高纯氮气主要用于制造高质量的氮化物，这儿比较有代表性的氮化物有两种：氮化镓(GaN)和氮化硅(Si3N4)，前者是制造发光二极管的基础，而后者广泛应用于太阳能电池(光伏)、集成电路(IC)、液晶显示器(LCD)的制造，可以说高纯氮气是当今电子工业的原材料，是电子工业的大宗特气。

　　先来看一下高纯氮气应用中的一个具体反应：

　　(1)    Ga(CH3)3 + NH3 → GaN + 4CH4;

　　这个反应是制造发光二极管(LED)外延芯片的氮化镓的基础，反应在昂贵的MOCVD (有机金属气相沉积)设备上完成，

　　再来看一下高纯氨应用中的另一个反应：

　　(2)    3SiH4 + 4NH3 → Si3N4 + 12H2;

　　这个反应是制造氮化硅(Si3N4 )的基础，由硅烷(SiH4 )和高纯氨在较高温度下，在化学气相沉积(CVD)设备中进行反应，它被广泛用于硅基半导体的所有产业，包括太阳能电池(光伏)、集成电路(IC)、液晶显示器(LCD)等制造业。此反应也需要相当数量的高纯氨气，实际上也只有非常少量的氨气参与了以上的反应(数量级上的估计只有百分之一)，其中一个原因也是为了减少 SiH4 的使用量，因为硅烷也比高纯氨要昂贵，没有反应的氨也只有进入了尾气。

　　为什么要使用高纯氮气?

　　假如氨的纯度不够高，例如氨中混有一些水(水是很有可能跟氨相结合的，而且我们的环境中到处都是水)，会有什么后果呢?

　　对于氮化硅的合成和以硅材料为基础的电子产业的影响

　　那么在上面的反应 (2) 中，硅烷就会先跟水(而不是跟氨)反应：

　　(3)    SiH4 + 2H2O → SiO2 + 3H2;

　　实际上，只要氨中水含量达到万分之一，反应 (3) 就基本上代替了反应 (2)，反应生成的是 SiO2 而不是 Si3N4，这样就无法满足电子工业严格要求的工艺条件了，其中的原因在于水比氨更容易与硅烷反应结合，生成的 SiO2 也比 Si3N4 更稳定。目前相关太阳能电池(光伏)、集成电路(IC)、液晶显示器(LCD)等产业，对高纯氮气的纯度要求通常在 99.9999%(6N)以上。

　　对于氮化镓的合成和以氮化镓为基础的 LED 芯片的影响

　　那么对于 LED 的制造又是怎样呢?由反应 (1) 生成的氮化镓(一种化合物半导体材料)是制造 LED 的基础(就像硅作为单质半导体是制造集成电路的基础)，但是光有氮化镓是远远不够的，实际上，现在以氮化镓为基础制造的 LED 的结构已经非常复杂的，光看一看 LED 芯片制造公司往往都有多位博士在负责工艺就可以想象了。

　　(4)    2SiH4 + 2NH3 → 2SiN + 7H2;

　　也就是说，在掺杂时，反应 (4) 生产的 SiN 代替了反应 (1) 生成的 GaN，注意，这儿生成的是 SiN 而不是 Si3N4， SiN 可以贡献一个电子而 Si3N4 不能贡献电子，这样一部分 SiN 代替了 GaN 就形成了 n 型 GaN，但是假如高纯氨中含有水，那么反应将首先生成稳定的 SiO2 而不是 SiN (原因还是在于水比氨更容易与硅烷反应结合，生成的 SiO2 也比 SiN 更稳定)，而SiO2也是不能贡献电子的，这样也无法获得 n 型 GaN。

　　制造 p 型 GaN 所用的方法也是类似的，我们不进行详细的讨论，结论是：生成 MgN 代替了 GaN，可以贡献一个空穴，假如高纯氨中含有水，那么将生成更稳定的 MgO 而不是 MgN，因此也无法贡献空穴。推荐阅读：高纯氮气是多领域中不可或缺的气体

　　假如要想让 LED的发光增强，那就要设法增多其中的电子和空穴(称为载流子)，这样就对高纯氮气的纯度提出了非常高的要求，实验已经证明，高纯氨中的含水量会大大地影响到 LED 的亮度，原因就在于高纯氮气中的微量水会大大降低载流子的浓度。目前在 LED 制造中，对高纯氮气的纯度要求是 99.99999% (7N)以上。

　　使用不纯的高纯氮气，更具体地说，含水的氨， 在芯片制造中就会生成更稳定的氧化物而不是氮化物 ，从而降低甚至摧毁芯片的性能。实际上，在电子工业中，在一定程度上可以说，水差不多是有害的物质了，因此人们对工艺中用到的其他气体(如氮气、氢气、氩气等)的含水量也有非常高的要求，幸运的是这些气体(都是非极性分子)跟水的作用都比较弱，它们的提纯和含水量检测都比较容易。但是氨与它们不同，氨和水的相互作用太强了。

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