CN101381228B - 镓掺杂氧化锌透明多晶陶瓷的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明的镓掺杂氧化锌透明多晶陶瓷的制备方法属于陶瓷制备的技术领域。以Zn(NO₃)₂·6H₂O和Ga(N O₃)₃·5H₂O为原料，尿素为助燃剂，加入的硝酸溶液溶解并搅拌均匀，自蔓延合成粉体，再在空气气氛下退火制得白色ZnO或Ga掺杂ZnO纳米粉体；将白色纳米粉体加压成型装入高压加热模具，控制压机温度在720～920℃、压力4.0～5.4GPa，制得氧化锌或镓掺杂氧化锌透明多晶陶瓷。本发明方法简单、环保、低成本；纳米粉体制备具有能效高、反应迅速、可重复性高、样品纯度高、粉体粒径小等优点；热压烧结过程温度低，制备的产品在可见光及红外波段透光性较好，稳定性好，应用上具有很大的潜力。

Description

镓掺杂氧化锌透明多晶陶瓷的制备方法

技术领域

本发明属于陶瓷制备的技术领域，特别涉及了一种简单的制备镓掺杂氧化锌透明晶体和氧化锌透明晶体的方法。

背景技术

在过去的几十年，透明陶瓷尤其是具有闪烁性能的陶瓷的制备引起人们的广泛重视。自1957年R.L.Coble首次成功地制备了透明氧化铝陶瓷以来，经过几十年的发展，到目前已经研制出几十种透明陶瓷，氧化物透明陶瓷和非氧化物透明陶瓷都得到了不同程度的发展。近几十年来，世界上许多国家，尤其是美国、日本、英国、俄罗斯、法国等对透明陶瓷材料作了大量的研究工作，先后开发出了Al₂O₃、Y₂O₃、MgO、CaO、TiO₂、TbO₂、ZrO₂等氧化物透明陶瓷以及AIN、ZnS、ZnSe、MgF₂、CaF₂等非氧化物透明陶瓷，应用于红外窗口材料，透明技术，光学，激光器等领域。最近功能透明陶瓷得到了广泛的研究，并取得可喜的成果。已成功研制出透明PLZT光电陶瓷、透明YAG激光陶瓷和透明YGO，Gd₂O₂S等闪烁陶瓷。中国也有许多研究单位和公司在从事新型透明功能陶瓷的研发，但在氧化物透明陶瓷的制备领域中很少有关制备大体积透明ZnO(Ga)陶瓷制备的报道。

现有的制备透明陶瓷的方法一般分为三个阶段：

1、粉体的制备。传统的粉体的制备方法主要有固相反应法、化学沉淀法、溶胶-凝胶法、PVD、CVD等。当前大都采用CVD方法制备出高纯的纳米粉体，但是合成样品所需的温度高，能耗大并且成本高且工艺复杂，限制了其发展。

2、成型工艺。如泥浆浇注、热塑泥浆压铸、挤压成型、干压成型以及等静压成型等。目前成型方法中较多采用的是干压成型和等静压成型。

3、烧结工艺。要得到致密的、气孔率低的透明陶瓷，必须采用不同于普通陶瓷的特殊烧结工艺。透明陶瓷的烧结方法多种多样，最常用的是常压烧结，这种方法生产成本低，也是最普通的烧结方法。缺点是要求烧结温度高(需要1000以上)，并且很难得到透明的样品。除此之外，人们还采用不少特种烧结方法，如热压烧结、气氛烧结、微波烧结及SPS放电等离子烧结技术。

发明内容

本专利要解决的技术问题是，克服传统陶瓷工艺中的缺点，设计出了一种制备镓掺杂氧化锌[ZnO(Ga)]透明陶瓷的方法，不仅方法简单，重复性好，成本低，还对环境友好；生长出的大块多晶陶瓷透明度高、稳定性好，有较好的应用前景。

本发明的ZnO(Ga)透明多晶陶瓷和ZnO透明多晶陶瓷的制备方法，是采用传统的合成金刚石的六面顶压机，在高温高压系统条件下把背景技术所说的成型工艺和烧结工艺有效的结合，也可以称之为热压烧结，制备出透明陶瓷样品。具体采用Zn(NO₃)₂·6H₂O和Ga(NO₃)₃·5H₂O以及尿素等作为反应物，通过自蔓延高温反应方法得到ZnO(Ga)纳米粉体。在空气气氛下退火，通过控制六面顶压机温度范围为700～950℃、压力范围为4.0～5.4GPa条件下生长出来的大块透明多晶陶瓷。

