CN107460546B - 一种规模化制备led用半导体材料氮化镓薄膜的方法 - Google Patents
一种规模化制备led用半导体材料氮化镓薄膜的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107460546B CN107460546B CN201710583738.9A CN201710583738A CN107460546B CN 107460546 B CN107460546 B CN 107460546B CN 201710583738 A CN201710583738 A CN 201710583738A CN 107460546 B CN107460546 B CN 107460546B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gallium
- boron nitride
- gallium nitride
- nitride film
- prepare
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 53
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 16
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 69
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims abstract description 66
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical group [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 150000002258 gallium Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 34
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 31
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 16
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 claims description 15
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 claims description 15
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 14
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- CKHJYUSOUQDYEN-UHFFFAOYSA-N gallium(3+) Chemical compound [Ga+3] CKHJYUSOUQDYEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 9
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 8
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 7
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- RCEAADKTGXTDOA-UHFFFAOYSA-N OS(O)(=O)=O.CCCCCCCCCCCC[Na] Chemical compound OS(O)(=O)=O.CCCCCCCCCCCC[Na] RCEAADKTGXTDOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical group O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000138 intercalating agent Substances 0.000 claims description 3
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 3
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 3
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 3
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000373 gallium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- UPWPDUACHOATKO-UHFFFAOYSA-K gallium trichloride Chemical group Cl[Ga](Cl)Cl UPWPDUACHOATKO-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- SBDRYJMIQMDXRH-UHFFFAOYSA-N gallium;sulfuric acid Chemical compound [Ga].OS(O)(=O)=O SBDRYJMIQMDXRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-M hydrogensulfate Chemical compound OS([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 14
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract description 14
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 abstract description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 abstract 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- -1 gallium chlorides Chemical class 0.000 description 4
