CN110067027B - 一种提高大块六方相氮化硼单晶产量的方法 - Google Patents

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Abstract

一种提高大块六方相氮化硼单晶产量的方法，属于功能材料制备技术领域。具体过程如下：以六方氮化硼粉末或者硼粉为原料，掺入一定量的纯碳粉，在氮气流中，将催化合金放在原料粉末上，先高温加热使合金熔融，保持一段时间，令粉末充分溶于合金中，达到饱和后，以极低速度降温，晶体会在金属合金表面析出，生长出高产量高质量的六方氮化硼单晶。目前研究二维材料六方氮化硼的主要问题是晶体生长困难、产量小、质量低，而本发明所述方法结构简单，原理清晰，效果显著，对于提高六方氮化硼单晶的产量具有很优异的效果，同时对于六方氮化硼的广泛应用以及其他半导体材料或二维材料的研究与发展也具有重大意义。

Description

一种提高大块六方相氮化硼单晶产量的方法
技术领域
本发明属于功能材料制备技术领域，具体涉及一种提高大块六方相氮化硼单晶产量的方法。
背景技术
氮化硼是氮和硼按照1：1的元素比例形成的一种化合物。其常见的有六方相和立方相两种晶体结构。其中的六方相由于具有和石墨类似的层状结构，粉末状六方氮化硼外观通常呈现为白色，因此通常被称为“白石墨”。六方氮化硼可以应用于高温绝缘，高温润滑，紫外光电子器件等技术领域，是一种重要的化合物材料。
粉末状态的六方氮化硼可以比较方便的购买获得。其通常由尺寸10微米以下，厚度1微米以下的片状颗粒组成。通常使用的氮化硼坩埚和氮化硼材质的零件通常用氮化硼粉末压制而成。但是，应用于某些特定场合的更大尺寸的氮化硼单晶体，比如尺寸500微米以上，厚度20微米以上的六方氮化硼目前不容易获得。
现有的制备大尺寸六方氮化硼单晶的方法分为两种。其中一种是使用高温高压环境生成大尺寸六方氮化硼单晶，该方法需要较高的压强和高温，所需设备昂贵；另一种是常压下的熔体析出法。其使用镍-铬、铁-铬或者钴-铬等合金为熔体，使用氮化硼粉末或者硼粉为原料，在氮气氛围下缓慢降温使六方氮化硼单晶在熔体表面生成。该方法因为不使用高压环境，所以成本较低，适合于大量制备。以上两种方法所生成的六方氮化硼单晶尺寸最大可以达到毫米级别，厚度通常大于20微米。
虽然常压熔体析出法取得了较大的成功，但是其制备过程对氧非常敏感。微量的氧掺入就有可能导致产量急剧降低。为此，生长过程对系统的气密性以及气体和原料纯度等要求较高。生长前需要对设备进行反复清洗，并需要反复检查系统的气密性。虽然可以在氮气中加入适量的氢气作为还原性气体来去除残留的氧气，但是氢的强还原性有可能导致在生长温度下的氮化硼的刻蚀。此外，氢气属于易燃易爆的气体，其安全性也值得考量。
发明内容
解决的技术问题：本发明针对现有技术中存在上述六方氮化硼单晶生长困难、常压熔体析出法的氧化敏感性高等问题，提出了一种提高六方氮化硼单晶产量的方法，所述方法简单易操作、成本较低，能够有效生长出质量更高尺寸更大的六方氮化硼单晶，是一种创新、灵活且实用性非常强的方法。
技术方案：一种提高大块六方相氮化硼单晶产量的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一.将六方氮化硼粉末或硼粉放入氮化硼坩埚中，然后加入碳粉，混匀后加入金属合金放至粉末上，所述金属合金、六方氮化硼粉末或硼粉和碳粉的质量比为100:10:(0.5~8)，然后将氮化硼坩埚放入氧化铝坩埚舟中，再放入管式炉加热温区；