本发明的一种镓掺杂氧化锌透明多晶陶瓷的制备方法，包括纳米粉体制备、热压烧结的过程；所述的纳米粉体制备过程，是以按照摩尔配比100～96:0～4的Zn(NO₃)₂·6H₂O和Ga(NO₃)₃·5H₂O为原料，以尿素为助燃剂，按照质量比助燃剂:原料＝1～2.4:1的用量混合研磨均匀后，加入百分比浓度为3％～5％的硝酸溶液溶解并搅拌均匀，在400～800℃下自蔓延合成出肤色纳米粉体，再在600～860℃空气气氛下退火3～48小时，制得白色ZnO或Ga掺杂ZnO纳米粉体；所述的热压烧结过程，是将白色ZnO或Ga掺杂ZnO纳米粉体加压形成成型样品装入高压加热模具，把模具装入压机中，控制温度范围为720～920℃、压力范围为4.0～5.4GPa，保温保压12～20分钟，得到氧化锌或镓掺杂氧化锌透明多晶陶瓷。

当Ga(NO₃)₃·5H₂O为0时制得的产品为无掺杂的氧化锌透明多晶陶瓷。

所说的原料，应使用杂质少的Zn(NO₃)₂·6H₂O和Ga(NO₃)₃·5H₂O，其纯度应在99％以上；也可以使用Zn(NO₃)₂和Ga(NO₃)₃，甚至是其它锌盐和镓盐。

本发明的多晶透明陶瓷(包括氧化锌或镓掺杂氧化锌透明多晶陶瓷)的制备可以在马弗炉中进行自蔓延合成及空气气氛下退火；制得的氧化锌或镓掺杂氧化锌纳米粉体在小型的油压压片机上加压成型，成型样品装入高压加热模具中；所述的高压加热模具，是用石墨作加热管、叶腊石作绝缘管和堵头的腔体，使用钼箔将成型样品与模具隔开。模具结构具体可见说明书附图中图1。最后在常用的六面顶压机中热压烧结制得产品。

本发明中，温度和压力对多晶透明ZnO(Ga)陶瓷的制备起到重要的作用。低于700℃时，即使升高到很高的压力下样品也是不透明的，但过高的生长温度会导致碳的渗入，产品也会不透明。而压力的范围通常选择在4.0GPa以上，其中5.0GPa下较易制出多晶透明ZnO(Ga)陶瓷。

前述的氧化锌或镓掺杂氧化锌纳米粉体制备过程，还可以在空气气氛下退火处理后，再在450～780℃真空或氩气气氛下退火8～11个小时。真空或氩气中再退火的目的是除去杂质和减少空气中退火给样品带来的缺陷，杂质和缺陷会导致透明多晶陶瓷产品透明度的降低。

前述的氧化锌或镓掺杂氧化锌纳米粉体制备过程，空气气氛下退火处理后，再在450～650℃氢气气氛下退火8～11个小时，经热压烧结的过程得到氢掺入氧化锌或氢掺入镓掺杂氧化锌透明多晶陶瓷。在氢气中再退火的目的是使氢掺入氧化锌半导体中，做为一种浅施主掺杂进入氧化锌半导体。

在制备镓掺杂氧化锌透明多晶陶瓷时，优选的原料按照摩尔配比是Zn(NO₃)₂·6H₂O:Ga(NO₃)₃·5H₂O＝99.95～98:0.05～2；优选的助燃剂与原料按质量比为1～1.2:1；经热压烧结的过程得到镓掺杂氧化锌透明多晶陶瓷。

镓掺杂比例按摩尔计在0.05％、0.5％、1％、2％、4％等条件的试验结果表明，如果掺杂的比例继续升高大于4％，就会得到副产品ZnGa₂O₄这个结果。对主体样品氧化锌是十分不利的，产品透明度将大大下降。

在制备纯氧化锌透明多晶陶瓷时，优选的助燃剂与原料按质量比为1～1.2:1，自蔓延后合成出肤色纳米粉体，再在780～820℃空气气氛下退火5～7小时；经800～920℃、5～5.4GPa热压烧结的过程得到氧化锌透明多晶陶瓷。

