[发明专利]一种制备高温化合物块晶的方法

说明书

本发明公开了一种制备高温化合物块晶的方法，对源金属进行抽真空、高温熔化处理，使其成为液态金属；气/液混合、多级高压碎化，使液态金属形成雾化的金属液滴；筛选超细微金属液滴，导入超细微金属液滴进入球形化处理系统，而较大的金属液滴下落至金属液回收系统的底部；下落的金属液滴聚集在一起，经过回收，重新处理；超细微金属液滴通过处理，成为球形液滴/颗粒；超细微金属液滴/颗粒在反应、沉积系统内，通过化学反应、气相沉积，缓慢堆积、生长，形成圆柱状化合物块晶。

技术领域

本发明涉及一种粉末冶金的方法，尤其涉及的是一种制备高温化合物块晶的方法。

背景技术

难熔的化合物材料，因其特有的物理特征与工作特性，在电子、半导体领域有其重要用途。氮化铝(AlN)因其无毒不导电并具有与铜相当的热导率，是光电器件封装中最理想的绝缘、散热材料；氮化镓(GaN)基合金是蓝色激光器、高亮度LED器件、高频功率器件的基础材料；碳化硅(SiC)电场击穿电压高，是制备大功率器件的优选材料；氧化镓(Ga₂O₃)因其制造成本低、优异的耐高压特性，受到人们越来越多的重视。

目前，单晶、多元金属化合物衬底市场紧缺，价格昂贵、一货难求。通常，单晶、多元金属化合物衬底是由单晶、多元金属化合物块体材料切割、打磨、抛光而成，由此，单晶、多元金属化合物块体材料是生产单晶衬底的关键源体材料。

传统、典型的制备单晶、大厚度、多元金属化合物块体材料方法为HVPE(氢化物气相外延)、MOCVD(金属有机化合物化学气相沉淀)。外延是在特定条件下，使物质的原子或分子有规则排列，定向生长在衬底的表面上，得到连续、完整的并与衬底晶格结构有对应关系的单晶层，称为外延层，而此过程称为外延生长；而MOCVD是在气相外延生长(HVPE)的基础上，发展起来的一种新型气相外延生长技术。无论HVPE法或MOCVD法，费时、效率低(生长速率：0.1-0.2mm/小时)，而且位错率高、微孔多。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何简单生长化合物块晶，提供了一种制备高温化合物块晶的方法。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括以下步骤：

(101)对源金属进行抽真空、高温熔化处理，使其成为液态金属；

(102)气/液混合、多级高压碎化，使液态金属形成雾化的金属液滴；

(103)筛选超细微金属液滴，导入超细微金属液滴进入球形化处理系统，而较大的金属液滴下落至金属液回收系统的底部；

(104)下落的金属液滴聚集在一起，经过回收，重新处理；

(105)超细微金属液滴通过处理，成为球形液滴/颗粒；

(106)超细微金属液滴/颗粒在反应、沉积系统内，通过化学反应、气相沉积，缓慢堆积、生长，形成圆柱状化合物块晶。

所述步骤(101)中，首先将源金属置入在一个耐高温的容器内，对其抽真空，然后进行加热升温，使其熔化，成为液态，随后对其保温，并充入惰性气体进行保护和保压。

所述步骤(102)中，使用多级雾化系统，首先使液态金属成为细小金属液滴，而后逐级生成雾化的微细或超细微金属液滴或颗粒，液态金属形成细小的液流后，与高压惰性气体充分混合、搅拌，而后逐级碎化、微型化，使金属液滴越来越小。

所述步骤(103)中，使用气体、气流筛选系统，对雾化的金属液滴进行筛选，分开处理，使超细微的金属液滴/颗粒顺利进入球形化处理系统，而较大、较重的金属液滴纷纷下落，聚集回收再次雾化。