高純度トリアルキルガリウム及びその製法
【課題】 本発明の課題は、簡便な方法によって、高純度トリアルキルガリウム及びその方法を提供することにある。
【解決手段】 本発明の課題は、ケイ素原子の含有量が0.1質量ppm以下であることを特徴とする、高純度トリアルキルガリウムによって解決される。
【解決手段】 本発明の課題は、ケイ素原子の含有量が0.1質量ppm以下であることを特徴とする、高純度トリアルキルガリウムによって解決される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高純度トリアルキルガリウム及びその製法に関するものである。高純度トリアルキルガリウムは、例えば、エピタキシャル成長法による高機能の化合物半導体の製造原料として有用な化合物である。
【背景技術】
【０００２】
従来、高純度トリアルキルガリウムの製法としては、例えば、三塩化ガリウムとトリメチルアルミニウムとをメシチレン中で反応させてトリメチルガリウムを製造する方法が知られている。しかしながら、この方法では、大量のメシチレンが必要であるため、容量の大きな反応釜の使用により操作が煩雑となり、工業的な高純度トリアルキルガリウムの製法としては不適であった（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2005-8553号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、上記問題点を解決し、簡便な方法によって、高純度トリアルキルガリウム及びその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の課題は、ケイ素原子の含有量が0.1質量ppm以下であることを特徴とする、高純度トリアルキルガリウムによって解決される。
【０００６】
本発明の課題は、又、一般式（１）
【０００７】
【化１】
【０００８】
（式中、Ｒ１は、炭素原子数１〜６のアルキル基を示す。）
で示されるトリアルキルガリウムと一般式（２）
【０００９】
【化２】
【００１０】
（式中、Ｒ２は、炭素原子数１〜６のアルキル基を示し、ｎは、４〜８の整数を示す。）
で示されるジアミン化合物を反応させてガリウム−ジアミン錯体を形成させ、次いで、反応混合物を蒸留して該ガリウム−ジアミン錯体を取得した後、該ガリウム−ジアミン錯体からジアミン化合物を解離させて、遊離のトリアルキルガリウムを得ることを特徴とする、高純度トリアルキルガリウムの製法によっても解決される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、エピタキシャル成長法による高機能の化合物半導体の製造原料として有用な高純度トリアルキルガリウム及びその製法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に反応において使用するトリアルキルガリウムは、前記の一般式（１）で示される。その一般式（１）において、Ｒ１は、炭素数１〜６のアルキル基を示し、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基が挙げられるが、好ましくはメチル基、エチル基である（即ち、トリアルキルガリウムが、トリメチルガリウム、トリエチルガリウム）。なお、これらの基は、各種異性体も含む。
【００１３】
本発明に反応において使用するジアミン化合物は、前記の一般式（２）で示される。その一般式（２）において、Ｒ２は、炭素数１〜６のアルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基が挙げられるが、好ましくはn-ブチル基であり、又、nは、４〜８の整数であるが、好ましくは６である（即ち、ジアミン化合物が、N,N,N',N'-テトラブチル-1,6-ヘキサメチレンジアミン）。なお、これらの基は、各種異性体も含む。
【００１４】
前記ジアミン化合物の使用量は、トリアルキルガリウム1モルに対して、好ましくは0.3〜0.8モル、更に好ましくは0.4〜0.6モルである。なお、これらのジアミン化合物は、単独又は二種以上を混合して使用しても良い。
【００１５】
本発明のガリウム−ジアミン錯体の形成は、例えば、トリアルキルガリウムとジアミン化合物とを混合し、攪拌させながら反応させる等の方法によって行われる。その際の温度は、好ましくは30〜150℃、更に好ましくは40〜110℃であり、圧力は特に制限されない。
【００１６】
本発明では、先に得られた混合物を蒸留して当該ガリウム−ジアミン錯体を取得した後、当該ガリウム−ジアミン錯体からジアミン化合物を解離させて、遊離の高純度トリアルキルガリウムを得ることができる。
【００１７】
前記反応混合物を蒸留して当該ガリウム−ジアミン錯体を取得する際の温度は、好ましくは50〜200℃、更に好ましくは100〜150℃であり、圧力は、好ましくは0.5〜100kPaA、更に好ましくは5〜10kPaAである。
【００１８】
前記ガリウム−ジアミン錯体からジアミン化合物を解離させて、遊離の高純度トリアルキルガリウムを得る方法としては、例えば、当該ガリウム−ジアミン錯体を加熱して蒸留し、その流出物として得る等の方法によって行われる。その際の温度は、好ましくは100〜220℃、更に好ましくは130〜200℃であり、圧力は、好ましくは0.5〜100kPaA、更に好ましくは20〜50kPaAである。
