[发明专利]金刚石的合成方法

权利要求书

1.一种金刚石合成方法，所述方法包括：

(i)在原子氢等离子体存在下和/或在原子氢自由基存在下，在溶解区中提供含有相对于石墨沉淀饱和的碳的液态金属；

(ii)将至少一部分所述液态金属由所述溶解区转移至沉积区；

(iii)将所述沉积区中的液态金属暴露于所述原子氢等离子体和/或所述原子氢自由基，所述沉积区中的液态金属的温度低于所述溶解区中的液态金属的温度，以使所述沉积区中的液态金属含有相对于金刚石沉淀饱和、优选过饱和的碳；

(iv)使碳从所述沉积区中的所述液态金属沉积以合成金刚石；和

(v)可选地从所述金属中取出合成的金刚石。

2.如权利要求1所述的方法，其中将种子金刚石至少部分地浸入所述沉积区中的液态金属中，使得在步骤(iv)中所述碳沉积在所述种子金刚石上。

3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述至少一部分所述液态金属通过泵送由所述溶解区转移至所述沉积区。

4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述溶解区和所述沉积区通过连续环路彼此流体连通。

5.如权利要求4所述的方法，所述方法利用处于基本水平的构造中的所述连续环路来进行。

6.如权利要求4或5所述的方法，其中所述环路为开放式容器。

7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述金属包括单一金属元素、合金和/或两种或多于两种的金属元素。

8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述金属包括铅、铋、锡、金、银、铜、钯、铟、镓、锑、镍、钴、铁、铝、锗或其两种或多于两种的混合物。

9.如权利要求7或8所述的方法，其中所述金属包括银、金、铜、钯、铟、镓、锡、铝、铅或其两种以上的混合物。

10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法在包含惰性气体的反应室中进行。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述惰性气体包括氩气。

12.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述溶解区中的液态金属处于1000℃～2000℃的温度。

13.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述沉积区中的液态金属处于800℃～2000℃的温度。

14.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述沉积区中的液态金属的温度比所述溶解区中的液态金属的温度低至少50℃。

15.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法在lPa～150kPa的压力下进行。

16.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述金属中的碳源是石墨。

17.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述液态金属中包含掺杂剂。

18.如权利要求17所述的方法，其中所述掺杂剂选自硼、硫、磷、锂、铝及其两种或多于两种的混合物。

19.如前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括施加跨越所述沉积区和/或所述溶解区中的液态金属的电偏压。

20.一种金刚石合成设备，所述设备包括：

用于将碳溶解在液态金属中的溶解区，所述溶解区包括将原子氢等离子体和/或原子氢自由基应用于所述区中的液态金属的装置；

用于使金刚石从所述液态金属沉积的沉积区，所述沉积区包括将原子氢等离子体和/或原子氢自由基应用于所述区中的液态金属的装置；

其中所述溶解区和所述沉积区是彼此流体连通的；

将所述液态金属由所述溶解区泵送和/或移动至所述沉积区的装置；

独立地加热所述溶解区和所述沉积区中存在的液态金属的加热装置；

可选的取出所述设备中所形成的金刚石的装置；和

控制所述设备中气氛的装置。

21.如权利要求20所述的设备，所述设备还包括施加跨越所述溶解区和/或所述沉积区中的液态金属的电偏压的装置。

22.如权利要求20或21所述的设备，其中所述溶解区和所述沉积区通过开放式容器彼此流体连通。