JP2001151504A - ＧａＮ粉末の製造方法 - Google Patents
ＧａＮ粉末の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高純度かつ結晶性の良好なＧａＮ粉末の製造
方法を提供する。更に、２Ａ、２Ｂ、３Ｂ族元素から選
ばれた金属元素を目的組成通りにＧａＮ結晶中に拡散・
固溶させることができるＧａＮ粉末の製造方法を提供す
る 【解決手段】 ジアルキルジチオカルバミン酸Ｇａを主
成分とする化合物をＮＨ3ガス単独雰囲気中もしくはＮ
Ｈ3を含む非酸化性混合ガス雰囲気中で焼成することに
よりＧａＮ粉末を製造する。好ましくは、上記焼成を行
う前に、ジアルキルジチオカルバミン酸Ｇａを主成分と
する化合物を無酸素雰囲気中、１５０〜５００℃で熱処
理することによりＧａを主成分とする硫化物とし、その
後ＮＨ3ガス単独雰囲気中もしくはＮＨ3を含む非酸化性
混合ガス雰囲気中、５００〜１１００℃で焼成する。
方法を提供する。更に、２Ａ、２Ｂ、３Ｂ族元素から選
ばれた金属元素を目的組成通りにＧａＮ結晶中に拡散・
固溶させることができるＧａＮ粉末の製造方法を提供す
る 【解決手段】 ジアルキルジチオカルバミン酸Ｇａを主
成分とする化合物をＮＨ3ガス単独雰囲気中もしくはＮ
Ｈ3を含む非酸化性混合ガス雰囲気中で焼成することに
よりＧａＮ粉末を製造する。好ましくは、上記焼成を行
う前に、ジアルキルジチオカルバミン酸Ｇａを主成分と
する化合物を無酸素雰囲気中、１５０〜５００℃で熱処
理することによりＧａを主成分とする硫化物とし、その
後ＮＨ3ガス単独雰囲気中もしくはＮＨ3を含む非酸化性
混合ガス雰囲気中、５００〜１１００℃で焼成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＧａＮ薄膜及び蛍光体
の原料等に用いることができる高純度かつ結晶性の良好
なＧａＮ粉末の製造方法に関する。
の原料等に用いることができる高純度かつ結晶性の良好
なＧａＮ粉末の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＮ粉末を作製するためにはＧａ2Ｏ3
をＮＨ3ガス雰囲気中熱処理し、還元・窒化する方法が
知られている。しかしながら、この方法により合成され
たＧａＮ粉末は原料に起因する酸素分の除去が完全には
行なえず、高純度なＧａＮ粉末は得られない。酸素除去
を行うために熱処理温度を上げるなど還元条件を強くす
ると、同時に窒素も解離し、結晶性が悪くなる傾向があ
った。
をＮＨ3ガス雰囲気中熱処理し、還元・窒化する方法が
知られている。しかしながら、この方法により合成され
たＧａＮ粉末は原料に起因する酸素分の除去が完全には
行なえず、高純度なＧａＮ粉末は得られない。酸素除去
を行うために熱処理温度を上げるなど還元条件を強くす
ると、同時に窒素も解離し、結晶性が悪くなる傾向があ
った。
【０００３】さらに、ＧａＮ母体にＩｎ、Ｚｎなどをド
ープした化学式Ｇａ1-XＩｎxＮ：Ｚｎで表される蛍光体
を得る場合、例えばＧａ2Ｏ3にＩｎ、Ｚｎ塩の溶液を湿
式で混合して乾燥させ、得られた混合粉末をＮＨ3中で
還元・窒化する方法がある。しかし、この混合物はＧａ
2Ｏ3の表面にＩｎ、Ｚｎ化合物が付着しているのにすぎ
ず、ＮＨ3中での還元・窒化時に熱拡散法でドープ物質
を母体中にドープさせる場合には、合成条件を厳密に規
定しないと組成のずれを生じやすい。又、ＰＨ調整によ
りＧａ、Ｉｎ、Ｚｎ塩溶液から各金属元素を水酸化物の
形で沈澱させ熱分解させる方法は、各々沈澱を生じるＰ
Ｈ域が異なるため組成のずれが起きやすく、目的とする
組成比のものが得られないという問題がある。
ープした化学式Ｇａ1-XＩｎxＮ：Ｚｎで表される蛍光体
を得る場合、例えばＧａ2Ｏ3にＩｎ、Ｚｎ塩の溶液を湿
式で混合して乾燥させ、得られた混合粉末をＮＨ3中で
還元・窒化する方法がある。しかし、この混合物はＧａ
2Ｏ3の表面にＩｎ、Ｚｎ化合物が付着しているのにすぎ
ず、ＮＨ3中での還元・窒化時に熱拡散法でドープ物質
を母体中にドープさせる場合には、合成条件を厳密に規
定しないと組成のずれを生じやすい。又、ＰＨ調整によ
りＧａ、Ｉｎ、Ｚｎ塩溶液から各金属元素を水酸化物の
形で沈澱させ熱分解させる方法は、各々沈澱を生じるＰ
Ｈ域が異なるため組成のずれが起きやすく、目的とする
