南大光电撑起国有MO源产业化的明天

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江苏南大光电材料股份有限公司（Jiangsu Nata Opto-electronic Material Co., Ltd.）是我国研究和生产高纯金属有机化合物（MO源）的基地，也是国家863计划MO源研究成果实现产业化的生产厂家。与英国Epichem、美国Akzo Nobel、Rohm Haas和日本住友一起成为全球领先的MO源供应商，我国成为继英国、美国、日本之后的第四个生产高质量MO源的国家。
MO源是采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）技术进行外延生长时的支撑材料，比如GaAs、GaN、InP、AlGaAs等化合物半导体超薄型膜材料，用来生产HB-LED、HEMT器件、半导体激光器、太阳能电池等；特别是在半导体照明、红外探测、高效太阳能电池、超高速计算机等方面的应用，具有广阔的发展前景，所以MO潜在市场巨大。



这些外延片中的Ga、Al、In都来自MO源，P、As元素目前大多来自磷烷（PH3）和砷烷（AsH3），而无机物AsH3和PH3是剧毒物质，在室温下是气体，需要高压储存；它对使用人员来说安全性差，也不符合环境要求。PH3、AsH3最后有可能被有机磷、砷化合物叔丁基膦（TBP）、叔丁基胂（TBA）代替，TBP、TBA在室温下是液体，储存和使用为常压状态，符合使用安全和环保要求，其使用率远高于PH3、AsH3。孙教授指出，南大光电早在国家“八五”计划中已经超指标完成了“863”下达的TBP、TBA攻关任务，经香港中文大学使用，做出了世界一流的器件。南大光电的此项技术已处于世界领先地位。
MO源的生产主要有四个环节：合成、纯化、分析和灌装。在一般的生产厂，往往在纯化后进行整批检测、合格后再灌装；但是南大光电的做法是在纯化后在生产线上直接进行灌装，并对每瓶产品进行瓶口检测，使得MO源能100%地通过检测，排除灌装过程可能由钢瓶带来的二次污染，确保出厂MO源的质量。孙教授表示，在整个流程中南大光电只 只为钢瓶申请了两项专利，还有其他五项关键技术不准备申请。
在南大光电二十年的MO源研发史上，先后有20多种产品通过了国家的鉴定或验收，包括三甲基镓（TMGa）、三甲基铟（TMIn）、三甲基铝（TMAl）、三甲基锑（TMSb）、二甲基锌（DMZn）、三乙基镓（TEGa）、三乙基铝（TEAl）以及二茂镁（Cp2Mg）等，MO源纯度在5N-6N之间。它们具有各自的化学和物理特性（熔点、沸点、密度和蒸气压）。比如，二茂镁和三甲基铟两者在室温下呈白色晶体状，其他全部是无色透明液体。MO源对水和空气的稳定性很差，若低浓度蒸气接触空气后会发烟，产品暴露在空气中会自燃；当遇到水时会发生爆炸性的剧烈反应。
通过采用电感耦合等离子光谱（ICP-OES）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）联合互补法，检测产品中痕量的元素杂质；并保证所含主元素金属量占整个杂质的比例在99.999%（5N）以上；再用Fourier变换核磁共振仪（FT-NMR）检测产品中痕量的有机杂质，特别是含氧杂质。除此以外，南大光电还自备了MOCVD设备生长GaAs、InP等外延片，再对其进行Hall参数等应用测试。
南大光电的各类MO源产品所使用的封装钢瓶容器，对阀门、钢材、焊接和抛光均要求很高，瓶体及管道都使用316L不锈钢，阀门选用美国SWAGELOK的隔膜阀并配有1/4英寸VCR接头，它的内壁是经过机械和电抛光处理，有效地降低了内壁的微小刺与MO源发生化学反应而沾污产品。钢瓶在回收后，经安全处理、检漏后，再清洗、检测、烘干、密封等二十几道工序，方可决定再次使用。
MO源是在高纯度的惰性气体环境下进行封装的，比如氮气或氢气，要保证里面的水汽和氧的含量小于0.1ppm。合成投料涉及配方机密，既要实现批量产品之间的质量保证，也要控制成本。
孙教授说，如果将MO源的发展比作万里长征的话，现在的状况好比刚下井冈山。今后，南大光电将加大在国际市场上的推广力度，做好售后技术支持工作。在技术上，除积极跟踪国际MO源发展的新品种、新水平外，还要努力开发新的MO源品种，创立响亮的中国MO源“NATA”品牌，服务于全球客户，支持整个化合物半导体制造业的发展。

Daniel-Yuee

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