一种提高氮化镓晶体质量的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105483828A(43)申请公布日2016.04.13(21)申请号201510978681.3(22)申请日2015.12.24(71)申请人成都新柯力化工科技有限公司地址610091四川省成都市青羊区蛟龙工业港东海路4座(72)发明人陈庆孙丽枝(51)Int.Cl.C30B29/40(2006.01)C30B5/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页(54)发明名称一种提高氮化镓晶体质量的制备方法(57)摘要本发明属于无机化合物半导体材料领域，特别涉及一种提高氮化镓晶体质量的制备方法。首先将金属镓盐与成核诱导剂分散在聚乙烯醇水溶液中，加入水性胶黏剂高速搅拌，使镓盐和成核诱导剂包覆在聚乙烯醇形成的凝胶网络结构中，再高压均质形成纳米复合凝胶，将得到的复合凝胶均匀涂覆在表面处理过的Si衬底上，置于管式炉中在氮气氛围中干燥后，将管式炉温度升高至850~1050℃，通入氨气反应90~110min，停止通氨气在氮气氛围中冷却至室温，得到晶型规则的淡黄色氮化镓晶体。本发明采用镓盐和成核诱导剂形成的复合纳米凝胶涂覆在Si衬底上制备氮化镓晶体，使氮化镓晶体表面形貌好、晶型规则、产量高、纯度高，具有广泛的应用价值。CN105483828ACN105483828A权利要求书1/1页1.一种提高氮化镓晶体质量的制备方法，其特征在于利用成核诱导剂制备晶型完整的氮化镓，包括以下步骤：（1）将聚乙烯醇与水配制成浓度为80~150g/L的聚乙烯醇水溶液，将金属镓盐粉末和成核诱导剂按质量比为1:0.2~0.3混合加入到聚乙烯醇水溶液中，在高速搅拌机中以1000~1500rpm的速度搅拌混合10~20min，得到混合浆料；（2）将水性胶黏剂加入到步骤（1）得到的浆料中，设置反应温度为80~120℃，搅拌速度为1500～3000rpm，利用高速搅拌机混合搅拌30~60min，使金属镓盐粉末和成核诱导剂包覆在聚乙烯醇形成的凝胶网络结构，形成复合凝胶乳液，再送入高压均质机中进行高压均质两次，使乳液形成纳米复合凝胶；所述的成核诱导剂剂为纳米氧化钪、纳米氧化钇、纳米氧化镧、纳米氧化铈中的一种或几种；（3）将已切好的Si衬底分别用乙醇和去离子水超声清洗10~15min，去除衬底表面有机物，将Si衬底置于HF:H2O2＝1:8溶液中超声3～8分钟，用去离子水清洗去除表面氧化物和有机物，用氮气将清洗后的Si衬底吹干；（4）将步骤（2）得到的纳米混合凝胶均匀涂覆在步骤（3）处理后的Si衬底上，置于石英舟中，送入管式炉的中部恒温区，向管式炉中通入流量为40sccm的氮气，加热到100~150℃干燥20~40min，将管式炉的温度升温至850~1050℃，停止通氮气，通入流量为80~150sccm的氨气反应90~110min，关闭氨气，通入氮气，在氮气氛围中冷却至室温，得到淡黄色氮化镓晶体。2.根据权利要求1所述的一种提高氮化镓晶体质量的制备方法，其特征在于步骤（1）中所述的金属镓盐为硝酸镓、氯化镓、醋酸镓、草酸镓中的一种或几种；所述的聚乙烯醇的用量为金属镓盐质量的10~15%。3.根据权利要求1所述的一种提高氮化镓晶体质量的制备方法，其特征在于步骤（2）中所述的水性胶黏剂为羧甲基纤维素、水性聚氨酯、水溶性淀粉、海藻酸钠、瓜尔胶中的一种或几种；水性胶黏剂的用量为聚乙烯醇质量的1~5%。4.根据权利要求1所述的一种提高氮化镓晶体质量的制备方法，其特征在于步骤（4）中所述的管式炉升温，控制升温速率为5~12℃/min。2CN105483828A说明书1/5页一种提高氮化镓晶体质量的制备方法技术领域[0001]本发明属于无机化合物半导体材料领域，特别涉及一种提高氮化镓晶体质量的制备方法。背景技术[0002]以氮化镓为代表的第三代半导体材料由于能量禁带一般大于3.0eV，又被称为宽禁带半导体。相比于传统的硅基和砷化镓基半导体材料，第三代半导体材料由于其特有的禁带范围、优良的光、电学性质和优异的材料性能，能够满足大功率、高温高频和高速半导体器件的工作要求，在汽车及航空工业、医疗、军事和普通照明方面具有十分广泛的应用前景。[0003]GaN材料属于直接跃迁型宽禁带半导体材料，宽直接带隙为3.4eV，同时也是一种极稳定的、坚硬的高熔点材料，具有电子饱和速率高、介电系数小、导热性能好和抗辐射强度高等优良性能，是制作发光二极管(LED)、激光二极管(LD)和高温大功率集成电路的理想材料。GaN还具有强的原子键、高的热导率、好的化学稳定性(几乎不被任何酸腐蚀)、高击穿电压和强抗辐照能力等，在合成高温气敏传感器材料、高密度信息存储、高速激光打印、紫外探测器、高频微波器件和高密度集成电路等应用方面也有着广阔的应用潜