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高纯氨气技术指标及用途

所属分类:常见解答    发布时间: 2022-06-09    作者:admin
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高纯氨气(High Purity Ammonia), NH3,有刺激性恶臭的无色气体,极易溶于水。高纯氨气是强腐蚀性有毒物质,对皮肤和眼睛有强烈腐蚀作用,产生严重疼痛性灼伤。我国高纯氨规模化生产始于1999年。


高纯氨产品技术指标

 项目  电子级
 氨(NH3)纯度(体积分数)/10-2  99.9995
 氧(O2)含量(体积分数)/10-6  1
 氮(N2)含量(体积分数)/10-6  1
 一氧化碳(CO)含量(体积分数)/10-6  1
 烃(C1~C3)含量(体积分数)/10-6  1
 水分(H2O)含量(体积分数)/10-6  3
 总杂志含量(体积分数)/10-6  5
超高纯氨气产品技术指标
 项目  电子级
 氨(NH3)纯度(体积分数)/10-2  99.99994
 氧(O2)含量(体积分数)/10-6  0.1
 氢(H2)含量(体积分数)/10-6  0.1
 一氧化碳(CO)含量(体积分数)/10-6  0.05
 二氧化碳(CO2)含量(体积分数)/10-6  0.1
 烃(C1~C3)含量(体积分数)/10-6  0.05
 水分(H2O)含量(体积分数)/10-6  0.2


高纯氨主要用途?


高纯氨(NH3)主要用于制造高质量的氮化物。氮化镓(GaN)和氮化硅(Si3N4)前者是制造发光二极管的基础,而后者广泛应用于太阳能电池(光伏)、集成电路(IC)和液晶显示器(LCD)的制造。

高纯氨应用原理?

【1】Ga(CH3)3+ NH3 → GaN + 4CH4;

这个反应是制造发光二极管(LED)外延芯片的氮化镓的基 础,反应在昂贵的 MOCVD (有机金属气相沉积)设备上完成。

【2】3SiH4 + 4NH3→ Si3N4 + 12H2;

这个反应是制造氮化硅(Si3N4 )的基础,由硅烷(SiH4 )和高纯氨在较高温度下,在化学气相沉积(CVD)设备中进行反应,此反应也需要相当数量的高纯氨气。

为什么要使用高纯氨?

假如氨的纯度不够高,例如氨中混有一些水(氨极易溶于水,而且我们周围环境中到处都是水),会有什么后果呢?

硅烷会先跟水(而不是跟氨)反应:

SiH4 + 2H2O → SiO2 + 3H2;

实际上,只要氨中水含量达到万分之一,水基本上就完全代替氨从而和硅烷反应,反应生成的是 SiO2 而不是 Si3N4,这样就无法满足电子工业严格要求的工艺条件了,其中的原因在于水比氨更容易与硅烷反应结合,生成的SiO2 也比 Si3N4更稳定。要想让 LED的发光增强,那就要设法增多其中的电子和空穴(称为载流子),这样就对高纯氨的纯度提出了非常高的要求,实验已经证明,高纯氨中的水会首先反应生成稳定的 SiO2 ,而SiO2是不能贡献电子的,这样也无法获得 n 型 GaN。会极大地影响到 LED的亮度,原因就在于高纯氨中的微量水会大大降低载流子的浓度。

使用不纯的高纯氨(含水的氨), 在芯片制造中就会生成更稳定的氧化物而不是氮化物,从而降低甚至摧毁芯片的性能。

自古以来,人们就知道氨的气味。18世纪,..化学家约瑟夫·布莱克(苏格兰)、彼得·沃尔夫(爱尔兰)、卡尔·威廉·舍勒(瑞典/德国)和约瑟夫·普里斯特利(英格兰)发现空气中的氮能被碳化钙固定而生成氰氨化钙,氰氨化钙与过热水蒸汽反应制的氨。1785年,法国化学家克劳德·路易斯·贝索莱测定了它的元素组成。?

氮原子有5个价电子,其中有3个未成对,当它与氢原子化合时,每个氮原子可以和3个氢原子通过极性共价键结合成氨分子。

氨气分子球棍模型

从氨的结构来看,氨分子里的氮原子还有一个孤对电子,可以结合成质子,显示碱性;可作为Lewis碱,形成配位化合物(如加合物);氨分子上有三个活性氢,可以被取代而发生取代反应;氨分子的空间结构是三角锥型,极性分子。