[发明专利]半导体材料磷化铟的快速合成

说明书

技术领域

本发明提出一种快速地合成半导体材料磷化铟(InP)的新方法。本发明中采用硝酸铟为铟源焙烧后得 到氧化铟(In₂O₃)，将氧化铟浸渍次磷酸盐溶液后烘干得到前体，对前体进行简单的短时间低温热处理即 可合成磷化铟。通过在载体上浸渍硝酸铟，烘干后焙烧可以得到负载型氧化铟，将其与次磷酸盐溶液浸渍 后烘干得到前体，对前体进行简单的短时间低温热处理便可以制备负载型磷化铟。本发明的特点在于此方 法既可以制备非负载型磷化铟，又可以制备负载型磷化铟。整个制备过程简单、所用原料安全，制备周期 非常短。该类材料的电子迁移率比硅大，禁带宽度比硅宽，是一种更加优越的半导体材料。

背景技术

磷化铟(InP)是重要的III-V族化合物半导体材料之一，是继Si、GaAs之后的新一代电子功能材料。 1952年Welker等人发现III族和V族元素形成的化合物也是半导体，而且某些化合物半导体如GaAs、InP 等具有Ge、Si所不具备的优越特性(如电子迁移率高、禁带宽度大等等)，可以在微波及光电器件领域有 广泛的应用，因而开始引起人们对化合物半导体材料的广泛关注。在微波通讯领域，InP已成为微波通讯 向毫米波段发展的新型材料；在光纤通讯领域，InGaAsP/InP双异质结激光器将是最有希望的光源；在太 阳能电池领域，CdS/InP异质结太阳电池将是未来能源系统中极有希望的太阳电池。由于InP材料的一系 列优越性，使其在军用、民用光纤通信、微波、毫米波器件、抗辐射太阳能电池、异质结晶体管等许多高 新技术领域有着广泛的应用，所以各个国家都普遍加强了对InP材料的重视程度。市场调查公司Strategies Unlimited最近发表报告指出，磷化铟(InP)技术将成为新一代通信系统中最抢手的技术。报告指出，以 磷化铟材料生产的产品可望用于多项领域，包括40Gbps光纤通信网、10Gbps光接收器用光电IC、2.5G 和3G手机功率发射晶体、MMIC、卫星信号接收器、雷达、测试及测量设备等。

本发明提出了一种快速法合成负载型和非负载型磷化铟的新技术，所用原料安全无毒，所需设备成本 低。可以在短时间内就可以合成InP，其应用前景非常广泛。

发明内容

本发明提出一种快速地合成半导体材料磷化铟(InP)的新方法。本发明中采用硝酸铟为铟源焙烧后得 到氧化铟(In₂O₃)，将氧化铟浸渍次磷酸盐溶液后烘干得到前体，对前体进行简单的短时间低温热处理即 可合成磷化铟。通过在载体上浸渍硝酸铟，烘干后焙烧可以得到负载型氧化铟，将其与次磷酸盐溶液浸渍 后烘干得到前体，对前体进行简单的短时间低温热处理便可以制备负载型磷化铟。

本发明的特点在于此方法既可以制备非负载型磷化铟，又可以制备负载型磷化铟。整个制备过程简单、 所用原料安全，制备周期非常短。

磷化铟合成步骤如下：

称取一定量的硝酸铟在500℃空气气氛中焙烧1小时即可得到氧化铟。在室温搅拌状态下，按照一定 的化学计量关系，将所需量的次磷酸盐溶解于去离子水中。搅拌溶解后，将所需量的氧化铟加入到溶液中 浸渍1小时，之后将所得溶液在一定温度下烘干得到前体。然后将前体粉末装入反应器内，在静态的氮气 保护气氛中将前体在一定温度下热处理10分钟以上。将所得产物用去离子水洗涤后烘干即得到所需的磷 化铟。负载型磷化铟的制备过程需要两步浸渍来实现，第一步浸渍是将载体浸渍硝酸铟溶液后烘干，然后 在500℃空气气氛中焙烧1小时即可得到负载型氧化铟。将负载型氧化铟在次磷酸盐溶液中浸渍后烘干得 到前体，其余步骤与非负载型磷化铟的制备步骤相同。

合成步骤中所述的化学计量关系是In³⁺∶H₂PO₂^-在1∶4～1∶6范围内；所述的硝酸铟纯度为99.99％；所 述的次磷酸盐是分析纯次磷酸钠或分析纯次磷酸铵；前体溶液的烘干温度为50～80℃；前体热处理温度为 300～400℃。

附图说明

附图1是所合成的非负载型InP样品A的粉末X射线衍射图。

附图2是所合成的负载型InP/MCM-41样品B的粉末X射线衍射图。

附图3是所合成的负载型InP/MCM-41样品C的粉末X射线衍射图。

具体实施方式