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 241001391944 Commicarpus scandens Species 0.000 description 1
- 241001025261 Neoraja caerulea Species 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical compound [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003471 anti-radiation Effects 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000011469 building brick Substances 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N gallium phosphide Chemical compound [Ga]#P HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000007648 laser printing Methods 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
- C30B29/403—AIII-nitrides
- C30B29/406—Gallium nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
- H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
本发明提供一种规模化制备LED用半导体材料氮化镓薄膜的方法，将镓盐分散于二维氮化硼中，经过还原处理使镓原子在二维氮化硼的层间均匀分布，通过加入含氨气引发反应，在较低温度下氮化镓沿层生长形成规则的氮化镓薄膜。本发明提供上述方案克服了现有技术中氮化镓制备方法中，晶体生长速率低，周期长，且晶体生长条件较为苛刻，限制了氮化镓规模化生产和应用的技术缺陷，实现了在较低温度下氮化镓沿层生长规则的氮化镓薄膜的技术效果，适合大规模批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及材料加工领域，具体涉及一种规模化制备LED用半导体材料氮化镓薄膜的方法。
背景技术
LED 为通电时可发光的电子组件，是半导体材料制成的发光组件，材料使用III-V族化学元素（如：磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)等），发光原理是将电能转换为光，也就是对化合物半导体施加电流，透过电子与电洞的结合，过剩的能量会以光的形式释出，达成发光的效果，属于冷性发光，寿命长达十万小时以上。LED最大的特点在于：无须暖灯时间、反应速度很快(约在10-9秒)、体积小、用电省、污染低、适合量产，具高可靠度，容易配合应用上的需要制成极小或数组式的组件，适用范围颇广，在显示、汽车、照明灯领域应用极广。已形成上游外延材料、中游芯片制造、下游器件封装等规模化生产。
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。
由于GaN半导体非常难以获得，现今对GaN的研究都集中在以异质材料(如A12O3、SiC、Si等)为衬底的外延生长薄膜上。中国专利申请号 201410024671.1公开了一种利用六方氮化硼纳米片生长高质量氮化镓晶体的方法，将六方氮化硼纳米片配置成分散液，直接涂与氮化镓晶体的衬底上，然后再真空干燥箱干燥，最后将制备好的氢化物气相外延制备得到氮化镓晶体。但是，氮化镓由于晶体生长速率低，周期长，影响氮化镓规模化生产和应用。
中国专利申请号201510959591.X公开了一种利用涂层硅衬底生长氮化镓晶体的方法，该涂层硅衬底由硅基底和掺杂氮化硼薄片通过高压热处理键合在一起，其中掺杂氮化硼薄片是由铝和高熔点金属掺杂六方晶系氮化硼纳米片组成，通过同向啮合螺杆挤出机的反应，使铝离子和高熔点金属离子均匀***到氮化硼的层状结构中。但是，通过螺杆机挤出的方式会破坏氮化硼的层状结构，进而无法为氮化镓晶体生长提供结构匹配的生长环境。
综上所述，目前氮化镓制备方法中，晶体生长速率低，周期长，且晶体生长条件较为苛刻，限制了氮化镓规模化生产和应用。因此，有必要提出一种规模化制备氮化镓材料的方法。
发明内容
鉴于此，本发明提出一种规模化制备LED用半导体材料氮化镓薄膜的方法，将镓盐分散于二维氮化硼中，经过还原处理使镓原子在二维氮化硼的层间均匀分布，通过加入含氨气引发反应，在较低温度下氮化镓沿层生长形成规则的氮化镓薄膜，实现规模化制备氮化镓材料。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
（1）将8-20重量份氮化硼、1.5-5重量份镓盐和0.5-5重量份插层剂在高速混合机中以500-1500rpm的转速混合分散10-25min，得到预混物；
（2）将步骤（1）得到的预混物加入70-90重量份溶剂中充分搅拌，至所述氮化硼原料在溶剂中分散均匀，得到悬浊液；
（3）将步骤（2）得到的悬浊溶液加入砂磨机***中，使悬浊溶液在砂磨机的多组涡轮式分散器研磨腔中循环研磨，直至镓离子***氮化硼中，经过还原气氛处理，得到镓原子插层的氮化硼；
（4）将所述镓原子插层的氮化硼通入氨气，在400-600℃，镓离子与氨气反应，形成外延的氮化镓。
优选的，所述的氮化硼原料为平均粒径为小于1毫米的六方氮化硼；
所述的镓盐为氯化镓、硫酸镓、硫酸氢镓、 碳酸镓、碳酸氢镓、磷酸镓中的至少一种；
所述的插层剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
优选的，在步骤（3）中所述氮化硼液经过砂磨***后，获得的悬浊溶液中的氮化硼的粒径小于0.1毫米，结构为二维层状。
优选的，步骤（2）所述的溶剂为去离子水、四氢呋喃、氯仿、乙醇、丙酮中的至少一种或几种。