組成比のものが得られないという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は高純
度かつ結晶性の良好なＧａＮ粉末の製造方法を提供する
ことを目的とする。更に、２Ａ、２Ｂ、３Ｂ族元素から
選ばれた金属元素を目的組成通りにＧａＮ結晶中に拡散
・固溶させることができるＧａＮ粉末の製造方法を提供
することを目的とする。
度かつ結晶性の良好なＧａＮ粉末の製造方法を提供する
ことを目的とする。更に、２Ａ、２Ｂ、３Ｂ族元素から
選ばれた金属元素を目的組成通りにＧａＮ結晶中に拡散
・固溶させることができるＧａＮ粉末の製造方法を提供
することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決すべく鋭意研究した結果、ジアルキルジチオカルバ
ミン酸Ｇａを主成分とする化合物をＮＨ3ガス単独雰囲
気中もしくはＮＨ3を含む非酸化性混合ガス雰囲気中で
焼成することにより、高純度かつ結晶性の良好なＧａＮ
粉末を製造できることを見出し本発明を成すに至った。
解決すべく鋭意研究した結果、ジアルキルジチオカルバ
ミン酸Ｇａを主成分とする化合物をＮＨ3ガス単独雰囲
気中もしくはＮＨ3を含む非酸化性混合ガス雰囲気中で
焼成することにより、高純度かつ結晶性の良好なＧａＮ
粉末を製造できることを見出し本発明を成すに至った。
【０００６】請求項１記載の発明は、ジアルキルジチオ
カルバミン酸Ｇａを主成分とする化合物をＮＨ3ガス単
独雰囲気中もしくはＮＨ3を含む非酸化性混合ガス雰囲
気中で焼成することを特徴とするＧａＮ粉末の製造方法
である。この方法によれば、従来問題となっていた原料
に起因する酸素分の残留がなく非常に高純度で、かつ結
晶性の良い高品質なＧａＮ粉末を得ることができる。
カルバミン酸Ｇａを主成分とする化合物をＮＨ3ガス単
独雰囲気中もしくはＮＨ3を含む非酸化性混合ガス雰囲
気中で焼成することを特徴とするＧａＮ粉末の製造方法
である。この方法によれば、従来問題となっていた原料
に起因する酸素分の残留がなく非常に高純度で、かつ結
晶性の良い高品質なＧａＮ粉末を得ることができる。
【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１に記載の
構成において、ジアルキルジチオカルバミン酸Ｇａを主
成分とする化合物に、２Ａ、２Ｂ、３Ｂ族の元素の中か
ら選ばれた少なくとも一種のジアルキルジチオカルバミ
ン酸塩を共存させるものである。この方法によれば、Ｇ
ａＮ結晶中に任意の目的組成通り他金属元素を拡散・固
溶させることができる。
構成において、ジアルキルジチオカルバミン酸Ｇａを主
成分とする化合物に、２Ａ、２Ｂ、３Ｂ族の元素の中か
ら選ばれた少なくとも一種のジアルキルジチオカルバミ
ン酸塩を共存させるものである。この方法によれば、Ｇ
ａＮ結晶中に任意の目的組成通り他金属元素を拡散・固
溶させることができる。
【０００８】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の構成において、焼成する前に、無酸素雰囲気中、１
５０〜５００℃で熱処理するものである。すなわち、ジ
アルキルジチオカルバミン酸Ｇａを主成分とする化合物
を無酸素雰囲気中、１５０〜５００℃で熱処理すること
によりＧａを主成分とする硫化物とし、その後ＮＨ3ガ
ス単独雰囲気中もしくはＮＨ3を含む非酸化性混合ガス
雰囲気中、５００〜１１００℃で焼成するＧａＮ粉末の
製造方法である。この方法によれば、原料であるジアル
キルジチオカルバミン酸塩に起因する有機分の除去を完
全に行うことができ、さらに高純度のＧａＮ粉末を得る
ことができる。
載の構成において、焼成する前に、無酸素雰囲気中、１
５０〜５００℃で熱処理するものである。すなわち、ジ
アルキルジチオカルバミン酸Ｇａを主成分とする化合物
を無酸素雰囲気中、１５０〜５００℃で熱処理すること
によりＧａを主成分とする硫化物とし、その後ＮＨ3ガ
ス単独雰囲気中もしくはＮＨ3を含む非酸化性混合ガス
雰囲気中、５００〜１１００℃で焼成するＧａＮ粉末の
製造方法である。この方法によれば、原料であるジアル
キルジチオカルバミン酸塩に起因する有機分の除去を完
全に行うことができ、さらに高純度のＧａＮ粉末を得る
ことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明のＧａＮ粉末の製造
方法をさらに具体的に説明する。
方法をさらに具体的に説明する。