步骤二.关闭炉管两端进出气口法兰阀门，用真空泵将炉管抽至5×10-2Pa以下，抽完关闭真空泵，通氮气至常压，重复3-5次除尽炉管内空气，最后通入氮气流保护，气流量为60-100 sccm；
步骤三.加热样品，升温至1400-1700℃，保持5-30 h，然后以小于10℃/h的速度降温至1200℃，结束加热，自然冷却后取出样品。
作为优选，所述步骤一中六方氮化硼粉末或硼粉放入氮化硼坩埚之前先进行脱氧处理。
作为优选，所述步骤一中脱氧处理后的六方氮化硼粉末或硼粉在48 h内放入氮化硼坩埚中。
作为优选，所述脱氧处理过程如下：将六方氮化硼粉末或者硼粉放入六方氮化硼坩埚中，将坩埚置于氧化铝坩埚舟上然后放入炉管中，用真空泵将炉管抽至5×10-2Pa以下，抽完关闭真空泵，通氮气至常压，重复3-5次除尽炉管中空气，然后在氮气流保护下，以10℃/min的速度加热至1500-2200℃，保持2-10 h，加热结束后自然冷却至室温。
作为优选，所述步骤一中金属合金、六方氮化硼粉末或硼粉和碳粉的质量比为100:10:2或100:10:4。
作为优选，所述步骤一中金属合金为镍铬、钴铬或铁铬合金。
作为优选，所述步骤一中金属合金中铬元素含量为50-60 wt.%。
有益效果：本发明相较于不添加碳粉的方法生长出了更高产量的高质量大尺寸六方氮化硼单晶，为其他材料生长制备提供了新的思路与方法，具有重要意义：
1、相比于氢气作为还原性保护，该方法更安全，因为氢气为易燃易爆气体，而碳粉相对安全很多；
2、碳粉成本低廉，相比于氢气成本上更占优势；
3、使用称重比例的方法加入碳粉，碳粉的添加量可以准确把握，相比于氢气工艺更稳定；
4、氢气具有高活性，有可能导致氮化硼在生长温度下产生刻蚀，不利于单晶的生长。而碳粉不产生这种效应；
5、添加适当量的碳粉以明显改善单晶的生长，能够使氮化硼可以更好溶解与析出，相比于未添加的样品，获得的晶体质量更高，面积更大；
6、获得的产物显示无碳原子掺入氮化硼晶体，产物为纯净的氮化硼单晶；
7、相较于不添加碳粉的实验条件，本方法稳定性较好，每次添加碳粉均可稳定产出六方氮化硼单晶。
附图说明
图1为本发明所述制备方法中所用装置示意图；
图2为5倍物镜下各实施例中生长后金属表面单晶示意图，图中（a）代表合金：hBN粉末：C粉质量比为100:10:0，（b）代表合金：hBN粉末：C粉质量比为100:10:0.5，（c）代表合金：hBN粉末：C粉质量比为100:10:1，（d）代表合金：hBN粉末：C粉质量比为100:10:2，（e）代表合金：hBN粉末：C粉质量比为100:10:4，（f）代表合金：hBN粉末：C粉质量比为100:10:8；
图3为20倍物镜下各实施例中生长出的单晶示意图，图中（a）代表合金：hBN粉末：C粉质量比为100:10:0，（b）代表合金：hBN粉末：C粉质量比为100:10:0.5，（c）代表合金：hBN粉末：C粉质量比为100:10:1，（d）代表合金：hBN粉末：C粉质量比为100:10:2，（e）代表合金：hBN粉末：C粉质量比为100:10:4，（f）代表合金：hBN粉末：C粉质量比为100:10:8；
