[发明专利]单晶碳的制作方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及金刚石的制作方法技术领域，尤其涉及一种单晶碳的制作方法及系统。

背景技术

单晶碳是碳原子有规则排列形成的晶体，自然界存在的金刚石，是由多个单晶碳组成，所以金刚石也不完全是单晶碳。单晶碳除了可以做装饰品外，工业上还可以用于芯片的制造，对于提高运算速度，降低成本，具有很大的意义。目前全世界范围还没有真正制造出大颗粒的单晶碳，细小的单晶碳，可以通过高温高压的方式，或者气相沉淀的方式制备，用于磨料使用，但是真正的可以制作大颗粒单晶碳的工艺目前还没有出现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种单晶碳的制作方法及系统，所述方法能够制造大颗粒的单晶碳，降低了相关产品的制造成本。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种单晶碳的制作方法，其特征在于包括以下步骤：

1）将碳源加热，产生含有高温碳原子的气体，然后将上述气体使用冷却装置进行冷却；

2）将冷却后含有碳原子的气体进行干燥和去杂质处理，得到只含有碳原子的气体；

3）将经过步骤2）处理后的气体经过电场进行加速，并通过磁场将加速后的碳原子定向发射至靶，所述靶使用单晶硅制作，且靶周围温度能够使碳原子与其结晶。

优选的，所述碳源采用煤炭。

优选的，将煤炭加热到950-1050℃，产生含有高温碳原子的气体。

优选的，使用冷却装置对步骤1）中产生的高温气体进行冷却处理，处理后的温度控制在25℃-40℃。

优选的，将冷却后含有碳原子的气体依次通过无水氯化钙和金属钠干燥器除去杂质，得到只含有碳原子的气体。

优选的，所述电场为1-10千伏直流可变电场。

优选的，加速后碳原子的速度控制在0.45-0.55m/s。

优选的，靶周围的温度在600-700℃之间。

一种单晶碳的制作系统，其特征在于：包括汽化室、冷却器、干燥器、过滤器、加速器和靶，所述汽化室上设有加热设备，加热后的蒸汽依次经冷却器、干燥器和过滤器发送给电场和磁场进行加速和定向处理，加速后的粒子被定向的发射到靶，靶的外周设有加热设备。

优选的，所述靶放置在密闭容器中，且密闭容器外设有与密闭容器相连通的抽真空装置。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明使用气态的碳原子，通过电场作用，定向的发射集中到靶上，控制碳原子的运动速度，调整靶周围的温度，制造一种有利于碳原子成长的环境，从而碳原子在可以控制的条件下稳定增长，形成大颗粒的单晶碳，降低了相关产品制造的成本，提高了相关产品的发展速度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的工艺流程图；

图2是本发明系统的原理框图；

其中：1、汽化室 2、冷却器 3、干燥器 4、过滤器5、靶 6、电场和磁场 7、密闭容器 8、抽真空装置。

具体实施方式

通过对现有的单晶碳的制作方法研究发现，在现有技术中一般都使用高温、高压的方式，或者气相沉淀的方式制备单晶碳，但是制造出的单晶碳的颗粒一般都较小，使用范围较小且不适合用于芯片的制造和使用。

基于以上所述，本发明提供了以下技术方案解决现有技术中存在的技术问题： 

一种单晶碳的制作方法，包括以下步骤：1）将碳源加热，产生含有高温碳原子的气体，然后将上述气体使用冷却装置进行冷却；2）将冷却后含有碳原子的气体进行干燥和去杂质处理，得到只含有碳原子的气体；3）将经过步骤2）处理后的气体经过电场进行加速，并通过磁场将加速后的碳原子定向发射至靶，所述靶使用单晶硅制作，且靶周围温度能够使碳原子与其结晶。

与所述方法相对应的具有一套系统，所述系统包括汽化室1、冷却器2、干燥器3、过滤器4和靶5，所述汽化室1上设有加热设备，加热后的蒸汽依次经冷却器2、干燥器3和过滤器4发送给电场和磁场6进行加速和定向处理，加速后的粒子被定向的发射到靶5，靶5的外周设有加热设备。

以上是本申请的核心思想，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。