[发明专利]一种彩色尖晶石宝石单晶的生长方法

权利要求书

1.一种彩色尖晶石宝石单晶的生长方法，其特征在于，所述方法包括：

根据颜色要求，提供预定比例的致色剂和氧化铝及氧化镁的原料；

利用所述预定比例的致色剂和氧化铝及氧化镁的原料，合成掺杂所述致色剂的氧化铝及氧化镁多晶块料；

根据所述致色剂的物理化学性能，确定生长工艺参数，并进而基于所述生长工艺参数，将所述氧化铝及氧化镁多晶块料通过提拉法生长成所述彩色尖晶石宝石单晶。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定比例的配方公式是：(M_xG_yMg_1-x-y)(A_aB_bAl_1-a-b)₂O₄，其中，所述M、G、A、B为阳离子致色剂，所述x、y以及1-x-y为所述M、G以及Mg的摩尔比，所述a、b以及1-a-b为所述A、B以及Al的摩尔比，所述x、y、a、b的范围分别为0≤x≤5％、0≤y≤5％、0≤a≤5％、0≤b≤5％。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述M、G可以分别为Mn、V、Co、Zn的阳离子中的一种；所述A、B可以分别为Cr、Ni、Fe、Ti、Nd、Ce、Ho、V的阳离子中的一种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述致色剂的致色元素为Cr、Co、Ni、Fe、Zn、Mn、Ti、V、Nd及Ce中的1种、2种、或3种。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述致色剂是含有致色元素的氧化物。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述致色剂和所述氧化铝及氧化镁的原料的纯度在99.9％以上。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述致色剂的物理化学性能，确定生长工艺参数的步骤，包括：

在温场搭建时，根据所述致色剂的物理化学性能，确定所述彩色尖晶石宝石单晶生长所需要的温度梯度，进而确定保温腔体的材料、大小、高度；

在放肩时，根据所述致色剂的物理化学性能，确定生长速度，并设定生长放肩程序及提拉速度；

在降温时，根据所述致色剂的物理化学性能，计算出均匀色彩晶体的生长的极限析晶比，进而确定降温时间。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述彩色尖晶石宝石单晶生长时，熔体液面上方的温度梯度为0.1～5度每毫米，所述保温腔体的材料为氧化铝陶瓷砖或氧化锆陶瓷砖，所述保温腔体的开孔处利用透明蓝宝石片遮挡；所述提拉速度为0.5～3毫米每小时；所述降温时间为48～72小时。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述预定比例的致色剂和氧化铝及氧化镁的原料，合成掺杂所述致色剂的氧化铝及氧化镁多晶块料的步骤，包括：

将所述预定比例的致色剂和氧化铝及氧化镁的原料混合第一预定时间时，以使得致色剂粉末和氧化铝及氧化镁的原料粉末充分混合均匀；

通过模具，将混合后的粉末压制成直径小于坩埚口径的坩埚形状的圆棒块状原料；

将所述圆棒块状原料置于刚玉坩埚内，进而置于马弗炉内，以第一预定升温速度从室温升温至预定温度，并恒温维持第二预定时间，以使得所述圆棒块状原料进行充分的固相反应，之后以第二预定升温速度降温至室温，从而得到均匀混合的掺杂所述致色剂的氧化铝及氧化镁多晶块料。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述致色剂的致色元素与所述氧化镁和氧化铝的摩尔比分别为0～5％，所述第一预定时间为12～24小时，所述第一预定升温速度为100度每小时，所述预定温度为1200度，所述第二预定时间为24小时，所述第二预定升温速度为50～100度每小时。