The invention belongs to the field of inorganic compound semiconductor materials, in particular to a method for preparing gallium nitride nano crystal by using a twin-screw extruder. The first metal gallium salt dissolved in water soluble polymer aqueous solution to form slurry, the slurry pump slurry by twin screw extruder, screw element dispersion, the gallium salt coating on the hydrogel network structure of water soluble polymer formation, in shear and high temperature conditions of water soluble high molecular carbonation, the formation of gallium salt coated by the carbon network structure; through the mouth into the thermoplastic adhesive materials, mixing reaction formed by extrusion sheet; sheet will be placed in a tube furnace after drying, the tube furnace temperature to 900~1200 Deg. C, NH3 reaction 120~150 min, stop the ammonia gas is cooled to room temperature in an argon atmosphere, get pale yellow crystal Gan rule. The gallium nitride crystal prepared by the invention has the advantages of good surface morphology, crystal pattern, high yield and high purity, and has wide application value.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无机化合物半导体材料领域,特别涉及一种利用双螺杆挤出机制备氮化镓纳米晶体的方法。
技术介绍
氮化镓与碳化硅(SiC)、金刚石等半导体材料一起被誉为第三代半导体材料,于传统的硅基和砷化镓基半导体材料相比,氮化镓等第三代半导体材料由于其特有的禁带范围、优良的光、电学性质和优异的材料性能,能够满足大功率、高温高频和高速半导体器件的工作要求,在汽车及航空工业、医疗、军事和普通照明方面具有十分广泛的应用前景。GaN材料属于直接跃迁型宽禁带半导体材料,宽直接带隙为3.4eV,同时也是一种极稳定的、坚硬的高熔点材料,具有电子饱和速率高、介电系数小、导热性能好和抗辐射强度高等优良性能,是制作发光二极管(LED)、激光二极管(LD)和高温大功率集成电路的理想材料。GaN还具有强的原子键、高的热导率、好的化学稳定性(几乎不被任何酸腐蚀)、高击穿电压和强抗辐照能力等,在合成高温气敏传感器材料、高密度信息存储、高速激光打印、紫外探测器、高频微波器件和高密度集成电路等应用方面也有着广阔的应用潜力。因此GaN材料成为目前光电子材料领域的研究热点。氮化镓纳米晶体由于其独特的结构与光电学性能,有着巨大的应用前景。目前,GaN材料的制备可通过化学气相沉积法、脉冲激光沉积法、溶胶凝胶法、分子束外延法等得到,如中国专利公开号CN101774552A公开了一种GaN纳米晶体的制备方法,首先将Ga2O3加入到浓硝酸中,利用微波水热加热形成GaO2H纳米棒,然后将GaO2H纳米棒粉体放入管式炉中,高温下与氨气反应得到淡黄色GaN纳米晶体,其优点 ...
【技术保护点】
一种利用双螺杆挤出机制备氮化镓纳米晶体的方法,其特征在于:利用双螺杆挤出机为反应器制备氮化镓纳米晶体,具体制备方法包括以下步骤:(1)将水溶性高分子与水配制成浓度为60~120 g/L的水溶性高分子水溶液,将金属镓盐粉末混合加入到水溶性高分子水溶液中,在高速搅拌机中以3000~5000 rpm的速度搅拌混合10~20 min得到混合浆料;(2)将步骤(1)中得到的浆料泵入双螺杆挤出机加料口中,设置分散螺纹元件段反应温度为100~150℃,浆料通过分散螺纹元件,使镓盐包覆在水溶性高分子形成的水凝胶网络结构中;然后通过剪切碳化螺纹元件,设置该段反应温度为180~240℃,在剪切和高温条件下使水溶性高分子碳化,形成由碳网络结构包覆的镓盐;通过辅料口加入热塑性胶,设置反应温度为250~300℃,混炼反应10~15min,然后通过挤压形成薄片;(3)将步骤(2)中得到的薄片置于三氧化二铝坩埚,放入管式炉的中部恒温区,在180~250℃的空气氛围下干燥15~30min;(4)向管式炉中通入流量为50sccm的氩气,将管式炉的温度升温至900~1200℃,控制升温速率为8~20℃/min,停止通氩气 ...
【技术特征摘要】
1.一种利用双螺杆挤出机制备氮化镓纳米晶体的方法,其特征在于:利用双螺杆挤出机为反应器制备氮化镓纳米晶体,具体制备方法包括以下步骤:
(1)将水溶性高分子与水配制成浓度为60~120g/L的水溶性高分子水溶液,将金属镓盐粉末混合加入到水溶性高分子水溶液中,在高速搅拌机中以3000~5000rpm的速度搅拌混合10~20min得到混合浆料;
(2)将步骤(1)中得到的浆料泵入双螺杆挤出机加料口中,设置分散螺纹元件段反应温度为100~150℃,浆料通过分散螺纹元件,使镓盐包覆在水溶性高分子形成的水凝胶网络结构中;然后通过剪切碳化螺纹元件,设置该段反应温度为180~240℃,在剪切和高温条件下使水溶性高分子碳化,形成由碳网络结构包覆的镓盐;通过辅料口加入热塑性胶,设置反应温度为250~300℃,混炼反应10~15min,然后通过挤压形成薄片;
(3)将步骤(2)中得到的薄片置于三氧化二铝坩埚,放入管式炉的中部恒温区,在180~250℃的空气氛围下干燥15~30min;
(4)向管式炉中通入流量为50sccm的氩气,将管式炉的温度升温至900~1200℃,控制...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈庆,孙丽枝,
申请(专利权)人:成都新柯力化工科技有限公司,
类型:发明
国别省市:四川;51
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