[发明专利]一种钙铝石型半导体材料的制备方法

权利要求书

1.一种钙铝石型半导体材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将含苯环的有机物A和钙铝石C12A7片状材料一并加入到试管中并密封；

(2)将试管置于真空试管炉中加热到200～300℃，保温0.5～2小时使有机物A挥发形成气氛；

(3)提高试管炉的加热温度至900～1300℃，保持高温处理10～120小时即得到黑色导电C12A7材料。

2.根据权利要求1所述的钙铝石型半导体材料的制备方法，其特征在于：所述C12A7片状材料为单晶或多晶材料。

3.根据权利要求2所述的钙铝石型半导体材料的制备方法，其特征在于：所述多晶C12A7片状材料的制备方法包括如下步骤：

(1)按12:14的化学计量比分别称取四水硝酸钙和九水硝酸铝，并称取上述两种硝酸盐总的化学计量3倍的尿素作为络合剂一起加入烧杯中，加入适量去离子水并搅拌形成透明溶液；

(2)将溶液转移到刚玉坩埚中，溶液量不应超过坩埚体积的1/3，马弗炉加热至500℃后，将坩埚放入其中并煅烧2小时，自然冷却获得多晶C12A7材料；

(3)将多晶C12A7粉末在200MPa压力下制成厚度0.5～0.8mm的压片，得到多晶C12A7压片。

4.根据权利要求2所述的钙铝石型半导体材料的制备方法，其特征在于：所述单晶C12A7片状材料的制备方法包括浮区法和提拉法，所述提拉法包括如下步骤：

(1)以多晶C12A7材料作为原料，在提拉炉内溶解，铂丝作为晶种从溶体中拉出晶体，生长的晶体在30～50小时内逐渐冷却至室温即得到C12A7单晶材料；

(2)用精密切割机将单晶块体切成厚度0.8mm左右的片状，得到单晶C12A7切片。

5.根据权利要求1所述的钙铝石型半导体材料的制备方法，其特征在于：在步骤(1)之前还包括脱脂、脱羟基处理，过程如下：

将C12A7多晶压片或者单晶C12A7切片放入带塞的石英试管中，然后将试管置于高温炉中并升温至1100℃恒温15小时，经自然冷却得到脱脂、脱羟基的C12A7材料。

6.根据权利要求1所述的钙铝石型半导体材料的制备方法，其特征在于：绝缘的钙铝石材料C12A7中Ca和Al可以被Fe、Mg或稀土金属元素部分取代，取代率为0～5％摩尔；材料中阴离子O^2-可以被H^-、O^-、OH^-或卤素离子取代。

7.根据权利要求1所述的钙铝石型半导体材料的制备方法，其特征在于：试管中加入的含苯环的有机物A和绝缘的钙铝石型材料C12A7的质量比为10：1～1：50。

8.根据权利要求1所述的钙铝石型半导体材料的制备方法，其特征在于：所述的试管为带塞的石英试管、刚玉试管或陶瓷试管。

9.根据权利要求1所述的钙铝石型半导体材料的制备方法，其特征在于：所述的含苯环的有机物A是氯苯、邻二氯苯、溴代苯、苯甲酸、邻苯二甲酸、苯甲醛、苯甲腈、苯甲醚、苯磺酸、苯乙酮、苯乙酰胺、苯甲酸甲酯、苯酚、苯乙烯、苯胺、对苯二胺中的一种或多种的混合物。

10.根据权利要求1所述的钙铝石型半导体材料的制备方法，其特征在于：所述的含苯环的有机物A的纯度不低于工业级。