图4为不同掺碳比例所生长出的晶体面积占比对比统计图；
图5为不同掺碳比例所生长出的最大晶块区域对比统计图；
图6为各实施例中生长后金属表面所脱落的单晶拉曼光谱测试结果图；
图7为使用硼粉、镍粉与铬粉作为原料所生长的六方氮化硼单晶示意图。
图中各标号代表如下：1.CVD炉管；2.氧化铝坩埚舟；3.六方氮化硼坩埚；4.金属合金；5.六方氮化硼和碳混合粉末；6.氮气流。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
制备材料前，依次使用去离子水、乙醇冲洗CVD炉管1和六方氮化硼坩埚3，然后静置晾干，放入炉中在氮气流下加热至1200℃退火保持1h，六方氮化硼坩埚3用水、乙醇洗后用空气压缩机吹干后备用。本实施例中金属合金取铬含量为53 wt.%的镍铬合金，以六方氮化硼粉末作为原料（上海国药试剂生产的粒度1微米的六方氮化硼粉末），镍铬合金、六方氮化硼粉末与碳粉的质量比为100:10:0.5。参照图1，将六方氮化硼粉末放入六方氮化硼坩埚3中，将六方氮化硼坩埚3置于氧化铝坩埚舟2上放入CVD炉管1中，用真空泵将CVD炉管1抽至真空，抽至气压在5×10-2 Pa以下，抽完关闭真空泵，通氮气流6至常压，重复5次除尽CVD炉管1中空气，然后在氮气流6保护下，以10℃/min的速度加热至1500℃，保持5 h，加热结束后自然冷却至室温。然后在48 h内将六方氮化硼粉末放入六方氮化硼坩埚3中并按照实验设计掺入一定量碳粉，混匀后加入金属合金4放至六方氮化硼和碳混合粉末5上，然后将六方氮化硼坩埚3放入氧化铝坩埚舟2中，再放入管式炉加热温区。关闭炉管两端进出气口法兰阀门，用真空泵将CVD炉管1抽至真空，抽至气压在5×10-2 Pa以下，抽完关闭真空泵，通氮气流6至常压，重复5次除尽炉管中空气，最后通入氮气流6保护，气流量为100 sccm。加热样品，根据仪器以10℃/分钟的升温速率加热至1450℃，保持12 h，随后以4℃/h的速度降温至1200℃，之后结束加热，自然冷却，取出样品。
实施例2
制备材料前，依次使用去离子水、乙醇冲洗CVD炉管1和六方氮化硼坩埚3，然后静置晾干，放入炉中在氮气流下加热至1200℃退火保持1h，六方氮化硼坩埚3用水、乙醇洗后置于烘箱中烘干备用。本实施例中金属合金取铬含量为53 wt.%的镍铬合金，以六方氮化硼粉末作为原料（上海国药试剂生产的粒度1微米的六方氮化硼粉末），镍铬合金、六方氮化硼粉末与碳粉的质量比为100:10:1。参照图1，将六方氮化硼粉末放入六方氮化硼坩埚3中，将六方氮化硼坩埚3置于氧化铝坩埚舟2上放入CVD炉管1中，用真空泵将CVD炉管1抽至真空，抽至气压在5×10-2 Pa以下，抽完关闭真空泵，通氮气流6至常压，重复5次除尽CVD炉管1中空气，在氮气流6保护下，以10℃/min的速度加热至1500℃，保持5 h，加热结束后自然冷却至室温。然后在48 h内将六方氮化硼粉末放入六方氮化硼坩埚3中并按照实验设计掺入一定量碳粉，混匀后加入金属合金4放至六方氮化硼和碳混合粉末5上，然后将六方氮化硼坩埚3放入氧化铝坩埚舟2中，再放入管式炉加热温区。关闭炉管两端进出气口法兰阀门，用真空泵将CVD炉管1抽至真空，抽至气压在5×10-2 Pa以下，抽完关闭真空泵，通氮气流6至常压，重复5次除尽炉管中空气，最后通入氮气流6保护，气流量为100 sccm。加热样品，根据仪器以10℃/分钟的升温速率加热至1450℃，保持12 h，随后以4℃/h的速度降温至1200℃，之后结束加热，自然冷却，取出样品。