优选的，步骤（2）中所述的搅拌，搅拌转速为100-600转/分钟，搅拌时间为30-120min。
优选的，步骤（3）所述砂磨机选用卧式砂磨机。
优选的，步骤（3）中，悬浊溶液温度设置为40-75 ℃，所述循环研磨的转速为120-500rpm，研磨时间为12-36h。
优选的，所述的还原性气氛为H2、CH4或C2H2。
目前氮化镓制备方法中，晶体生长速率低，周期长，且晶体生长条件较为苛刻，限制了氮化镓规模化生产和应用，本发明提出一种规模化制备LED用半导体材料氮化镓薄膜的方法，将镓盐分散于二维氮化硼中，经过还原处理使镓原子在二维氮化硼的层间均匀分布，通过加入含氨气引发反应，在较低温度下氮化镓沿层生长形成规则的氮化镓薄膜，避免了通过螺杆挤出机等方法处理提供的机械力对氮化硼的层状结构，通过在溶剂中进行分散，提供柔和的方式进行分散、插层，进而为氮化镓晶体生长提供晶体结构匹配的生长环境，本方案不需要复杂特殊的设备，适合工业化规模生产。
本发明一种规模化制备LED用半导体材料氮化镓薄膜的方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1、本发明提供的一种规模化制备LED用半导体材料氮化镓薄膜的方法，将镓盐分散于二维氮化硼中，经过还原处理使镓原子在二维氮化硼的层间均匀分布，通过加入含氨气引发反应，在较低温度下氮化镓沿层生长形成规则的氮化镓薄膜，适合工业化规模生产。
2、采用本发明的方法制备的氮化镓晶体形貌较好、晶型规则、不易断裂、无裂纹，有较好的应用前景。
3、本发明操作简单，不需要复杂特殊的仪器设备， 成本低廉，且生长温度低，适合于批量生产。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）将8重量份平均粒径为小于1毫米的六方氮化硼、5重量份氯化镓和5重量份十二烷基硫酸钠在高速混合机中以1500rpm的转速混合分散10min，得到预混物；
（2）将步骤（1）得到的预混物加入75重量份去离子水充分搅拌，搅拌处理的搅拌转速为100转/分钟，搅拌时间为120min，至氮化硼原料在去离子水中分散均匀，得到氮化硼分散悬浊液；
（3）将步骤（2）得到的悬浊溶液加入卧式砂磨机***中，设置悬浊溶液温度为40℃，经过砂磨机的多组涡轮式分散器研磨腔中循环研磨，设置研磨的转速为500rpm，研磨时间为12h，六方氮化硼液经过砂磨***后，获得二维层状的悬浊溶液，悬浊溶液中的六方氮化硼的粒径小于0.1毫米，并且通过研磨***研磨，镓离子***氮化硼中，经过H2还原气氛处理，得到镓原子插层的氮化硼；
（4）将镓原子插层的氮化硼通入氨气，温度设置为400℃条件下，镓原子与氨气反应，形成外延的氮化镓。
将实施例1得到的氮化镓用蓝光LED，发光峰值波长为430nm , 光谱半宽为58nm ，光谱质量较好，满足LED使用要求。其显著的优势是该方法制备氮化镓工艺简短易控，适合于规模化生产。
实施例2
（1）将20重量份平均粒径为小于1毫米的六方氮化硼、1.5重量份硫酸氢镓和3重量份十二烷基硫酸钠在高速混合机中以1200rpm的转速混合分散25min，得到预混物；
（2）将步骤（1）得到的预混物加入77重量份氯仿充分搅拌，搅拌处理的搅拌转速为500转/分钟，搅拌时间为100min，至氮化硼原料在氯仿中分散均匀，得到氮化硼分散悬浊液；
（3）将步骤（2）得到的悬浊溶液加入卧式砂磨机***中，设置悬浊溶液温度为75℃，经过砂磨机的多组涡轮式分散器研磨腔中循环研磨，设置研磨的转速为350rpm，研磨时间为36h，六方氮化硼液经过砂磨***后，获得二维层状的悬浊溶液，悬浊溶液中的六方氮化硼的粒径小于0.1毫米，并且通过研磨***研磨，镓离子***氮化硼中，经过CH4还原气氛处理，得到镓原子插层的氮化硼；
（4）将镓原子插层的氮化硼通入氨气，温度设置为400℃条件下，镓原子与氨气反应，形成外延的氮化镓。
实施例3
（1）将15重量份平均粒径为小于1毫米的六方氮化硼、2.5重量份磷酸镓和2.5重量份十二烷基硫酸钠在高速混合机中以1000rpm的转速混合分散20min，得到预混物；
（2）将步骤（1）得到的预混物加入85重量份乙醇充分搅拌，搅拌处理的搅拌转速为400转/分钟，搅拌时间为30min，至氮化硼原料在乙醇中分散均匀，得到氮化硼分散悬浊液；
（3）将步骤（2）得到的悬浊溶液加入卧式砂磨机***中，设置悬浊溶液温度为60℃，经过砂磨机的多组涡轮式分散器研磨腔中循环研磨，设置研磨的转速为350rpm，研磨时间为24h，六方氮化硼液经过砂磨***后，获得二维层状的悬浊溶液，悬浊溶液中的六方氮化硼的粒径小于0.1毫米，并且通过研磨***研磨，镓离子***氮化硼中，经过CH4还原气氛处理，得到镓原子插层的氮化硼；
（4）将镓原子插层的氮化硼通入氨气，温度设置为450℃条件下，镓原子与氨气反应，形成外延的氮化镓。
实施例4
（1）将15重量份平均粒径为小于1毫米的六方氮化硼、3.5重量份氯化镓和0.5重量份聚乙烯吡咯烷酮在高速混合机中以700rpm的转速混合分散20min，得到预混物；
（2）将步骤（1）得到的预混物加入70重量份丙酮充分搅拌，搅拌处理的搅拌转速为300转/分钟，搅拌时间为90min，至氮化硼原料在丙酮中分散均匀，得到氮化硼分散悬浊液；
（3）将步骤（2）得到的悬浊溶液加入卧式砂磨机***中，设置悬浊溶液温度为70℃，经过砂磨机的多组涡轮式分散器研磨腔中循环研磨，设置研磨的转速为350rpm，研磨时间为24h，六方氮化硼液经过砂磨***后，获得二维层状的悬浊溶液，悬浊溶液中的六方氮化硼的粒径小于0.1毫米，并且通过研磨***研磨，镓离子***氮化硼中，经过CH4还原气氛处理，得到镓原子插层的氮化硼；
（4）将镓原子插层的氮化硼通入氨气，温度设置为500℃条件下，镓原子与氨气反应，形成外延的氮化镓。
实施例5
（1）将10重量份平均粒径为小于1毫米的六方氮化硼、1.5重量份碳酸镓、碳酸氢镓混合物和5重量份十二烷基硫酸钠与十二烷基苯磺酸钠混合物在高速混合机中以500rpm的转速混合分散10min，得到预混物；
（2）将步骤（1）得到的预混物加入75重量份四氢呋喃充分搅拌，搅拌处理的搅拌转速为200转/分钟，搅拌时间为60min，至氮化硼原料在四氢呋喃中分散均匀，得到氮化硼分散悬浊液；
（3）将步骤（2）得到的悬浊溶液加入卧式砂磨机***中，设置悬浊溶液温度为75℃，经过砂磨机的多组涡轮式分散器研磨腔中循环研磨，设置研磨的转速为120rpm，研磨时间为24h，六方氮化硼液经过砂磨***后，获得二维层状的悬浊溶液，悬浊溶液中的六方氮化硼的粒径小于0.1毫米，并且通过研磨***研磨，镓离子***氮化硼中，经过H2还原气氛处理，得到镓原子插层的氮化硼；
