CH352831A

CH352831A - Verfahren zur Reinigung von Gallium

Info

Publication number: CH352831A
Authority: CH
Inventors: Guenther Dr Chem Plust Heinz
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1956-11-21
Filing date: 1956-11-21
Publication date: 1961-03-15

Description


      Verfahren        zur        Reinigung    von     Gallium       Die Erfindung betrifft ein     Verfahren    zur Reini  gung von Gallium, wie solches beispielsweise für die  Herstellung von halbleitenden Verbindungen     in.    Halb  leiter-Gleichrichtern verwendet wird. Das nach dem  erfindungsgemässen Verfahren     erhaltene    Gallium ist  wesentlich reiner als dasjenige, welches auf bekannte  Weise, etwa durch Einkristall- oder Zonenziehen,  Elektrolyse,     Disproportionierung    von     Galliumchlo-          rid    oder Ausschütteln mit Quecksilber gewonnen  werden kann.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch ge  kennzeichnet, dass zwecks     Abtrennung    von     Begleit-          stoffen    des Galliums eine     galliumorganische    Verbin  dung durch Umsetzung von technisch reinem Gallium  mit einer organischen Verbindung eines     anderen     Metalls hergestellt wird und die     galliumorganische     Verbindung unter Rückbildung von reinerem Gallium  durch     Ultraviolettbestrahlung    zersetzt wird.

   Die Her  stellung geeigneter Verbindungen etwa von der For  mel     GaH.,R"_"        (R:        Kohlenwasserstoffrest,    x = 0  oder 1 oder 2) kann nach einer der bekannten Me  thoden geschehen. Geeignet sind beispielsweise       Gallium-triäthyl,        Gallium-tri        isopropyl    und Gallium  tri-isobutyl, welche mit Vorteil aus den entsprechen  den Quecksilberverbindungen hergestellt werden:

    
EMI0001.0024     
  
    3 <SEP> HgR2 <SEP> -!- <SEP> 2 <SEP> Ga <SEP> <U>T</U> <SEP> 2 <SEP> GaR3 <SEP> + <SEP> 3 <SEP> Hg       Es ist zweckmässig, die     galliumorgani.sche    Verbin  dung vor ihrer     Zersetzung    durch     fraktionierte    Destilla  tion zu reinigen. Die Verbindung wird sodann     als     solche oder z.

   B. in gelöstem Zustand durch Ultra  violettbestrahlung zersetzt     (geeignete    Lösemittel sind  unter anderem     Äthyläther,        Tetrahydrafuran    und       Dioxan),    wobei die in der Zeichnung dargestellte Ein  richtung verwendet werden kann, welche zur konti  nuierlichen Produktion von Gallium mit einer Rein-         heit    von wenigstens     99,99911/9    geeignet ist. Dem Zer  setzungsgefäss G wird durch das Rohr E die zu zer  setzende Verbindung     V    zusammen mit einem     SchutT-          gas    (z.

   B.     Wasserstoff,        Stickstoff    oder Argon) zuge  führt. B ist eine Quelle für ultraviolette Strahlung,  z. B. eine     Quecksilberdampflampe.    Die Verbindung       zerfällt    unter Einwirkung     dieser    Strahlung unter  anderem gemäss nachstehenden     Bruttoreaktionsglei-          chungen    in Gallium sowie gesättigte und ungesättigte       Kohlenwasserstoffe    und Wasserstoff:

    
EMI0001.0046     
  
    2 <SEP> Ga <SEP> (C@H5)3 <SEP> <U>--@</U> <SEP> 2 <SEP> Ga <SEP> + <SEP> 3 <SEP> C2H4 <SEP> + <SEP> 3 <SEP> C2H6
<tb>  Ga <SEP> (C#,H5) <SEP> 3 <SEP> #- <SEP> Ga <SEP> + <SEP> 3 <SEP> C2H4 <SEP> + <SEP> 3j2 <SEP> H2       Das Gallium sammelt sich bei Ga     im    unteren     Teil     des Gefässes und kann kontinuierlich durch den  Hahn H entnommen werden. Die     Kohlenwasserstoffe     und der Wasserstoff ziehen     mit    dem Schutzgas durch  das Rohr A ab.  



  Die     Galliumabscheidung    kann durch Rühren mit  dem Flügel R     gefördert    werden, ausserdem durch Er  wärmen der     Verbindung        V    auf eine Temperatur, bei  welcher noch keine merkliche     thermische        Zersetzung     eintritt.

   Eine solche würde nämlich     Gallium        in        Form     eines grauschwarzen Pulvers     liefern,    welches nicht sehr  rein ist und nur schwer zu einer homogenen     Schm--1ze          vereinigt    werden     kann;

      auch lassen sich aus dieser  Form keine     Einkristalle        ziehen.    Geeignete Tempera  turen sind 50 C für     Gallium-triäthyl    und     1000C     für     Gallium-tri-isopropyl    und     Gallium-tri-isobutyl.     Unter diesen Bedingungen     fällt    das Gallium in     grossen     Tropfen an, die sich von selbst zu einer homogenen  Schmelze vereinigen, welche dem Gefäss ohne Schwie  rigkeit entnommen werden kann.  