实施例3
制备材料前，依次使用去离子水、乙醇冲洗CVD炉管1和六方氮化硼坩埚3，然后静置晾干，放入炉中在氮气流下加热至1200℃退火保持1h，六方氮化硼坩埚3用水、乙醇洗后用空气压缩机吹干备用。本实施例中金属合金取铬含量为53 wt.%的镍铬合金，以六方氮化硼粉末作为原料（上海国药试剂生产的粒度1微米的六方氮化硼粉末），镍铬合金、六方氮化硼粉末与碳粉的质量比为100:10:2。参照图1，将六方氮化硼粉末放入六方氮化硼坩埚3中，将六方氮化硼坩埚3置于氧化铝坩埚舟2上放入CVD炉管1中，用真空泵将CVD炉管1抽至真空，抽至气压在5×10-2 Pa以下，抽完关闭真空泵，通氮气流6至常压，重复5次除尽CVD炉管1中空气，在氮气流6保护下，以10℃/min的速度加热至1500℃，保持5 h，加热结束后自然冷却至室温。在48 h内将六方氮化硼粉末放入六方氮化硼坩埚3中并按照实验设计掺入一定量碳粉，混匀后加入金属合金4放至六方氮化硼和碳混合粉末5上，然后将六方氮化硼坩埚3放入氧化铝坩埚舟2中，再放入管式炉加热温区。关闭炉管两端进出气口法兰阀门，用真空泵将CVD炉管1抽至真空，抽至气压在5×10-2 Pa以下，抽完关闭真空泵，通氮气流6至常压，重复5次除尽炉管中空气，最后通入氮气流6保护，气流量为100 sccm。加热样品，根据仪器以10℃/分钟的升温速率加热至1450℃，保持12 h，随后以4℃/h的速度降温至1200℃，之后结束加热，自然冷却，取出样品。
实施例4
制备材料前，依次使用去离子水、乙醇冲洗CVD炉管1和六方氮化硼坩埚3，然后静置晾干，放入炉中在氮气流下加热至1200℃退火保持1h，六方氮化硼坩埚3用水、乙醇洗后置于烘箱中烘干备用。本实施例中金属合金取铬含量为53 wt.%的镍铬合金，以六方氮化硼粉末作为原料（上海国药试剂生产的粒度1微米的六方氮化硼粉末），镍铬合金、六方氮化硼粉末与碳粉的质量比为100:10:4。参照图1，将六方氮化硼粉末放入六方氮化硼坩埚3中，将六方氮化硼坩埚3置于氧化铝坩埚舟2上放入CVD炉管1中，用真空泵将CVD炉管1抽至真空，抽至气压在5×10-2 Pa以下，抽完关闭真空泵，通氮气流6至常压，重复5次除尽CVD炉管1中空气，然后在氮气流6保护下，以10℃/min的速度加热至1500℃，保持5 h，加热结束后自然冷却至室温。在48 h内将六方氮化硼粉末放入六方氮化硼坩埚3中并按照实验设计掺入一定量碳粉，混匀后加入金属合金4放至六方氮化硼和碳混合粉末5上，然后将六方氮化硼坩埚3放入氧化铝坩埚舟2中，再放入管式炉加热温区。关闭炉管两端进出气口法兰阀门，用真空泵将CVD炉管1抽至真空，抽至气压在5×10-2 Pa以下，抽完关闭真空泵，通氮气流6至常压，重复5次除尽炉管中空气，最后通入氮气流6保护，气流量为100 sccm。加热样品，根据仪器以10℃/分钟的升温速率加热至1450℃，保持12 h，随后以4℃/h的速度降温至1200℃，之后结束加热，自然冷却，取出样品。
实施例5