（4）将镓原子插层的氮化硼通入氨气，温度设置为450℃条件下，镓原子与氨气反应，形成外延的氮化镓。
Claims (4)
1.一种规模化制备LED用半导体材料氮化镓薄膜的方法，其特征在于，在液相中，采用插层剂将镓离子均匀分散在二维氮化硼中，然后经过高温处理，使镓与氨气反应，形成规则的氮化镓薄膜，具体操作步骤如下：
（1）将8-20重量份氮化硼、1.5-5重量份镓盐和0.5-5重量份插层剂在高速混合机中以500-1500rpm的转速混合分散10-25min，得到预混物；所述的氮化硼原料为平均粒径为小于1毫米的六方氮化硼；所述的镓盐为氯化镓、硫酸镓、硫酸氢镓、碳酸镓、碳酸氢镓、磷酸镓中的至少一种；所述的插层剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种；
（2）将步骤（1）得到的预混物加入70-90重量份溶剂中充分搅拌，至所述氮化硼原料在溶剂中分散均匀，得到悬浊溶液；所述的溶剂为去离子水、四氢呋喃、氯仿、乙醇、丙酮中的至少一种或几种；
（3）将步骤（2）得到的悬浊溶液加入砂磨机***中，使悬浊溶液在砂磨机的多组涡轮式分散器研磨腔中循环研磨，直至镓离子***氮化硼中，经过还原气氛处理，得到镓原子插层的氮化硼；所述六方氮化硼液经过砂磨***后，获得的悬浊溶液中的六方氮化硼的粒径小于0.1毫米，结构为二维层状；悬浊溶液温度设置为40-75℃，所述循环研磨的转速为120-500rpm，研磨时间为12-36h；
（4）将所述镓原子插层的氮化硼通入氨气，在400-600℃，镓离子与氨气反应，形成外延的氮化镓。
2.根据权利要求1所述一种规模化制备LED用半导体材料氮化镓薄膜的方法，其特征在于，步骤（2）中所述的搅拌处理的搅拌转速为100-600转/分钟，搅拌时间为30-120min。
3.根据权利要求1所述一种规模化制备LED用半导体材料氮化镓薄膜的方法，其特征在于，所述砂磨机选用卧式砂磨机。
4.根据权利要求1所述一种规模化制备LED用半导体材料氮化镓薄膜的方法，其特征在于，所述的还原性气氛为H2、CH4和C2H2。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710583738.9A CN107460546B (zh) | 2017-07-18 | 2017-07-18 | 一种规模化制备led用半导体材料氮化镓薄膜的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710583738.9A CN107460546B (zh) | 2017-07-18 | 2017-07-18 | 一种规模化制备led用半导体材料氮化镓薄膜的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107460546A CN107460546A (zh) | 2017-12-12 |
| CN107460546B true CN107460546B (zh) | 2019-06-25 |
Family
ID=60544354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710583738.9A Active CN107460546B (zh) | 2017-07-18 | 2017-07-18 | 一种规模化制备led用半导体材料氮化镓薄膜的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107460546B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113549898B (zh) * | 2021-08-13 | 2023-07-25 | 安徽泽众安全科技有限公司 | 一种二维氮化镓膜的限域模板制备方法、制得的二维氮化镓膜 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101857195A (zh) * | 2010-05-21 | 2010-10-13 | 哈尔滨工业大学 | 高效率机械剥离层状化合物的方法 |
| CN103741221A (zh) * | 2014-01-20 | 2014-04-23 | 山东大学 | 利用六方氮化硼纳米片生长高质量氮化镓晶体的方法 |
| CN105460908A (zh) * | 2015-12-24 | 2016-04-06 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种利用碳纳米管高效制备氮化镓纳米晶体的方法 |
| CN105483828A (zh) * | 2015-12-24 | 2016-04-13 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种提高氮化镓晶体质量的制备方法 |
| CN105483827A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-04-13 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种利用涂层硅衬底生长氮化镓晶体的方法 |
| CN105543968A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-05-04 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种低成本制备氮化镓晶体的方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6791120B2 (en) * | 2002-03-26 | 2004-09-14 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Nitride-based semiconductor device and method of fabricating the same |
-
2017
