JP5536046B2 - 窒化物結晶成長用の高圧装置及び結晶成長方法 - Google Patents
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- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B7/00—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description
1.上記装置などの、しかし他のものであってもよい、高圧結晶成長又は材料処理用の装置を設けること。この装置は、第1の領域及び第2の領域、及びそれらの間に規定された長さを有する(例えば円筒形状の)カプセル領域と、そのカプセル領域を囲む環状加熱部材と、その環状加熱部材の周囲に連続的に配置された所定の厚さを有するセラミック又は金属又はサーメット製の少なくとも1つの連続的な環状部材と、その上に配置された高強度エンクロージャ材料とを備える。
2.溶剤を含むカプセルを設けること。
3.カプセル領域の内部領域内にカプセルを配置すること。
4.カプセルを熱エネルギーで処理して、カプセル内を、摂氏200度よりも高い温度に上昇させ、溶剤を過熱すること。
5.溶剤の過熱処理から結晶材料を形成すること。
6.カプセルから熱エネルギーを除去して、カプセルの温度を第1の温度から、それよりも低い第2の温度に変化させること。
7.高圧装置から第1のフランジ及び第2のフランジを取り外すこと。
8.油圧駆動力を用いて、機械部材をカプセル領域の第1の領域から第2の領域に向かって移動させて、カプセルをカプセル領域から移動させること。
9.カプセルを開けること。
10.結晶材料を取り出すこと。
11.所望に応じて、他のステップを実行すること。
1.上記装置などの、しかし他のものであってもよい、高圧結晶又は材料処理用の装置を組み立てること。この装置は、第1の領域及び第2の領域、及びそれらの間に規定された長さを有するカプセル領域と、そのカプセル領域を囲む環状加熱部材と、その環状加熱部材の周囲に連続的に配置された所定の厚さを有するセラミック又は金属又はサーメット製の少なくとも1つの連続的な環状部材と、その上に配置された高強度エンクロージャ材料とを備える。
2.処理されるべき材料と溶剤とをカプセル内に設けること。
3.カプセル領域の内部領域内にカプセルを配置すること。
4.環状プラグ、端部キャップ、端部フランジを装置の端部上に配置すること。
5.少なくとも1つのファスナーを使用して、端部フランジを取り付けること。
6.電気エネルギーを加熱部材に与えて、カプセル内を、摂氏200度よりも高い温度に上昇させて、溶剤を過熱すること。
7.溶剤の過熱処理から結晶材料を形成すること。
8.カプセルから熱エネルギーを除去して、カプセルの温度を第1の温度から、それよりも低い第2の温度に変化させること。
9.高圧装置から第1のフランジ及び第2のフランジを取り外すこと。
10.油圧駆動力を用いて、機械部材をカプセル領域の第1の領域から第2の領域に向かって移動させて、カプセルをカプセル領域から移動させること。
11.カプセルを開けること。
12.結晶材料を取り出すこと。
13.所望に応じて、他のステップを実行すること。
Claims (28)
- 高圧結晶又は材料処理用の高圧装置であって、
カプセル領域と、
前記カプセル領域を囲む環状加熱部材と、
前記環状加熱部材の周囲に連続的に配置され厚さを有し、0.5GPaよりも大きな圧縮強度と、メートルケルビン当たり100ワットよりも低い熱伝導率とを有する材料から製造される少なくとも1つの連続的な環状部材と、
前記少なくとも一つの連続的な環状部材の周囲に配置された高強度エンクロージャと、
を備える高圧結晶又は材料処理用の高圧装置。 - 前記高強度エンクロージャが、摂氏200度以下の温度で0.1GPaよりも大きな荷重に耐えるように構成され、前記カプセル領域が円筒形状に構成され、前記少なくとも1つの連続的な環状部材が、少なくともセラミック、金属、又はサーメットから選択される材料から製造される請求項1に記載の高圧結晶又は材料処理用の高圧装置。
- 前記高強度エンクロージャが、摂氏200度以下の温度で0.1GPaよりも大きな荷重に耐えるように構成され、前記カプセル領域が円筒形状に構成され、前記少なくとも1つの連続的な環状部材が少なくともセラミックから製造され、前記熱伝導率がメートルケルビン当たり4ワットよりも低い請求項1に記載の高圧結晶又は材料処理用の高圧装置。
- 前記高圧装置が、さらに、前記カプセル領域内に配置されたカプセルを備え、前記カプセルが、金、白金、銀、パラジウム、ロジウム、チタン、レニウム、銅、ステンレス鋼、ジルコニウム、タンタル、及びそれらの合金から選択される材料を含む請求項1に記載の高圧結晶又は材料処理用の高圧装置。
