電子級(jí)二異丙基碲的制備

任丹丹

摘 要：本文介紹了一種電子級(jí)二異丙基碲的制備過(guò)程，先用格氏試劑方法合成二異丙基碲（DIPTe）），第二步將二異丙基碲的粗品濃縮，最后使用定制的含有填料的塔柱，對(duì)比多種不同的實(shí)驗(yàn)方法，得到一個(gè)可靠的、有效的提純工藝。經(jīng)過(guò)1H NMR（核磁共振波譜儀）和ICP-OES（電感耦合等離子吸收光譜儀）的檢測(cè)，產(chǎn)品有機(jī)純度≥99.9%，無(wú)機(jī)雜質(zhì)總含量≤1ppm，達(dá)到電子級(jí)（6N）的要求。

關(guān)鍵詞：二異丙基碲（DIPTe）;格氏試劑;核磁共振波譜儀

二異丙基碲（DIPTe）屬于MO源（金屬有機(jī)化合物）系列產(chǎn)品中的一種，它的化學(xué)性質(zhì)活潑，在空氣中易發(fā)生氧化，對(duì)光線敏感，應(yīng)在無(wú)水無(wú)氧環(huán)境下避光保存。該化合物是半導(dǎo)體技術(shù)重要的原材料，主要作為金屬有機(jī)化合物氣相沉積（MOCVD）工藝中所使用的成膜原料，通常用作CdTe薄膜生長(zhǎng)。

制備電子級(jí)二異丙基碲（DIPTe）存在很大的不易控制性和危險(xiǎn)性，加上其沸點(diǎn)高，導(dǎo)致提純變的困難。本文重點(diǎn)介紹了DIPTe的合成方法和高效提純方法，得到6N電子級(jí)產(chǎn)品。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料

鎂屑：3N，安耐吉公司;溴代異丙烷：99%，阿拉丁公司;四氯化碲：99%，自制;四氫呋喃：98%，杭州化學(xué)試劑。

1.2 二異丙基碲的合成

本實(shí)驗(yàn)采用經(jīng)典的格氏試劑法合成二異丙基碲，在惰性氣體手套箱中，以7mol的無(wú)水THF為溶劑，3mol的鎂和2.9mol的C3H7Br反應(yīng)得到C3H7MgBr;在保持-50～-60℃低溫條件下，以C3H7MgBr：TeCl4=4：0.9的比例投料，利用0.65mol的TeCl4和上述格氏試劑反應(yīng)，得到了0.5mol的DIPTe，產(chǎn)率約達(dá)到77%。

反應(yīng)式為：

1.3 二異丙基碲粗品的分離

在惰性氣體手套箱中，用帶有刺型分離柱的蒸餾裝置，設(shè)定冷凍機(jī)溫度為-10℃±5℃，攪拌速度為200-300r/min，對(duì)釜進(jìn)行加熱，常壓蒸餾出約400g的THF。

使用低溫冷凍機(jī)對(duì)接收瓶夾套進(jìn)行冷卻，控制接收瓶夾套溫度在-50±5℃，真空度設(shè)為15kPa（絕壓），接收到200g左右的粗品和THF的黃色透明混合液。

1.4 二異丙基碲（DIPTe）的純化

1.4.1 方法1：減壓精餾

本次純化采用特制的填料玻璃精餾柱代替蒸餾頭，實(shí)驗(yàn)所用玻璃精餾柱長(zhǎng)度為300mm;搭建精餾裝置，設(shè)定相關(guān)參數(shù)，冷凝管溫度設(shè)為-5-0℃，真空度控制在4-5kPa。釜溫70℃，開(kāi)始出現(xiàn)回流，頂溫逐漸上升至55.8℃，開(kāi)始以2秒1滴出前餾分，釜溫最終穩(wěn)定在73-75.2℃，前餾分接收量控制在105g。當(dāng)頂溫上升至65℃并保持穩(wěn)定時(shí)，換瓶開(kāi)始接收中餾分，保持出料速度在3秒2滴，中餾分接收量約60g。前餾分和中餾分的蒸出后，當(dāng)釜溫繼續(xù)上升但頂溫卻開(kāi)始下降時(shí)，關(guān)閉加熱。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，取中間餾分瓶進(jìn)行稱重，得到452g餾分計(jì)算收率約為56%。經(jīng)1H NMR分析，有機(jī)含量大于99%，無(wú)機(jī)離子雜質(zhì)含量小于1ppm，基本達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求。

1.4.2 方法2：采用不同真空度減壓精餾

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，分析出通過(guò)特制精餾柱，采用減壓精餾的方式可以完全分離四氫呋喃，為了避免二異丙基碲損耗過(guò)大，本實(shí)驗(yàn)在除完四氫呋喃后改用低真空度精餾二異丙基碲，更好地分離雜質(zhì)。

在精餾時(shí)，餾出的二異丙基碲會(huì)和環(huán)境產(chǎn)生熱交換，在升溫的過(guò)程中，有少量的產(chǎn)品被抽到了真空冷阱中，為了提高二異丙基碲收率，本實(shí)驗(yàn)在接收二異丙基碲時(shí)，對(duì)接收瓶進(jìn)行實(shí)時(shí)冷卻。

前段操作，和上述實(shí)驗(yàn)相同，接收瓶采用夾套燒瓶接收，保持接收的餾分在0℃左右，始終保持接收瓶冷卻以防損耗。將真空度設(shè)置為7-7.5kPa，其他操作和方法1類似，精餾結(jié)束，得到中間餾分約65g，計(jì)算收率為61.3%。

2 分析

以C6D6為溶劑，產(chǎn)品經(jīng)1H NMR核磁分析有機(jī)含量大于99.9%，具體見(jiàn)下圖：

經(jīng)ICP-OES檢測(cè)，無(wú)機(jī)離子雜質(zhì)含總量小于1ppm，二異丙基碲（DIPTe）的無(wú)機(jī)純度達(dá)到6N。

3 結(jié)論

采用格氏試劑法合成二異丙基碲，低溫條件下進(jìn)行二異丙基碲粗品的分離，然后通過(guò)不同真空度減壓精餾的純化方法，投料量為106g（以碲的有效含量計(jì)算），通過(guò)去除低沸點(diǎn)雜質(zhì)和高沸點(diǎn)雜質(zhì)，得到65g產(chǎn)品，計(jì)算收率為61.3%。通過(guò)1H NMR分析有機(jī)純度和ICP-OES分析無(wú)機(jī)雜質(zhì)，結(jié)果顯示，最終的DIPTe中不含溶劑四氫呋喃，滿足電子級(jí)（6N）產(chǎn)品的要求，達(dá)到實(shí) 驗(yàn)預(yù)期效果。