砷化铝的应用

背景及概述^[1]

砷化铝是一种橘黄色晶体，闪锌矿结构，它的晶格常数跟砷化镓类似。砷化铝的晶系为等轴晶系，熔点是943℃，而且它很容易潮解，有毒，在酸中溶解时会产生砷化氢气体。市场上有砷化铝产品销售，国内市场上的砷化铝都是进口产品，价格高昂，但相关的生产技术未见有文献报道，亦未见有相关发明专利公开。因此有必要开展砷化铝制备技术研究，提供一种高效制备高纯砷化铝产品且制造成本较低的方法。

应用^[1-2]

砷化铝常用作光谱分析试剂和制备电子组件的原料，也是一种新型半导体材料。

1）制备一种太阳能电池外延结构。

该太阳能电池外延结构包括待剥离衬底和设置在待剥离衬底上的牺牲层和电池层，沿远离待剥离衬底的方向，牺牲层和电池层依次设置，牺牲层包括至少一个叠层单元，各叠层单元依次叠置，叠层单元包括相互叠置的砷化铝层和第二砷化铝层，砷化铝层和第二砷化铝层均为n型掺杂层，且砷化铝层和第二砷化铝层的掺杂浓度不同。

该太阳能电池外延结构中的牺牲层能在湿法腐蚀过程增大与湿法腐蚀液的接触面积，从而提高湿法腐蚀的效率和待剥离衬底剥离效率，该牺牲层还能在衬底剥离过程中缓和电池层与待剥离衬底之间产生的剥离拉扯力，从而提高待剥离衬底与电池层的分离良率。

2）制备一种高亮度发光二极管。

设有砷化镓(GaAs)衬底，砷化镓(GaAs)衬底上由下至上依次设有砷化铝(AlAs)剥离层，n型限制层，构成发光二极管的核心发光区域的多量子阱有源区，p型限制层，作为永久衬底层的p型窗口层，通过上述层结构的相互连接构成一发光二极管结构。其中，n型限制层的底面上还设有高反射率金属反射层；在金属反射层的底面上设有n型电极，并形成一芯片；经切割后的芯片成为发光二极管(LED)所需的芯片。

本发明采用直接外延生长一层磷化镓(GaP)做为发光窗口层和永久衬底层的方式，用以取代现有金属反射器工艺中二次衬底贴附(bonding)的步骤，不仅大大增加了光的提取效率、简化了制作工艺，而且，还提高了发光二极管制作工艺的稳定性和产品的良品率。

制备^[3]

一种高效制备高纯砷化铝的方法，该方法是采用气相沉积法，在氩气保护下分别将三氯化铝和三氯化砷在挥发室中加热挥发成蒸汽，通过喷嘴喷入反应室反应，气相沉积生成砷化铝晶体。如图1所示，具体步骤如下：

(1)以氩气为保护气体，将三氯化铝和三氯化砷按摩尔质量比为1：1～1.5：1取料，分别置于挥发室1和第二挥发室2中，300～900℃条件下挥发0.5h～12h，使两种物料都处于蒸汽状态；

(2)通过喷嘴将两个挥发室中的三氯化铝和三氯化砷蒸汽分别通过喷嘴4和第二喷嘴5同时喷入一个钛材制做的反应室3内，在300～900℃条件下反应2h～5h，气相沉积得到沉积物；剩余挥发气体在常温下加压至600～700kPa或在常压下冷却到-34℃得到液氯；

(3)将所得沉积物加热挥发2h～12h，加热温度为300～900℃、压强为0.5～100KPa，除去残余的氯，冷却，得到纯度大于99.9％的橘黄色的晶体砷化铝。

所述挥发室1和第二挥发室2可采用现有技术的金属加热挥发设备，如侧吹式电炉，在电炉的风眼连接对向反应室的喷嘴。反应室也可以采用电加热炉，气相沉积得到沉积物；剩余挥发气体引出反应室，在常温下加压至600～700kPa或在常压下冷却到-34℃得到液氯。

主要参考资料

[1] CN201821934160.3一种太阳能电池外延结构

[2] CN201210452575.8高亮度发光二极管及制备方法

[3] CN201711168246.X一种高效制备高纯砷化铝的方法