Бромид галлия GaBr3: физико-химические свойства и применение
Бромид галлия GaBr3 — неорганическое бинарное соединение галлия и брома, относящееся к классу галогенидов металлов. При нормальных условиях представляет собой бесцветные или слегка желтоватые гигроскопичные кристаллы ромбической сингонии. Молекулярная масса — 309,44 а.е.м. Температура плавления — 121,5 C, температура кипения — 278,8 C. В твёрдой фазе GaBr3 существует в виде димерных молекул Ga2Br6 с мостиковыми атомами брома, что определяет его склонность к образованию координационных соединений.
Соединение интенсивно гидролизуется во влажном воздухе с выделением бромистого водорода, поэтому хранится и транспортируется в герметичной таре из стекла или фторопласта в атмосфере сухого инертного газа. GaBr3 хорошо растворим в бензоле, четырёххлористом углероде, сероуглероде и диэтиловом эфире; в воде растворяется с разложением.
Ключевые технические параметры
| Параметр | Значение | Метод контроля | Условия | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля основного вещества | 99,99 % (4N) | ICP-MS | сухой бокс, Ar | для полупроводниковых процессов |
| Температура плавления | 121,5 C | ДСК | запаянная ампула | эндотермический пик |
| Температура кипения | 278,8 C | перегонка | инертная атмосфера | разложение выше 300 C |
| Растворимость в бензоле | растворим | гравиметрия | 20 C | образует аддукты |
Применение в промышленности и лабораторной практике
- Прекурсор для эпитаксиального осаждения слоёв GaN и GaAs в установках MOCVD и HVPE при получении светодиодных гетероструктур.
- Катализатор в реакциях Фриделя–Крафтса и полимеризации олефинов в нефтехимическом синтезе.
- Реагент для синтеза галлийорганических соединений, включая триметилгаллий и триэтилгаллий.
- Компонент электролитов и ионных жидкостей в электрохимических исследованиях.
Совместимость материалов и условия эксплуатации
GaBr3 агрессивно воздействует на влагу и большинство металлов, поэтому контакт с углеродистой сталью, медью и алюминием недопустим. Для реакторного оборудования применяют стекло Pyrex, кварц, фторопласт PTFE/PFA, а также никель-молибденовые сплавы Hastelloy C-276. Рабочие температуры в реакторах синтеза не превышают 250 C во избежание термической диссоциации. Транспортировка осуществляется в запаянных ампулах под аргоном марки ОСЧ.
Вопросы и ответы
Какая квалификация GaBr3 требуется для MOCVD-процессов?
Для эпитаксии применяют GaBr3 чистотой не ниже 99,999 % (5N) с содержанием кремния и углерода менее 1 ppm, поставляемый в запаянных ампулах под аргоном.
Почему GaBr3 хранят в инертной атмосфере?
Соединение гидролизуется влагой воздуха с выделением HBr и образованием оксибромидов галлия, что снижает чистоту и реакционную способность реагента.
Какие материалы совместимы с расплавом GaBr3?
Кварц, стекло Pyrex, PTFE, PFA и сплавы на основе никеля Hastelloy C-276. Углеродистая сталь и алюминий подвергаются коррозии.
При какой температуре GaBr3 перегоняется без разложения?
Вакуумная перегонка проводится при 150–200 C и остаточном давлении 1–10 мм рт. ст.; выше 300 C начинается заметная диссоциация.
