[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

本發明公開了一種多色單晶金剛石生長方法，其包括以下步驟：(S1)提供單晶金剛石種晶；(S2)清除種晶存在的雜質；(S3)將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種晶的生長環境中以使得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種晶再次生長，從而使得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。本發明能夠實現人為控制單晶金剛石的顏色組合及每層顏色的厚度，顏色可達到兩種及兩種以上。

技術領域

本發明涉及單晶金剛石的生長和加工，更詳而言之涉及一種多色單晶金剛石生長方法。

背景技術

金剛石由于具有極其優異的物理化學性質，在工藝品加工領域被得到廣泛應用。天然出產的金剛石通常只有單一的顏色，很少能出產具有多重顏色組合的金剛石，即使有多種顏色也不是人為可控的，商業應用價值不高。為了追求產品的美感，人們希望在加工過程中實現人為地控制金剛石的顏色。

但是，現有技術只能做單一顏色的人造金剛石，無法人為地控制形成指定顏色和厚度組合的單晶金剛石。因此，本領域亟需一種多色單晶金剛石生長方法來解決上述問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多色單晶金剛石生長方法，解決了現有技術中只能制造單一顏色人造金剛石的問題，能夠實現人為控制單晶金剛石的顏色組合及每層顏色的厚度，顏色可達到兩種及兩種以上。

為了實現上述目的，本發明提供一種多色單晶金剛石生長方法，其包括以下步驟：

(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。

根據本發明的優選實施例，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。

根據本發明的優選實施例，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℃。

進一步地，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。

進一步地，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。

進一步地，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。

進一步地，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。

根據本發明的另一優選實施例，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。