[实用新型]一种大颗粒金刚石的制备装置

说明书

本实用新型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。

技术领域

本实用新型涉及金刚石制备，特别是涉及一种大颗粒金刚石的制备装置。

背景技术

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。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型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。

本实用新型采用的技术方案是：

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；