本发明不但成功的合成ZnO(Ga)纳米粉体，还成功制备了多晶透明ZnO(Ga)陶瓷。采用自蔓延方法合成ZnO(Ga)纳米粉体具有能效高、反应迅速、受外界因素影响小、可重复性高、样品纯度高、粒径小等优点，合成的产物粒径大多在60nm左右，空气气氛下退火3、6个小时后的样品的粒径大多在80nm左右，并且样品具有较高团聚现象，有利于进一步高温高压烧结时粒径充分长大排除气孔达到致密化。在高温高压原位烧结过程中比原来的制备透明陶瓷的烧结方法过程中所需要的温度低了500℃左右，甚至1000℃；制备的多晶透明ZnO(Ga)陶瓷在可见光以及红外波段透明性较好、从而实现了一种简单的环保的方法制备透明陶瓷，在多晶透明ZnO(Ga)陶瓷的制备方法以前还没有人实现过的。因此本发明不但在科学研究中有十分大的优势，而且在实际应用上具有很大的潜力。

附图说明

图1是本发明装入成型样品的高压加热模具组装结构图。

图2是实施例2的600℃自蔓延合成的肤色ZnO(Ga)纳米粉体样品的TEM图。

图3是实施例2的600℃自蔓延合成再空气气氛下800℃退火3个小时后的白色ZnO(Ga)纳米粉体样品的常压拉曼光谱。

图4是实施例2的600℃自蔓延合成再空气气氛下800℃退火6个小时后的白色ZnO(Ga)纳米粉体样品的TEM图。

图5是实施例3制得的ZnO(Ga)透明多晶陶瓷产品的TEM图。

图6是实施例3制得的ZnO(Ga)透明多晶陶瓷的高压常温拉曼光谱图。

图7是实施例3制得的ZnO(Ga)透明多晶陶瓷产品的透过率曲线。

图8是本发明优选的制备条件下制得的白色ZnO(Ga)纳米粉体样品(下)和透明度较好的ZnO(Ga)透明多晶陶瓷产品(上)的XRD谱图。

图9是实施例6助燃剂与原料不同质量比制得的4批白色ZnO(Ga)纳米粉体的XRD谱图。

图10是实施例9优选条件下制得的ZnO纳米粉体的TEM图。

图11是实施例9优选条件下制得的ZnO纳米粉体(下)和ZnO透明多晶陶瓷产品(上)的XRD谱图。

具体实施方式

实施例1  高压加热模具

结合图1说明本发明装入成型样品的高压加热模具的组装结构。图1中，1为钢帽，2为叶腊石复合块，3为NaCl+ZrO₂(20％)材料的筒，4为石墨加热管，5为NaCl+ZrO₂(20％)材料的块，6为成型样品，由白色ZnO或Ga掺杂ZnO纳米粉体加压形成，7为碳片，8为铜片，9为铁片，10为钼箔，11为钼片。

高压加热模具与一般的用于六面顶压机的高温高压合成人造金刚石的组装块是一样的，在本发明中，成型样品上部和下部分别加了两片钼箔10，成型样品6的侧面用一层薄的钼片11包裹起来，这样就将成型样品6与模具内壁隔开。钼的熔点为2200℃以上对成型样品6是一个保护作用，防止热压烧结过程中石墨等杂质大量进入成型样品6中。

实施例2  优选的自蔓延反应合成ZnO(Ga)纳米粉体的过程

合成是在预先设定升温的马弗炉中进行的，通过马弗炉提供自蔓延反应所需要的高温环境，从而达到燃烧所需要的着火点，合成了ZnO(Ga)粉体。具体的合成过程如下：

配制好5％的硝酸溶液装入小烧杯中，用保鲜膜封好。

按照摩尔比99:1称取Zn(NO₃)₂·6H₂O和Ga(NO₃)₃·5H₂O质量分别为7.136g、0.076g为原料，并且按照原料/尿素＝1:1，称取7.212g的尿素为助燃剂，原料和助燃剂统称反应物，将反应物进行混合研磨约30分钟放入蒸发皿中，用配制好的硝酸溶液0.5ml在蒸发皿中将反应物溶解，如果样品没有溶好可适量加入少量的去离子水加以溶解，搅拌均匀后放入600℃的马弗炉中经过5～10分钟左右达到着火点，燃烧后制得ZnO(Ga)纳米粉体，产物呈肤色，参见图2。将马弗炉的温度升至800℃，使反应得到的肤色产物继续在空气气氛下退火3、6或9小时，得到白色ZnO(Ga)纳米粉体，图3给出800℃空气气氛下退火3小时的拉曼光谱，图4给出800℃(在空气气氛下退火6小时制得的纳米粉体样品的TEM图。

