[发明专利]AlxGa1-xN三元合金锥状纳米晶及其制备方法

权利要求书

1. 一种Al_xGa_1-xN三元合金锥状纳米晶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，组装反应装置

(1)准备石英基片

将石英片清洗，超声，风干，得到干燥的石英基片；

(2)放置反应原料

将干燥的石英基片放置于第一个陶瓷舟一端的上方，距离第一个陶瓷舟的垂直距离为5~6mm，将金属Ga放入第一个陶瓷舟另一端，金属Ga与石英基片最近一端的水平距离为3~5cm；

将AlCl₃·6H₂O放入第二个陶瓷舟一端和第三个陶瓷舟一端，第二个陶瓷舟内的AlCl₃·6H₂O和第三个陶瓷舟内的AlCl₃·6H₂O质量相等，按质量比，总AlCl₃·6H₂O：金属Ga=(1~2)：1；

(3)组装反应装置

将第一陶瓷舟和第二陶瓷舟放入一端开口的第一石英管中，第二陶瓷舟放有AlCl₃·6H₂O的一端在靠近第一石英管封口一端，第一陶瓷舟放有石英基片的一端位于第一石英管开口一端，并且石英基片在第一石英管开口外；

将第三陶瓷舟放入一端开口的第二石英管中，第三陶瓷舟放有AlCl₃·6H₂O的一端在靠近第二石英管开口一端；

将第一石英管和第二石英管水平放置在水平石英管式炉的不同温区，第一石英管开口一端和第二石英管开口一端方向相反，组装好反应装置进行实验；

所述的水平石英管式炉设置有进气管和排气管；

步骤2，通气

将水平石英管式炉中缓慢抽真空至50Pa，通入Ar气进行洗气，待整个水平石英管式炉中为Ar气环境后，继续通入Ar至水平石英管式炉为常压，将水平石英管式炉的气流方向末端排气管放入水槽进行液封，保证水平石英管式炉的炉内气压为常压；

步骤3，加热反应

以升温速率为30℃~50℃/min，将水平石英管式炉升温，同时，通入流量为20~30sccm的NH₃和流量为20~30sccm的Ar，其中，按流量比，NH₃：Ar=1:1；

待水平石英管式炉升温至反应温度后，维持1~1.5h，关闭加热系统，并停止通入NH₃；

所述的将水平石英管式炉升温具体为，将水平石英管式炉中放置有第一石英管的反应区域的温度升温至900℃~1000℃；将水平石英管式炉中放置有第二石英管的反应区域的温度升温至150℃~200℃；

步骤4，冷却

将Ar流量调节至100sccm，待水平石英管式炉放置有第一石英管的反应区域的温度降至500℃，停止通入Ar，并关闭排气管，自然冷却至室温，得到沉积在石英基片表面上的微黄色物质，即为Al_xGa_1-xN三元合金锥状纳米晶；

制备的Al_xGa_1-xN三元合金锥状纳米晶是不同Al组分纤锌矿结构Al_xGa_1-xN三元半导体合金锥状纳米晶，Al组分可调范围为0<x≤0.51；

所述的Al_xGa_1-xN三元合金锥状纳米晶具有底部为四边形、侧面为三角形的角锥体结构，底部的四边形的边长为400~800 nm，侧面三角形的高为200~350nm。

2.如权利要求1所述的Al_xGa_1-xN三元合金锥状纳米晶的制备方法，其特征在于，所述的步骤1(1)中，所述的石英片清洗、超声、风干的具体操作为：将石英片用丙酮清洗、置于盛有酒精的烧杯中，放入超声波清洗机中进行清洗8~15min，置于空气中自然风干。

3.如权利要求1所述的Al_xGa_1-xN三元合金锥状纳米晶的制备方法，其特征在于，所述的步骤1(2)中，所述的金属Ga的纯度大于等于99.999wt.%。