【００１０】原料として使用するジアルキルジチオカル
バミン酸Ｇａは、水溶性Ｇａ塩をジアルキルジチオカル
バミン酸のアルカリ金属塩又はアンモニウム塩と反応さ
せることにより容易に製造される。
バミン酸Ｇａは、水溶性Ｇａ塩をジアルキルジチオカル
バミン酸のアルカリ金属塩又はアンモニウム塩と反応さ
せることにより容易に製造される。
【００１１】また、ジアルキルジチオカルバミン酸Ｇａ
に、２Ａ、２Ｂ、３Ｂ族の元素の中から選ばれた少なく
とも一種のジアルキルジチオカルバミン酸塩を共存させ
るには、水溶性Ｇａ塩及び２Ａ、２Ｂ、３Ｂ族の中から
選ばれた少なくとも一種の元素を含む水溶性の塩を、ジ
アルキルジチオカルバミン酸のアルカリ金属塩又はアン
モニウム塩と反応させることにより容易に製造される。
に、２Ａ、２Ｂ、３Ｂ族の元素の中から選ばれた少なく
とも一種のジアルキルジチオカルバミン酸塩を共存させ
るには、水溶性Ｇａ塩及び２Ａ、２Ｂ、３Ｂ族の中から
選ばれた少なくとも一種の元素を含む水溶性の塩を、ジ
アルキルジチオカルバミン酸のアルカリ金属塩又はアン
モニウム塩と反応させることにより容易に製造される。
【００１２】上記水溶性の塩を与える陰イオンとして
は、ハロゲン化物イオン、炭酸イオン、硫酸イオン、水
酸化物イオン、硝酸イオン、過塩素酸イオン、酢酸イオ
ン等が挙げられる。好ましくはハロゲン化物イオン、硫
酸イオン、硝酸イオンである。
は、ハロゲン化物イオン、炭酸イオン、硫酸イオン、水
酸化物イオン、硝酸イオン、過塩素酸イオン、酢酸イオ
ン等が挙げられる。好ましくはハロゲン化物イオン、硫
酸イオン、硝酸イオンである。
【００１３】２Ａ、２Ｂ、３Ｂ族の元素として、好まし
くはＭｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｉｎを選択する。
くはＭｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｉｎを選択する。
【００１４】ジアルキルジチオカルバミン酸のアルカリ
金属塩又はアンモニウム塩において、アルキル基の炭素
数は１〜２４のアルキルである。アルキル基の例として
は、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉｓｏ−プ
ロキル基、ｎ−ブチル基、ｉｓｏ−ブチル基、ｔｅｒｔ
−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、
ｎ−ヘキシル基、ｎ−オクチル基及び２−エチルヘキシ
ル基等がある。この中でも好ましい炭素数としては１〜
４であり、特に好ましくは炭素数１のメチル基である。
また、ジアルキルジチオカルバミン酸が有する２つのア
ルキル基は同じである必要性はない。
金属塩又はアンモニウム塩において、アルキル基の炭素
数は１〜２４のアルキルである。アルキル基の例として
は、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉｓｏ−プ
ロキル基、ｎ−ブチル基、ｉｓｏ−ブチル基、ｔｅｒｔ
−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、
ｎ−ヘキシル基、ｎ−オクチル基及び２−エチルヘキシ
ル基等がある。この中でも好ましい炭素数としては１〜
４であり、特に好ましくは炭素数１のメチル基である。
また、ジアルキルジチオカルバミン酸が有する２つのア
ルキル基は同じである必要性はない。
【００１５】ジアルキルジチオカルバミン酸のアルカリ
金属塩としては、Ｎａ塩、Ｋ塩が好ましく、特に好まし
くはＮａ塩である。
金属塩としては、Ｎａ塩、Ｋ塩が好ましく、特に好まし
くはＮａ塩である。
【００１６】上記ジアルキルジチオカルバミン酸Ｇａを
主成分とする化合物を得るための反応溶媒は、水溶性Ｇ
ａ塩、２Ａ、２Ｂ、３Ｂ族の中から選ばれた元素の水溶
性の塩、ジアルキルジチオカルバミン酸のアルカリ金属
塩又はアンモニウム塩が溶解する溶媒なら特に問題はな
い。例えば、水、及び水とメタノール、エタノール、ア
セトン、テトラヒドロフランなどの有機溶媒との混合物
が挙げられる。好ましくは、水を使用する。
主成分とする化合物を得るための反応溶媒は、水溶性Ｇ
ａ塩、２Ａ、２Ｂ、３Ｂ族の中から選ばれた元素の水溶
性の塩、ジアルキルジチオカルバミン酸のアルカリ金属
塩又はアンモニウム塩が溶解する溶媒なら特に問題はな