马弗炉的温度在400℃以上都能达到反应所需的着火点，使反应物燃烧，得到纳米粉体样品。再高的温度，如800℃以上，也是不必要的。故马弗炉的温度一般可以选择400～800℃。600℃合成的纳米粉体样品产率最高，活性较好，粒径较均匀。

空气气氛下退火是为了去除肤色ZnO(Ga)纳米粉体中的氮元素，800℃退火3小时为最佳的退火条件，但也可以在600～860℃温度范围内退火3～48小时，达到除氮效果。

实施例3  优选的制备ZnO(Ga)透明多晶陶瓷的热压烧结的过程

将实施例2得到的白色ZnO(Ga)纳米粉体样品称取0.45g，在小型的压片机压片成型，装入实施例1的高压加热模具中，采用传统的六面顶压机进行高温高压烧结(热压烧结)。在温度800℃、压力5.0GPa条件下保温保压15分钟，得到ZnO(Ga)透明多晶陶瓷。制备的ZnO(Ga)为透明多晶陶瓷体，粒径大多在200nm，如图5所示。图6为ZnO(Ga)透明多晶陶瓷的5.8GPa下的高压常温拉曼光谱图，拉曼光谱证明ZnO(Ga)透明多晶陶瓷样品没有发生相变，这种透明度的突变不是由于相变引起的。

同样温度800℃条件下，在空气气氛下退火3个小时的纳米粉体样品较退火6或9小时的纳米粉体样品的透明度要好；6和9小时的纳米粉体样品的透明度相当。图7给出800℃退火3个小时制备的ZnO(Ga)纳米粉体再在820℃、5GPa条件下热压烧结得到的透明度优等产品的透过率曲线。

图8则给出优选的制备条件下(600℃自蔓延、800℃退火3小时、热压烧结温度800℃、压力5.0GPa)制得的白色ZnO(Ga)纳米粉体样品(下面)和透明度较好的ZnO(Ga)透明多晶陶瓷产品(上面)的XRD图。

实施例4  在纳米粉体制备过程中进行再次退火

为了消除ZnO(Ga)纳米粉体内可能存在的气孔和有机杂质等，在肤色ZnO(Ga)纳米粉体空气气氛下退火合成白色ZnO(Ga)纳米粉体之后，分别在750℃真空或氩气气氛下进行退火10个小时的处理。

以镓掺杂4％的原料和助燃剂反应体系为例，按实施例2和实施例3的过程，600℃自蔓延在空气气氛下750℃退火10小时得到白色纳米粉体，之后六面顶压机压力和温度范围在4.2～5.4GPa成型样品温度在700～920℃都能制备出透明度为中(半透明)的产品。同样的反应体系同样600℃自蔓延在空气气氛下750℃退火10小时得到白色纳米粉体，再经氩气750℃退火10小时之后，用同样的六面顶压机压力和温度范围，即压力4.2～5.4GPa成型样品温度在700～920℃都能制备出透明度为中的产品，但是透明度要比没进行氩气退火要好一些。

以镓掺杂1％的原料和助燃剂反应体系为例，按实施例2和实施例3的过程，在800℃空气气氛下退火3小时后，在750℃氩气气氛下退火10个小时。利用六面顶压机高温高压5GPa/870℃下制备ZnO(Ga)透明多晶陶瓷。透明度最理想为优⁺(最好的透明度)。

氩气气氛下的退火温度和时间放宽范围至450～780℃、8～11小时也是可以的。

在真空条件下的再退火效果，与氩气气氛下再退火的效果相同。镓掺杂比例为1％或4％的原料和助燃剂构成的反应体系在空气气氛下750℃退火10个小时得到白色纳米粉体，之后真空退火温度范围控制在450℃、550℃、650℃、750℃，时间在10小时左右，比如8～11小时条件下六面顶压机压力和温度范围在4.2～5.4GPa样品温度在700～920℃都能制备出透明度为中的产品。

经过真空或氩气气氛下退火处理制得的ZnO(Ga)透明多晶陶瓷，通过阿基米德沉浮法可以测得其相对密度都达到了99％。

实施例5  制备加入氢的ZnO(Ga)透明多晶陶瓷

按实施例2和实施例3的过程，镓掺杂比例为1％或4％的原料和助燃剂构成的反应体系在空气气氛下750℃退火10个小时得到白色纳米粉体，再经氢气750℃退火10小时之后六面顶压机压力和温度范围在4.2～5.4GPa样品温度在700～920℃都能制备出透明度为差(几乎不透明)的产品。

