研究目的
研究在添加混合矿化剂的情况下,氮化镓(GaN)在超临界氨中的溶解度变化,以及混合比例是否能控制溶解度的温度依赖性。
研究成果
通过调节矿化剂(NH4Cl与NH4Br或NH4I)的混合比例,可以控制氮化镓在超临界氨中的溶解度,其温度依赖性介于单一矿化剂之间。该方法可能有助于在氨热晶体生长过程中更好地控制工艺,从而制备出高质量的氮化镓衬底。
研究不足
溶解度的测量不确定度在±10%以内,温度和压力的不确定度分别为±2°C和±2MPa。与其他研究(如Schimmel等)相比,溶解度数据的差异尚未得到充分解释,这表明实验设置或矿化剂稳定性可能存在潜在限制。
1:实验设计与方法选择:
采用质量损失法测量超临界氨(混合矿化剂为NH4Cl+NH4Br和NH4Cl+NH4I)在450至550°C温度及100MPa压力下的溶解度,运用范特霍夫方程分析溶解热。
2:样品选择与数据来源:
使用氢化物气相外延(HVPE)生长的GaN晶体,采购指定纯度的矿化剂(NH4Cl、NH4Br、NH4I)并烘干,获取高纯度氨气。
3:实验设备与材料清单:
高压高温实验用高压釜、质量测量称重仪器,以及GaN、矿化剂和氨气等材料。
4:实验步骤与操作流程:
按目标摩尔比称量化学试剂制备样品,将高压釜加热至指定温压条件,通过实验后质量损失测定溶解度,温度与压力不确定度分别为±2°C和±2MPa。
5:数据分析方法:
采用范特霍夫方程分析溶解度数据计算溶解热,溶解度测量不确定度控制在±10%以内。
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Ammonium Chloride
NH4Cl
Wako Pure Chemical Industries
Used as a mineralizer in solubility experiments with supercritical ammonia.
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Ammonium Bromide
NH4Br
Wako Pure Chemical Industries
Used as a mineralizer in solubility experiments with supercritical ammonia.
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Ammonium Iodide
NH4I
Wako Pure Chemical Industries
Used as a mineralizer in solubility experiments with supercritical ammonia.
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Ammonia
NH3
Japan Fine Products Co. Ltd
Used as the supercritical solvent in the experiments.
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Autoclave
Used for high-pressure and high-temperature experiments to measure solubility.
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