い。例えば、水、及び水とメタノール、エタノール、ア
セトン、テトラヒドロフランなどの有機溶媒との混合物
が挙げられる。好ましくは、水を使用する。
【００１７】上記ジアルキルジチオカルバミン酸Ｇａを
主成分とする化合物を得る為の好ましい反応温度は０〜
１００℃であり、特に好ましくは１５〜６０℃である。
なぜなら、金属の水溶性塩やジアルキルジチオカルバミ
ン酸アルカリ金属塩又はアンモニウム塩が完全に水に溶
解さえしていれば良いからである。尚、この反応は圧力
には特に左右されものではないが、常圧下で反応を行う
方が簡便である。
主成分とする化合物を得る為の好ましい反応温度は０〜
１００℃であり、特に好ましくは１５〜６０℃である。
なぜなら、金属の水溶性塩やジアルキルジチオカルバミ
ン酸アルカリ金属塩又はアンモニウム塩が完全に水に溶
解さえしていれば良いからである。尚、この反応は圧力
には特に左右されものではないが、常圧下で反応を行う
方が簡便である。
【００１８】本発明において、前記の方法で得られたジ
アルキルジチオカルバミン酸Ｇａを主成分とする化合物
を、ＮＨ3ガス単独雰囲気中もしくはＮＨ3を含む非酸化
性混合ガス雰囲気中で焼成することによりＧａＮ粉末を
得ることができる。好ましくは、焼成する前に、ジアル
キルジチオカルバミン酸Ｇａを主成分とする化合物を下
記の条件で熱処理する。
アルキルジチオカルバミン酸Ｇａを主成分とする化合物
を、ＮＨ3ガス単独雰囲気中もしくはＮＨ3を含む非酸化
性混合ガス雰囲気中で焼成することによりＧａＮ粉末を
得ることができる。好ましくは、焼成する前に、ジアル
キルジチオカルバミン酸Ｇａを主成分とする化合物を下
記の条件で熱処理する。
【００１９】熱処理は、無酸素雰囲気中１５０〜５００
℃で実施される。好ましくは、Ｎ2及び/又はＨ2及び/又
はＮＨ3雰囲気中、３００〜４５０℃で行われる。これ
により、ジアルキルジチオカルバミン酸Ｇａを主成分と
する化合物がＧａを主成分とする硫化物となる。
℃で実施される。好ましくは、Ｎ2及び/又はＨ2及び/又
はＮＨ3雰囲気中、３００〜４５０℃で行われる。これ
により、ジアルキルジチオカルバミン酸Ｇａを主成分と
する化合物がＧａを主成分とする硫化物となる。
【００２０】この時、熱処理には１〜２０時間を要す
る。好ましくは５〜１５時間である。なぜならば、熱処
理時間が短いとジアルキルジチオカルバミン酸Ｇａを主
成分とする化合物が完全にＧａを主成分とする硫化物に
変換されないからである。逆に、熱処理時間が長い場合
は、特に支障はないが、長く行うことによる特段の効果
が期待できるものではなく不経済である。
る。好ましくは５〜１５時間である。なぜならば、熱処
理時間が短いとジアルキルジチオカルバミン酸Ｇａを主
成分とする化合物が完全にＧａを主成分とする硫化物に
変換されないからである。逆に、熱処理時間が長い場合
は、特に支障はないが、長く行うことによる特段の効果
が期待できるものではなく不経済である。
【００２１】前記熱処理が施されたＧａを主成分とする
硫化物粉末は、ＮＨ3ガス単独雰囲気中もしくはＮＨ3を
含む非酸化性混合ガス雰囲気中で焼成することにより窒
化されてＧａＮとなる。この時、雰囲気はＮＨ3、ＮＨ3
＋Ｈ2又はＮＨ3＋Ｎ2で焼成することが望ましい。
硫化物粉末は、ＮＨ3ガス単独雰囲気中もしくはＮＨ3を
含む非酸化性混合ガス雰囲気中で焼成することにより窒
化されてＧａＮとなる。この時、雰囲気はＮＨ3、ＮＨ3
＋Ｈ2又はＮＨ3＋Ｎ2で焼成することが望ましい。
【００２２】また、焼成温度は５００℃〜１１００℃の
範囲であることが好ましく、特に好ましくは７００〜１
１００℃である。なぜならば、焼成温度が５００℃より
低いとＮＨ3の分解不十分のため完全に窒化反応が進行
しにくく、逆に焼成温度が１１００℃より高いと、焼結
するか或いは一部が還元されて金属Ｇａとなり粉体表面
に付着するからである。
範囲であることが好ましく、特に好ましくは７００〜１
１００℃である。なぜならば、焼成温度が５００℃より
低いとＮＨ3の分解不十分のため完全に窒化反応が進行
しにくく、逆に焼成温度が１１００℃より高いと、焼結
するか或いは一部が還元されて金属Ｇａとなり粉体表面
に付着するからである。
【００２３】焼成時間は１〜３０時間である。好ましく
は３〜２０時間であり、特に好ましくは６〜１５時間で
ある。なぜならば、焼成時間が短いと、得られるＧａＮ
粉末の結晶性が悪くなってしまうからである。逆に、焼