【００１９】
なお、前記ガリウム−ジアミン錯体の形成、蒸留によるガリウム−ジアミン錯体の取得及びガリウム−ジアミン錯体からジアミン化合物を解離させて、高純度トリアルキルガリウムを得る操作は、複数回行うことによって、より高純度のトリアルキルガリウムを得ることができる。又、トリアルキルガリウムは、公知の方法によって更に精製することもできる（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】J.Am.Chem.Soc.,84,3605(1962)
【００２０】
次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。なお、トリアルキルガリウムの金属原子の分析は、誘導プラズマ発光分析法（ICP-OES法）にて行った。
【００２１】
実施例１（高純度トリメチルガリウムの合成）
攪拌装置、ヴィグリュー型蒸留塔（２つの受器を付属）及び滴下漏斗を備えた内容積100mlの反応容器に、窒素雰囲気にて、N,N,N',N'-テトラブチル-1,6-ヘキサメチレンジアミン26g(76mmol)を加え、トリメチルガリウム（ケイ素原子を1質量ppm含む）18g(156mmol)をゆるやかに加え、攪拌しながら40℃で0.5時間攪拌させて、ガリウム−ジアミン錯体を形成させた。次いで、得られた反応混合物を減圧下で蒸留（100℃、7kPaA）し、低沸点成分（不純物）をドライアイスで冷却した受器に捕集し、ガリウム−ジアミン錯体を反応容器内に取得した。その後、ガリウム−ジアミン錯体を130〜200℃に加熱して減圧蒸留（40kPaA）し、流出物として、トリメチルガリウム12gを受器に得た（回収率；67％）。なお、得られたトリメチルガリウムは、ケイ素原子が0.05質量ppm以下、ケイ素原子以外の金属原子の合計含有量が0.56質量ppm以下（アルミニウム原子；0.09質量ppm以下、カルシウム原子；0.02質量ppm以下、カドミウム原子；0.03質量ppm以下、クロム原子；0.05質量ppm以下、銅原子；0.03質量ppm以下、鉄原子；0.05質量ppm以下、マグネシウム原子；0.02質量ppm以下、マンガン原子；0.02質量ppm以下、カリウム原子；0.1質量ppm未満、亜鉛原子；0.05質量ppm以下、ナトリウム原子；0.01質量ppm以下）しか混入していない高純度品であった。
【００２２】
比較例１（トリメチルガリウムの合成）
実施例１において、N,N,N',N'-テトラブチル-1,6-ヘキサメチレンジアミンの代わりに、トリ-n-ブチルアミン26g(127mmol)を使用した以外は、実施例１と同様にトリメチルガリウムの合成を行った。その結果、得られたトリメチルガリウムは、ケイ素原子が0.3質量ppm混入している低純度品であった。
【００２３】
比較例２（トリメチルガリウムの合成）
実施例１において、N,N,N',N'-テトラブチル-1,6-ヘキサメチレンジアミンの代わりに、N,N-ジメチルアニリン17g(140mmol)を使用した以外は、実施例１と同様にトリメチルガリウムの合成を行った。その結果、ガリウム−ジアミン錯体は形成したものの、N,N-ジメチルアニリンは解離せずに、遊離のトリメチルガリウムを得ることはできなかった。
【００２４】
実施例２（高純度トリエチルガリウムの合成）
実施例１において、トリメチルガリウムの代わりにトリエチルガリウムを用いたこと以外、実施例１と同様に反応を行うと、ケイ素原子が0.1質量ppm以下の高純度トリエチルガリウムが得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、高純度トリアルキルガリウム及びその製法に関するものである。高純度トリアルキルガリウムは、例えば、エピタキシャル成長法による高機能の化合物半導体の製造原料として有用な化合物である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高純度トリアルキルガリウム及びその製法に関するものである。高純度トリアルキルガリウムは、例えば、エピタキシャル成長法による高機能の化合物半導体の製造原料として有用な化合物である。
【背景技術】
【０００２】
従来、高純度トリアルキルガリウムの製法としては、例えば、三塩化ガリウムとトリメチルアルミニウムとをメシチレン中で反応させてトリメチルガリウムを製造する方法が知られている。しかしながら、この方法では、大量のメシチレンが必要であるため、容量の大きな反応釜の使用により操作が煩雑となり、工業的な高純度トリアルキルガリウムの製法としては不適であった（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2005-8553号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、上記問題点を解決し、簡便な方法によって、高純度トリアルキルガリウム及びその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の課題は、ケイ素原子の含有量が0.1質量ppm以下であることを特徴とする、高純度トリアルキルガリウムによって解決される。
【０００６】
