Диэтилцинк (DEZn)
- от объёма, заполните заявку
Диэтилцинк (DEZn, Zn(C2H5)2) — металлоорганическое соединение цинка, широко применяемое как источник цинка в технологиях MOCVD, ALD и PECVD. Представляет собой бесцветную пирофорную жидкость с высоким давлением паров. Диэтилцинк является стандартным p-легирующим прекурсором для полупроводниковых соединений III–V групп, а также основным источником цинка для осаждения плёнок оксида цинка (ZnO) — прозрачного проводящего оксида, востребованного в фотовольтаике и дисплейной промышленности.
Физико-химические свойства диэтилцинка
Диэтилцинк — линейное мономерное соединение цинка с двумя этильными лигандами. Является одним из старейших металлоорганических соединений: впервые синтезирован Эдвардом Франкландом в 1848 году при реакции цинка с этилиодидом. Именно с диэтилцинка началась металлоорганическая химия как самостоятельная дисциплина.
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Химическая формула | Zn(C2H5)2 |
| Номер CAS | 557-20-0 |
| Молекулярная масса | 123,51 г/моль |
| Температура плавления | −28 °C |
| Температура кипения | 117–118 °C |
| Температура вспышки | −28 °C |
| Температура разложения | ~ 120 °C (взрывоопасное разложение) |
| Плотность при 25 °C | 1,205 г/см³ |
| Показатель преломления (nD20) | 1,498 |
| Внешний вид | Бесцветная жидкость |
| Пирофорность | Самовоспламеняется на воздухе (горит голубым пламенем) |
| Растворимость | Растворим в углеводородных растворителях; бурно реагирует с водой |
Давление паров диэтилцинка
DEZn обладает относительно высоким давлением паров, что упрощает его подачу в реактор без нагрева бабблера.
log P(Торр) = 8,28 − 2109 / T(K)
| Температура | Давление паров, Торр |
|---|---|
| 0 °C (273,15 K) | ≈ 3,6 |
| 20 °C (293,15 K) | ≈ 12 |
| 25 °C (298,15 K) | ≈ 16 |
| 40 °C (313,15 K) | ≈ 40 |
Применение диэтилцинка
p-легирование полупроводников III–V групп
Основное применение DEZn в полупроводниковой промышленности — p-легирование эпитаксиальных слоёв арсенида галлия (GaAs), фосфида галлия (GaP), фосфида индия (InP) и их тройных/четверных твёрдых растворов. Цинк встраивается в подрешётку III группы, формируя акцепторный уровень и обеспечивая дырочную проводимость. DEZn подаётся в реактор одновременно с основными прекурсорами при MOCVD-росте, концентрация легирования регулируется потоком DEZn.
Осаждение оксида цинка (ZnO)
DEZn в сочетании с кислородсодержащими реагентами (молекулярный O2, H2O, O3) используется для осаждения плёнок ZnO методами MOCVD, PECVD и ALD. Плёнки ZnO востребованы как:
— прозрачные проводящие покрытия (TCO) для тонкоплёночных солнечных элементов;
— функциональные покрытия для OLED-дисплеев и ЖК-панелей;
— газочувствительные слои для сенсоров;
— пьезоэлектрические плёнки для MEMS-устройств.
Осаждение сульфида цинка (ZnS)
В сочетании с H2S диэтилцинк применяется для ALD-осаждения плёнок ZnS — материала, востребованного в оптоэлектронике и инфракрасной оптике.
Органический синтез и катализ
DEZn широко используется в органической химии: реакция Симмонса-Смита (циклопропанирование олефинов), асимметрическое алкилирование альдегидов, реакции кросс-сочетания (Негиши). В промышленных масштабах DEZn применяется в качестве сокатализатора полимеризации олефинов.
Требования к чистоте диэтилцинка
В зависимости от области применения доступны несколько классов чистоты DEZn.
| Класс чистоты | Обозначение | Назначение |
|---|---|---|
| ≥ 95% | Технический | Органический синтез, катализ |
| ≥ 99,999% (5N) по Zn | Electronic Grade (EG) | p-легирование III–V структур |
| ≥ 99,9999% (6N) по Zn | Select Semiconductor Grade (SSG) | Прецизионное легирование, оптоэлектроника |
| Специальный (TCO grade) | DEZn TCO | Осаждение прозрачных проводящих оксидов для солнечных элементов |
Безопасность при работе с диэтилцинком
Пирофорность. DEZn самовоспламеняется при контакте с воздухом, горит голубым пламенем с характерным чесночным запахом. Плотность DEZn (1,205 г/см³) выше плотности воды, поэтому при попадании в воду вещество тонет. Тушение — только сухими порошковыми средствами, песком, известью. Применение воды категорически запрещено.
Реакция с водой. Бурная экзотермическая реакция с выделением этана — горючего газа, способного воспламениться от тепла реакции. Нельзя допускать контакт DEZn с водой, спиртами, кислотами, хлором и другими окислителями.
Токсичность. Контакт с кожей вызывает тяжёлые термические и химические ожоги. Контакт с глазами может привести к необратимому повреждению роговицы. Вдыхание паров и продуктов горения вызывает раздражение дыхательных путей; длительное воздействие мелкодисперсного оксида цинка вызывает «литейную лихорадку» (metal fume fever): боль в горле, головная боль, озноб, тошнота (симптомы проходят в течение 24–48 часов). Работа с DEZn допускается только в герметичных системах под инертной атмосферой.
Упаковка и транспортировка DEZn
Для MOCVD/ALD диэтилцинк поставляется в стальных баллонах с электрополированной внутренней поверхностью, мембранными клапанами и сифонной трубкой. Для синтеза и катализа доступны растворы DEZn в гексане, гептане или толуоле (1,0–1,5 М). Каждая партия сопровождается сертификатом анализа (CoA) и паспортом безопасности (SDS).
Транспортировка: UN 1366, класс 4.2 (пирофорная жидкость), группа упаковки I. NFPA 704: здоровье 3, воспламеняемость 4, реактивность 3 (W — реагирует с водой).
Материалы и сплавы для промышленных задач
WM6 · B 617 · P-CuPb10Sn10 · 44774 · A5556B-WY · M27200 · G 4823 · Marker 4501 · 4333 · A05112 · 3.2373.61 · STR 310 · NI 102 · CuNi12Zn25Pb · MIL-4N1W · CuZn42PbAl · A 688 Grade 800H