成時間が長い場合は、特に支障はないが、長く焼成する
ことによる特段の効果が期待できるものではなく不経済
である。
は３〜２０時間であり、特に好ましくは６〜１５時間で
ある。なぜならば、焼成時間が短いと、得られるＧａＮ
粉末の結晶性が悪くなってしまうからである。逆に、焼
成時間が長い場合は、特に支障はないが、長く焼成する
ことによる特段の効果が期待できるものではなく不経済
である。
【００２４】ここで、本発明において、ジアルキルジチ
オカルバミン酸Ｇａを主成分とする化合物を、熱処理を
行わずにそのまま焼成する場合でも、上記と同様の条件
で焼成を行うことにより、ＧａＮ粉末を得ることができ
る。
オカルバミン酸Ｇａを主成分とする化合物を、熱処理を
行わずにそのまま焼成する場合でも、上記と同様の条件
で焼成を行うことにより、ＧａＮ粉末を得ることができ
る。
【００２５】
【実施例】次に、本発明のＧａＮ粉末の製造方法を実施
例により具体的に説明するが、本発明はその要旨を越え
ない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではな
い。尚、下記実施例、比較例において、化学分析には誘
導結合プラズマ分析装置（以下ＩＣＰと略記）、電子プ
ローブ微量分析にはエネルギー分散型蛍光Ｘ線解析装置
（以下ＥＰＭＡと略記）を使用した。
例により具体的に説明するが、本発明はその要旨を越え
ない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではな
い。尚、下記実施例、比較例において、化学分析には誘
導結合プラズマ分析装置（以下ＩＣＰと略記）、電子プ
ローブ微量分析にはエネルギー分散型蛍光Ｘ線解析装置
（以下ＥＰＭＡと略記）を使用した。
【００２６】［実施例１］内容量５００ｍｌの四つ口フ
ラスコに原料物質として、硝酸ガリウム・８水和物５．
８４ｇ（１４．６１ｍｍｏｌ）を装入し、これをイオン
交換水１００ｍｌに溶解させ均一水溶液とする。同じく
内容量１００ｍｌ滴下ロートに原料物質としてジブチル
ジチオカルバミン酸ナトリウム９．９６ｇ（４３．８２
ｍｍｏｌ）をイオン交換水５０ｇに溶解させ加える。次
に、ガリウム塩の水溶液をよく撹拌しながらジブチルジ
チオカルバミン酸ナトリウム水溶液を室温にて滴下す
る。滴下と同時に目的生成物であるジブチルジチオカル
バミン酸ガリウムの白色物が生成する。得られた白色物
を濾過により分離、水洗浄後乾燥させることによりジブ
チルジチオカルバミン酸ガリウム粉末を得た（収量：
９．６７ｇ、収率：９７．０％）。
ラスコに原料物質として、硝酸ガリウム・８水和物５．
８４ｇ（１４．６１ｍｍｏｌ）を装入し、これをイオン
交換水１００ｍｌに溶解させ均一水溶液とする。同じく
内容量１００ｍｌ滴下ロートに原料物質としてジブチル
ジチオカルバミン酸ナトリウム９．９６ｇ（４３．８２
ｍｍｏｌ）をイオン交換水５０ｇに溶解させ加える。次
に、ガリウム塩の水溶液をよく撹拌しながらジブチルジ
チオカルバミン酸ナトリウム水溶液を室温にて滴下す
る。滴下と同時に目的生成物であるジブチルジチオカル
バミン酸ガリウムの白色物が生成する。得られた白色物
を濾過により分離、水洗浄後乾燥させることによりジブ
チルジチオカルバミン酸ガリウム粉末を得た（収量：
９．６７ｇ、収率：９７．０％）。
【００２７】次に、得られた粉末３．６０ｇを石英ボー
トに入れ管状炉に挿入する。炉内を真空とＮ2ガスで置
換を数回繰り返した後、Ｎ2ガスを２Ｌ／ｍｉｎでフロ
ーさせながら３００℃で３時間、４００℃で２時間加
熱、熱分解を行う。引き続き、フローさせるガスをＮＨ
3ガス１Ｌ／ｍｉｎに切り替え、１０００℃に昇温、１
０時間焼成した。２００℃まで５時間で冷却した。炉内
をＮ2ガスで置換した後、石英ボートを取り出し目的と
する本発明のＧａＮ粉末を得た。得られた粉末は、Ｘ線
回折装置を用いて測定したところ、図１に示すようにＧ
ａＮ単一結晶であった。このＧａＮ粉末の電子顕微鏡写
真を図２に示す
トに入れ管状炉に挿入する。炉内を真空とＮ2ガスで置
換を数回繰り返した後、Ｎ2ガスを２Ｌ／ｍｉｎでフロ
ーさせながら３００℃で３時間、４００℃で２時間加
熱、熱分解を行う。引き続き、フローさせるガスをＮＨ
3ガス１Ｌ／ｍｉｎに切り替え、１０００℃に昇温、１
０時間焼成した。２００℃まで５時間で冷却した。炉内
をＮ2ガスで置換した後、石英ボートを取り出し目的と
する本発明のＧａＮ粉末を得た。得られた粉末は、Ｘ線
