[發明專利]自催化生長大尺寸β?Ga2O3微米線的方法有效
| 申請號: | 201510735744.2 | 申請日: | 2015-11-03 |
| 公開(公告)號: | CN105481002B | 公開(公告)日: | 2017-04-19 |
| 發明(設計)人: | 馮秋菊;劉佳媛;徐坤;楊毓琪;潘德柱;李夢軻 | 申請(專利權)人: | 遼寧師范大學 |
| 主分類號: | C01G15/00 | 分類號: | C01G15/00 |
| 代理公司: | 大連非凡專利事務所21220 | 代理人: | 閃紅霞 |
| 地址: | 116029 遼寧*** | 國省代碼: | 遼寧;21 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 催化 生長 尺寸 ga sub 微米 方法 | ||
技術領域
本發明屬于納米材料制備技術領域,尤其是一種無需催化劑,操作簡單、重復性好,可降低制作成本且減少襯底污染,利于后期納米器件制作的自催化生長大尺寸β-Ga2O3微米線的方法。
背景技術
β-Ga2O3材料是一種直接帶隙的氧化物半導體材料,其禁帶寬度可達4.9eV,對應的吸收邊處于日盲區(波長小于280nm的紫外波段),同時β-Ga2O3材料還具有優良的電學、傳導及熱穩定性能,使其在光電器件、紫外探測器和氣敏傳感器等領域都有著極高的應用價值。眾所周知,納/微米材料與薄膜材料相比,具有更大的比表面積及小尺寸效應等特有的性質,日益成為國內外學者研究的熱點和重點領域。特別是微米線由于其尺寸較大,可以直接在肉眼或光學顯微鏡下操作,具有方便、簡單、靈活等優勢而受到了人們的極大關注。目前,大多是采用化學氣相沉積方法生長β-Ga2O3微/納米結構,首先利用熱蒸發或濺射的方法在襯底表面蒸鍍一層貴金屬(金、鉑等)薄層作為催化劑層,然后將反應源材料及蒸鍍有金屬催化劑的襯底放入石英舟內,再將石英舟放入化學氣相沉積系統生長室內的高溫加熱區,在金屬催化劑的作用下,完成β-Ga2O3微/納米線的制備。現有技術不僅操作復雜,而且還會造成貴金屬材料的浪費,加大了β-Ga2O3微/納米線的制作成本,同時對襯底也造成了污染。另外,少量殘留于β-Ga2O3微/納米內的貴金屬一般都難以去除,不利于后期納米器件的制作。
發明內容
本發明是為了解決現有技術所存在的上述技術問題,提供一種無需催化劑,操作簡單、可降低制作成本且減少污染,利于后期納米器件制作的自催化生長大尺寸β-Ga2O3微米線的方法。
本發明的技術解決方案是:一種自催化生長大尺寸β-Ga2O3微米線的方法,其特征在于按如下步驟進行:
a. 將純度至少為99%的金屬鎵單質作為反應源材料,將反應源材料放在石英舟內,然后再將石英舟放入化學氣相沉積設備石英管內的高溫加熱區;
b. 將生長室內的壓力控制為10Pa,通入氬氣為載氣,氬氣流量為50~150ml/min;
c. 當加熱溫度達到800~1200℃時通入氧氣,氧氣流量為5~10ml/min,生長時間為30分鐘;
d. 關閉氧氣,保持氬氣流量,降溫至100℃以下,取出產品。
本發明利用了金屬鎵單質液態存在溫度范圍大(29.8℃~ 2204℃)的特點,金屬鎵與氧氣反應生成的Ga2O3不斷地溶入液態金屬鎵單質中,當達到過飽和后便從熔體中析出,最后制備出直徑為3~20μm,長度為200~600μm的大尺寸Ga2O3微米線。無需在襯底表面蒸鍍一層貴金屬(金、鉑等)催化劑層,操作簡單、可降低制作成本且減少襯底污染,所生成大尺寸β-Ga2O3微米線無貴金屬殘留,利于后期納米器件的制作。
附圖說明
圖1是本發明實施例1所得產品的掃描電子顯微鏡照片。
圖2是本發明實施例2所得產品的掃描電子顯微鏡照片。
圖3是本發明實施例2所得產品的能量色散譜圖。
具體實施方式
實施例1~2采用現有的簡單化學氣相沉積設備,如管式爐等。
實施例1:
按如下步驟進行:
a. 將純度為99.99%的金屬鎵單質作為反應源材料,將反應源材料放在石英舟內,然后再將石英舟放入化學氣相沉積設備石英管內的高溫加熱區;
b. 將生長室內的壓力控制在10Pa,通入氬氣為載氣,氬氣流量為60ml/min;
c. 當加熱溫度達到1050℃時通入氧氣,氧氣流量為5ml/min,生長時間為30分鐘;
d. 關閉氧氣,保持氬氣流量,降溫至100℃以下,取出產品。
實施例1所得產品的掃描電子顯微鏡照片如圖1所示。
實施例2:
按如下步驟進行:
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