本発明の課題は、又、一般式（１）
【０００７】
【化１】
【０００８】
（式中、Ｒ１は、炭素原子数１〜６のアルキル基を示す。）
で示されるトリアルキルガリウムと一般式（２）
【０００９】
【化２】
【００１０】
（式中、Ｒ２は、炭素原子数１〜６のアルキル基を示し、ｎは、４〜８の整数を示す。）
で示されるジアミン化合物を反応させてガリウム−ジアミン錯体を形成させ、次いで、反応混合物を蒸留して該ガリウム−ジアミン錯体を取得した後、該ガリウム−ジアミン錯体からジアミン化合物を解離させて、遊離のトリアルキルガリウムを得ることを特徴とする、高純度トリアルキルガリウムの製法によっても解決される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、エピタキシャル成長法による高機能の化合物半導体の製造原料として有用な高純度トリアルキルガリウム及びその製法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に反応において使用するトリアルキルガリウムは、前記の一般式（１）で示される。その一般式（１）において、Ｒ１は、炭素数１〜６のアルキル基を示し、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基が挙げられるが、好ましくはメチル基、エチル基である（即ち、トリアルキルガリウムが、トリメチルガリウム、トリエチルガリウム）。なお、これらの基は、各種異性体も含む。
【００１３】
本発明に反応において使用するジアミン化合物は、前記の一般式（２）で示される。その一般式（２）において、Ｒ２は、炭素数１〜６のアルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基が挙げられるが、好ましくはn-ブチル基であり、又、nは、４〜８の整数であるが、好ましくは６である（即ち、ジアミン化合物が、N,N,N',N'-テトラブチル-1,6-ヘキサメチレンジアミン）。なお、これらの基は、各種異性体も含む。
【００１４】
前記ジアミン化合物の使用量は、トリアルキルガリウム1モルに対して、好ましくは0.3〜0.8モル、更に好ましくは0.4〜0.6モルである。なお、これらのジアミン化合物は、単独又は二種以上を混合して使用しても良い。
【００１５】
本発明のガリウム−ジアミン錯体の形成は、例えば、トリアルキルガリウムとジアミン化合物とを混合し、攪拌させながら反応させる等の方法によって行われる。その際の温度は、好ましくは30〜150℃、更に好ましくは40〜110℃であり、圧力は特に制限されない。
【００１６】
本発明では、先に得られた混合物を蒸留して当該ガリウム−ジアミン錯体を取得した後、当該ガリウム−ジアミン錯体からジアミン化合物を解離させて、遊離の高純度トリアルキルガリウムを得ることができる。
【００１７】
前記反応混合物を蒸留して当該ガリウム−ジアミン錯体を取得する際の温度は、好ましくは50〜200℃、更に好ましくは100〜150℃であり、圧力は、好ましくは0.5〜100kPaA、更に好ましくは5〜10kPaAである。
【００１８】
前記ガリウム−ジアミン錯体からジアミン化合物を解離させて、遊離の高純度トリアルキルガリウムを得る方法としては、例えば、当該ガリウム−ジアミン錯体を加熱して蒸留し、その流出物として得る等の方法によって行われる。その際の温度は、好ましくは100〜220℃、更に好ましくは130〜200℃であり、圧力は、好ましくは0.5〜100kPaA、更に好ましくは20〜50kPaAである。
【００１９】
なお、前記ガリウム−ジアミン錯体の形成、蒸留によるガリウム−ジアミン錯体の取得及びガリウム−ジアミン錯体からジアミン化合物を解離させて、高純度トリアルキルガリウムを得る操作は、複数回行うことによって、より高純度のトリアルキルガリウムを得ることができる。又、トリアルキルガリウムは、公知の方法によって更に精製することもできる（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】J.Am.Chem.Soc.,84,3605(1962)
【００２０】
次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。なお、トリアルキルガリウムの金属原子の分析は、誘導プラズマ発光分析法（ICP-OES法）にて行った。
【００２１】
実施例１（高純度トリメチルガリウムの合成）
攪拌装置、ヴィグリュー型蒸留塔（２つの受器を付属）及び滴下漏斗を備えた内容積100mlの反応容器に、窒素雰囲気にて、N,N,N',N'-テトラブチル-1,6-ヘキサメチレンジアミン26g(76mmol)を加え、トリメチルガリウム（ケイ素原子を1質量ppm含む）18g(156mmol)をゆるやかに加え、攪拌しながら40℃で0.5時間攪拌させて、ガリウム−ジアミン錯体を形成させた。次いで、得られた反応混合物を減圧下で蒸留（100℃、7kPaA）し、低沸点成分（不純物）をドライアイスで冷却した受器に捕集し、ガリウム−ジアミン錯体を反応容器内に取得した。その後、ガリウム−ジアミン錯体を130〜200℃に加熱して減圧蒸留（40kPaA）し、流出物として、トリメチルガリウム12gを受器に得た（回収率；67％）。なお、得られたトリメチルガリウムは、ケイ素原子が0.05質量ppm以下、ケイ素原子以外の金属原子の合計含有量が0.56質量ppm以下（アルミニウム原子；0.09質量ppm以下、カルシウム原子；0.02質量ppm以下、カドミウム原子；0.03質量ppm以下、クロム原子；0.05質量ppm以下、銅原子；0.03質量ppm以下、鉄原子；0.05質量ppm以下、マグネシウム原子；0.02質量ppm以下、マンガン原子；0.02質量ppm以下、カリウム原子；0.1質量ppm未満、亜鉛原子；0.05質量ppm以下、ナトリウム原子；0.01質量ppm以下）しか混入していない高純度品であった。
