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      高純氨氣技術(shù)指標(biāo)及用途

      所屬分類:常見解答    發(fā)布時(shí)間: 2022-06-09    瀏覽次數(shù):2386


      高純氨氣(High Purity Ammonia), NH3,有刺激性惡臭的無色氣體,極易溶于水。高純氨氣是強(qiáng)腐蝕性有毒物質(zhì),對(duì)皮膚和眼睛有強(qiáng)烈腐蝕作用,產(chǎn)生嚴(yán)重疼痛性灼傷。我國高純氨規(guī)模化生產(chǎn)始于1999年。


      高純氨產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)

       項(xiàng)目 電子級(jí)
       氨(NH3)純度(體積分?jǐn)?shù))/10-2 99.9995
       氧(O2)含量(體積分?jǐn)?shù))/10-6 1
       氮(N2)含量(體積分?jǐn)?shù))/10-6 1
       一氧化碳(CO)含量(體積分?jǐn)?shù))/10-6 1
       烴(C1~C3)含量(體積分?jǐn)?shù))/10-6 1
       水分(H2O)含量(體積分?jǐn)?shù))/10-6 3
       總雜志含量(體積分?jǐn)?shù))/10-6 5
      超高純氨氣產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)
       項(xiàng)目 電子級(jí)
       氨(NH3)純度(體積分?jǐn)?shù))/10-2 99.99994
       氧(O2)含量(體積分?jǐn)?shù))/10-6 0.1
       氫(H2)含量(體積分?jǐn)?shù))/10-6 0.1
       一氧化碳(CO)含量(體積分?jǐn)?shù))/10-6 0.05
       二氧化碳(CO2)含量(體積分?jǐn)?shù))/10-6 0.1
       烴(C1~C3)含量(體積分?jǐn)?shù))/10-6 0.05
       水分(H2O)含量(體積分?jǐn)?shù))/10-6 0.2


      高純氨主要用途?


      高純氨(NH3)主要用于制造高質(zhì)量的氮化物。氮化鎵(GaN)和氮化硅(Si3N4)前者是制造發(fā)光二極管的基礎(chǔ),而后者廣泛應(yīng)用于太陽能電池(光伏)、集成電路(IC)和液晶顯示器(LCD)的制造。

      高純氨應(yīng)用原理?

      【1】Ga(CH3)3+ NH3 → GaN + 4CH4;

      這個(gè)反應(yīng)是制造發(fā)光二極管(LED)外延芯片的氮化鎵的基 礎(chǔ),反應(yīng)在昂貴的 MOCVD (有機(jī)金屬氣相沉積)設(shè)備上完成。

      【2】3SiH4 + 4NH3→ Si3N4 + 12H2;

      這個(gè)反應(yīng)是制造氮化硅(Si3N4 )的基礎(chǔ),由硅烷(SiH4 )和高純氨在較高溫度下,在化學(xué)氣相沉積(CVD)設(shè)備中進(jìn)行反應(yīng),此反應(yīng)也需要相當(dāng)數(shù)量的高純氨氣。

      為什么要使用高純氨?

      假如氨的純度不夠高,例如氨中混有一些水(氨極易溶于水,而且我們周圍環(huán)境中到處都是水),會(huì)有什么后果呢?

      硅烷會(huì)先跟水(而不是跟氨)反應(yīng):

      SiH4 + 2H2O → SiO2 + 3H2;

      實(shí)際上,只要氨中水含量達(dá)到萬分之一,水基本上就完全代替氨從而和硅烷反應(yīng),反應(yīng)生成的是 SiO2 而不是 Si3N4,這樣就無法滿足電子工業(yè)嚴(yán)格要求的工藝條件了,其中的原因在于水比氨更容易與硅烷反應(yīng)結(jié)合,生成的SiO2 也比 Si3N4更穩(wěn)定。要想讓 LED的發(fā)光增強(qiáng),那就要設(shè)法增多其中的電子和空穴(稱為載流子),這樣就對(duì)高純氨的純度提出了非常高的要求,實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明,高純氨中的水會(huì)首先反應(yīng)生成穩(wěn)定的 SiO2 ,而SiO2是不能貢獻(xiàn)電子的,這樣也無法獲得 n 型 GaN。會(huì)極大地影響到 LED的亮度,原因就在于高純氨中的微量水會(huì)大大降低載流子的濃度。

      使用不純的高純氨(含水的氨), 在芯片制造中就會(huì)生成更穩(wěn)定的氧化物而不是氮化物,從而降低甚至摧毀芯片的性能。

      自古以來,人們就知道氨的氣味。18世紀(jì),..化學(xué)家約瑟夫·布萊克(蘇格蘭)、彼得·沃爾夫(愛爾蘭)、卡爾·威廉·舍勒(瑞典/德國)和約瑟夫·普里斯特利(英格蘭)發(fā)現(xiàn)空氣中的氮能被碳化鈣固定而生成氰氨化鈣,氰氨化鈣與過熱水蒸汽反應(yīng)制的氨。1785年,法國化學(xué)家克勞德·路易斯·貝索萊測(cè)定了它的元素組成。?

      氮原子有5個(gè)價(jià)電子,其中有3個(gè)未成對(duì),當(dāng)它與氫原子化合時(shí),每個(gè)氮原子可以和3個(gè)氫原子通過極性共價(jià)鍵結(jié)合成氨分子。

      氨氣分子球棍模型

      從氨的結(jié)構(gòu)來看,氨分子里的氮原子還有一個(gè)孤對(duì)電子,可以結(jié)合成質(zhì)子,顯示堿性;可作為Lewis堿,形成配位化合物(如加合物);氨分子上有三個(gè)活性氫,可以被取代而發(fā)生取代反應(yīng);氨分子的空間結(jié)構(gòu)是三角錐型,極性分子。