- 2017-07-18 CN CN201710583738.9A patent/CN107460546B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101857195A (zh) * | 2010-05-21 | 2010-10-13 | 哈尔滨工业大学 | 高效率机械剥离层状化合物的方法 |
| CN103741221A (zh) * | 2014-01-20 | 2014-04-23 | 山东大学 | 利用六方氮化硼纳米片生长高质量氮化镓晶体的方法 |
| CN105483827A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-04-13 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种利用涂层硅衬底生长氮化镓晶体的方法 |
| CN105543968A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-05-04 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种低成本制备氮化镓晶体的方法 |
| CN105460908A (zh) * | 2015-12-24 | 2016-04-06 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种利用碳纳米管高效制备氮化镓纳米晶体的方法 |
| CN105483828A (zh) * | 2015-12-24 | 2016-04-13 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种提高氮化镓晶体质量的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107460546A (zh) | 2017-12-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cui et al. | The use of carbon quantum dots as fluorescent materials in white LEDs | |
| Latynina et al. | Properties of Czochralski grown Ce, Gd: Y3Al5O12 single crystal for white light-emitting diode | |
| Chen et al. | Raman scattering investigation of Yb: YAG crystals grown by the Czochralski method | |
| CN1134037A (zh) | 外延片及其制造方法 | |
| CN113120909B (zh) | 一种高纯半绝缘碳化硅粉料的制备方法 | |
| CN113755166B (zh) | 一种疏水性白光碳点及其制备方法 | |
| JP6393307B2 (ja) | マグネシウムアルモシリケートに基づいた蛍光体 | |
| TW201831399A (zh) | 六方晶氮化硼粉末及其製造方法 | |
| CN104152986A (zh) | 快速制备3C-SiC外延膜方法 | |
| Feng et al. | Fluorescent carbon quantum dots as single light converter for white LEDs | |
| CN107460546B (zh) | 一种规模化制备led用半导体材料氮化镓薄膜的方法 | |
| CN111484019A (zh) | 一种用于单晶生长的高纯碳化硅粉体制备方法 | |
| CN109233821B (zh) | 一种多色发光碳量子点及其制备方法与应用 | |
| CN105271234A (zh) | 一种利用微波原位反应合成p型掺杂碳化硅的方法 | |
| Kang et al. | Fine-grained phosphors for red-emitting mini-LEDs with high efficiency and super-luminance | |
| CN108611679B (zh) | 一种绿色无催化剂法制备氮化镓纳米线的方法 | |
| CN101894900A (zh) | 一种将单晶体用于白光led的制作方法 | |
| CN110564416A (zh) | 高稳定的钙钛矿量子点复合材料及其制备方法 | |
| CN108117095B (zh) | 一种CsPbBr3纳米棒及基于微波法合成不同尺寸CsPbBr3纳米棒的方法 | |
| CN107394014B (zh) | 一种led量子点涂布液的制备方法 | |
| CN109616543A (zh) | 太阳能电池片扩散工艺 | |
| CN108083325A (zh) | 一种CsPbBr3纳米晶及基于微波法合成不同维度CsPbBr3纳米晶的方法 | |
| CN101303973A (zh) | 一种n-ZnO/p-自支撑金刚石薄膜异质结的制备方法 | |
| CN101275075A (zh) | 一种发光碳化硅薄膜的制备方法 | |
| CN103642495B (zh) | 一种核壳结构的发光材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200515 Address after: 425000 floor 1, office building of Huaying company, Industrial Park (Dongzhou Avenue), Daozhou North Road, Daoxian County, Yongzhou City, Hunan Province Patentee after: Yongzhou Chuangyuan Technology Co., Ltd Address before: Qingyang District of Chengdu City, Sichuan province 610091 Dragon Industrial Port East Road 4 Patentee before: CHENGDU NEW KELI CHEMICAL SCIENCE Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |