本实用新型专利技术涉及金刚石制备技术领域，具体涉及一种大颗粒金刚石的制备装置，包括沉积腔体，还包括吹气单元、排气单元和等离子体单元，吹气单元设有进气管路，进气管路伸入沉积腔体一端设为喇叭状开口，并在喇叭状开口处设有若干个吹气小孔，本实用新型专利技术通过设置于喇叭状开口处的若干个吹气小孔吹出气流，使得进气管路内的气压大于沉积腔体内的气压，两者的压力差使得金刚石籽晶悬浮在进气管路喇叭状开口处上方并三维旋转，从而实现籽晶可以在三维方向均衡生长。
A device for preparing large grain diamond
【技术实现步骤摘要】
一种大颗粒金刚石的制备装置
本技术涉及金刚石制备，特别是涉及一种大颗粒金刚石的制备装置。
技术介绍
单晶金刚石具有优异的物理化学性能，在机械、电子和珠宝等领域具有重要的应用价值，为了拓展这些应用，需要制备出大颗粒金刚石。在各种金刚石制备方法中，微波等离子体化学气相沉积法以其等离子体功率密度高、无电极放电污染和性能稳定等特性成为制备高品质金刚石的首选方法，当前方法生产大颗粒单晶金刚石的工艺过程中，普遍采用将金刚石籽晶固定在沉积台上，通过冷却沉积台对籽晶进行温度控制，在籽晶向着等离子体的一面进行单向生长，由于晶体侧边与中心的生长环境差异，往往引起边缘出现多晶或非晶碳化，位错越来越多并向生长面蔓延，导致单晶生长面越来越小，需要反复清洗切割后再生长或拼接生长，严重影响生产效率与产品质量。鉴于上述技术问题，有必要提出一款新的金刚石制备装置及其制备方法，以更好的解决上述技术问题。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提供一种大颗粒金刚石的制备装置，其结构简单，设计合理，便于大颗粒金刚石的制备，制得的金刚石产品质量高。本技术采用的技术方案是：一种大颗粒金刚石的制备装置，包括沉积腔体，还包括吹气单元、排气单元和等离子体单元，吹气单元设有进气管路，进气管路一端伸入沉积腔体底端、并与沉积腔体连通，进气管路伸入沉积腔体一端设为喇叭状开口，并在喇叭状开口处设有若干个吹气小孔，排气单元设有排气管路，排气管路与沉积腔体顶端连通，等离子体单元与沉积腔体连接。对上述技术方案的进一步改进为，还包括吹气调节装置，吹气调节装置与吹气单元连接。对上述技术方案的进一步改进为，还包括真空调节装置，真空调节装置安装于排气管路。对上述技术方案的进一步改进为，还包括排气调节阀，排气调节阀安装于排气管路。对上述技术方案的进一步改进为，还包括循环单元，循环单元设有循环风管，循环风管的两端分别连通吹气调节装置和排气管路。对上述技术方案的进一步改进为，循环单元还设有换热装置和循环调节阀，换热装置和循环调节阀分别安装于循环风管。对上述技术方案的进一步改进为，等离子体单元设有微波等离子体发生器，微波等离子体发生器与沉积腔体连接。对上述技术方案的进一步改进为，还包括观察窗，观察窗安装于沉积腔体腔壁。采用上述大颗粒金刚石的制备装置制备大颗粒金刚石的方法，包括如下步骤：步骤一：将金刚石籽晶放入沉积腔体，从设置于喇叭状开口处的若干个吹气小孔吹出气流，使得金刚石籽晶悬浮于进气管路喇叭状开口处上方并三维旋转；步骤二：使等离子体单元产生的等离子体包覆于金刚石籽晶上方；步骤三：控制晶体的生长条件，制得大颗粒金刚石。对上述技术方案的进一步改进为，在步骤一中，通过观察窗将金刚石籽晶放入沉积腔体；在步骤三中，通过控制微波等离子体发生器的功率和通过循环单元调节循环进气的温度进气管路内气体的温度来控制晶体的生长温度和压力，通过真空调节装置调节沉积腔体内的真空度。本技术的有益效果如下：本技术包括沉积腔体，还包括吹气单元、排气单元和等离子体单元，吹气单元设有进气管路，进气管路一端伸入沉积腔体底端、并与沉积腔体连通，进气管路伸入沉积腔体一端设为喇叭状开口，并在喇叭状开口处设有若干个吹气小孔，排气单元设有排气管路，排气管路与沉积腔体顶端连通，等离子体单元位于沉积腔体内，本技术结构简单，设计合理，工艺气体从进气管路进入，吹气小孔将工艺气体吹入沉积腔体，通过设置于喇叭状开口处的若干个吹气小孔吹出气流，使得进气管路内的气压大于沉积腔体内的气压，两者的压力差使得金刚石籽晶悬浮在进气管路喇叭状开口处上方并三维旋转，在金刚石籽晶旋转过程中，使沉积腔内的等离子体包覆在悬浮的金刚石籽晶上方，通过控制等离子体单元的功率、进气管路内气体的温度来控制晶体生长温度，温度控制均匀，可制备出高质量的大颗粒金刚石。附图说明图1为本技术的结构示意图；附图标记说明：1.