技术摘要：
本发明涉及一种靶材级氧化镓的制备方法，属于半导体材料技术领域。本发明通过将A溶液和B溶液同时加入底液C溶液中，同时限定反应温度、A溶液和B溶液的浓度、A溶液和B溶液的加料速度、沉淀剂的种类，制备得到椭球形、粒度D50＝1.5～2μm的氧化镓。本发明制备得到的氧化镓  全部
背景技术：
氧化镓(Ga2O3)是一种重要的宽禁带半导体材料，其具有五种晶体结构：α-Ga2O3、 β-Ga2O3、γ-Ga2O3、ε-Ga2O3和δ-Ga2O3，在一定条件下可以相互转变。其中β-Ga2O3最为稳定， 室温下呈单斜结构，空间结构为C2/m， β＝ 103.83°。Ga2O3具有优良的光致发光性能、化学和热稳定性能等特性，广泛应用于敏材料、催 化剂、光电子材料和荧光粉等领域。 近年来，IGZO(氧化铟镓锌)在TFT-LCD显示器领域的应用，使得晶体管数量减少， 提高了每个像素的透光率，使得显示器具有更高的能效水平，且效率更高。目前，射频/直流 电(RF/DC)溅镀系统是主流的薄膜生长设备，影响溅镀透明导电薄膜品质的因素除了薄膜 沉积工艺外，靶材的密度、导电性、晶粒大小、微结构与纯度起着至关重要的作用。例如靶材 的密度低，即靶材表面或内部有微孔，镀膜过程会在靶材表面出现凸起，引起靶材局部能量 过高，氧离子被撞击成游离态，形成高电阻区域，导致一些微颗粒进入薄膜中，降低薄膜品 质，因此影响镀膜制成的稳定性。 目前，商业市场销售的IGZO溅射靶材主要以固相反应热压烧结，做法是将In2O3、 ZnO和Ga2O3三种粉体按一定比例混合、球磨均质、热压烧结等步骤，制成溅镀用IGZO靶材。此 制备方法操作简单，但机械球磨混合的均匀性受各粉体的粒度和形貌的影响。In2O3、ZnO和 Ga2O3粉体的粒度、形貌及流动性和分散性对均质的效果及热压过程起着决定性作用。 中国专利申请CN108821329A公开了一种高纯氧化镓制备方法，该方法采用硫酸和 双氧水混合溶液溶解金属镓得到硫酸镓溶液，通过结晶提纯得到高纯度的硫酸镓晶体，在 通过煅烧硫酸晶体得到高纯氧化镓。虽然该方法可以得到高纯度氧化镓，但在煅烧过程中 产生含硫氧化物气体，同时所得产物结块，破碎后产品的均一性差，且硫酸盐分解温度高， 耗能高。 中国专利申请CN107010654B公开了一种单分散氧化镓粉末粉体及其高密度陶瓷 靶材的制备方法。该发明使用99.99％以上的金属镓溶解于酸中，然后加入氨水沉淀、老化 得到白色沉淀物，再经洗涤、过滤、干燥、煅烧等工序得到产物。但该方法煅烧温度高，所得 产物微观颗粒易结团，产品均匀性降低。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种靶材级氧化镓的制 备方法，该方法合成的氧化镓为椭球形，具有较高的流动性和分散性，以满足靶材使用。 为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种靶材级氧化镓的制备方法，所述 制备方法包括以下步骤： (1)A溶液配制：制备硝酸镓溶液，将硝酸镓溶液稀释至镓含量为25～55g/L(0.358 3 CN 111592033 A 说　明　书 2/5 页 ～0.789mol/L)，游离硝酸浓度为0.1％～10％，然后加入表面活性剂，得到A溶液； (2)B溶液配制：将沉淀剂配制成质量分数为5％～15％的溶液，得到B溶液； (3)底液配制：将B溶液加入纯水中，配制成底液C溶液； (4)沉淀反应：将A溶液和B溶液同时加入底液C溶液中进行沉淀反应； (5)然后经陈化反应、离心洗涤、煅烧，得到靶材级氧化镓。 目前，高纯度氧化镓行业通用采用的方法是氨水沉淀镓离子得到羟基氧化镓，再 经煅烧得到氧化镓产品。但此种方法得到的氧化镓形貌为棒状，这种棒状结构流动性和分 散性差，在制备靶材时，影响靶材的均匀性及密度。 本发明的制备方法旨在合成椭球形、粒度D50＝1.5～2μm的氧化镓，通过将A溶液 和B溶液同时加入底液C溶液中，同时限定反应温度、A溶液和B溶液的浓度、A溶液和B溶液的 加料速度，以得到其粒度D50＝1.5～2μm；通过限定沉淀剂的种类、A溶液和B溶液的浓度，以 得到其形貌为椭球形。本发明制备得到的氧化镓较棒状氧化镓具有较高的流动性和分散 性，以满足靶材使用。