制备材料前，依次使用去离子水、乙醇冲洗CVD炉管1和六方氮化硼坩埚3，然后静置晾干，放入炉中在氮气流下加热至1200℃退火保持1h，六方氮化硼坩埚3用水、乙醇洗后用空气压缩机吹干备用。本实施例中金属合金取铬含量为53 wt.%的镍铬合金，以六方氮化硼粉末作为原料（上海国药试剂生产的粒度1微米的六方氮化硼粉末），镍铬合金、六方氮化硼粉末与碳粉的质量比为100:10:8。参照图1，将六方氮化硼粉末放入六方氮化硼坩埚3中，将六方氮化硼坩埚3置于氧化铝坩埚舟2上放入CVD炉管1中，用真空泵将CVD炉管1抽至真空，抽至气压在5×10-2 Pa以下，抽完关闭真空泵，通氮气流6至常压，重复5次除尽CVD炉管1中空气，然后在氮气流6保护下，以10℃/min的速度加热至1500℃，保持5 h，加热结束后自然冷却至室温。在48 h内将六方氮化硼粉末放入六方氮化硼坩埚3中并按照实验设计掺入一定量碳粉，混匀后加入金属合金4放至六方氮化硼粉末上，然后将六方氮化硼坩埚3放入氧化铝坩埚舟2中，再放入管式炉加热温区。关闭炉管两端进出气口法兰阀门，用真空泵将CVD炉管1抽至真空，抽至气压在5×10-2 Pa以下，抽完关闭真空泵，通氮气流6至常压，重复5次除尽炉管中空气，最后通入氮气流6保护，气流量为100 sccm。加热样品，根据仪器以10℃/分钟的升温速率加热至1450℃，保持12 h，随后以4℃/h的速度降温至1200℃，之后结束加热，自然冷却，取出样品。
实施例6
制备材料前，依次使用去离子水、乙醇冲洗CVD炉管1和六方氮化硼坩埚3，然后静置晾干，放入炉中在氮气流下加热至1200℃退火保持1h，六方氮化硼坩埚3用水、乙醇洗后置于烘箱中烘干备用。本实施例中金属合金取铬含量为53 wt.%的镍铬合金，以六方氮化硼粉末作为原料（上海国药试剂生产的粒度1微米的六方氮化硼粉末），不掺碳粉，镍铬合金与六方氮化硼粉末质量比为10:1。将六方氮化硼粉末放入六方氮化硼坩埚3中，将六方氮化硼坩埚3置于氧化铝坩埚舟2上放入CVD炉管1中，用真空泵将CVD炉管1抽至真空，抽至气压在5×10-2 Pa以下，抽完关闭真空泵，通氮气流6至常压，重复5次除尽CVD炉管1中空气，然后在氮气流6保护下，以10℃/min的速度加热至1500℃，保持5 h，加热结束后自然冷却至室温。在48 h内将六方氮化硼粉末放入六方氮化硼坩埚3中，金属合金4放至六方氮化硼粉末上，然后将六方氮化硼坩埚3放入氧化铝坩埚舟2中，再放入管式炉加热温区。关闭炉管两端进出气口法兰阀门，用真空泵将CVD炉管1抽至真空，抽至气压在5×10-2 Pa以下，抽完关闭真空泵，通氮气流6至常压，重复5次除尽炉管中空气，最后通入氮气流6保护，气流量为100sccm。加热样品，根据仪器以10℃/分钟的升温速率加热至1450℃，保持12 h，随后以4℃/h的速度降温至1200℃，之后结束加热，自然冷却，取出样品。
对实施例1-实施例6制备的样品进行对比实验，5倍物镜下各实施例中生长后金属表面单晶示意图参见图2，20倍物镜下各实施例中生长出的单晶示意图参见图3，实验后用光学显微镜对所生长出的六方氮化硼单晶进行观察，同时对实验中所生长出的单晶进行面积占比计算与统计，对单个规则的晶块区域进行面积计算，参见图4-图6，实验与统计结果证明掺入一定量的碳粉后所生长的晶体产量显著提高，其中100:10:2与100:10:4比例所生长的晶体产量最大；拉曼光谱表征表明所有比例下的峰位均为1366 cm-1附近，没有峰位移动，说明所生长的晶体均为六方氮化硼单晶，没有掺入其他杂质。
实施例7