进气管路、2.吹气小孔、3.沉积腔体、4.吹气调节装置、5.金刚石籽晶、6.等离子体单元、7.观察窗、8.微波等离子体发生器、9.真空调节装置、10.排气调节阀、11.循环单元、12.换热装置、13.循环调节阀14.排气管路。具体实施方式下面将结合附图对本技术作进一步的说明。如图1所示，本实施例所述的大颗粒金刚石的制备装置，包括沉积腔体3，还包括吹气单元、排气单元和等离子体单元6，吹气单元设有进气管路1，进气管路1一端伸入沉积腔体3底端、并与沉积腔体3连通，进气管路1伸入沉积腔体3一端设为喇叭状开口，并在喇叭状开口处设有若干个吹气小孔2，排气单元设有排气管路14，排气管路14与沉积腔体3顶端连通，等离子体单元6位于沉积腔体3内，本技术结构简单，设计合理，工艺气体从进气管路1进入，通过设置于喇叭状开口处的若干个吹气小孔2吹出气流，使得进气管路1内的气压大于沉积腔体3内的气压，两者的压力差使得金刚石籽晶5悬浮在进气管路1喇叭状开口处上方并三维旋转，在本实施例中，进气管路1设有吹气小孔2的一端设为喇叭状开口，通过设置喇叭状的开口，可以增加进气管路1吹气口的面积，进而可以设置更多的吹气小孔2，可以通过若干吹气小孔2，更好的控制和分配吹气小孔2的气流，进而更好的控制金刚石籽晶5旋转，在金刚石籽晶5旋转过程中，使沉积腔内的等离子体包覆在悬浮的金刚石籽晶5上方，通过控制微波等离子体发生器8的功率、进气管路1内气体的温度来控制晶体生长温度，温度控制均匀，从而实现籽晶可以在三维方向均衡生长。在一些具体实施例中，还包括吹气调节装置4，吹气调节装置4与吹气单元连接，通过设置调节装置4，可以进一步调整和分配吹气小孔2吹出的气流情况，从而更好地控制金刚石籽晶5的悬浮和三维旋转，从而使得金刚石籽晶5各个方向的生长更加均衡，制备出质量更好的大颗粒金刚石。一些具体实施例中，还包括真空调节装置9，真空调节装置9与排气管路14连接，具体地，本实施例中的真空调节装置设为真空泵，通过配备真空泵，以实现沉积腔体3内的工艺真空度的控制，便于更好地控制沉积腔体3内金刚石籽晶5的生长条件。在一些可选具体实施例中，还包括排气调节阀10，排气调节阀10安装于排气管路14，通过排气调节阀10，可以有效控制尾气排放，便于后续的尾气处理。另一些具体实施例中，还包括循环单元11，循环单元11设有循环风管，循环风管的两端分别连通吹气调节装置4和排气管路14，循环单元11还设有换热装置12和循环调节阀13，换热装置12和循环调节阀13分别安装于循环风管，具体地，本实施例中的换热装置12为换热器，通过配备循环风管以提高工艺气体及能量利用效率，循环风管通过换热器调节循环进气温度，并通过循环调节阀13来调节循环气体压力，以更好地满足金刚石籽晶5的生长所需的温度及压力条件。微波等离子体发生器8与沉积腔体3连接，通过控制微波等离子体发生器8的功率来控制金刚石籽晶5的生长本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大颗粒金刚石的制备装置，包括沉积腔体，其特征在于，还包括吹气单元、排气单元和等离子体单元，吹气单元设有进气管路，进气管路一端伸入沉积腔体底端、并与沉积腔体连通，进气管路伸入沉积腔体一端设为喇叭状开口，并在喇叭状开口处设有若干个吹气小孔，排气单元设有排气管路，排气管路与沉积腔体顶端连通，等离子体单元与沉积腔体连接。/n
【技术特征摘要】
1.一种大颗粒金刚石的制备装置，包括沉积腔体，其特征在于，还包括吹气单元、排气单元和等离子体单元，吹气单元设有进气管路，进气管路一端伸入沉积腔体底端、并与沉积腔体连通，进气管路伸入沉积腔体一端设为喇叭状开口，并在喇叭状开口处设有若干个吹气小孔，排气单元设有排气管路，排气管路与沉积腔体顶端连通，等离子体单元与沉积腔体连接。
2.根据权利要求1所述的一种大颗粒金刚石的制备装置，其特征在于，还包括吹气调节装置，吹气调节装置与吹气单元连接。
3.根据权利要求1所述的一种大颗粒金刚石的制备装置，其特征在于，还包括真空调节装置，真空调节装置安装于排气管路。
4.根据权利要求1所述的一种大颗粒金刚石的制备装置，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：王忠强，丁雄傑，王琦，张国义，
申请(专利权)人：北京大学东莞光电研究院，
类型：新型
国别省市：广东;44
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。