本發(fā)明涉及一種高頻器件應(yīng)用領(lǐng)域，主要涉及一種碳化硅寶石的生長(zhǎng)方法。

背景技術(shù)：

晶體自身的性質(zhì)決定該晶體是否適合作為寶石原料，主要包括折射率、硬度和穩(wěn)定性等。折射率反映了晶體折射光線的能力，高折射率材料制成的寶石在日光線能夠閃光和呈現(xiàn)光澤。硬度體現(xiàn)了寶石的抵抗劃刻的能力，而穩(wěn)定性保證了寶石的長(zhǎng)時(shí)間的佩戴和使用。SiC具有高的折射率(2.5-2.7)，高的硬度(莫氏硬度8.5-9.25)，且SiC極其穩(wěn)定，在空氣中能夠耐受1000℃以上的高溫，因此SiC晶體非常適合制作寶石。

塊狀SiC單晶制備的常用方法是物理氣相傳輸法。將碳化硅粉料放入密閉的石墨組成的坩堝底部，坩堝上蓋固定一個(gè)準(zhǔn)圓形籽晶，籽晶的直徑將決定晶體的直徑。粉料在感應(yīng)線圈的作用下將達(dá)到升華溫度點(diǎn)，升華產(chǎn)生的 Si、Si₂C 和 SiC₂ 分子在軸向溫度梯度的作用下從原料表面?zhèn)鬏數(shù)阶丫П砻?，在籽晶表面緩慢結(jié)晶得到塊狀SiC單晶?，F(xiàn)有技術(shù)中，塊狀SiC晶體生長(zhǎng)熱場(chǎng)主要包含三部分，坩堝和坩堝上蓋（通常為石墨材料），保溫氈和感應(yīng)加熱器。坩堝底部放置碳化硅粉料，準(zhǔn)圓形籽晶粘結(jié)在坩堝上蓋上，與碳化硅粉料相對(duì)放置，生長(zhǎng)過程中碳化硅粉料升華生成Si、Si₂C 和 SiC₂等氣相組分，這些氣相組分部分在籽晶上沉積使晶體不斷生長(zhǎng)，最后得到塊狀SiC晶體，晶體的直徑通常為2寸、3寸、4寸和6寸。由此，得到的塊狀SiC晶體通過線切割技術(shù)得到方形粗寶石，再利用拋光和刻面等工藝加工成寶石。但是，現(xiàn)有技術(shù)的該方法存在以下缺點(diǎn)：SiC晶體硬度很高，線切割周期長(zhǎng)，降低了生產(chǎn)效率；SiC晶體切割過程需要損耗切割耗材且切割過程中會(huì)造成SiC晶體損失，增加了生產(chǎn)成本。

生長(zhǎng)的塊狀SiC單晶，利用線切割技術(shù)加工成顆粒狀的粗寶石，再利用拋光和刻面等工藝加工成寶石。由于SiC的硬度很高，將塊狀SiC單晶切割顆粒狀的粗寶石是非常耗時(shí)的，造成生產(chǎn)效率較低。另外，切割過程中由于不可避免的切割損耗，造成塊狀SiC單晶利用效率降低，增加了生產(chǎn)成本。因此，如何設(shè)計(jì)一種成本低、效率高的制備碳化硅寶石的方法成為急需解決的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種碳化硅寶石的生長(zhǎng)方法，通過使用蜂窩狀石墨襯底，該石墨襯底一面固定在坩堝上蓋上，另一面與SiC粉料相對(duì)放置，可以同時(shí)生長(zhǎng)多個(gè)SiC單晶顆粒；當(dāng)石墨坩堝放入感應(yīng)加熱爐中進(jìn)行SiC單晶生長(zhǎng)，生長(zhǎng)溫度1800℃-2400℃，生長(zhǎng)壓力1×10^-4Pa-1×10⁴Pa，得到的SiC顆粒直接用做SiC寶石原料。由此，可以直接得到SiC單晶顆粒，避免了切割操作，提高了生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種碳化硅寶石的生長(zhǎng)方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）使用的石墨襯底為蜂窩狀，所述石墨襯底一邊為平面結(jié)構(gòu)，另一邊為蜂窩狀開孔結(jié)構(gòu)，將所述石墨襯底的平面結(jié)構(gòu)一面固定在坩堝上蓋上；

（2）SiC粉料放于石墨坩堝底部，坩堝上蓋與SiC粉料相對(duì)放置，放入感應(yīng)加熱爐進(jìn)行SiC單晶生長(zhǎng)；

（3）在SiC單晶生長(zhǎng)過程中，生長(zhǎng)溫度保持在1800℃-2400℃，生長(zhǎng)壓力1×10^-4Pa-1×10⁴Pa，同時(shí)，爐內(nèi)通入惰性氣體；