且本发明制备得到的氧化镓具有以下特点：高比表面积，BET＝10～ 15g/cm2；纯度高，可以达到99.995％；粒度小，D50＝1.5～2μm。 作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，硝酸镓溶液的制备方 法为：将溶剂升温，加入金属镓搅拌；然后加入硝酸，搅拌反应，即得硝酸镓溶液。 优选地，所述步骤(1)中，硝酸镓溶液的制备方法为：将溶剂水加入反应釜内，升温 至30℃以上，然后加入金属镓并搅拌使金属镓分散成液滴状；向反应釜内加入硝酸，在40～ 80℃下进行反应，持续搅拌直至反应结束，然后过滤除去未反应的固体杂质得到硝酸镓溶 液。 优选地，金属镓的纯度为99.999％，金属镓与硝酸的摩尔比为1:4。 作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述金属镓与表面活性剂的质量比为 (20～200)：1。 作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，表面活性剂为十二烷 基苯磺酸(LAS)、烷基苯磺酸钠(ABS)、α-烯烃磺酸盐(AOS)、仲烷基磺酸钠(SAS)中的至少一 种。 作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(2)中，沉淀剂为氨水、碳酸 氢铵、氢氧化钠中的至少一种。 更优选地，沉淀剂为氨水、氢氧化钠中的至少一种，使用该沉淀剂能形成椭球形的 氧化镓。 更优选地，沉淀剂为氨水，使用该沉淀剂能形成椭球形的氧化镓，且后处理操作简 单。 作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(3)中，底液C溶液的温度为 40～70℃，底液C溶液的pH值为7.5～9.5。 作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(4)中，反应温度为40～70 ℃，底液C溶液与A溶液的体积比为1:(0.5～1.5)，A溶液的加料速度为1～20L/min，调控B溶 液的加料速度维持体系pH值为7.5～9.5，加料完成后持续搅拌1～3h，搅拌过程的温度为40 ～70℃、pH值为7.5～9.5。 沉淀反应中，底液C溶液与A溶液的体积比为1:(0.5～1.5)，B溶液的用量范围不进 4 CN 111592033 A 说　明　书 3/5 页 行限定，通过调节B溶液的速度维持反应体系pH值为7.5～9.5，直到A溶液加料结束。 将A溶液和B溶液同时加入底液C溶液中，并通过调控B溶液的加料速度维持体系pH 值为7.5～9.5，形成一个平衡的反应体系，利于粒度和形貌的控制。现有制备方法中均将B 溶液直接加入A溶液中，镓离子浓度持续变化，形成的颗粒大小不一。 作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(5)中，陈化反应的温度为75 ～95℃，pH值为7.5～9.5，时间为1～8h。 作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(5)中，洗涤直至洗涤水电导 率小于100μS/cm。 作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(5)中，煅烧温度为600～900 ℃，时间为4～12h。 与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明通过将A溶液和B溶液同时加入底 液C溶液中，同时限定反应温度、A溶液和B溶液的浓度、A溶液和B溶液的加料速度、沉淀剂的 种类，制备得到椭球形、粒度D50＝1.5～2μm的氧化镓。本发明制备得到的氧化镓较棒状氧 化镓具有较高的流动性和分散性，以满足靶材使用。且本发明制备得到的氧化镓具有以下 特点：高比表面积，BET＝10～15g/cm2；纯度高，可以达到99.995％；粒度小，D50＝1.5～2μ m。 附图说明 图1为实施例1制备的氧化镓的SEM扫描电镜图。 图2为实施例2制备的氧化镓的SEM扫描电镜图。 图3为实施例3制备的氧化镓的SEM扫描电镜图。