[发明专利]纳米氮化镓球形粉体的制备方法

说明书

一种纳米氮化镓球形粉体的制备方法，其特征在于包括如下步骤：将氧化镓粉末放入充满氨气的微波加热装置中进行反应，得到氮化镓粉体，然后将氮化镓粉体进行球磨破碎，筛分处理，再经过感应等离子处理即可获得纳米氮化镓球形粉末。与现有技术相比，本发明采用两步法制备高品质纳米氮化镓球形粉末，即先采用微波固相合成法制备初级氮化镓粉体，然后通过感应等离子方法进一步深加工，不但可以提高氮化镓粉体的纯度，而且可以纳米化粉体，获得分散性好、品质高的氮化镓粉体。

技术领域

本发明涉及一种氮化镓纳米颗粒的制备方法。属于作业和运输部中超微技术领域。

背景技术

氮化镓材料是第三代半导体的典型代表。由于其具有直接带隙大(3.39eV)、原子键强、热导率高、化学稳定性佳和抗辐照能力强等特性，在蓝光、紫光发射器件(LED)、激光器、高温传感材料、微波/通讯功率放大器、太阳能、靶材和荧光粉等前沿领域中都具有广阔的应用前景。

目前，大部分氮化镓材料的制备都是采用化学气相沉积(CVD)、金属有机物化学气相沉积(M℃VD)、分子束外延(MBE)、氢化物气相外延(HVPE)等技术将氮化镓沉积在异质基体上制成氮化镓薄膜进行应用。相关文献可以参考申请号为200810028854.5的中国发明专利申请《在硅衬底上实现氮化镓薄膜低温沉积的方法》(申请公布号为CN101369620A)；还可以参考申请号为200810236950.9的中国发明专利申请《在图形化蓝宝石衬底上生长氮化镓薄膜的方法》(公开号为CN101431018A)。

但是由于在氮化镓薄膜与异质基体材料中普遍存在着晶格失配和热膨胀系数不匹配的问题，从而导致氮化镓异质薄膜中存在大量的失配缺陷，严重的影响了材料的使用性能和使用寿命，限制了氮化镓材料的使用范围。

因此，氮化镓粉末获得可以消除上述制备方法带来的不足，大规模的制备出氮化镓粉末不仅可以用来制造氮化镓基体材料和靶材的原材料，而且可以进一步扩大氮化镓材料的应用范围，推动第三代半导体革命的发展。

现有的制备氮化镓粉体的方法主要有以镓化合物为镓源的固相反应法、水热法、球磨法、溶盐辅助喷雾热解法等方法，这些方法都普遍存在粉体纯度不高、需要进一步提纯，工艺复杂且制备过程中产生有毒有害副产物等问题。相关文献可参考申请号为201310296840.2的中国发明专利申请《一种制备高品质氮化镓纳米粉体的方法》(公开号为CN104276547A)，该申请采用金属Ga与可溶性盐磷酸钠按质量比1∶2-10的比例在一定温度下进行充分混合、研磨，然后在750℃-1050℃温度内以氨气氮化混合物2-4小时，再以蒸馏水反复冲洗氮化后的混合物洗掉磷酸钠最后得到纯的高品质氮化镓纳米粉末。

此外，还有以金属镓为镓源制备氮化镓粉体的电弧等离子法等方法，这些方法虽可以制备出品质较高的氮化镓粉体，但是制备条件往往需要高温高压的环境，费用高昂，且制备效率极低，很难推广进行规模制备。如何安全、无污染的高效制备出品质高的氮化镓粉体是阻碍其工业制备的瓶颈问题。

制备的氮化镓粉体多为不规则形状或者线材，由于其流动性和分散性较差，给靶材的压制带来诸多不良后果，使得压制的靶材致密度不高，存在明显的孔洞，对于高质量靶材及其基体材料的制备极其不利。球形氮化镓粉末具有良好的分散性和流动性，能够最大程度的减少压制过程中存在的各种压制缺陷，从而有效改善甚至解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种纯度高且分散性好、品质高的纳米氮化镓球形粉体的制备方法。

本发明所要解决的又一个技术问题是针对上述的技术现状而提供一种制造容易、成本较低且制备效率高的纳米氮化镓球形粉体的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种纳米氮化镓球形粉体的制备方法，其特征在于包括如下步骤：