一種硒化鎵二維材料單晶塊材的生長(zhǎng)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種硒化鎵二維材料單晶塊材的生長(zhǎng)方法，通過以純硒粉和純鎵粉為原材料，在高溫下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)得到多晶硒化鎵材料。將硒化鎵多晶放入三溫區(qū)爐中通過布里奇曼法生長(zhǎng)出硒化鎵結(jié)晶后，再通過沿硒化鎵自然解理層切割獲得硒化鎵二維材料單晶塊材。
【專利說明】
一種砸化鎵二維材料單晶塊材的生長(zhǎng)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種砸化鎵二維材料單晶塊材的生長(zhǎng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]砸化鎵(GaSe)是一種暗棕色閃光的片狀晶體，其作為二維原子晶體材料家族的重要成員，砸化鎵具有不同于傳統(tǒng)二維材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì):砸化鎵和硫化鎵一樣是層狀結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體，并且隨著溫度的降低，砸化鎵光電效應(yīng)最大值向短波方向移動(dòng)。砸化鎵晶體的透光波段為0.62-20um，并且在這個(gè)波段內(nèi)吸收率極低，因此是一種性能優(yōu)良的適用于應(yīng)用在紅外非線性光學(xué)晶體，能夠?qū)崿F(xiàn)紅外、遠(yuǎn)紅外甚至太赫茲波段的頻率轉(zhuǎn)換。但砸化鎵二維材料單晶晶體的生長(zhǎng)難度較大，國(guó)內(nèi)外尚未有成功生長(zhǎng)出大尺寸砸化鎵二維材料單晶塊材的文章或報(bào)道，因此生長(zhǎng)出高質(zhì)量的砸化鎵二維材料單晶塊材有很高的科研價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了獲得在實(shí)驗(yàn)中所需要使用的高質(zhì)量砸化鎵二維材料單晶塊材，本發(fā)明提供了一種砸化鎵二維材料單晶塊材的生長(zhǎng)方法。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:取一定比例的稍微過量約2%?4%(wt%)的粉末狀砸與適量的粉末狀鎵混合放入石英管中并抽真空，在800°C下保溫一至兩天，再將裝有砸化鎵的石英管裝入豎直放置的三溫區(qū)爐中，通過布里奇曼法生長(zhǎng)出砸化鎵結(jié)晶。再通過沿砸化鎵自然解理層切割獲得砸化鎵二維材料單晶塊材。
[0005]本發(fā)明的有益效果是:可以快速生長(zhǎng)出純度高、缺陷少、解理成度高的高品質(zhì)砸化鎵二維材料單晶塊材。
[0006]【具體實(shí)施方式】:
實(shí)施例一:
1.稱取粉末狀鎵0.469g和過量2%的粉末狀砸0.542g，倒入內(nèi)徑13mm、長(zhǎng)約15cm的一段石英管中，并兩頭密封。
[0007]2.將密封好的石英管放置在箱式爐中，I小時(shí)升溫至300攝氏度，再6小時(shí)升溫至1000攝氏度，并維持箱式爐爐中溫度為1000攝氏度，恒溫24小時(shí)后，12小時(shí)降至常溫。
[0008]3.取出裝有砸化鎵多晶樣品的是石英管，放入豎直放置的三溫區(qū)爐中，設(shè)置爐體上部為高溫區(qū)990°C，中間溫區(qū)為中溫區(qū)965°C，下部為低溫區(qū)940°C，將裝有多晶的一端與高溫區(qū)熱電偶齊平，并開啟三溫區(qū)爐12小時(shí)升溫至設(shè)定溫度后恒溫24小時(shí)。
[0009]4.以Imm/小時(shí)的速度下降石英管，待石英管裝有砸化鎵多晶的部分全部通過低溫區(qū)時(shí)，停止裝有樣品的石英管的下降。
[0010]5.三個(gè)溫爐的三個(gè)溫區(qū)同時(shí)24小時(shí)緩慢降溫至室溫，并取出制得的塊狀晶體。
[0011 ] 6.通過沿砸化鎵自然解理層切割，獲得砸化鎵二維材料單晶塊材。
[0012]實(shí)施例二:
1.稱取粉末狀鎵0.469g和過量4%的粉末狀砸0.552g，倒入內(nèi)徑13mm、長(zhǎng)約20cm的一段石英管中，并兩頭密封。
[0013]2.將密封好的石英管放置在箱式爐中，I小時(shí)升溫至250攝氏度，再6小時(shí)升溫至980攝氏度，并維持箱式爐爐中溫度為980攝氏度，恒溫24小時(shí)后，12小時(shí)降至常溫。
[0014]3.取出裝有砸化鎵多晶樣品的是石英管，放入豎直放置的三溫區(qū)爐中，設(shè)置爐體上部為高溫區(qū)970°C，中間溫區(qū)為中溫區(qū)960°C，下部為低溫區(qū)950°C，將裝有多晶的一端與高溫區(qū)熱電偶齊平，并開啟三溫區(qū)爐12小時(shí)升溫至設(shè)定溫度后恒溫24小時(shí)。
[0015]4.以2_/小時(shí)的速度下降石英管，待石英管裝有砸化鎵多晶的部分全部通過低溫區(qū)時(shí)，停止裝有樣品的石英管的下降。
[0016]5.三個(gè)溫爐的三個(gè)溫區(qū)同時(shí)24小時(shí)緩慢降溫至室溫，并取出制得的塊狀晶體。
[0017]6.通過沿砸化鎵自然解理層切割，獲得砸化鎵二維材料單晶塊材。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種砸化鎵二維材料單晶塊材的生長(zhǎng)方法，其特征在于以稍過量的純?cè)曳酆图冩壏蹫樵牧希铣稍一壎嗑Ш?，通過布里奇曼法生長(zhǎng)出砸化鎵結(jié)晶后，再通過沿砸化鎵自然解理層切割獲得砸化鎵二維材料單晶塊材。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過一種砸化鎵二維材料單晶塊材的生長(zhǎng)方法，其特征是將過量2%?4%(wt%)的純?cè)曳叟c純鎵粉混合后，合成砸化鎵多晶。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過一種砸化鎵二維材料單晶塊材的生長(zhǎng)方法，其特征是在布里奇曼法生長(zhǎng)出砸化鎵結(jié)晶時(shí)，高溫區(qū)溫度為980?1000攝氏度，低溫區(qū)為940?950攝氏度，中溫區(qū)溫度取高溫區(qū)和低溫區(qū)設(shè)定溫度的中間值。
【文檔編號(hào)】C30B29/60GK105926032SQ201610491437
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年6月29日
【發(fā)明人】邱俊
【申請(qǐng)人】南京安京太赫光電技術(shù)有限公司