- 前記高圧装置が、さらに、前記少なくとも1つの連続的な環状部材の周囲に配置された円筒状スリーブ部材を備え、前記円筒状スリーブ部材が、ステンレス鋼、鉄、鋼、鉄合金、ニッケル、ニッケル合金、及びそれらの任意の組み合わせから選択される材料から製造される請求項1に記載の高圧結晶又は材料処理用の高圧装置。
- 前記円筒状スリーブ部材が第1の端部と第2の端部とを備え、前記円筒状スリーブ部材の軸線と前記円筒状スリーブ部材の外部領域との間に、0.1度〜5度の範囲のテーパー角を形成するために、前記第1の端部が第1の外径によって特徴付けられ、前記第2の端部が、前記第1の外形よりも小さな第2の外径によって特徴付けられる請求項5に記載の高圧結晶又は材料処理用の高圧装置。
- 前記高圧装置が、さらに、前記カプセル内に1つ以上の反応物を含み、前記1つ以上の反応物がアンモニアと鉱化剤とを含む請求項4に記載の高圧結晶又は材料処理用の高圧装置。
- 前記高強度エンクロージャが、鋼、低炭素鋼、SA 723鋼、SA 266炭素鋼、4340鋼、A−286鋼、鉄ベースの超合金、304ステンレス鋼、310ステンレス鋼、316ステンレス鋼、340ステンレス鋼、410ステンレス鋼、17−4析出硬化ステンレス鋼、ジルコニウム及びその合金、チタン及びその合金、ニッケル及びその合金、ニッケル・クロムベースの合金、コバルト・クロム合金からなる群から選択される材料から製造される請求項1に記載の高圧結晶又は材料処理用の高圧装置。
- 前記高強度エンクロージャが、2〜25のアスペクト比を規定するための長さ及び内径を有し、前記内径が2インチ〜50インチであり、前記高強度エンクロージャの前記長さが6インチ〜500インチであり、前記高強度エンクロージャの前記外径と前記内径との比率が1.2〜5である請求項1に記載の高圧結晶又は材料処理用の高圧装置。
- 前記少なくとも1つの連続的な環状部材が、1.5インチ〜8インチの内径、1.5インチ〜8インチの高さ、及び1.5〜3の、前記外径と前記内径との比率を有する請求項1に記載の高圧結晶又は材料処理用の高圧装置。
- 高圧結晶又は材料処理用の高圧装置であって、
カプセル領域と、
前記カプセル領域を囲む環状加熱部材と、
順次配置されかつ前記環状加熱部材の周囲に連続的に配置され厚さを有し、0.5GPaよりも大きな圧縮強度と、メートルケルビン当たり100ワットよりも低い熱伝導率とを有する材料から製造される2つ以上の環状部材と、
前記環状部材の1つ以上の中に空間的に配置され、かつ共通の境界領域の一部に沿って実質的に互いに結合するように対をなす2つ以上の不規則形状の表面領域と、
前記2つ以上の環状部材の周囲に配置された高強度エンクロージャと、
を備える高圧結晶又は材料処理用の高圧装置。 - 前記高強度エンクロージャが、摂氏200度以下の温度で0.1GPaよりも大きな荷重に耐えるように構成され、前記2つ以上の環状部材の各々が、少なくとも金属、セラミック、又はサーメットから選択される材料から製造され、前記カプセル領域が円筒形状に構成される請求項11に記載の高圧結晶又は材料処理用の高圧装置。
- 前記高強度エンクロージャが、摂氏200度以下の温度で0.1GPaよりも大きな荷重に耐えるように構成され、前記2つ以上の環状部材の各々が少なくともセラミックから製造され、前記カプセル領域が円筒形状に構成され、前記熱伝導率がメートルケルビン当たり4ワットよりも低い請求項11に記載の高圧結晶又は材料処理用の高圧装置。
- 前記共通の境界領域が1つ以上のクラックを有する請求項11に記載の高圧結晶又は材料処理用の高圧装置。
- 前記不規則形状の表面領域が、0.1mm又は0.5mm又は1mmよりも大きな二乗平均表面粗さによって構成される請求項11に記載の高圧結晶又は材料処理用の高圧装置。
- 前記高圧装置が、さらに、前記カプセル領域内に配置されたカプセルを備え、前記カプセルが、少なくとも、金、白金、銀、パラジウム、ロジウム、チタン、レニウム、銅、ステンレス鋼、ジルコニウム、タンタル、及びそれらの合金から選択される材料から製造される請求項11に記載の高圧結晶又は材料処理用の高圧装置。
- 前記高圧装置が、さらに、前記2つ以上の環状部材の周囲に配置された円筒状スリーブ部材を備え、前記円筒状スリーブ部材が、少なくとも、ステンレス鋼、鉄、鋼、鉄合金、ニッケル又はニッケル合金、コバルト又はコバルト合金、及び前記材料のいずかとの組み合わせから選択される材料から製造される請求項11に記載の高圧結晶又は材料処理用の高圧装置。