氢气退火温度范围控制在450℃、550℃、650℃等条件下退火8～11小时，能制备出透明度很差(几乎不透明)的产品。

氢气退火后，ZnO(Ga)纳米粉体将由白色变为灰色，说明氢成功进入氧化锌。

本实施例说明，氢的掺入对纳米粉体的纯度有较大的影响，从纳米粉体的颜色也能看出，进而影响了ZnO(Ga)透明多晶陶瓷的透明度。但是，可以使氢掺入氧化锌半导体中，制备成一种浅施主掺杂的氧化锌半导体材料；粉体虽有团聚但粒径仍较小，可用于制备透明陶瓷闪烁体。

实施例6  纳米粉体制备过程按质量计助燃剂与原料的比例

原料包括锌盐和镓盐，助燃剂为尿素。在相同的自蔓延、退火等条件下，按相同的制备过程，比较不同的助燃剂与原料的质量比对白色ZnO(Ga)纳米粉体纯度的影响。

按实施例2的ZnO(Ga)纳米粉体的制备过程，原料中镓掺杂比例为1％，按质量助燃剂:原料分别取1:1、1.2:1、1.8:1、2.4:1，在自蔓延温度600℃、空气气氛下退火温度800℃、退火10小时条件下制得的4批白色ZnO(Ga)纳米粉体，它们的XRD谱如图9所示，图9中a、b、c、d分别对应1:1、1.2:1、1.8:1、2.4:1四种比例制得的纳米粉体的XRD谱。

原料中镓掺杂比例为4％时，同样的助燃剂与原料的质量比的4种比例，同样的制备过程，制得的4批白色ZnO(Ga)纳米粉体的XRD谱与图9相似。

对照PDF卡片，可以指认图9中的氰胺化锌(ZnCN₂)衍射峰。氰胺化锌的出现可由化学反应方程式Zn(NO₃)₂·6H₂O+CO(NH₂)₂＝ZnCN₂+7H₂O+2HNO₃得到解释。

从图9中可以看出，随着尿素质量的增加，氧化锌衍射峰与氰氨化锌衍射峰强度之比减小，说明反应产物中氧化锌的相对含量在减少，氰氨化锌的相对含量在增加。随着尿素比例的增加得到ZnO(Ga)纳米粉体的产率越来越低；高尿素含量(超过1.4：1时)出现的副产物Zn(CN)₂对纳米粉体样品的纯度产生很大的影响；当尿素质量增加到硝酸盐的3倍时，已观察不到氧化锌衍射峰。在现阶段没有简单经济的方法除去氰氨化锌的情况下，本发明确定了反应物的最佳配比为1～1.2:1。该比例下制备的产物纯度高，产率大，粒径分布在40～80nm。

XRD谱的信息还说明：镓掺杂量从4％减少到1％时，生成氰氨化锌的反应条件没有变化，说明微量镓对反应副产物的生成基本没有影响。

实施例7 关于空气气氛下退火的温度和时间条件

以镓掺杂1％的原料和助燃剂为反应体系，按实施例2和实施例3的过程，改变空气气氛下退火的温度和时间分别为800℃退火9小时、750℃退火10小时、700℃退火18小时、600℃退火48小时，都能将ZnO(Ga)纳米粉体中的氮元素完全除去，之后六面顶压机压力和温度范围在4.2～5.4GPa、700～920℃条件下都能制备出透明度为中(透明或半透明)的ZnO(Ga)透明多晶陶瓷。

以镓掺杂4％的原料和助燃剂为反应体系，按实施例2和实施例3的过程，助燃剂与原料的质量比例为1.2:1时，使用空气气氛下750℃退火10个小时或800℃退火3个小时都能实现纳米粉体逐渐变为白色，说明氮气已经除去。之后六面顶压机压力和温度范围在4.2～5.4GPa样品温度在700～920℃都能制备出透明度为中的ZnO(Ga)透明多晶陶瓷。

实施例8 关于热压烧结过程的温度和压力条件

镓掺杂1％的原料和助燃剂为反应体系，按实施例2和实施例3的过程，利用六面顶压机高温高压下制备ZnO(Ga)透明多晶陶瓷，结果见表1和表2。

表1

表1是纳米粉体制备的过程中，空气气氛下800℃退火3小时的结果。

表2

表2是纳米粉体制备的过程中，空气气氛下800℃退火6小时的结果。

比较表1和表2，在总体上看，空气气氛下800℃退火3小时制得的ZnO(Ga)透明多晶陶瓷的透明度要比空气气氛下800℃退火6小时制得的ZnO(Ga)透明多晶陶瓷好一些。

