激光器、电子科技等高科技领域。其中三烷基锑多用于半导体工业中制备含Sb的二元、三元等化合物薄膜，以及制造Ga系列沉积层的N型掺杂剂，前驱体三烷基锑的纯度直接影响到半导体沉积层的性能。

目前制备高纯度三烷基锑的方法有多种，其中专利CN1259326C公开的“一种制备三烷基第VA族金属化合物的方法”，其采用VA族金属三卤化物和式RnM1X3-n的IIIA族化合物在不含氧取代物的有机溶剂中，在叔胺存在下反应，其中每个R独立选自(C1-C6)烷基，M1是IIIA族金属，X是卤素，n是1-3的整数。该方法的原料即需用到IIIA族的MO源化合物，且溶剂包括叔胺和脂肪烃或芳香烃等多种有机溶剂，操作繁琐，成本较高。另外，文献“徐耀中.高纯三甲基锑的制备与研究[D].苏州大学，2016.”公开了一种高纯三甲基锑的制备与研究，该方法采用的是格氏试剂法来合成三甲基锑，在蒸溶剂和分离粗产品时，存在液固分离不完全的问题，且釜中剩余含有少量三甲基锑的白色卤化镁固体，在分解处理固体釜残时，会造成大量放热，具有一定的安全隐患，不适应于大工业生产。在此基础上，专利CN110483580A公开了“一种高纯度三烷基锑及其制备方法与应用”，通过先合成含低沸点溶剂的格氏试剂再经过格式反应制备高纯三甲基锑，但该制备方法仍存在乙醚难去除、液固分离过程产品有残存等缺点，且得到的高纯度三烷基锑仅占粗品的60％。

发明内容

本发明提供了一种高纯度三甲基锑的制备方法，反应操作简单，原料成本低廉，且收率可达80％以上，克服传统制备方法存在的副产物多、产品残留等技术缺陷，适用于产业化生产。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下所述的技术方案：

本发明第一方面提供一种高纯度三甲基锑的制备方法，反应方程通式为：

3Al(CH3)₃+SbX₃→Sb(CH3)₃+3(CH3)₂AlX

其中，X为Cl、Br或I；所述高纯度为纯度高于99.9999％。

相对于现有技术中的格式反应法，本发明的置换反应法缩短了反应步骤，提高了反应效率，反应过程中无需使用溶剂，不存在低沸点溶剂难去除、液固分离过程产品有残存的问题；另外，该反应过程副产物少，且副产物与产物的沸点相差大(例如，常压下二甲基氯化铝沸点为126-127℃，三甲基锑的沸点仅为81℃左右)，易于分离得到高纯度的三甲基锑。

进一步地，所述制备方法包括以下步骤：

(1)在惰性气氛下，将三甲基铝滴加至卤化锑中，滴加结束后，继续反应；

(2)反应结束后，通过减压蒸馏分离粗产品和副产物；

(3)将步骤(2)得到的粗产品通过常压精馏收集馏分，得到所述高纯度三甲基锑。