从助熔剂中回收钠金属的方法技术

本发明专利技术提供一种从含有钠金属的助熔剂中，温和且无危险性地在短时间内仅将钠金属以可再利用的形态回收的方法。通过在与钠金属２２为非反应性的介质１９中，对助熔剂２３用钠金属熔点以上的温度进行加热处理，将钠金属２２从助熔剂２３中分离，并回收。介质１９例如为烃。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种从Na助熔剂中回收钠金属的方法。
技术介绍
氮化镓晶体作为优异的蓝色发光元件用材料受到人们的注目，在发光二极 管领域被实用化，作为光学读取用蓝紫色半导体激光器元件也开始被实用化。 作为生长氮化镓单晶的方法，已知有MOCVD法、HVPE法、氨热法、Na助 熔剂法等。通过Na助熔剂法生长氮化镓单晶的方法，例如在日本特开另外，作为通过Na助熔剂法生长氮化镓单晶的方法，本申请人已在 WO2005/095682A1中，公开了使用热等静压(HIP)装置，在特定条件下高效 率地生长氮化镓单晶的方法。
技术实现思路
但是，通过助熔剂法生长晶体时，存在以下问题。即，使用Na助熔剂生 长例如氮化镓单晶后，坩埚内残留有钠金属、Na-Ga化学计量比合金、晶种基 板、所述单晶以及根据情况的杂晶。从而，为了从助熔剂中回收单晶，首先需 要将剩余的Na金属从其他的坩埚内残留物中分离来处理。因此，用乙醇或水 溶解钠金属后排出到坩埚外，接着从坩埚取出Na-Ga化学计量比合金和单晶 来进行处理。但是，该处理方法中，Na会和水或乙醇激烈反应，所以会产生 氢或者发热，所以存在引火的危险性，而且无法将钠金属再利用为助熔剂原料。 为了避免这种产生氢或引火的情况，反应就需要长时间。本专利技术的课题是提供一种从含有钠金属的助熔剂中，温和且无危险性地在 短时间内仅将钠金属以可再利用的形态回收的方法。本专利技术是从含有钠金属的助熔剂中回收钠金属的方法，其特征在于，通过 在与钠金属为非反应性的介质中对助熔剂用钠金属熔点以上的温度进行加热 处理，将钠金属从助熔剂中分离，并回收。本专利技术人发现通过在与钠金属为非反应性的介质中对助熔剂用钠金属熔 点以上的温度进行加热处理，可以将钠金属从助熔剂中分离，并回收。根据该 方法，可以在不产生氢和不发热的条件下，能够将钠金属以可再利用的形态在 短时间内从助熔剂中分离，并回收。 附图说明图1是表示将生长容器1放置到HIP装置中的状态的示意图。 图2是表示在生长容器1内生长单晶的状态的示意剖视图。 图3是表示用来从生长容器1内的助熔剂中分离杂晶9和钠金属22的装 置的示意图。图4是表示在预备实验中用来从钠金属20分离氧化钠22的装置的示意图。 图5是表示在实验1中从钠金属分离氧化钠的照片。 图6是表示在实验2中从助熔剂中分离下来的钠金属和杂晶的照片。 具体实施例方式下面，适当参照附图更具体地说明本专利技术。以下各图是，以使用Na助熔 剂法生长单晶后，为了从助熔剂中回收钠金属，而应用了本专利技术的例子为中心 进行叙述。在非氧化性气氛的手套箱内，如图1、图2所示，用非氧化性气氛将原料 封入生长容器1的内侧空间la。该生长容器1上设有盖子也无妨。生长容器1 的底部设有晶种基板6。在该状态下把生长容器1封入外侧容器21后，从手 套箱中取出，接着直接设置于晶体生长装置内。例如图1所示的例子中，在HIP (热等静压)装置11的压力容器12中设 置外侧容器21、生长容器l。压力容器12的外部设有未图示的混合气筒。混 合气筒内填充有规定组成的混合气体，用压缩机压缩该混合气体使其处于规定 压力，通过供给管15如箭头A所示供给到压力容器12内。该气氛中的氮气 将成为氮源，氩气等惰性气体则抑制助熔剂的蒸发。该压力是通过未图示的压 力计来监视。外侧容器21、生长容器1的周围设有加热器14，以能够控制生 长容器1内的生长温度。当在外侧容器21内对容器1进行加热和加压时，如图2所示，在生长容 器l内所有混合原料都溶解，生成助熔剂7。这里，如果保持规定的单晶生长条件，则氮气就从内侧空间la被稳定地供给到助熔剂7中，在晶种基板6上 生长单晶膜8。