回折装置を用いて測定したところ、図１に示すようにＧ
ａＮ単一結晶であった。このＧａＮ粉末の電子顕微鏡写
真を図２に示す
【００２８】［実施例２］硝酸ガリウム・８水和物８．
００ｇ（２０．００ｍｍｏｌ）と、ジアルキルジチオカ
ルバミン酸塩をジメチルジチオカルバミン酸ナトリウム
８．５９ｇ（６０．００ｍｍｏｌ）を用いた以外は実施
例１と同様な操作を行い、ジメチルジチオカルバミン酸
ガリウム粉末を得た（収量：８．１９ｇ、収率：９５．
１％）。得られた粉末２．００ｇを石英ボートに入れ管
状炉に挿入する。炉内を真空とＮ2ガスで置換を数回繰
り返した後、Ｎ2ガスを２Ｌ／ｍｉｎでフローさせなが
ら３５０℃で１０時間加熱・熱分解を行う。引き続き、
フローさせるガスをＮＨ3ガス１Ｌ／ｍｉｎに切り替
え、１０００℃に昇温、８．５時間焼成した。２００℃
まで５時間で冷却した。炉内をＮ2ガスで置換した後、
石英ボートを取り出し目的とする本発明のＧａＮ粉末を
得た。得られた粉末は、Ｘ線回折装置を用いて測定した
ところ、図３に示すようにＧａＮ単一結晶であった。
００ｇ（２０．００ｍｍｏｌ）と、ジアルキルジチオカ
ルバミン酸塩をジメチルジチオカルバミン酸ナトリウム
８．５９ｇ（６０．００ｍｍｏｌ）を用いた以外は実施
例１と同様な操作を行い、ジメチルジチオカルバミン酸
ガリウム粉末を得た（収量：８．１９ｇ、収率：９５．
１％）。得られた粉末２．００ｇを石英ボートに入れ管
状炉に挿入する。炉内を真空とＮ2ガスで置換を数回繰
り返した後、Ｎ2ガスを２Ｌ／ｍｉｎでフローさせなが
ら３５０℃で１０時間加熱・熱分解を行う。引き続き、
フローさせるガスをＮＨ3ガス１Ｌ／ｍｉｎに切り替
え、１０００℃に昇温、８．５時間焼成した。２００℃
まで５時間で冷却した。炉内をＮ2ガスで置換した後、
石英ボートを取り出し目的とする本発明のＧａＮ粉末を
得た。得られた粉末は、Ｘ線回折装置を用いて測定した
ところ、図３に示すようにＧａＮ単一結晶であった。
【００２９】［実施例３］硝酸ガリウム・８水和物５．
８４ｇ（１４．６１ｍｍｏｌ）の代わりに、硝酸ガリウ
ム・８水和物４．７０ｇ（１１．７６ｍｍｏｌ）、塩化
インジムウ２６．２８ｍｇ（０．１２ｍｍｏｌ）、硝酸
亜鉛・６水和物４５．４９ｍｇ（０．１５ｍｍｏｌ）を
用いる以外は実施例１と同様の操作を行いジブチルジチ
オカルバミン酸のＧａとＩｎとＺｎの粉末混合物を得
た。（収量：７．８０ｇ、収率：９５．２％）。得られ
た粉末のＩＣＰ分析値は下記の通りで、目的とする組成
とほぼ一致していた。また、ＥＰＭＡの測定結果によれ
ば、添加したＧａ、Ｉｎ、Ｚｎは均一に混合されてい
た。
８４ｇ（１４．６１ｍｍｏｌ）の代わりに、硝酸ガリウ
ム・８水和物４．７０ｇ（１１．７６ｍｍｏｌ）、塩化
インジムウ２６．２８ｍｇ（０．１２ｍｍｏｌ）、硝酸
亜鉛・６水和物４５．４９ｍｇ（０．１５ｍｍｏｌ）を
用いる以外は実施例１と同様の操作を行いジブチルジチ
オカルバミン酸のＧａとＩｎとＺｎの粉末混合物を得
た。（収量：７．８０ｇ、収率：９５．２％）。得られ
た粉末のＩＣＰ分析値は下記の通りで、目的とする組成
とほぼ一致していた。また、ＥＰＭＡの測定結果によれ
ば、添加したＧａ、Ｉｎ、Ｚｎは均一に混合されてい
た。
【００３０】次に、得られた粉末１０ｇを石英ボートに
入れ管状炉に挿入する。炉内を真空とＮ2ガスで置換を
数回繰り返した後、Ｎ2ガスを２Ｌ／ｍｉｎでフローさ
せながら３００℃で３時間加熱・熱分解を行う。引き続
き、フローさせるガスをＮＨ3ガス１Ｌ／ｍｉｎに切り
替え、１０００℃に昇温、６時間焼成した。２００℃ま
で５時間で冷却した。炉内をＮ2ガスで置換した後、焼
成した粉末を取り出した。得られた粉末のＩＣＰ分析値
は下記の通りであり、目的とする組成とほぼ一致するＧ
ａＮ粉末を得ることができた。なお、単位は重量％であ
る。
入れ管状炉に挿入する。炉内を真空とＮ2ガスで置換を
数回繰り返した後、Ｎ2ガスを２Ｌ／ｍｉｎでフローさ
せながら３００℃で３時間加熱・熱分解を行う。引き続
き、フローさせるガスをＮＨ3ガス１Ｌ／ｍｉｎに切り
替え、１０００℃に昇温、６時間焼成した。２００℃ま
で５時間で冷却した。炉内をＮ2ガスで置換した後、焼
成した粉末を取り出した。得られた粉末のＩＣＰ分析値
は下記の通りであり、目的とする組成とほぼ一致するＧ
ａＮ粉末を得ることができた。なお、単位は重量％であ
る。
【００３１】［比較例１］酸化ガリウム３０ｇ（０．１
