1.一种高效合成高质量碳化硅的装置,其特征在于,包括:
装置本体,所述装置本体具有顶端敞口的容纳腔,所述容纳腔内沿其高度方向由底部到顶端依次设有第一过滤板和第二过滤板,并通过所述第一过滤板和所述第二过滤板分隔为原料区、过滤区和反应区;
石墨盖板,所述石墨盖板盖设在所述装置本体的顶端敞口处,用于收集合成的碳化硅晶体。
2.如权利要求1所述的高效合成高质量碳化硅的装置,其特征在于,所述装置本体呈上窄下宽的等腰梯形状。
3.如权利要求1所述的高效合成高质量碳化硅的装置,其特征在于,所述第一过滤板、所述第二过滤板上分别设有通孔,并且所述第一过滤板上通孔的孔径大于所述第二过滤板上通孔的孔径;
优选的,所述第一过滤板上通孔的孔径为2~5cm,所述第二过滤板上通孔的孔径为300~600μm。
4.如权利要求1所述的高效合成高质量碳化硅的装置,其特征在于,所述容纳腔内还设有第三过滤板,所述第二过滤板置于所述第三过滤板和所述第一过滤板之间,所述第三过滤板和所述石墨盖板之间形成收集区,所述第三过滤板和所述第二过滤板之间形成所述反应区。
5.如权利要求4所述的高效合成高质量碳化硅的装置,其特征在于,所述第三过滤板为夹层结构,其包括相对设置的两层网孔板和夹设在所述两层网孔板之间的吸收层,所述吸收层采用木屑和食盐混合形成;
优选的,所述网孔板的孔径为300~600μm。
6.如权利要求1所述的高效合成高质量碳化硅的装置,其特征在于,所述过滤区和所述反应区的腔壁上均设有加热装置,用于分别控制所述过滤区和所述反应区的加热温度。
7.一种高效合成高质量碳化硅的方法,其特征在于,所述方法基于权利要求1‑6任一项所述的装置;其中,所述方法包括以下步骤:采用碳和二氧化硅为原料,并将其置于容纳腔内原料区;
对所述容纳腔内原料区和过滤区进行加热升温,并控制所述容纳腔内气压在(1~5)*‑4
10 Pa以下;
在惰性气氛下对所述容纳腔内反应区进行加热升温,并控制所述反应区内温度大于所述过滤区内温度以形成温度差;
将所述容纳腔内温度降至室温,获得碳化硅晶体。
8.如权利要求7所述的高效合成高质量碳化硅的方法,其特征在于,所述反应区与所述过滤区的温度差为1400~2000℃。
9.如权利要求7所述的高效合成高质量碳化硅的方法,其特征在于,控制所述反应区内温度为2600~2800℃,保持120~150min,升温时间为80~100min。
10.如权利要求7所述的高效合成高质量碳化硅的方法,其特征在于,对所述容纳腔内反应区进行加热升温的同时充入惰性气体并控制所述容纳腔内压力为1200~1400MPa;
优选的,所述惰性气体为氦气、氩气或者氦气与氩气的混合气体。