[發明專利]一種仿碧璽的合成碳硅石寶石及其制備方法

有效

• 申請號: 201410206288.8
• 申請日: 2014-05-15
• 公開（公告）號: CN104018213B
• 公開（公告）日: 2016-11-16
• 發明（設計）人: 付芬;徐現剛;胡小波;陳秀芳;彭燕
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C30B23/00
• 分類號: C30B23/00;C30B29/36
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 楊磊

1.一種仿綠色碧璽的合成碳硅石寶石，該寶石是在4H-SiC或6H-SiC碳硅石單晶中含有N摻雜元素的色彩，其中的N摻雜元素的濃度足以產生肉眼可辨的顏色；所述N摻雜元素的原子濃度為5×10¹⁶～2×10²⁰/cm³。

2.如權利要求1所述的仿綠色碧璽的合成碳硅石寶石，其特征在于在4H-SiC碳硅石單晶中含有N摻雜元素的濃度為5×10¹⁸/cm³～2×10¹⁹/cm³，該寶石顏色為黃綠色或草綠色寶石；或者，

在6H-SiC碳硅石單晶中含有N摻雜元素的色彩，該寶石顏色為淺綠色、深綠色或湖藍色。

3.如權利要求1或2所述的仿綠色碧璽的合成碳硅石寶石，其特征在于將所述仿綠色碧璽的合成碳硅石切磨成長方型或祖母綠型，以生長面作為臺面，加工成刻面寶石。

4.權利要求1或2所述的所述仿綠色碧璽的合成碳硅石寶石的制備方法，包括采用升化法進行晶體生長，步驟如下：

將4H-SiC籽晶或6H-SiC籽晶置于坩堝的上蓋底部，SiC粉料置于坩堝底部，生長室壓力在20～150mbar，升溫到2000～2500℃，底部的SiC粉料分解為Si、SiC₂和Si₂C三種主要氣相成分，輸運到溫度較低的籽晶表面，通過沉積，使得晶體不斷生長；在生長過程中通過通入適量N₂，使4H-SiC或6H-SiC中摻入的N濃度足以產生肉眼可辨的顏色，得到仿綠色碧璽的碳硅石單晶。

5.一種仿多色碧璽的合成碳硅石寶石，該寶石是在4H-SiC或6H-SiC碳硅石單晶中含有N摻雜元素的色彩，其中N摻雜元素的濃度在晶體生長方向上有2-3個不同濃度的區間，足以產生肉眼可辨的顏色深淺不同的顏色區域；所述仿多色碧璽的合成碳硅石中N摻雜元素的原子濃度為1×10¹⁶～2×10²⁰/cm³。

6.如權利要求5所述的仿多色碧璽的合成碳硅石，其特征在于，N摻雜元素的的濃度在晶體生長方向上有2個不同濃度的區間，分別是原子濃度為2×10¹⁹/cm³～2×10²⁰/cm³和2×10¹⁷～2×10¹⁸/cm³；或者，

在仿多色碧璽的合成碳硅石中，N摻雜元素的的濃度在晶體生長方向上有3個不同濃度的區間，分別是原子濃度為(1-2)×10²⁰/cm³、(1-9)×10¹⁸和2×10¹⁷/cm³。

7.如權利要求5或6所述的仿多色碧璽的合成碳硅石寶石的制備方法，采用升化法結合氮氣流量控制法進行晶體生長，步驟如下：

將4H-SiC籽晶或6H-SiC籽晶置于坩堝的上蓋底部，SiC粉料置于坩堝底部，生長室壓力在10～100mbar，升溫到2000～2500℃，底部的SiC粉料分解為Si、SiC₂和Si₂C三種主要氣相成分，輸運到溫度較低的籽晶表面，通過沉積，使得晶體不斷生長；在生長過程中通過通入適量N₂，且分時段調控通入氮氣的流量，使4H-SiC或6H-SiC中摻入的N濃度在晶體生長方向上有2-3個不同濃度的區間足以產生肉眼可辨的顏色深淺不同的顏色區域，制得仿多色碧璽的合成碳硅石。