６ｍｏｌ）に２％酢酸亜鉛水溶液３７．６０ｇ（４．１
０ｍｍｏｌ）を加え、エタノールで湿式混練後一晩乾燥
したものを原料粉末とし、得られた粉末１０ｇを石英ボ
ートに入れ管状炉に挿入する。炉内を真空とＮ2ガスで
置換を数回繰り返した後、ＮＨ3ガスを１Ｌ／ｍｉｎで
フローさせながら１０００℃で６時間焼成した。２００
℃まで５時間で冷却し、炉内をＮ2ガスで置換した後、
石英ボートを取り出し粉末を得た。しかしながら、焼成
により得られた粉末のＩＣＰ分析値は下記の通りであ
り、目的組成通りのＧａＮ粉末を得ることは出来なかっ
た。
６ｍｏｌ）に２％酢酸亜鉛水溶液３７．６０ｇ（４．１
０ｍｍｏｌ）を加え、エタノールで湿式混練後一晩乾燥
したものを原料粉末とし、得られた粉末１０ｇを石英ボ
ートに入れ管状炉に挿入する。炉内を真空とＮ2ガスで
置換を数回繰り返した後、ＮＨ3ガスを１Ｌ／ｍｉｎで
フローさせながら１０００℃で６時間焼成した。２００
℃まで５時間で冷却し、炉内をＮ2ガスで置換した後、
石英ボートを取り出し粉末を得た。しかしながら、焼成
により得られた粉末のＩＣＰ分析値は下記の通りであ
り、目的組成通りのＧａＮ粉末を得ることは出来なかっ
た。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ジ
アルキルジチオカルバミン酸Ｇａを主成分とする化合物
をＮＨ3ガス単独雰囲気中もしくはＮＨ3を含む非酸化性
混合ガス雰囲気中で焼成することにより、酸素の影響を
受けず非常に高純度で、かつ結晶性の良い高品質なＧａ
Ｎ粉末を得ることができる。
アルキルジチオカルバミン酸Ｇａを主成分とする化合物
をＮＨ3ガス単独雰囲気中もしくはＮＨ3を含む非酸化性
混合ガス雰囲気中で焼成することにより、酸素の影響を
受けず非常に高純度で、かつ結晶性の良い高品質なＧａ
Ｎ粉末を得ることができる。
【００３３】また、本発明によれば、アルキルジチオカ
ルバミン酸Ｇａを主成分とする化合物を無酸素雰囲気
中、１５０〜５００℃で熱処理を行いＧａを主成分とす
る硫化物とし、その後、この硫化物をＮＨ3ガス単独雰
囲気中もしくはＮＨ3を含む非酸化性混合ガス雰囲気中
で５００〜１１００℃で焼成を行うことにより、さらに
高純度のＧａＮ粉末を得ることができる。
ルバミン酸Ｇａを主成分とする化合物を無酸素雰囲気
中、１５０〜５００℃で熱処理を行いＧａを主成分とす
る硫化物とし、その後、この硫化物をＮＨ3ガス単独雰
囲気中もしくはＮＨ3を含む非酸化性混合ガス雰囲気中
で５００〜１１００℃で焼成を行うことにより、さらに
高純度のＧａＮ粉末を得ることができる。
【００３４】更に本発明によれば、ＧａＮ結晶中に任意
の目的組成通りに、他金属元素を拡散・固溶させること
が出来るという優れた効果を有する。
の目的組成通りに、他金属元素を拡散・固溶させること
が出来るという優れた効果を有する。
【図１】 実施例１により得られたＧａＮ粉末のＸ線回
折図である。
折図である。
【図２】 実施例１により得られたＧａＮ粉末の電子顕
微鏡写真である。
微鏡写真である。
【図３】 実施例２により得られたＧａＮ粉末のＸ線回
折図である。
折図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 ジアルキルジチオカルバミン酸Ｇａを主
成分とする化合物をＮＨ3ガス単独雰囲気中もしくはＮ
Ｈ3を含む非酸化性混合ガス雰囲気中で焼成することを
特徴とするＧａＮ粉末の製造方法 - 【請求項２】 前記ジアルキルジチオカルバミン酸Ｇａ
を主成分とする化合物に、２Ａ、２Ｂ、３Ｂ族の元素の
中から選ばれた少なくとも一種のジアルキルジチオカル
バミン酸塩を共存させることを特徴とする請求項１に記
載のＧａＮ粉末の製造方法 - 【請求項３】 ジアルキルジチオカルバミン酸Ｇａを主
成分とする化合物を無酸素雰囲気中、１５０〜５００℃
で熱処理することによりＧａを主成分とする硫化物と
し、その後ＮＨ3ガス単独雰囲気中もしくはＮＨ3を含む
非酸化性混合ガス雰囲気中、５００〜１１００℃で焼成
することを特徴とする請求項１または２に記載のＧａＮ
