Хлориды GaCl3 в Минске

Хлорид галлия (III) GaCl — технические характеристики и применение

Хлорид галлия (III) GaCl — неорганическое соединение, представляющее собой белые или бесцветные гигроскопичные кристаллы с температурой плавления 77,9 C и температурой кипения 201 C. В промышленных условиях GaCl получают прямым хлорированием металлического галлия газообразным хлором при нагревании либо взаимодействием оксида галлия с хлорирующими агентами. Соединение относится к классу кислот Льюиса средней силы и проявляет выраженную склонность к образованию димеров GaCl в газовой фазе и в неполярных растворителях.

Физико-химические параметры GaCl

Безводный хлорид галлия (III) характеризуется высокой реакционной способностью по отношению к влаге: при контакте с водой протекает экзотермический гидролиз с образованием оксохлоридов и соляной кислоты. В связи с этим работа с соединением требует использования инертной атмосферы (аргон, азот) и безводных растворителей. В расплавленном состоянии GaCl обладает низкой вязкостью и высокой электропроводностью, что позволяет применять его в качестве электролита в гальванических процессах.

Применение в полупроводниковой промышленности

Основная область использования GaCl — производство полупроводниковых материалов. Соединение служит прекурсором в процессах металлоорганической газофазной эпитаксии (MOCVD) и хлоридной эпитаксии при выращивании эпитаксиальных слоёв арсенида галлия (GaAs), нитрида галлия (GaN) и твёрдых растворов AlGaAs. В хлоридном методе переноса GaCl взаимодействует с арсином (AsH) в водородной атмосфере при температурах 700–800 C, что обеспечивает контролируемое осаждение слоёв с заданной толщиной и уровнем легирования.

В процессах газофазного травления GaCl применяют для селективного удаления оксидных слоёв с поверхности подложек. Хлорид галлия (III) также используется в качестве компонента электролитов при электрохимическом рафинировании галлия, где обеспечивает перенос ионов Ga в расплавленных солевых системах.

Каталитические свойства GaCl

Как кислота Льюиса, GaCl находит применение в органическом синтезе в качестве катализатора реакций Фриделя–Крафтса, включая алкилирование и ацилирование ароматических углеводородов. По каталитической активности GaCl сопоставим с хлоридом алюминия, однако проявляет большую селективность в реакциях с чувствительными функциональными группами. В процессах полимеризации изобутилена и стирола GaCl используют как инициатор катионной полимеризации, обеспечивающий получение полимеров с узким молекулярно-массовым распределением.

Требования к чистоте и формам поставки

Для применений в полупроводниковой отрасли требуется хлорид галлия (III) высокой чистоты с содержанием основного вещества не менее 99,999 % (5N). Контроль примесей осуществляется методами масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MS) и атомно-эмиссионной спектрометрии (ICP-AES). Критическими примесями являются кремний, железо, медь и щелочные металлы, суммарное содержание которых не должно превышать 1 ppm.

GaCl поставляется в запаянных стеклянных ампулах под вакуумом или в атмосфере инертного газа, а также в герметичных контейнерах из нержавеющей стали с тефлоновыми уплотнениями. Хранение осуществляется в сухих помещениях при температуре не выше 25 C вдали от источников влаги и окислителей.

Меры безопасности при работе с GaCl

Хлорид галлия (III) относится к веществам второго класса опасности. При попадании на кожу и слизистые оболочки вызывает химические ожоги вследствие гидролиза с образованием соляной кислоты. Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны — 2 мг/м (в пересчёте на HCl). Работы проводятся в вытяжном шкафу с использованием средств индивидуальной защиты: перчаток из бутилкаучука, защитных очков и респиратора с фильтром класса B. При утилизации отходов GaCl нейтрализуют водным раствором щёлочи с последующей переработкой осадка гидроксида галлия.

Вопросы и ответы