[發明專利]一種用于大尺寸單晶金剛石拼接生長工藝

在審

• 申請號: 202011281272.5
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112391680A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 張濤;閆石;趙效銘
• 申請（專利權）人: 物生生物科技（北京）有限公司
• 主分類號: C30B33/06
• 分類號: C30B33/06;C30B29/04;C30B25/20
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 安麗

1.一種用于大尺寸單晶金剛石拼接生長工藝，其特征在于：適用于微波等離子體化學氣相沉積方法(MPCVD)外延生長單晶金剛石，包括步驟：

步驟一、加工單晶金剛石晶種片邊緣成榫接口；

步驟二、所述榫接口的側邊為榫接口邊緣，對所述榫接口邊緣進行清理；

步驟三、將完成清理的多個晶種進行雙面打磨，得到打磨后的金剛石晶種，以降低高度差；

步驟四、將打磨后的金剛石晶種拼接到一起得到拼接打磨的金剛石晶種；

步驟五、將拼接打磨后的金剛石晶種采用MPCVD法對進行生長，從而實現無色透明的單晶金剛石，所述單晶金剛石的尺寸達到20mm*20mm至30mm*30mm。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟一中，單晶金剛石邊緣呈等腰梯形榫接口狀，所述單晶金剛石任意一側為突出梯形公頭，相鄰任一側為與所述突出梯形公頭形狀互補的梯形母口。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：所述梯形公頭高度在50-1500微米，等腰梯形上底長度在50-1500微米之間，等腰梯形下底長度范圍為60-3000微米，下底與腰的夾角范圍45°-85°。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述梯形母口高度在50-1500微米，上底長度在50-1500微米之間，下底長度在60-3000微米之間，下底與腰的夾角在45°-85°之間。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟二中，榫接口邊緣的清理采用等離子體進清洗，具體工藝為壓強80-100托，功率2500-3500瓦，氫氣流量400-500SCCM，氧氣1-2SCCM，清洗時間不少于30分鐘，如此清理主要由于加工榫接口過程中會在單晶金剛石邊緣產生較多的無定形碳，通過含有一定量氧氣的等離子體清理榫接口有利于后續生長。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟五中，將拼接打磨后的金剛石晶種采用MPCVD法對進行生長前，采用等離子體進行前處理，處理工藝為壓強80-100托，功率2500-3500瓦，氫氣流量500SCCM，處理溫度800-900攝氏度，處理不少于30分鐘。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟五中，將所述前處理后的金剛石晶種采用等離子體進行生長時，生長工藝為壓強100-120托，功率4500-6000瓦，氫氣流量400-500SCCM，甲烷流量30-50SCCM，氬氣流量5-20SCCM，氧氣流量1-2SCCM，生長溫度950-1050攝氏度，生長時間48小時。