  Die     galliumorganische    Verbindung kann auch  durch     Umsetzung    von Gallium mit der entsprechen  den Verbindung eines anderen Metalls hergestellt      werden, beispielsweise mit derjenigen von Zink ge  mäss der     Formel:     3     ZnR@        -h-    2 Ga     ->    2     GaR3    + 3 Zn  Anhand des folgenden Ausführungsbeispiels soll  das     erfindungsgemässe    Verfahren näher erläutert  werden:

    15 g technisch reines Gallium mit einer analytisch  ermittelten Zusammensetzung von     99,90/9    Gallium,       0,04%        Kupfer        und        0,060/a        Eisen        wird        mit        95        g          Quecksilber-di-isopropyl    gemischt.

   Diese Mischung  wird während 20 Stunden unter     Rühren    auf einer  Temperatur von 120 C     gehalten.    Anschliessend wird  die entstandene Reaktionsmischung auf 20 C abge  kühlt und das     gebildete        Gallium-tri-isopropyl    durch  Filtrieren und Destillieren unter Stickstoff     als    Schutz  gas abgetrennt. Das     Gallium-tri-isopropyl    wird durch  fraktionierte Vakuumdestillation     gereinigt    und die  Fraktion     zwischen    60 und 100 C     zur    weiteren Ver  wendung entnommen.  



  Das auf diese Weise gereinigte     Gallium-tri-iso-          propyl    wird in     Äthyläther    zu einer     60prozentigen     Lösung gelöst, welche durch das Rohr E der in der  Zeichnung dargestellten Einrichtung mit einer Ge  schwindigkeit von 0,01 g     Gallium-tri-isopropyl    pro  Minute zusammen mit<B>0,11</B> Stickstoff pro Minute als       Schutzgas    in das     Zersetzungsgefäss    G gebracht wird.

    Der Inhalt des Zersetzungsgefässes wird durch ein       Heizbad    in einem Temperaturbereich von<B>80</B> bis  100 C gehalten und durch die in der Mitte des       Zersetzungsgefässes    angebrachte     Quecksilberdampf-          lampe    B der Einwirkung ultravioletter Strahlung aus  gesetzt.  



  Das entstehende Gallium     trennt    sich leicht von  die Reaktionsmischung in Form von grossen Tropfen,  die sich im unteren Teil<I>Ga</I> des     Zersetzungsgefässes     zu einer homogenen     Galliumschmelze    sammeln. Die       Schmelze    wird durch den Hahn H in einer Menge  von     ungefähr    0,002 g pro Minute entnommen. Gleich  zeitig werden die durch die Zersetzung von     Galliurn-          tri-isopropyl    gebildeten     Kohlenwasserstoffe    und der  Wasserstoff zusammen mit dem Lösungsmittel Äther  kontinuierlich durch das Rohr A mittels des Schutz  gases aus dem Gefäss entfernt.

      Das gewonnene     Gallium    zeigt bei der     Analyse          eine        Reinheit        von        99,999%.     



       Wurde    die     galliumorganische    Verbindung aus der  entsprechenden Quecksilberverbindung hergestellt, so       enthält    das gewonnene Gallium an     spektralanalytisch     nachweisbaren Fremdmetallen nur noch Quecksilber,  welches sich nach bekannten Verfahren, z. B. Ein  kristallziehen, leicht     entfernen    lässt.

Claims

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Reinigung von Gallium, dadurch ge kennzeichnet, dass zwecks Abtrennung von Begleit- stoffen des Galliums eine galliumorganische Verbin dung durch Umsetzung von technisch reinem Gallium mit einer organischen Verbindung eines anderen Me- talles hergestellt wird und die galliumorganische Ver bindung unter Rückbildung von reinerem Gallium durch Ultraviolettbestrahlung zersetzt wird. UNTERANSPRÜCHE 1.

Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die galliumorganische Verbindung vor ihrer Zersetzung durch fraktionierte Destillation gereinigt wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die galliumorganische Verbindung kontinuierlich einem Zersetzungsgefäss zugeführt und das Gallium diesem Gefäss kontinuierlich entnommen wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die galliumorganische Verbindung bei der Zersetzung durch Ultraviolettbestrahlung auf eine Temperatur erwärmt wird, bei welcher noch keine merkliche thermische Zersetzung eintritt. 4.

Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die galliumorganische Verbindung durch Umsetzung von Gallium mit einer Verbindung der Formel HgR!?, wobei R = Kohlenwasserstoffrest bedeutet, hergestellt wird. 5. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass nach der Zersetzung gewonnenes Gallium durch Einkristallziehen von Quecksilber be freit wird.