[發明專利]一種減少莫桑石中針狀包裹體的莫桑石制備方法

在審

• 申請號: 202010411888.3
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111501094A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 楊培培;李祥彪
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: C30B23/00
• 分類號: C30B23/00;C30B29/36
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 許潔

本發明公開了一種減少莫桑石中針狀包裹體的莫桑石制備方法，通過使用大偏角度籽晶，將大偏角度籽晶粘在石墨坩堝頂部上蓋內層，石墨坩堝內放入純度大于99.99％的碳化硅粉料原料，將石墨坩堝放入晶體生長爐中，采用物理氣相傳輸法生長莫桑石晶體，晶體生長溫度在2000℃?2500℃，籽晶溫度在2000℃?2100℃，碳化硅原料溫度在2300℃?2500℃，惰性氣體氣氛下生長，生長時間在50?100小時，得到的莫桑石晶體可作為莫桑石寶石原料，經過寶石加工，可獲得極少或沒有針狀包裹體的莫桑石。本發明操作簡單，可以明顯提高莫桑石的質量，提升其寶石性能和外觀表現，具有很好的應用價值和市場推廣前景。

技術領域

本發明涉及一種莫桑石制備方法，具體涉及一種減少莫桑石中針狀包裹體的莫桑石制備方法。

背景技術

莫桑石又被稱為莫桑鉆、碳硅石、碳化硅寶石等，天然莫桑石晶粒于1905年首次被發現，距今已有100多年，人工合成莫桑石在1891年由美國人Acheson在實驗過程中意外發現。莫桑石是一種無機化合物，共價性較強，熔點高、硬度大，在使用過程中不易被磨損，不易被腐蝕。莫桑石晶體的折射率在2.6-2.7之間，其莫氏硬度高達9.25。而且莫桑石熱穩定性好，除非在極高的溫度下，一般加熱不足以破壞莫桑石的晶體結構。隨著莫桑石制備技術的不斷發展，特別是近年來大尺寸的莫桑石產品化使其成為一種重要的人工寶石原料。

人們都知道，鉆石雖然具有迷人的外觀，但存量稀少，價格昂貴，因而對鉆石替代品的尋找由來已久，比如玻璃、尖晶石、鋯石等都曾被當作鉆石替代品。但是這些材料與鉆石相比均有突出的劣勢之處，玻璃的折射率低，無天然火彩，拋光效果不好，鋯石硬度較低，雖然容易切割，但切割線不夠尖銳，還有一些其他替代品，但是也都或多或少的存在問題，直到莫桑石被發現。

1998年，莫桑石開始用于佩戴飾品方面，成為一種重要的鉆石替代品，目前已在市面上流通，逐漸受到大眾的青睞。其作為裝飾品在替代鉆石方面取得了良好效果，甚至表現出優于鉆石的優秀特性。莫桑石透明度好，比鉆石具有更高的折射率、色散率和光澤度，尤其突出的是莫桑石在火彩效果上表現得非常出色，在相同光照條件下，莫桑石呈現出更加美麗繽紛的火彩效果。并且，相比于昂貴的鉆石，莫桑石的市場價格較低，而且隨著制備技術的進步，高質量、大尺寸的莫桑石被制備出來，使得莫桑石的生產成本還在不斷降低。

現在的莫桑石制備技術已經非常成熟，通常人工合成的莫桑石產品透明度很高，但是在放大觀察倍數情況下，仍然能常常見到其內部有諸多包裹體，其中最為常見的是白色針狀包裹體，這些針狀包裹體一般彼此平行而且平行于[0001]方向，研究表明，這些針狀包裹體有很多是來源于制備莫桑石的籽晶，從籽晶延續生長到了莫桑石中。白色針狀包裹體成為影響莫桑石寶石性能及外觀的一種致命缺陷。

發明內容

發明目的：針對上述問題，本發明提供了一種減少莫桑石中針狀包裹體的莫桑石制備方法，通過使用大偏角度籽晶，將大偏角度籽晶粘在石墨坩堝頂部上蓋內層，石墨坩堝內放入純度大于99.99％的碳化硅粉料原料，將石墨坩堝放入晶體生長爐中，采用物理氣相傳輸法生長莫桑石晶體，晶體生長溫度在2000℃-2500℃，其中籽晶溫度在2000℃-2100℃，碳化硅原料溫度在2300℃-2500℃，惰性氣體氣氛下生長，反應室內氣壓在1×10^-4Pa-6×10⁴Pa之間，生長時間在50-100小時，得到的莫桑石晶體可作為莫桑石寶石原料，經過寶石加工，可獲得極少或沒有針狀包裹體的莫桑石。

技術方案：為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種減少莫桑石中針狀包裹體的莫桑石制備方法，包括下述步驟：

(1)使用的籽晶襯底由莫桑石晶體切割得到，所述莫桑石晶體襯底片晶面偏離[0001]方向大于30°角，生長面經過化學機械拋光；所述莫桑石晶體襯底片固定在石墨坩堝蓋內側面；