（4）SiC粉料升華生成Si、Si₂C 和 SiC₂等氣相組分,氣相組分逐步在蜂窩狀石墨襯底開孔處沉積，得到SiC單晶顆粒。

進(jìn)一步的，所述步驟（1）中，所述石墨襯底的蜂窩狀開孔形狀包括但不限于圓錐形、半圓形、長(zhǎng)方形。

進(jìn)一步的，所述步驟（1）中，所述石墨襯底的蜂窩狀開孔結(jié)構(gòu)的開孔深度為1mm-20mm，開孔直徑與開孔深度比例為0.5:1-2:1。

進(jìn)一步的，所述步驟（1）中，所述石墨襯底的材質(zhì)為孔隙率≤10%的石墨。

進(jìn)一步的，所述步驟（1）中，將所述石墨襯底的平面結(jié)構(gòu)一面通過機(jī)械方式或者粘結(jié)方式固定在坩堝上蓋上。

進(jìn)一步的，所述步驟（3）中，所述惰性氣體為氬氣或氦氣。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明提供了一種碳化硅寶石的生長(zhǎng)方法，通過使用蜂窩狀石墨襯底，該石墨襯底一面固定在坩堝上蓋上，另一面與SiC粉料相對(duì)放置，可以同時(shí)生長(zhǎng)多個(gè)SiC單晶顆粒；當(dāng)石墨坩堝放入感應(yīng)加熱爐中進(jìn)行SiC單晶生長(zhǎng)，生長(zhǎng)溫度1800℃-2400℃，生長(zhǎng)壓力1×10^-4Pa-1×10⁴Pa，得到的SiC顆粒直接用做SiC寶石原料。由此，得到SiC單晶顆?？梢灾苯幼鳛閷毷?，不需要線切割處理，提高生產(chǎn)效率；無(wú)需使用線切割耗材且沒有線切割造成的晶體損耗，提高晶體可用比例，降低生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的工作示意圖。

其中，1、保溫氈，2、坩堝上蓋，3、石墨襯底，4、SiC晶體，5、坩堝，6、SiC原料，7、感應(yīng)線圈。

具體實(shí)施方式

為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。下面描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種碳化硅寶石的生長(zhǎng)方法，通過使用蜂窩狀石墨襯底，該石墨襯底一面固定在坩堝上蓋上，另一面與SiC粉料相對(duì)放置，可以同時(shí)生長(zhǎng)多個(gè)SiC單晶顆粒；當(dāng)石墨坩堝放入感應(yīng)加熱爐中進(jìn)行SiC單晶生長(zhǎng)，生長(zhǎng)溫度1800℃-2400℃，生長(zhǎng)壓力1×10^-4Pa-1×10⁴Pa，得到的SiC顆粒直接用做SiC寶石原料。由此，可以直接得到SiC單晶顆粒，避免了切割操作，提高了生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種碳化硅寶石的生長(zhǎng)方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）使用的石墨襯底3為蜂窩狀，所述石墨襯底一邊為平面結(jié)構(gòu)，另一邊為蜂窩狀開孔結(jié)構(gòu)，將所述石墨襯底的平面結(jié)構(gòu)一面固定在坩堝上蓋2上。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述石墨襯底的材質(zhì)和蜂窩狀開孔結(jié)構(gòu)的具體形狀不受具體限制。根據(jù)本發(fā)明具體的一些實(shí)施例，所述石墨襯底的材質(zhì)為具有一定的孔隙率；優(yōu)選的，所述石墨襯底的孔隙率≤10%。所述石墨襯底的蜂窩狀開孔形狀包括但不限于圓錐形、半圓形、長(zhǎng)方形所述石墨襯底的蜂窩狀開孔結(jié)構(gòu)的開孔深度為1mm-20mm，開孔直徑與開孔深度比例為0.5:1-2:1。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述石墨襯底與坩堝上蓋之間的固定方式不受具體限制。根據(jù)本發(fā)明具體的一些實(shí)施例，所述石墨襯底的平面結(jié)構(gòu)一面通過機(jī)械方式或者粘結(jié)方式固定在坩堝上蓋上。由此，通過使用蜂窩狀石墨襯底，該石墨襯底一面固定在坩堝上蓋上，另一面與SiC粉料相對(duì)放置，可以同時(shí)生長(zhǎng)多個(gè)SiC單晶顆粒；得到SiC單晶顆?？梢灾苯幼鳛閷毷?，不需要線切割處理，提高生產(chǎn)效率；無(wú)需使用線切割耗材且沒有線切割造成的晶體損耗，提高晶體可用比例，降低生產(chǎn)成本。

（2）SiC粉料6放于石墨坩堝5底部，坩堝上蓋與SiC粉料相對(duì)放置，放入感應(yīng)加熱爐進(jìn)行SiC單晶生長(zhǎng)。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，先將SiC粉料放置在所述石墨坩堝的底部后，將坩堝放入到感應(yīng)加熱爐中，所述感應(yīng)加熱爐內(nèi)部的感應(yīng)線圈7均勻的圍繞在坩堝外圍對(duì)該坩堝進(jìn)行加熱，以便于坩堝受熱均勻。

（3）在SiC單晶生長(zhǎng)過程中，生長(zhǎng)溫度保持在1800℃-2400℃，生長(zhǎng)壓力1×10^-4Pa-1×10⁴Pa，同時(shí)，爐內(nèi)通入惰性氣體。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述惰性氣體可以為氬氣或氦氣。

（4）SiC粉料升華生成Si、Si₂C 和 SiC₂等氣相組分,氣相組分逐步在蜂窩狀石墨襯底開孔處沉積，得到SiC單晶顆粒4。由此，本發(fā)明提供了一種碳化硅寶石的生長(zhǎng)方法，當(dāng)石墨坩堝放入感應(yīng)加熱爐中進(jìn)行SiC單晶生長(zhǎng)，生長(zhǎng)溫度1800℃-2400℃，生長(zhǎng)壓力1×10^-4Pa-1×10⁴Pa，得到的SiC顆粒直接用做SiC寶石原料；得到SiC單晶顆?？梢灾苯幼鳛閷毷?，不需要線切割處理，提高生產(chǎn)效率；無(wú)需使用線切割耗材且沒有線切割造成的晶體損耗，提高晶體可用比例，降低生產(chǎn)成本。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示意性實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。