[發明專利]一種多色單晶金剛石生長方法

在審

• 申請號: 201910434086.1
• 申請日: 2019-05-23
• 公開（公告）號: CN110219043A
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 張軍安;張天翊;張軍恒;王琦;胡付生
• 申請（專利權）人: 寧波晶鉆工業科技有限公司
• 主分類號: C30B29/04
• 分類號: C30B29/04;C30B25/00
• 代理公司: 廣州市越秀區哲力專利商標事務所(普通合伙) 44288
• 代理人: 胡擁軍;糜婧

1.一種多色單晶金剛石生長方法，其特征在于，包括以下步驟：

(S1)提供單晶金剛石種晶；

(S2)清除所述種晶存在的雜質；

(S3)將所述種晶放入可控的生長環境，并以可控制的方式將選自氮元素或硼元素的化學摻雜劑元素引入到所述種晶的生長環境中以使得所述種晶生長為指定顏色的單晶金剛石，其中每完成一次顏色的生長后以可控制的方式對所述種晶進行切割研磨以實現每層顏色的厚度控制，并改變生長環境和/或引入化學摻雜劑元素的種類使得所述種晶再次生長，從而使得所述種晶生長形成的單晶金剛石具有指定的顏色組合及指定的每層顏色的厚度。

2.根據權利要求1所述的多色單晶金剛石生長方法，其特征在于，在所述步驟(S3)中，所述化學摻雜劑元素的引入是以氣體形式、液體形式、以及固體形式中的一種或組合進行添加的。

3.根據權利要求2所述的多色單晶金剛石生長方法，其特征在于，在所述步驟(S3)中，將所述種晶放入可控的生長環境具體為：

將所述種晶放入化學氣相沉積生長爐中，通入氫氣和甲烷，比例為100:3，將爐內氣壓控制在10KPa～15KPa，爐內溫度控制在700℃～800℃。

4.根據權利要求3所述的多色單晶金剛石生長方法，其特征在于，在所述種晶的生長過程中通入含有硼元素的氣體，使得所述種晶呈現藍色。

5.根據權利要求3所述的多色單晶金剛石生長方法，其特征在于，在所述種晶的生長過程中通入含有氮元素的氣體，且后期不再進行處理，使得所述種晶呈現褐色。

6.根據權利要求3所述的多色單晶金剛石生長方法，其特征在于，在所述種晶的生長過程中通入含有氮元素的氣體，完成生長后將所述種晶放入高溫高壓爐內20～200分鐘，并將爐內氣壓控制在8GPa～10GPa，爐內溫度控制在1200℃～1500℃，使得所述種晶呈現紅色系。

7.根據權利要求3所述的多色單晶金剛石生長方法，其特征在于，在所述種晶的生長過程中通入含有氮元素的氣體，完成生長后用輻照設備對所述種晶進行輻照，使得所述種晶呈現綠色。

8.根據權利要求2所述的多色單晶金剛石生長方法，其特征在于，在所述步驟(S3)中，將所述種晶放入可控的生長環境具體為：

將所述種晶放入高溫高壓環境中進行生長，并在所述種晶的生長過程中通入含有氮元素的氣體，將氣壓控制在4GPa～10GPa，溫度控制在900℃～1900℃，使得所述種晶呈現黃色系。

9.根據權利要求1所述的多色單晶金剛石生長方法，其特征在于，所述步驟(S3)中，所述每完成一次顏色的生長后以可控制的方式對所述種晶進行切割研磨以實現每層顏色的厚度控制，具體為：

人為控制所述種晶進行顏色生長的生長速率和生長時間。

10.根據權利要求1所述的多色單晶金剛石生長方法，其特征在于，所述步驟(S2)具體包括以下步驟：

(S21)用王水加熱浸泡所述種晶，除去可能殘留的金屬元素；

(S22)用丙酮超聲清洗所述種晶，除去可能存在的無機物；

(S23)用去離子水超聲清洗所述種晶，除去可能殘留的丙酮；

(S24)用酒精超聲清洗所述種晶，除去可能存在的無機物；

(S25)對所述種晶進行等離子體刻蝕清洗，處理表面晶體晶格，使其更適宜生長。