[发明专利]一种制备GaP薄膜材料的方法

摘要

本发明提供一种制备GaP薄膜材料的方法，以Ga₂O₃、P₂O₅为起始原料，将Ga₂O₃与P₂O₅进行等摩尔比混合，密封于真空安瓶中，在500℃～600℃条件下反应，生成GaPO₄；然后打碎安瓶，以氢气、氢气-氩气混合气、活性炭及碳氢化合物等为还原萃取剂，采用自创的高温原位固相类萃取反应气相沉积法，在较低真空条件下、在Si、Ge、不锈钢、导电玻璃、导电陶瓷等不同衬底（基片）上成功制备得厚度可控的、灰黑色的、具有较高结晶度、高纯度单一物相的GaP薄膜材料。本发明使用的原料简单，价廉易得，均为固体或无毒气体，对环境无污染，对操作人员无安全威胁；制备设备简单，制备周期短，对衬底（基片）材料适应性强，制备成本较低，可实现较大规模的GaP薄膜材料制备。

主权项

一种制备GaP薄膜材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.将Ga₂O₃与P₂O₅按摩尔比Ga:P=1:1混合后研磨均匀，加入与固体原料质量50%～100%的无水乙醇，再次研磨均匀后干燥，用10～15MPa的压力将其压成片材，然后将其密封于真空安瓶中，将安瓶放置于反应器刚玉坩埚中，在管式电炉中加热到500℃～600℃，恒温2～4h，自然冷却得GaPO₄；步骤2.将真空石英安瓶打碎，放置GaPO₄于薄膜沉积装置内反应区，基片放置于薄膜沉积装置内沉积区，用高纯氮气抽真空置换到氧气浓度为ppm级，然后用Ar+H₂混合气体抽真空置换1～2次，然再抽真空至7～13Pa，控制升温速度为5～10℃/min，反应区加热升温至1200℃～1250℃，沉积区加热升温至600℃～800℃，通入氢气、作为还原萃取剂，恒温3～4h，其间保持真空度≥‑0.08Mpa；然后自然降温至室温，充入高纯Ar+H₂混合气体至常压，基片表面沉积得GaP薄膜材料。