只是，从气氛la向助熔剂中的氮气供给具有偏向于液面附近的倾向，因此在液面附近产生多核，而可以看到产生杂晶9的倾向。这样，结束单晶生长后，冷却助熔剂。在该状态下，如图3所示，在生长 容器1内残留了固形化的助熔剂23、带有单晶膜的晶种基板6。该助熔剂中含 有钠金属、钠与其他金属的合金、以及杂晶。以往，是在该状态下向生长容器 l内注入水或乙醇，溶解金属钠，从生长容器l取出钠合金、杂晶以及晶种基 板。但是，将水或乙醇注入于生长容器1内时，钠金属会激烈地反应而产生氢 和热。相对于此，在本专利技术中，如图3所示，在与钠金属为非反应性的介质19 内对助熔剂用钠金属熔点以上的温度进行加热。例如在图3的例子中，在热板 10上设置容器16,在容器16中收纳处理容器17。 17a为盖子。在处理容器 17内的空间18中收纳与钠金属为非反应性的介质19,在介质19内浸渍生长 容器1。结果发现当在该状态下对生长容器1用钠金属熔点以上的温度进行加 热时，钠金属22就分离到介质19内，而钠和其他金属的合金23就残留在生 长容器1内。另外，杂晶9也从助熔剂中分离。钠金属22和杂晶9从助熔剂中分离后，在介质19内要么沉降要么浮起。 这是由钠金属、杂晶和介质的密度来决定。然后，从处理容器17取出生长容 器l,分离合金23和晶种基板6，从晶种基板6分离单晶膜。与钠金属为非反应性的介质，只要是在加热处理温度下不与钠金属实质上 反应的气体、液体则没有特别限定。所谓与钠金属为非反应性，是指在与钠接 触时，不生成钠和介质以外的物质。这种气体可以列举氩气、氦气、氖气等惰性气体；氮气等非氧化性气体。 另夕卜，作为这种液体可以是无机物也可以是有机物。作为无机物可以举出硅油， 作为有机化合物可以举出苯、醚，尤其优选烃，特别优选链烷化合物。这种链 烷化合物可以是纯物质，也可以是混合物。具体地可以列举煤油、轻油、辛烷、 癸烷等。钠金属的熔点在常压下为98°C。从而，助熔剂的加热处理温度需要在98 。C以上。该加热处理温度从分离效率的观点考虑，优选为IO(TC以上，更优选为ll(TC以上。另外，如果该加热处理温度过高，会引起介质的蒸发或分解， 而容易导致处理容器17的内压上升，使处理容器17破损等问题，所以优选为 20(TC以下，更优选为150。C以下。加热处理时间，只要是能够将钠金属从助熔剂中充分分离的时间则没有特 别限制，但优选为3分钟以上。加热方法没有特别限制，可以利用热板、加热器、热风等任意的方法。在本专利技术中，对于生长单晶时的非氧化性气氛的种类没有特别限制，包括 氮气、氩气等惰性气氛或一氧化碳、氢气等还原性气氛，但尤其适宜为含氮气 氛。含氮气氛可以仅由氮气构成，也可以含有氮气以外的非氧化性气体例如氩 气等惰性气体或还原性气体。另外，在本专利技术中，对于生长单晶时的装置没有特别限制。该装置优选为 热等静压装置，但也可以是其他的气氛加压型加热炉。助炫剂中也可以进一步添加锂、钙、钾、铷、铯、镁、锶、钡、锡等其他 金属。另外，可以适宜地生长例如以下的单晶。GaN、 A1N、 InN、它们的混晶(AlGalnN)、 BN单晶生长时的加热温度、压力是根据单晶和助熔剂的种类来选择，没有特 别限制。加热温度例如可以为800~1200°C。另外，该上限没有特别限制，助 熔剂法的情况下例如可以为150(TC以下。另外，压力也没有特別限制，从抑 制Na蒸发的观点考虑，压力优选为lMPa以上，更优选为5MPa以上。压力 的上限没有特别限制，助熔剂法的情况下例如可以为200MPa以下。处理容本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从含有钠金属的助熔剂中回收钠金属的方法，其特征在于，通过在与钠金属为非反应性的介质中，对所述助熔剂用钠金属熔点以上的温度进行加热处理，将所述钠金属从所述助熔剂中分离，并回收。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：市村干也，今井克宏，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]