[发明专利]高纯氧化镓的制备方法

说明书

本申请提供一种高纯氧化镓的制备方法，其包括步骤：将溶剂水加入反应釜内，升温至30℃以上，然后加入金属镓，开启搅拌装置使金属镓分散均匀，之后向反应釜内加入硝酸进行反应，反应结束后过滤除去未反应的固体杂质，得到硝酸镓溶液；将过滤后的硝酸镓溶液置于反应釜中，开启搅拌装置，然后加入氨水进行反应直至反应体系的pH值稳定不变，结束反应，停止搅拌或开启阶段性搅拌使反应后的物料在40℃～110℃下陈化，陈化结束后重新开启搅拌装置持续搅拌使物料分散均匀，然后使用离心机离心、洗涤、甩干、出料，之后在非还原性气体气氛下煅烧，得到高纯氧化镓。本申请的制备方法使用的生产设备少、生产成本低、生产效率高，同时得到的氧化镓具有较高的纯度。

技术领域

本申请涉及半导体材料领域，尤其涉及一种高纯氧化镓的制备方法。

背景技术

氧化镓(Ga2O3)是一种宽带N型半导体氧化物，其禁带宽度约为4.2eV～4.9eV。三氧化二镓在镓的氧化物中最为稳定，它有五种同分异构体结构，分别为α-Ga2O3、β-Ga2O3、γ-Ga2O3、ε-Ga2O3和δ-Ga2O3，其中具有单斜结构的β-Ga2O3性能最为稳定。β-Ga2O3晶胞由两个共棱的GaO6八面体和两个GaO4四面体组成，表面存在氧离子空位，表现出N型半导体行为，并能与其它几种同分异构体相互转化。β-氧化镓晶体的基本性质为：晶格常数分别为反射系数为1.8；介电常数为9.9～10.2。这些优良的性能使得β-氧化镓材料在平板显示、紫外探测、气体探测、太阳能电池、光催化、紫外线滤光片等方面具有广阔的应用前景。

授权公告日为2012年6月27日的中国专利申请CN101993110B公开了一种微波水热法制备氧化镓的方法，其以Ga(NO3)3·xH2O为主要原料，无水乙醇和氨水为辅料，将Ga(NO3)3·xH2O晶体溶于无水乙醇，向溶液中滴加氨水至不再产生白色沉淀，去离子水洗除硝酸根离子，最后在微波消解炉中进行微波水热反应形成白色氧化镓粉末。该方法工艺原理可靠，工艺周期较短，但该方法存在较大缺陷，其形成的氢氧化镓胶体粘度大，不利于硝酸根的清洗，污水量大且难以清洗彻底，同时以乙醇作为辅料存在较高的安全隐患，产业化难度大，另外还存在原辅料成本高等劣势。

授权公告日为2015年3月25日的中国专利申请CN102978649B公开了一种高纯氧化镓的制备方法，该方法以工业镓为原料，将工业镓加入碱液电解槽中，进行电解制备镓酸钠溶液，再以镓酸钠为中间物料，进行中和、洗涤、干燥、焙烧制得高纯氧化镓。虽然此方法可以制得较高纯度的氧化镓，但是产品中金属钠难以完全除尽，同时还存在生产周期长，工艺复杂，能耗高等缺点。