[发明专利]用于在超临界流体中生长材料的装置和材料的生长方法

权利要求书

1.一种用于在超临界流体中生长材料的装置，其特征在于，包括第一容器(10)、第二容器(20)和加热部件(H)，

所述第一容器(10)的内腔容纳有一个或多个所述第二容器(20)，

所述加热部件(H)设置于所述第一容器(10)的内腔并用于给所述第二容器(20)加热，待生长的材料能够被设置在所述第二容器(20)内生长，

所述第一容器(10)和所述第二容器(20)均能够填充用于传递压力的介质，在所述材料的生长过程中，使所述第一容器(10)内的压强与所述第二容器(20)内的压强的差值小于所述第二容器(20)内的压强与标准大气压的差值。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一容器(10)包括内筒(11)、预应力钢丝缠绕层(12)和端盖(13)，所述预应力钢丝缠绕层(12)环绕在所述内筒(11)的外周，所述第一容器(10)内使用的工作介质为气体。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述内筒(11)始终处于压应力和压应变状态，所述端盖(13)为浮动式结构，所述端盖(13)所受的轴向力传递给机架(31)来承受。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述第二容器(20)工作温度不大于800℃、压力不大于200MPa的条件下，所述第二容器(20)尺寸范围覆盖直径1英寸至80英寸的范围。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二容器(20)由不锈钢或铁基合金制成。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加热部件(H)被构造为环绕所述第二容器(20)的外周壁。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加热部件(H)包括能够彼此被独立控制温度的第一加热带(H1)和第二加热带(H2)，所述第一加热带(H1)和所述第二加热带(H2)设置于所述第二容器(20)的轴向上的不同位置。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述材料为氮化镓晶体，所述超临界流体为超临界氨流体溶液，所述第一容器(10)使用热等静压设备的反应容器，

所述第二容器(20)内设有具有通孔的隔板(21)，所述隔板(21)在轴向上将所述第二容器(20)分隔成上半部和下半部。

9.一种用于在超临界流体中生长材料的方法，其特征在于，所述材料的生长使用根据权利要求1至8中任一项所述的装置，

在所述材料的生长过程中，所述第一容器(10)内的压强始终大于所述第二容器(20)内的压强。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一容器(10)内的压强减去所述第二容器(20)内的压强的差值小于200MPa。

11.一种用于在超临界流体中生长材料的方法，其特征在于，所述材料的生长使用根据权利要求8所述的装置，

籽晶设置于所述上半部，多晶培养料设置于所述下半部，所使用的矿化剂在结晶生长的温度和压力下能够使所述多晶培养料在所述超临界流体里具有负的溶解度系数，

待所述氮化镓晶体生长至直径至少大于等于2英寸后，使所述第一容器(10)和所述第二容器(20)降温降压。