乳源瑶族自治县南珠人造金刚石有限公司何俊明获国家专利权
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龙图腾网获悉乳源瑶族自治县南珠人造金刚石有限公司申请的专利一种高品质合成金刚石制备工艺获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120437891B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-07发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510687987.7,技术领域涉及:B01J3/06;该发明授权一种高品质合成金刚石制备工艺是由何俊明;吴长春;王国民设计研发完成,并于2025-05-27向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种高品质合成金刚石制备工艺在说明书摘要公布了:本发明公开了一种高品质合成金刚石制备工艺,涉及金刚石制备技术领域,工艺包括选用表面镀有纳米金刚石过渡层的钼片作为衬底,经过化学机械抛光、超声波清洗及氢等离子体活化后,采用微波等离子体化学气相沉积法,控制甲烷与氢气体积比、反应温度和微波功率,使沉积厚度达20μm;随后将膜层连同衬底置入无催化剂的高压系统中处理,实现金刚石内部结构的热重结晶和非金刚石相的相变转化;通过轻元素杂质迁移与碳粉吸附作用,实现金刚石晶体体相纯度大于99.95%;最后经降温降压处理与表面清洗,获得结构完整、杂质含量低、晶体性能稳定的高品质单晶金刚石,并适用于高端光电子、量子传感及半导体等高精领域,实现高品质金刚石制备和应用。
本发明授权一种高品质合成金刚石制备工艺在权利要求书中公布了:1.一种高品质合成金刚石制备工艺,其特征在于,包括以下步骤: S1、衬底预处理; S1.1、材料选择:表面镀有纳米金刚石过渡层的钼片衬底; S1.2、表面处理:化学机械抛光后进行超声波清洗,通过氢等离子体活化衬底; S2、CVD金刚石膜生长; S2.1、将钼片衬底放入微波等离子体CVD系统中,以体积比为1:100的CH4H2、总气压为10kPa、气体流速为500sccm的反应气体,控制衬底温度在980-1000℃、微波功率在3KW、生长速率为15-20μmh,持续生长至金刚石膜厚度达20μm; S2.2、抑制金刚石膜生长过程中的原位掺杂,避免非晶碳生成; 在S2.2步骤中,在微波等离子体CVD系统中引入氩气辅助等离子体稳定,抑制氮氧杂质吸附;并采用双层气体分布器,使气体均匀扩散,避免局部碳浓度过高; S3、HTHP无催化剂热重结晶; S3.1、封装:将金刚石膜与钼片衬底整体放入高纯石墨坩埚,填充无金属碳粉; S3.2、高压处理:以压力6.3GPa、温度1500℃,保温保压1.5小时; S4、降温降压与样品提取; S4.1、按预设降温曲线和降压曲线,逐步降温及释放压力至常压,避免残余应力导致生成的金刚石晶体出现裂纹; 在步骤S4.1中,预设降温曲线为线性降温,且控制降温速率≤50℃min;预设降压曲线为线性降压,且控制降压速率≤0.2GPamin; S4.2、取出样品后,采用热酸液体浸泡生成的金刚石晶体,去除表面石墨残留; 在步骤S4.2中,热酸液体配比的体积比比例为H2SO4:HNO3=3:1; S5、结构检验;S5.1、验证单晶完整性;S5.2、晶体缺陷评估; S6、后处理与功能化;S6.1、表面粗化;S6.2、终端应用适配处理。
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