- 前記円筒状スリーブ部材が第1の端部と第2の端部とを備え、前記円筒状スリーブ部材の軸線と前記円筒状スリーブ部材の外部領域との間に、0.1度〜5度の範囲のテーパー角を形成するために、前記第1の端部が第1の外径によって特徴付けられ、前記第2の端部が前記第1の外径よりも小さな第2の外径によって特徴付けられる請求項17に記載の高圧結晶又は材料処理用の高圧装置。
- 前記円筒状スリーブ部材が、機械的支持体を設けて、前記2つ以上の環状部材の規定された形状を維持するように構成され、前記2つ以上の環状部材が、非対称に配置されかつ前記2つ以上の環状部材の内径と前記2つ以上の環状部材の外径との間に配置された複数のクラック領域を含むように構成される請求項17に記載の高圧結晶又は材料処理用の高圧装置。
- 前記高圧装置が、さらに、前記カプセル内に1つ以上の反応物を含み、前記1つ以上の反応物がアンモニアと鉱化剤とを含む請求項11に記載の高圧結晶又は材料処理用の高圧装置。
- 前記高強度エンクロージャが、鋼、低炭素鋼、SA 723鋼、SA 266炭素鋼、4340鋼、A−286鋼、鉄ベースの超合金、304ステンレス鋼、310ステンレス鋼、316ステンレス鋼、340ステンレス鋼、410ステンレス鋼、17−4析出硬化ステンレス鋼、ジルコニウム及びその合金、チタン及びその合金、ニッケル及びその合金、ニッケル・クロムベースの合金、コバルト・クロム合金からなる群から選択される材料から製造される請求項11に記載の高圧結晶又は材料処理用の高圧装置。
- 前記高強度エンクロージャが、2〜25のアスペクト比を規定するための長さ及び内径を有し、前記内径が2インチ〜50インチであり、前記高強度エンクロージャの前記長さが6インチ〜500インチであり、前記高強度エンクロージャの前記外径と前記内径との比率が1.2〜5である請求項11に記載の高圧結晶又は材料処理用の高圧装置。
- 前記2つ以上の環状部材が、1.5インチ〜8インチの内径、1.5インチ〜8インチの高さ、及び1.5〜3の、前記外径と前記内径との比率を有する請求項11に記載の高圧結晶又は材料処理用の高圧装置。
- 高圧結晶又は材料処理用の高圧装置を用いた結晶成長方法であって、
前記高圧装置が、
カプセル領域と、
前記カプセル領域を囲む環状加熱部材と、
順次配置されかつ環状加熱部材の周囲に連続的に配置された厚さを有するセラミック又は金属又はサーメット製であって、0.5GPaよりも大きな圧縮強度と、メートルケルビン当たり100ワットよりも低い熱伝導率とを有する材料から製造される2つ以上の環状部材と、
前記2つ以上の環状部材の1つ以上の中に空間的に配置され、かつ共通の境界領域の一部に沿って実質的に互いに結合するように対をなす2つ以上の不規則形状の表面領域と、
前記セラミック又は金属又はサーメット製の2つ以上の環状部材の周囲に配置された高強度エンクロージャとを備え、
溶剤を含むカプセルを設けるステップと、
前記カプセル領域の内部領域内に前記カプセルを配置するステップと、
前記カプセルを熱エネルギーで処理して、前記カプセル内を、摂氏200度よりも高い温度に上昇させ、前記溶剤を過熱するステップと、
を含む高圧結晶又は材料処理用の高圧装置を用いた結晶成長方法。 - 前記過熱された溶剤の処理から、結晶材料を形成又は再結晶化するステップをさらに含む請求項24に記載の高圧結晶又は材料処理用の高圧装置を用いた結晶成長方法。
- 光学デバイス又は電気デバイスを製造するために使用される結晶材料を形成するステップをさらに含む請求項24に記載の高圧結晶又は材料処理用の高圧装置を用いた結晶成長方法。
- 高圧結晶又は材料処理用の高圧装置を用いた結晶成長方法であって、
前記高圧装置が、
カプセル領域と、
前記カプセル領域を囲む環状加熱部材と、
前記環状加熱部材の周囲に連続的に配置された厚さを有し、0.5GPaよりも大きな圧縮強度と、メートルケルビン当たり100ワットよりも低い熱伝導率とを有する材料から製造される少なくとも1つの連続的な環状部材と、
前記少なくとも一つの連続的な環状部材の周囲に配置された高強度エンクロージャとを備え、
溶剤を含むカプセルを設けるステップと、
前記カプセル領域の内部領域内に前記カプセルを配置するステップと、
前記カプセルを熱エネルギーで処理して、前記カプセル内を、摂氏200度よりも高い温度に上昇させ、前記溶剤を過熱するステップと、
を含む高圧結晶又は材料処理用の高圧装置を用いた結晶成長方法。 - 光学デバイス又は電気デバイスを製造するために使用されるべき結晶材料を形成するステップをさらに含む請求項27に記載の高圧結晶又は材料処理用の高圧装置を用いた結晶成長方法。
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