[發明專利]一種單晶金剛石激光打標生長方法

有效

• 申請號: 201910434088.0
• 申請日: 2019-05-23
• 公開（公告）號: CN110219044B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 胡付生;王琦;張天翊;張軍恒;張軍安
• 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;C30B25/02;C23C16/27;C23C16/02;B23K26/362
• 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

本發明公開了一種單晶金剛石激光打標生長方法，其包括以下步驟：(S1)提供單晶金剛石種晶；(S2)提供激光標記設備，利用激光標記設備在單晶金剛石種晶表面進行標記形成缺陷；(S3)清除進行標記過程中產生的雜質；(S4)將標記后的單晶金剛石種晶放入化學氣相沉積生長爐中，通入氫氣和甲烷，比例為100:2至100:5，將爐內氣壓控制在10KPa～15KPa，控制爐內單晶金剛石種晶溫度為700℃～800℃，生長時間大于10小時，以使得標記形成的缺陷被覆蓋而不被填充，從而實現在單晶金剛石內部形成標記。本發明操作簡單，加工速度快，以一種經濟有效的方案實現了在金剛石內部進行標記，且做出的標記通過放大鏡等放大設備或肉眼即可被觀察到。

技術領域

本發明涉及單晶金剛石的生長和表面加工，更詳而言之涉及一種單晶金剛石激光打標生長方法。

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。為了滿足用戶的定制化需求，通常在加工過程中會在金剛石內部添加字體、商標等標記。

但是，天然鉆石無法在內部做標記，只能在金剛石表面做標記，有可能被磨損掉。如果在金剛石表面刻字后再生長，則會在標記周圍產生多晶，導致標記被直接填充或包裹，無法被觀察到。

另外，現有的在金剛石內部添加標記的方法也還存在著一些缺陷：

1、用氣體做刻蝕源刻蝕金剛石表面形成缺陷進行標記的操作過于復雜，且耗時較長；

2、用聚焦離子束加工金剛石進行標記的成本較高，方法復雜，耗時較長，且標記的尺寸大小有限制，一般在納米級或微米級，肉眼無法直接觀察到。

發明內容

本發明的目的在于提供一種單晶金剛石激光打標生長方法，在一定程度上解決了上述問題，操作簡單，加工速度快，以一種經濟有效的方案實現了在金剛石內部進行標記，且做出的標記通過放大鏡或肉眼即可被觀察到。

為了實現上述目的，本發明提供一種單晶金剛石激光打標生長方法，其包括以下步驟：

(S1)提供單晶金剛石種晶；

(S2)提供激光標記設備，利用所述激光標記設備在所述單晶金剛石種晶表面進行標記形成缺陷；

(S3)清除進行標記過程中產生的雜質；

(S4)將標記后的所述單晶金剛石種晶放入化學氣相沉積生長爐中，通入氫氣和甲烷，比例為100:2至100:5，將爐內氣壓控制在10KPa～15KPa，控制爐內單晶金剛石種晶溫度為700℃～800℃，生長時間大于10小時，以使得標記形成的缺陷被覆蓋而不被填充，從而實現在單晶金剛石內部形成標記。

本發明采用激光標記設備在金剛石表明進行加工標記形成缺陷，然后在缺陷的表面進行二次外延生長，且在生長過程中覆蓋但不填充缺陷，從而達到在單晶金剛石內部形成標記的效果。激光標記設備操作簡單，加工速度快，便于批量快速加工。

根據本發明的優選實施例，本發明的所述單晶金剛石激光打標生長方法進一步包括步驟(S5)：

完成標記后的所述單晶金剛石種晶的生長后，調節爐內氫氣和甲烷的比例為100:8至100:13，調節爐內氣壓至25KPa～30KPa，調節爐內單晶金剛石種晶溫度為1100℃～1300℃，以加速單晶金剛石的生長，提高經濟效益。

根據本發明的優選實施例，所述步驟(S3)具體包括以下步驟：

(S31)用王水加熱浸泡標記后的所述單晶金剛石種晶，除去可能殘留的金屬元素；

(S32)用丙酮超聲清洗標記后的所述單晶金剛石種晶，除去可能存在的無機物；

(S33)用去離子水超聲清洗標記后的所述單晶金剛石種晶，除去可能殘留的丙酮；