[發明專利]采用化學氣相沉積法生長β-Ga2

有效

• 申請號: 201811542186.8
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109384258B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 馮秋菊;石博;李昀錚;王德煜;高沖;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

本發明公開一種無需催化劑、操作簡單、重復性好、可降低制作成本且減少污染的采用化學氣相沉積法生長β?Ga₂O₃微米線的方法，按如下步驟進行：將純度大于99%的氧化鎵粉末和碳粉按質量比1：1.5混合后作為反應的源材料，將源材料放入石英舟內鋪平，在石英舟上放置有位于源材料正上方且長度大于源材料鋪平長度1~2cm的蓋片，然后再將石英舟推入化學氣相沉積設備石英管內的高溫加熱區，所述蓋片材質為藍寶石或石英；向石英管中通入氬氣作為載氣，氬氣流量為100ml/min；當加熱溫度達到1100～1200℃時通入氧氣，氧氣流量為100ml/min，生長時間為30分鐘；d.關閉氧氣，保持氬氣流量，降溫后取出石英舟，獲得產品。

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污染的采用化學氣相沉積法生長β-Ga₂O₃微米線的方法。

背景技術

第三代寬禁帶半導體材料β-Ga₂O₃的禁帶寬度在4.5~4.9 eV之間，普遍大于砷化鎵及氮化鎵等第二代和第三代化合物半導體材料。作為寬禁帶半導體材料中的優勢材料，β-Ga₂O₃在可見光及紫外光區域都存在著較高的透射性，尤其是在紫外光區域，β-Ga₂O₃的透射率甚至可以達到80%。除此之外，β-Ga₂O₃還具有擊穿電壓高、熱導率大以及化學性質穩定等特點，已在紫外透明電極、日盲探測器、氣體傳感器和平板顯示等多個領域備受關注。目前人們已經通過采用脈沖激光沉積法、水熱法以及射頻磁控濺射等方法生長出了β-Ga₂O₃納米材料，但制備過程中大都加入金屬催化劑，常見的金屬催化劑為金。加入金屬催化劑不僅提高制作成本，而且還使制備過程繁瑣，且金屬催化劑的引入對后續制作的器件性能也會帶來不利的影響。另一方面，大尺寸的β-Ga₂O₃微米線具有在肉眼下可見、便于操作等諸多優點，但目前對于β-Ga₂O₃微米結構材料的研究很少，特別是采用化學氣相沉積法生長長度可達厘米級大尺寸β-Ga₂O₃微米線的研究還未見報道。

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、重復性好、可降低制作成本且減少污染的采用化學氣相沉積法生長β-Ga₂O₃微米線的方法。

本發明的技術解決方案是：一種采用化學氣相沉積法生長β-Ga₂O₃微米線的方法，其特征在于按如下步驟進行：

a. 將純度大于99%的氧化鎵粉末和碳粉按質量比1：1.5混合后作為反應的源材料，將源材料放入石英舟內鋪平，在石英舟上放置有位于源材料正上方且長度大于源材料鋪平長度1~2cm的蓋片，然后再將石英舟推入化學氣相沉積設備石英管內的高溫加熱區，所述蓋片材質為藍寶石或石英；

b. 向石英管中通入氬氣作為載氣，氬氣流量為100ml/min；

c. 當加熱溫度達到1100～1200℃時通入氧氣，氧氣流量為100ml/min，生長時間為30分鐘；

d. 關閉氧氣，保持氬氣流量，降溫后取出石英舟，獲得產品。