制备材料前，依次使用去离子水、乙醇冲洗CVD炉管1和六方氮化硼坩埚3，然后静置晾干，放入炉中在氮气流下加热至1200℃退火保持1 h，六方氮化硼坩埚3用水、乙醇洗后置于烘箱中烘干备用。本实施例中金属合金取铬含量为50 wt.%的钴铬合金，以六方氮化硼粉末作为原料（上海国药试剂生产的粒度1微米的六方氮化硼粉末），钴铬合金、六方氮化硼粉末与碳粉的质量比为100:10:0.5。参照图1，将六方氮化硼粉末放入六方氮化硼坩埚3中，将六方氮化硼坩埚3置于氧化铝坩埚舟2上放入CVD炉管1中，用真空泵将CVD炉管1抽至真空，抽至气压在5×10-2 Pa以下，抽完关闭真空泵，通氮气流6至常压，重复3次除尽CVD炉管1中空气，然后在氮气流6保护下，以10℃/min的速度加热至1500℃，保持10 h，加热结束后自然冷却至室温。在48 h内将六方氮化硼粉末放入六方氮化硼坩埚3中并按照实验设计掺入一定量碳粉，混匀后加入金属合金4放至六方氮化硼和碳混合粉末5上，然后将六方氮化硼坩埚3放入氧化铝坩埚舟2中，再放入管式炉加热温区。关闭炉管两端进出气口法兰阀门，用真空泵将CVD炉管1抽至真空，抽至气压在5×10-2 Pa以下，抽完关闭真空泵，通氮气流6至常压，重复5次除尽炉管中空气，最后通入氮气流6保护，气流量为60 sccm。加热样品，根据仪器以10℃/分钟的升温速率加热至1400℃，保持30 h，随后以4℃/h的速度降温至1200℃，之后结束加热，自然冷却，取出样品。
实施例8
制备材料前，依次使用去离子水、乙醇冲洗CVD炉管1和六方氮化硼坩埚3，然后静置晾干，放入炉中在氮气流下加热至1200℃退火保持1h，六方氮化硼坩埚3用水、乙醇洗后置于烘箱中烘干备用。本实施例中金属合金取铬含量为60 wt.%的铁铬合金，以六方氮化硼粉末作为原料（上海国药试剂生产的粒度1微米的六方氮化硼粉末），铁铬合金、六方氮化硼粉末与碳粉的质量比为100:10:8。参照图1，将六方氮化硼粉末放入六方氮化硼坩埚3中，将六方氮化硼坩埚3置于氧化铝坩埚舟2上放入CVD炉管1中，用真空泵将CVD炉管1抽至真空，抽至气压在5×10-2 Pa以下，抽完关闭真空泵，通氮气流6至常压，重复5次除尽CVD炉管1中空气，然后在氮气流6保护下，以10℃/min的速度加热至2200℃，保持2 h，加热结束后自然冷却至室温。在48 h内将六方氮化硼粉末放入六方氮化硼坩埚3中并按照实验设计掺入一定量碳粉，混匀后加入金属合金4放至六方氮化硼和碳混合粉末5上，然后将六方氮化硼坩埚3放入氧化铝坩埚舟2中，再放入管式炉加热温区。关闭炉管两端进出气口法兰阀门，用真空泵将CVD炉管1抽至真空，抽至气压在5×10-2 Pa以下，抽完关闭真空泵，通氮气流6至常压，重复5次除尽炉管中空气，最后通入氮气流6保护，气流量为100 sccm。加热样品，根据仪器以10℃/分钟的升温速率加热至1700℃，保持30 h，随后以4℃/h的速度降温至1200℃，之后结束加热，自然冷却，取出样品。
实施例9