此外，由实验结果知在低于700时即使加上很高的压力也难得到透明的样品；压力只要不低于4.0GPa在700～920℃温度条件下都可以制得有透明度的产品；其中在温度为800℃压力在5.2GPa时得到ZnO(Ga)多晶陶瓷样品的透过率最好。

实施例9 ZnO透明多晶陶瓷的制备

ZnO透明多晶陶瓷的制备是以Zn(NO₃)₂·6H₂O为原料，以尿素为助燃剂，按照实施例2和实施例3的过程，可制得产品。也可以按实施例4或5增加退火的步骤。在相同的工艺条件下，在总体上看，制得的ZnO透明多晶陶瓷的透明度要比ZnO(Ga)透明多晶陶瓷的透明度好得多。

具体的给出一种优选的无掺杂的ZnO透明多晶陶瓷的制备过程：

采用Zn(NO₃)₂·6H₂O和CO(NH₂)₂做为自蔓延高温合成反应的原始反应物，配置5％的硝酸溶液，按照Zn²⁺：尿素＝1:1摩尔比称取反应物，加入已经配制好的硝酸溶液充分溶解，放入600℃马弗炉中3～5分钟时燃烧后得到肤色氧化锌粉体，其粒径通过TEM表征粒径在60～70nm左右。氧化锌粉体800℃退火6小时后得到粒径在150nm左右的白色纯的氧化锌纳米粉体，见图10。之后将800℃退火6小时的粉体放入六面顶压机，匀速加压至5GPa压力，然后用10秒钟匀速加温至820℃，保温保压15分钟，缓慢卸压，对热压烧结的过程制得的ZnO透明多晶陶瓷样品进行测试。

图11给出上述的制备条件下(600℃自蔓延、800℃退火6小时、热压烧结温度820℃、压力5.0GPa)制得的白色ZnO纳米粉体样品(下面)和透明度好的ZnO透明多晶陶瓷产品(上面)的XRD图。如图11上部图所示，在此温度和压力条件下并没有使氧化锌发生相变其仍为六角纤锌矿的氧化锌。使用ZnO(Ga)透明多晶陶瓷的最佳制备工艺条件同样也制备出了透过率很好的纯的ZnO透明多晶陶瓷，测试5GPa/820℃条件下的ZnO透明多晶陶瓷样品其透过率可达到60％。

Claims (5)

1.一种镓掺杂氧化锌透明多晶陶瓷的制备方法，包括纳米粉体制备、热压烧结的过程；所述的纳米粉体制备过程，是以按照摩尔配比99.95～96∶0.05～4的Zn(NO₃)₂·6H₂O和Ga(NO₃)₃·5H₂O为原料，以尿素为助燃剂，按照质量比助燃剂∶原料＝1～2.4∶1的用量混合研磨均匀后，加入百分比浓度为3％～5％的硝酸溶液溶解并搅拌均匀，在400～800℃下自蔓延合成出肤色纳米粉体，再在600～860℃空气气氛下退火3～48小时，制得白色Ga掺杂ZnO纳米粉体；所述的热压烧结过程，是将白色Ga掺杂ZnO纳米粉体加压形成成型样品装入高压加热模具，把模具装入压机中，控制温度范围为700～920℃、压力范围为4.0～5.4GPa，保温保压12～20分钟，得到镓掺杂氧化锌透明多晶陶瓷。

2.按照权利要求1所述的镓掺杂氧化锌透明多晶陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的纳米粉体制备过程，空气气氛下退火处理后，再在450～780℃真空或氩气气氛下退火8～11个小时。

3.按照权利要求1所述的镓掺杂氧化锌透明多晶陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的纳米粉体制备过程，空气气氛下退火处理后，再在450～650℃氢气气氛下退火8～11个小时，经热压烧结的过程得到氢掺入镓掺杂氧化锌透明多晶陶瓷。

4.按照权利要求1所述的镓掺杂氧化锌透明多晶陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的高压加热模具，是用石墨作加热管、叶腊石作绝缘管和堵头的腔体，使用钼箔将成型样品与模具隔开。

5.按照权利要求1、2或4所述的镓掺杂氧化锌透明多晶陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的原料，是按照摩尔配比Zn(NO₃)₂·6H₂O∶Ga(NO₃)₃·5H₂O＝99.95～98∶0.05～2；助燃剂与原料按质量比为1～1.2∶1；经热压烧结的过程得到镓掺杂氧化锌透明多晶陶瓷。

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