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高純氨氣技術(shù)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)：2389


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(shù)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(shù)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(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 （有機金屬氣相沉積）設(shè)備上完成。

【2】3SiH4 + 4NH3→ Si3N4 + 12H2；

這個反應(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，在化學氣相沉積（CVD）設(shè)備中進行反應(yīng)，此反應(yīng)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(yīng)：

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(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，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(yīng)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(yīng)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(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孤對電子，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。