【００２２】
比較例１（トリメチルガリウムの合成）
実施例１において、N,N,N',N'-テトラブチル-1,6-ヘキサメチレンジアミンの代わりに、トリ-n-ブチルアミン26g(127mmol)を使用した以外は、実施例１と同様にトリメチルガリウムの合成を行った。その結果、得られたトリメチルガリウムは、ケイ素原子が0.3質量ppm混入している低純度品であった。
【００２３】
比較例２（トリメチルガリウムの合成）
実施例１において、N,N,N',N'-テトラブチル-1,6-ヘキサメチレンジアミンの代わりに、N,N-ジメチルアニリン17g(140mmol)を使用した以外は、実施例１と同様にトリメチルガリウムの合成を行った。その結果、ガリウム−ジアミン錯体は形成したものの、N,N-ジメチルアニリンは解離せずに、遊離のトリメチルガリウムを得ることはできなかった。
【００２４】
実施例２（高純度トリエチルガリウムの合成）
実施例１において、トリメチルガリウムの代わりにトリエチルガリウムを用いたこと以外、実施例１と同様に反応を行うと、ケイ素原子が0.1質量ppm以下の高純度トリエチルガリウムが得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、高純度トリアルキルガリウム及びその製法に関するものである。高純度トリアルキルガリウムは、例えば、エピタキシャル成長法による高機能の化合物半導体の製造原料として有用な化合物である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケイ素原子の含有量が0.1質量ppm以下であることを特徴とする、高純度トリアルキルガリウム。
【請求項２】
一般式（１）
【化１】
（式中、Ｒ１は、炭素原子数１〜６のアルキル基を示す。）
で示されるトリアルキルガリウムと一般式（２）
【化２】
（式中、Ｒ２は、炭素原子数１〜６のアルキル基を示し、ｎは、４〜８の整数を示す。）
で示されるジアミン化合物を反応させてガリウム−ジアミン錯体を形成させ、次いで、反応混合物を蒸留して該ガリウム−ジアミン錯体を取得した後、該ガリウム−ジアミン錯体からジアミン化合物を解離させて、遊離のトリアルキルガリウムを得ることを特徴とする、高純度トリアルキルガリウムの製法。
【請求項３】
トリアルキルガリウムが、トリメチルガリウム又はトリエチルガリウムである請求項１記載の高純度トリアルキルガリウムの製法。
【請求項４】
ジアミン化合物が、N,N,N',N'-テトラブチル-1,6-ヘキサメチレンジアミンである請求項１記載の高純度トリアルキルガリウムの製法。
【請求項１】
ケイ素原子の含有量が0.1質量ppm以下であることを特徴とする、高純度トリアルキルガリウム。
【請求項２】
一般式（１）
【化１】
（式中、Ｒ１は、炭素原子数１〜６のアルキル基を示す。）
で示されるトリアルキルガリウムと一般式（２）
【化２】
（式中、Ｒ２は、炭素原子数１〜６のアルキル基を示し、ｎは、４〜８の整数を示す。）
で示されるジアミン化合物を反応させてガリウム−ジアミン錯体を形成させ、次いで、反応混合物を蒸留して該ガリウム−ジアミン錯体を取得した後、該ガリウム−ジアミン錯体からジアミン化合物を解離させて、遊離のトリアルキルガリウムを得ることを特徴とする、高純度トリアルキルガリウムの製法。
【請求項３】
トリアルキルガリウムが、トリメチルガリウム又はトリエチルガリウムである請求項１記載の高純度トリアルキルガリウムの製法。
【請求項４】
ジアミン化合物が、N,N,N',N'-テトラブチル-1,6-ヘキサメチレンジアミンである請求項１記載の高純度トリアルキルガリウムの製法。
【公開番号】特開２０１１−１７３９３４（Ｐ２０１１−１７３９３４Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３３９２２（Ｐ２０１１−１３３９２２）
【出願日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【分割の表示】特願２００６−２２４９２４（Ｐ２００６−２２４９２４）の分割
【原出願日】平成１８年８月２２日（２００６．８．２２）
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【分割の表示】特願２００６−２２４９２４（Ｐ２００６−２２４９２４）の分割
【原出願日】平成１８年８月２２日（２００６．８．２２）
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【Ｆターム（参考）】
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