[发明专利]一种氧化镓颗粒及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化镓颗粒的制备方法，具体如下：将氧化镓粉末装入模具中，震实，密封；将模具放入冷等静压设备中进行冷等静压，得到氧化镓坯体；将氧化镓坯体进行破碎或切割，过筛，得到密度≥3.0g/cm³的氧化镓颗粒，所述氧化镓颗粒的纯度等于所述氧化镓粉末的纯度。本发明开创性地将冷等静压技术应用到氧化镓粉末的加工中，显著减少了制备过程引入的杂质含量，使产品保持氧化镓的原有纯度，还能有效增加氧化镓的密度，使其产生的静电减少，满足晶体行业的使用要求。本发明的制备方法容易把控，制备成本低，制备周期短。

技术领域

本发明属于氧化镓制备技术领域，尤其涉及一种氧化镓颗粒及其制备方法。

背景技术

氧化镓(Ga₂O₃)是金属镓的氧化物，同时也是一种优良的半导体材料，具有五种晶体形态。氧化镓晶体在高压功率器件方面具有很大潜力，其击穿场强度远高于GaN和SiC。氧化镓晶体器件具有化学性质稳定、耐高压、低损耗及耐高温等多种优良性能，现已被应用于多个领域。

氧化镓颗粒是生长氧化镓晶体的原料，对于氧化镓颗粒的纯度要求较高，对颗粒密度也有特殊要求。氧化镓粉末蓬松，其密度在1g/cm³左右，容易产生静电而发生吸附，不适用于生产氧化镓晶体。为解决该问题，传统上用于增加氧化镓密度的方法为：向氧化镓粉末中加入添加剂，然后经机械压制成型，再经高温烧结，最后破碎处理，得密度较高的氧化镓颗粒。然而，添加剂的加入会降低氧化镓的纯度，且该方法工序较多，机械模压成型过程和烧结过程也会引入较多杂质而降低氧化镓纯度。因此，上述方法只适用于制备低纯度的氧化镓颗粒，并不适用于制备纯度为5N以上的氧化镓颗粒。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种氧化镓颗粒的制备方法。本发明的制备方法能显著增加氧化镓的密度，使其静电吸附减少，制备过程引入的杂质相对现有方法显著减少，不会影响氧化镓的纯度，即使用于加工5N以上纯度的氧化镓粉末，所得产品仍能保持氧化镓的原有纯度。

为实现其目的，本发明采取的技术方案如下：

一种氧化镓颗粒的制备方法，其包括如下步骤：

(1)将氧化镓粉末装入模具中，震实，密封；

(2)将模具放入冷等静压设备中进行冷等静压，得到氧化镓坯体；

(3)将氧化镓坯体进行破碎或切割，过筛，得到密度≥3.0g/cm³的氧化镓颗粒，所述氧化镓颗粒的纯度等于所述氧化镓粉末的纯度。

优选地，所述氧化镓粉末的纯度为≥5N。

优选地，所述氧化镓颗粒的密度为3.0～3.5g/cm³，粒径为1～10mm。该规格的氧化镓颗粒不易产生静电，是制备氧化镓晶体的理想材料。

优选地，所述冷等静压的工艺为：以300～450MPa保压5～30min。更优选地，所述冷等静压的工艺为：以350～400MPa保压10～20min。上述工艺条件容易实现，对冷等静压设备的要求不高，且该工艺可显著增大氧化镓的密度，制得密度为3.0～3.5g/cm³的氧化镓颗粒，该密度的氧化镓不易产生静电，适用于生产氧化镓晶体。

优选地，所述冷等静压的升压速率为5～50MPa/min。更优选地，所述冷等静压的升压速率为10～30MPa/min。优选地，所述冷等静压的卸压速率为20～40MPa/min。以上述条件进行升压和卸压，对冷等静压设备的保护性好，且不会对氧化镓产生不利影响。

优选地，所述模具为橡胶模具或塑料模具。

本发明还提供了一种纯度≥5N的氧化镓颗粒，其由本发明所述的氧化镓颗粒的制备方法制得，制备采用的氧化镓粉末的纯度≥5N。