[发明专利]一种方形片状金刚石大单晶及其制备设备和制备方法

权利要求书

1.一种方形片状金刚石大单晶的制备设备，其特征在于，所述制备设备为大腔体压机，所述大腔体压机的生长腔体内从外到内套设有绝热管、加热管和绝缘管并且所述绝缘管的空腔内从上到下叠设有碳源、触媒和含有晶种的晶床，其中，所述生长腔体为方形截面的腔体，所述绝热管、加热管和绝缘管均为方形管，所述碳源、触媒和晶床均为方形片，所述晶种为方形金刚石晶种片，使用（100）面作为晶种面；

控制所述生长腔体内部的温度范围为1200-1300℃，方形生长腔体内部的等温线呈方形，方形金刚石晶种片的生长前沿的温度相同。

2.根据权利要求1所述方形片状金刚石大单晶的制备设备，其特征在于，所述大腔体压机为两面顶压机、六面顶压机或分割球压机。

3.根据权利要求1所述方形片状金刚石大单晶的制备设备，其特征在于，所述加热管的材料为石墨材料、石墨与氯化钠的混合材料、石墨与陶瓷材料的混合材料、金属材料和铬酸镧材料中的一种或多种，其中，所述陶瓷材料为氧化镁、氧化锆或氧化铝。

4.根据权利要求1所述方形片状金刚石大单晶的制备设备，其特征在于，所述绝热管的材料为氧化镁、氧化锆、氧化铝、叶腊石和白云石中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述方形片状金刚石大单晶的制备设备，其特征在于，所述绝缘管的材料为氧化镁、氧化锆、氧化铝和氯化钠中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述方形片状金刚石大单晶的制备设备，其特征在于，所述触媒的材料为金属铁、金属镍、金属钴以及含有铁、钴和镍中两种或三种的二元或三元合金。

7.根据权利要求1所述方形片状金刚石大单晶的制备设备，其特征在于，所述碳源为石墨、金刚石和石墨烯中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述方形片状金刚石大单晶的制备设备，其特征在于，所述晶床的材料为氧化镁、氧化锆、氧化铝和氯化钠中的一种或多种，所述晶种为高温高压方法或CVD方法生长的金刚石单晶，晶种的边长为0.1毫米~10厘米且晶种设置数量大于或等于1。

9.一种方形片状金刚石大单晶的制备方法，其特征在于，采用权利要求1至8中任一项所述方形片状金刚石大单晶的制备设备制备方形片状金刚石大单晶，其中，控制所述生长腔体内部的压力范围为5~10GPa、温度范围为1200~1300℃。

10.一种方形片状金刚石大单晶，其特征在于，由权利要求9所述方形片状金刚石大单晶的制备方法制备得到，所述方形片状金刚石大单晶的尺寸为1毫米~10厘米，所述方形片状金刚石大单晶的大部分表面为（100）晶面，小部分表面为（111）晶面。