一种从钠流法产物中提取GaN单晶的方法与流程

文档序号:12057138阅读:760来源:国知局

本发明涉及半导体材料技术领域,具体地说是一种从钠流法产物中提取GaN单晶的方法。



背景技术:

以氮化镓(GaN)为代表的氮化物正越来越成为光电子和微电子领域常见的半导体材料。目前,GaN晶体的生长方法主要有氢化物气相外延(Hydride vapor phase epitaxy)、高温高压法(High nitrogen pressure solution)、氨热法(Ammothermal growth method)和钠流法(Na flux method)。由于晶体所需的生长条件适中,钠流法逐渐成为制备GaN单晶材料的优选技术。

在钠流法中,GaN单晶生长完成后的产物主要包括GaN晶体(目标产物)、金属镓(剩余的过量原材料)、金属钠(剩余的过量原材料)、镓/钠元素组成的二元合金(反应过程中生成的副产物)、以及镓/氮元素组成的亚稳相(反应过程中生成的副产物)。其中,GaN晶体(目标产物)需要保留,而其它的物质须要全部去除。

对于金属镓,常用浓盐酸处理予以去除。对于金属钠,则通过与水反应可以去除,然而,众所周知,金属钠与水反应较为剧烈,若其量大时易发生爆炸,不但会破坏目标产物GaN晶体,且危害工作人员安全,所以不可适用于提取GaN单晶的方法中。另外,镓/钠元素组成的二元合金以及镓/氮元素组成的亚稳相其本身比较稳定,去除也是个难点。



技术实现要素:

本发明公开了一种从钠流法产物中提取GaN单晶的方法,通过使用低元醇(包括甲、乙、丙、丁醇及其同分异构体)去除金属钠、以 及使用王水去除了覆盖在GaN单晶表面的镓/钠元素组成的二元合金和镓/氮元素组成的亚稳相,在提取过程安全可控的前提下,可得到较为纯净的GaN单晶。

本发明一种从钠流法产物中提取GaN单晶的方法,包括以下步骤:

步骤1、在钠流法产物中,加入低元醇以去除金属钠,待无气泡冒出后,将反应后的溶液倒掉;

步骤2、向步骤1处理后的产物中加入浓盐酸,待反应完全去除金属镓后,将溶液倒掉;

步骤3、在步骤2处理后的产物中,加入王水浸泡2小时以上,去除覆盖在GaN单晶表面的镓/钠元素组成的二元合金和镓/氮元素组成的亚稳相后,将溶液倒掉;

步骤4、使用去离子水,对步骤3处理后的产物即GaN单晶进行清洗,然后烘干,得到所需的GaN单晶。

进一步地,在步骤1中所述钠流法产物,主要包括GaN晶体、金属镓、金属钠、镓/钠元素组成的二元合金、以及镓/氮元素组成的亚稳相;所述低元醇为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇及与其对应的所有同分异构体中的一种或任意几种的组合;所述的低元醇、浓盐酸、以及王水,其所加入的量,对整个去除反应来说都是过量的,所述过量的是指所加入的低元醇、浓盐酸、及王水的量能够足以分别去除所述钠流法产物中的金属钠、金属镓及覆盖在GaN单晶表面的镓/钠元素组成的二元合金和镓/氮元素组成的亚稳相。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解,下面对本发明作进一步的描述。

实施例一,一种从钠流法产物中提取GaN单晶的方法,包括以下步骤:

步骤1、在钠流法产物中,加入过量的低元醇,低元醇与钠流法产物中金属钠反应(2Na+2ROH=2RONa+H2↑,ROH表示低元醇),以去除金属钠,待无气泡冒出后,将反应后的溶液倒掉;

步骤2、用浓盐酸浸泡步骤1处理后的产物,待反应结束后,将溶液倒掉。

步骤3、在步骤2处理后的产物中,加入王水,浸泡2小时,将反应后的溶液倒掉;再次加入王水,直至反应完全去除覆盖在GaN单晶表面的镓/钠元素组成的二元合金和镓/氮元素组成的亚稳相后,将溶液倒掉。

步骤4、使用去离子水,对步骤3处理后的产物即GaN单晶,进行清洗,然后烘干,得到所需的GaN单晶。

此外,对于以上涉及的低元醇,均为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇及与其对应的所有同分异构体中的一种或任意几种的组合。

需要说明的是,以上所述并非是对本发明技术方案的限定,在不脱离本发明的创造构思的前提下,任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

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