粉末の製造方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33333099A JP2001151504A (ja) | 1999-11-24 | 1999-11-24 | ＧａＮ粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33333099A JP2001151504A (ja) | 1999-11-24 | 1999-11-24 | ＧａＮ粉末の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001151504A true JP2001151504A (ja) | 2001-06-05 |
Family
ID=18264916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33333099A Pending JP2001151504A (ja) | 1999-11-24 | 1999-11-24 | ＧａＮ粉末の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001151504A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030001566A (ko) * | 2001-06-25 | 2003-01-08 | 대한민국 (한밭대학총장) | 질화갈륨 분말 제조장치와 그 제조방법 및 그를 이용한전기발광소자 |
| KR20030067162A (ko) * | 2002-02-07 | 2003-08-14 | 대한민국 (한밭대학총장) | 나노미터 크기의 질화갈륨 분말과 질화갈륨-산화갈륨혼합체 분말의 제조 방법과 이를 이용한 전기발광소자 |
| JP2005097022A (ja) * | 2003-09-22 | 2005-04-14 | Japan Science & Technology Agency | Ｉｉｉｂ族窒化物の合成方法 |
| KR100493768B1 (ko) * | 2002-06-11 | 2005-06-07 | 일본국 (도꾜 고교 다이가꾸쵸) | 질화갈륨으로 이루어진 분말을 제조하는 방법 및 이를제조하는 장치 |
| WO2006019098A1 (ja) * | 2004-08-20 | 2006-02-23 | Mitsubishi Chemical Corporation | 金属窒化物および金属窒化物の製造方法 |
| JP2006083055A (ja) * | 2004-08-20 | 2006-03-30 | Mitsubishi Chemicals Corp | 金属窒化物および金属窒化物の製造方法 |
| JP2007045902A (ja) * | 2005-08-09 | 2007-02-22 | Canon Inc | 酸化物、発光素子及び表示装置 |
| TWI394871B (zh) * | 2005-07-01 | 2013-05-01 | Mitsubishi Chem Corp | 使用超臨界溶劑之結晶製造方法 |
| JP7316618B2 (ja) | 2021-03-08 | 2023-07-28 | 国立大学法人東海国立大学機構 | 半導体ナノ粒子の製造方法及び発光デバイス |
-
1999
- 1999-11-24 JP JP33333099A patent/JP2001151504A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030001566A (ko) * | 2001-06-25 | 2003-01-08 | 대한민국 (한밭대학총장) | 질화갈륨 분말 제조장치와 그 제조방법 및 그를 이용한전기발광소자 |
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| US6911083B2 (en) | 2002-06-11 | 2005-06-28 | Tokyo Institute Of Technology | Method for producing powders made of gallium nitride and apparatus for producing the same |
| JP2005097022A (ja) * | 2003-09-22 | 2005-04-14 | Japan Science & Technology Agency | Ｉｉｉｂ族窒化物の合成方法 |
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