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高純氨氣技術(shù)指標(biāo)及用途

所屬分類(lèi)：常見(jiàn)解答    發(fā)布時(shí)間： 2022-06-09    瀏覽次數(shù)：2377


高純氨氣（High Purity Ammonia）， NH3，有刺激性惡臭的無(wú)色氣體，極易溶于水。高純氨氣是強(qiáng)腐蝕性有毒物質(zhì)，對(duì)皮膚和眼睛有強(qiáng)烈腐蝕作用，產(chǎn)生嚴(yán)重疼痛性灼傷。我國(guó)高純氨規(guī)?；a(chǎn)始于1999年。


高純氨產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)

 項(xiàng)目 電子級(jí)
 氨（NH3）純度（體積分?jǐn)?shù)）/10-2 99.9995
 氧（O2）含量（體積分?jǐn)?shù)）/10-6 1
 氮（N2）含量（體積分?jǐn)?shù)）/10-6 1
 一氧化碳（CO）含量（體積分?jǐn)?shù)）/10-6 1
 烴（C1~C3）含量（體積分?jǐn)?shù)）/10-6 1
 水分（H2O）含量（體積分?jǐn)?shù)）/10-6 3
 總雜志含量（體積分?jǐn)?shù)）/10-6 5
超高純氨氣產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)
 項(xiàng)目 電子級(jí)
 氨（NH3）純度（體積分?jǐn)?shù)）/10-2 99.99994
 氧（O2）含量（體積分?jǐn)?shù)）/10-6 0.1
 氫（H2）含量（體積分?jǐn)?shù)）/10-6 0.1
 一氧化碳（CO）含量（體積分?jǐn)?shù)）/10-6 0.05
 二氧化碳（CO2）含量（體積分?jǐn)?shù)）/10-6 0.1
 烴（C1~C3）含量（體積分?jǐn)?shù)）/10-6 0.05
 水分（H2O）含量（體積分?jǐn)?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(yáng)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(gè)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(jī)金屬氣相沉積）設(shè)備上完成。

【2】3SiH4 + 4NH3→ Si3N4 + 12H2；

這個(gè)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(xué)氣相沉積（CVD）設(shè)備中進(jìn)行反應(yīng)，此反應(yīng)也需要相當(dāng)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?chē)h(huán)境中到處都是水），會(huì)有什么后果呢？

硅烷會(huì)先跟水（而不是跟氨）反應(yīng)：

SiH4 + 2H2O → SiO2 + 3H2；

實(shí)際上，只要氨中水含量達(dá)到萬(wàn)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(wú)法滿(mǎn)足電子工業(yè)嚴(yán)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(qiáng)，那就要設(shè)法增多其中的電子和空穴（稱(chēng)為載流子），這樣就對(duì)高純氨的純度提出了非常高的要求，實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明，高純氨中的水會(huì)首先反應(yīng)生成穩(wěn)定的 SiO2 ，而SiO2是不能貢獻(xiàn)電子的，這樣也無(wú)法獲得 n 型 GaN。會(huì)極大地影響到 LED的亮度，原因就在于高純氨中的微量水會(huì)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(huì)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(lái)，人們就知道氨的氣味。18世紀(jì)，..化學(xué)家約瑟夫·布萊克（蘇格蘭）、彼得·沃爾夫（愛(ài)爾蘭）、卡爾·威廉·舍勒（瑞典/德國(guó)）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(guò)熱水蒸汽反應(yīng)制的氨。1785年，法國(guó)化學(xué)家克勞德·路易斯·貝索萊測(cè)定了它的元素組成。？

氮原子有5個(gè)價(jià)電子，其中有3個(gè)未成對(duì)，當(dāng)它與氫原子化合時(shí)，每個(gè)氮原子可以和3個(gè)氫原子通過(guò)極性共價(jià)鍵結(jié)合成氨分子。

氨氣分子球棍模型

從氨的結(jié)構(gòu)來(lái)看，氨分子里的氮原子還有一個(gè)孤對(duì)電子，可以結(jié)合成質(zhì)子，顯示堿性；可作為L(zhǎng)ewis堿，形成配位化合物（如加合物）；氨分子上有三個(gè)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。