[發明專利]一種大顆粒金剛石的制備裝置及其制備方法在審

申請號：	202010033316.6	申請日：	2020-01-13
公開（公告）號：	CN111074345A	公開（公告）日：	2020-04-28
發明（設計）人：	王忠強;丁雄傑;王琦;張國義	申請（專利權）人：	北京大學東莞光電研究院
主分類號：	C30B29/04	分類號：	C30B29/04;C30B25/10;C30B25/16;C30B25/12
代理公司：	東莞恒成知識產權代理事務所(普通合伙) 44412	代理人：	鄧燕
地址：	523808 廣東省東莞市***	國省代碼：	廣東;44
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種顆粒金剛石制備裝置及其方法
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【說明書】：

本發明涉及金剛石制備技術領域，具體涉及一種大顆粒金剛石的制備裝置及其制備方法，本發明的大顆粒金剛石的制備裝置包括生長腔室、樣品托和微波單元，樣品托裝設于生長腔室內，微波單元與生長腔室連接，還包括工藝氣體單元和旋轉調節單元，工藝氣體單元與生長腔室連通，旋轉調節單元與樣品托連接，樣品托設有用于放置金剛石樣品的凹槽，凹槽內側設為弧面型，本發明通過旋轉調節單元調整樣品托變速轉動，球形金剛石籽晶在旋轉調節單元的帶動下，在樣品托的凹槽內受控滾動，金剛石晶體可以在三維方向均衡生長，從而制備出高質量的大顆粒金剛石；本發明的制備方法，其工藝簡單，制備效率高，且制得的大顆粒金剛石質量好，滿足工業化的生產制造。

技術領域

本發明涉及金剛石制備技術領域，特別是涉及一種大顆粒金剛石的制備裝置及其制備方法。

背景技術

單晶金剛石具有優異的物理化學性能，在機械、電子和珠寶等領域具有重要的應用價值，為了拓展這些應用，需要制備出大顆粒金剛石。

在各種金剛石制備方法中，微波等離子體化學氣相沉積法以其等離子體功率密度高、無電極放電污染和性能穩定等特性成為制備高品質金剛石的首選方法，當前方法生產大顆粒單晶金剛石的工藝過程中，普遍采用將金剛石籽晶固定在沉積臺上，通過冷卻沉積臺對籽晶進行溫度控制，在籽晶向著等離子體的一面進行單向生長，由于晶體側邊與中心的生長環境差異，往往引起邊緣出現多晶或非晶碳化，位錯越來越多并向生長面蔓延，導致單晶生長面越來越小，需要反復清洗切割后再生長或拼接生長，嚴重影響生產效率與產品質量。

鑒于上述技術問題，有必要提出一款新的金剛石制備裝置及其制備方法，以更好的解決上述技術問題。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種大顆粒金剛石的制備裝置及其制備方法，本發明提供的制備裝置，其結構簡單，設計合理，便于大顆粒金剛石的制備；本發明提供的制備方法，其工藝簡單，可有效控制金剛石籽晶生長過程中的溫度，制得的金剛石產品質量高。

本發明采用的技術方案是：

一種大顆粒金剛石的制備裝置，包括生長腔室、樣品托和微波單元，樣品托裝設于生長腔室內，微波單元與生長腔室連接，還包括工藝氣體單元和旋轉調節單元，工藝氣體單元與生長腔室連通，旋轉調節單元與樣品托連接。

進一步地，樣品托設有用于放置金剛石樣品的凹槽，凹槽內側設為弧面型。

進一步地，還包括冷卻裝置，冷卻裝置位于樣品托下方，冷卻裝置通過通入冷卻介質進行冷卻，冷卻裝置設有冷卻介質進口和冷卻介質出口。

進一步地，還包括加熱裝置，加熱裝置與樣品托連接。

進一步地，凹槽內側設為半球狀弧面型。

進一步地，凹槽內側設為飛碟狀弧面型。

進一步地，凹槽邊沿處向內收縮形成有限位臺。

進一步地，生長腔室設有用于通入工藝氣體的進氣口和用于通出工藝氣體的出氣口，進氣口與工藝氣體單元連接。