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高純氨氣技術指標及用途

所屬分類:常見解答    發(fā)布時間: 2022-06-09    瀏覽次數(shù):2309


高純氨氣(High Purity Ammonia), NH3,有刺激性惡臭的無色氣體,極易溶于水。高純氨氣是強腐蝕性有毒物質(zhì),對皮膚和眼睛有強烈腐蝕作用,產(chǎn)生嚴重疼痛性灼傷。我國高純氨規(guī)?;a(chǎn)始于1999年。


高純氨產(chǎn)品技術指標

 項目 電子級
 氨(NH3)純度(體積分數(shù))/10-2 99.9995
 氧(O2)含量(體積分數(shù))/10-6 1
 氮(N2)含量(體積分數(shù))/10-6 1
 一氧化碳(CO)含量(體積分數(shù))/10-6 1
 烴(C1~C3)含量(體積分數(shù))/10-6 1
 水分(H2O)含量(體積分數(shù))/10-6 3
 總雜志含量(體積分數(shù))/10-6 5
超高純氨氣產(chǎn)品技術指標
 項目 電子級
 氨(NH3)純度(體積分數(shù))/10-2 99.99994
 氧(O2)含量(體積分數(shù))/10-6 0.1
 氫(H2)含量(體積分數(shù))/10-6 0.1
 一氧化碳(CO)含量(體積分數(shù))/10-6 0.05
 二氧化碳(CO2)含量(體積分數(shù))/10-6 0.1
 烴(C1~C3)含量(體積分數(shù))/10-6 0.05
 水分(H2O)含量(體積分數(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,而后者廣泛應用于太陽能電池(光伏)、集成電路(IC)和液晶顯示器(LCD)的制造。

高純氨應用原理?

【1】Ga(CH3)3+ NH3 → GaN + 4CH4;

這個反應是制造發(fā)光二極管(LED)外延芯片的氮化鎵的基 礎,反應在昂貴的 MOCVD (有機金屬氣相沉積)設備上完成。

【2】3SiH4 + 4NH3→ Si3N4 + 12H2;

這個反應是制造氮化硅(Si3N4 )的基礎,由硅烷(SiH4 )和高純氨在較高溫度下,在化學氣相沉積(CVD)設備中進行反應,此反應也需要相當數(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),會有什么后果呢?

硅烷會先跟水(而不是跟氨)反應:

SiH4 + 2H2O → SiO2 + 3H2;

實際上,只要氨中水含量達到萬分之一,水基本上就完全代替氨從而和硅烷反應,反應生成的是 SiO2 而不是 Si3N4,這樣就無法滿足電子工業(yè)嚴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結合,生成的SiO2 也比 Si3N4更穩(wěn)定。要想讓 LED的發(fā)光增強,那就要設法增多其中的電子和空穴(稱為載流子),這樣就對高純氨的純度提出了非常高的要求,實驗已經(jīng)證明,高純氨中的水會首先反應生成穩(wěn)定的 SiO2 ,而SiO2是不能貢獻電子的,這樣也無法獲得 n 型 GaN。會極大地影響到 LED的亮度,原因就在于高純氨中的微量水會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,..化學家約瑟夫·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制的氨。1785年,法國化學家克勞德·路易斯·貝索萊測定了它的元素組成。?

氮原子有5個價電子,其中有3個未成對,當它與氫原子化合時,每個氮原子可以和3個氫原子通過極性共價鍵結合成氨分子。

氨氣分子球棍模型

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