КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ КОМПОЗИЦИЯ, УСТРОЙСТВО И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ СПОСОБ

1. Композиция, содержащая:
поликристаллический нитрид металла, содержащий множество зерен, и зерна имеют колончатую структуру; при этом нитрид металла имеет одну или более характеристик из:
зерна имеют средний размер зерна в диапазоне от 10 нм до 1 мм;
нитрид металла имеет содержание примеси менее чем 200 промилле;
нитрид металла имеет пористость, в объемной доли, в диапазоне от 0,1 до 30%;
нитрид металла характеризуется кажущейся плотностью в диапазоне от 70 до 99,8% от теоретического значения плотности, соответствующей нитриду металла; или
атомной долей металла в нитриде металла, которая находится в диапазоне от 0,49 до 0,55.
2. Композиция по п.1, в которой металл включает в себя один или более из: алюминия, индия или галлия.
3
3. Композиция, согласно любому из пп.1 и 2, в которой среднее число зерен в множестве находится в диапазоне от 100 до 100000 на см, и в которой пористость нитрида металла в виде объемной доли находится в диапазоне от 0,1% до 10%.
4. Композиция по п.1, в которой средний диаметр зерна находится в диапазоне от 1 мм до 10 мкм.
5. Композиция по п.1, в которой содержание примеси в нитриде металла находится в диапазоне от 15 до 100 промилле, и примесь состоит по существу из кислорода.
6. Композиция по п.1, в которой содержание кислорода нитрида металла составляет менее чем 20 промилле.
7. Композиция по п.1, в которой кажущаяся плотность поликристаллического нитрида металла находится в диапазоне от 85% до 95% от теоретического значения, и в которой атомная доля металла в нитриде металла находится в диапазоне от 0,50 до 0,51.
8. Композиция по п.1, дополнительно содержащая один или более допантов, способных к созданию одного или более: материала n-типа, материала p-типа, полупроводникового материала, магнитного материала и люминесцентного материала.
16
3
9. Композиция по п.1, в которой концентрация допанта составляет более чем 10 атомов на см.
10. Композиция по п.1, в которой поликристаллический нитрид металла имеет межзеренную прочность на изгиб более чем 20 МПа.
11. Изделие, содержащее композицию по п.1, в которой изделие имеет форму с одним или более размерами длины, высоты или ширины в диапазоне более чем 1 мм.
12. Изделие по п.11, имеющее одну или более поверхностей, которые характеризуются средним квадратичным значением шереховатости, которая составляет менее чем 1 нм.
13. Изделие по п.11, имеющее одну или несколько поверхностей, которые были протравлены, отполированы, разрезаны или нарезаны на куски для образования пластины.
14. Электронное устройство, содержащее изделие согласно любому из пп.11-13, и одну или более структур, закрепленных на изделии, при этом:
закрепленная структура выбрана из группы, состоящей из катода, анода, электрического проводника или комбинации из двух или более из перечисленных, и
устройство является действующим как одно или более из преобразователя, диода, детектора или датчика.
15. Устройство для получения материалов поликристаллического нитрида металла из металлов III группы в качестве исходного материала, содержащее:
корпус, имеющий внутреннюю поверхность, образующую камеру;
источник энергии вблизи корпуса и выполненный с возможностью подвода энергии в камеру;
первый впуск, сообщающийся с камерой и выполненный с возможностью пропускания азотсодержащего газа в камеру;
второй впуск, сообщающийся с камерой и выполненный с возможностью пропускания галогенидсодержащего газа в камеру;
по меньшей мере, одну рифленую поверхность, перегородку, отверстие и фритту для обеспечения смешивания азотсодержащего газа и галогенидсодержащего газа;
тигель, выполненный с возможностью получения сырьевого исходного материала в виде металла III группы, и тигель, расположенный в камере относительно первого и второго впусков так, что тигель полностью расположен ниже по течению смешанного потока азотсодержащего газа и галогенидсодержащего газа;
выход, сообщающийся с камерой снаружи камеры и выполненный с возможностью выпуска газа изнутри камеры наружу;
датчик, выполненный с возможностью измерения одного или более значений температуры или давления в камере;
клапан, выполненный с возможностью блокировки потока к одному или более впуску;
и контроллер, сообщающийся с один или более датчиком, клапаном или источником энергии.
16. Устройство по п.15, в котором тигель представляет собой жаропрочную композицию, содержащую оксиды, нитриды или бориды кремния, алюминия, магния, бора, циркония, бериллия, графита, молибдена, вольфрама или рения, или их смеси.
17. Устройство, согласно любому из пп.15-16, дополнительно содержащее очиститель в месте использования, сообщающийся с, по меньшей мере, одним впуском, и при этом корпус является вертикальной печью или горизонтальной печью.
18. Устройство по п.15, в котором тигель является одним из множества тиглей, расположенных в камере, и при этом множество тиглей штаблируют вертикально друг относительно друга или располагают горизонтально друг относительно друга.
19. Устройство по п.15, дополнительно содержит впуск для сырьевого исходного материала, сообщающийся с камерой и выполнен с возможностью пропускания потока, по меньшей мере, металла III группы в качестве сырьевого исходного материала в камеру.
20. Устройство по п.15, в котором сырьевой исходный материал в виде металла III группы расплавляют, и при этом впуск для сырьевого материала содержит вещество, выбранное из группы, состоящей из расплавленного кварца, окиси алюминия и смеси нитрида бора, диборида титана и примерно от 0,15 до 10 вес.% соединения редкоземельного металла, выбранного из одного из оксида, карбида, нитрида и их смесей.
21. Устройство по п.15, в котором впуск для сырьевого материала имеет множество выходов для того, чтобы сырьевой исходный материал в виде металла III группы в виде расплава протекал из впуска во множество тиглей, и каждый тигель расположен соответствующим каждому из множества выходов.
22. Способ получения материалов поликристаллического нитрида металла из металлов III группы, включающий в себя:
прохождение азотсодержащего материала в камеру, образованную корпусом;
обеспечение металла III группы в камере в тигле в качестве сырьевого исходного материала;
нагревание камеры до заданной температуры и создание в камере заданного давления;
прохождение галогенида водорода в камеру для перемешивания с азотсодержащим материалом; и
взаимодействие азотсодержащего материала с металлом III группы в камере,
образование нитрида металла в тигле, который первоначально содержал металл.
23. Способ по п.22, в котором металлом III группы является один или более из: алюминий, галлий и индий, и при этом стадия прохождения азотсодержащего материала включает прохождение аммиака.
24. Способ, согласно любому из пп.22 и 23, дополнительно включающий в себя поддержание температуры на выпуске большей, чем примерно 2000°С.
25. Способ по п.22, дополнительно включающий в себя обработку нитрида металла с помощью одного или более из:
зачистки, промывки или разрыхления поверхности нитрида металла;
окисления поверхности нитрида металла на воздухе или в сухой кислородной атмосфере; и
кипячения нитрида металла в хлорной кислоте.