制备材料前，依次使用去离子水、乙醇冲洗CVD炉管1和六方氮化硼坩埚3，然后静置晾干，放入炉中在氮气流下加热至1200℃退火保持1 h，六方氮化硼坩埚3用水、乙醇洗后置于烘箱中烘干备用。本实施例中各取50 wt.%的镍粉与50 wt.%的铬粉，以硼粉作为原料（中国金属冶金研究总院生产的高纯硼粉），镍铬粉末、硼粉与碳粉的质量比为100:5:1。参照图1，将硼粉放入六方氮化硼坩埚3中，将六方氮化硼坩埚3置于氧化铝坩埚舟2上放入CVD炉管1中，用真空泵将CVD炉管1抽至真空，抽至气压在5×10-2 Pa以下，抽完关闭真空泵，通氮气流6至常压，重复5次除尽CVD炉管1中空气，在氮气流6保护下，以10℃/min的速度加热至1500℃，保持5 h，加热结束后自然冷却至室温。然后在48 h内将硼粉放入六方氮化硼坩埚3中并按照实验设计掺入一定量碳粉，混匀后加入金属粉末4放至硼和碳混合粉末上，然后将六方氮化硼坩埚3放入氧化铝坩埚舟2中，再放入管式炉加热温区。关闭炉管两端进出气口法兰阀门，用真空泵将CVD炉管1抽至真空，抽至气压在5×10-2 Pa以下，抽完关闭真空泵，通氮气流6至常压，重复5次除尽炉管中空气，最后通入氮气流6保护，气流量为100sccm。加热样品，根据仪器以10℃/分钟的升温速率加热至1450℃，保持12 h，随后以4℃/h的速度降温至1200℃，之后结束加热，自然冷却，取出样品。图7为本实施例所生长出的六方氮化硼单晶光学显微镜图，可见将硼粉与金属粉末混合，掺入一定量碳粉，依旧可生长出六方氮化硼单晶，产量与使用六方氮化硼粉末作为原料相近。

Claims (6)

1.一种提高大块六方相氮化硼单晶产量的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤一.将六方氮化硼粉末或硼粉放入氮化硼坩埚中，然后加入碳粉，混匀后加入金属合金放至粉末上，所述金属合金、六方氮化硼粉末或硼粉和碳粉的质量比为100:10:2或100:10:4，然后将氮化硼坩埚放入氧化铝坩埚舟中，再放入管式炉加热温区；
步骤二.关闭炉管两端进出气口法兰阀门，用真空泵将炉管抽至5×10-2 Pa以下，抽完关闭真空泵，通氮气至常压，重复3-5次除尽炉管内空气，最后通入氮气流保护，气流量为60-100 sccm；
步骤三.加热样品，升温至1400-1700℃，保持5-30 h，然后以小于10℃/h的速度降温至1200℃，结束加热，自然冷却后取出样品。
2.根据权利要求1所述的一种提高大块六方相氮化硼单晶产量的方法，其特征在于，所述步骤一中六方氮化硼粉末或硼粉放入氮化硼坩埚之前先进行脱氧处理。
3.根据权利要求2所述的一种提高大块六方相氮化硼单晶产量的方法，其特征在于，所述步骤一中脱氧处理后的六方氮化硼粉末或硼粉在48 h内放入氮化硼坩埚中。
4.根据权利要求2所述的一种提高大块六方相氮化硼单晶产量的方法，其特征在于，所述脱氧处理过程如下：将六方氮化硼粉末或者硼粉放入六方氮化硼坩埚中，将坩埚置于氧化铝坩埚舟上然后放入炉管中，用真空泵将炉管抽至5×10-2Pa以下，抽完关闭真空泵，通氮气至常压，重复3-5次除尽炉管中空气，然后在氮气流保护下，以10℃/min的速度加热至1500-2200℃，保持2-10 h，加热结束后自然冷却至室温。
5.根据权利要求1所述的一种提高大块六方相氮化硼单晶产量的方法，其特征在于，所述步骤一中金属合金为镍铬、钴铬或铁铬合金。
6.根据权利要求5所述的一种提高大块六方相氮化硼单晶产量的方法，其特征在于，所述步骤一中金属合金中铬元素含量为50-60 wt.%。
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