[发明专利]制备金刚石单晶的激光等离子体CVD设备及其工作方法

权利要求书

1.制备金刚石单晶的激光等离子体CVD设备，其特征在于，包括下箱体(1)、上箱体(2)，所述下箱体(1)与上箱体(2)之间通过铰链转动连接，所述上箱体(2)上安装有两个激光灯(4)，所述下箱体(1)一侧设置有微波发生器(3)，所述微波发生器(3)上安装有微波发射喇叭(5)，所述微波发射喇叭(5)贯穿下箱体(1)侧壁，所述下箱体(1)内安装有下基座(6)，所述下基座(6)上转动设置有下基台(7)；

所述上箱体(2)内壁顶部安装有顶座(13)，所述顶座(13)上开设有活动槽(131)，所述活动槽(131)上滑动安装有移动板(15)，移动板(15)上安装有伸缩气缸(16)，所述伸缩气缸(16)活塞杆端部安装有连接板(17)，所述连接板(17)上安装有激光切割头(18)，所述下箱体(1)底部安装有两个废气收集箱(22)，所述废气收集箱(22)内安装有抽气泵(23)，所述废气收集箱(22)连通下箱体(1)，所述下箱体(1)同侧外壁安装有抽真空管(24)、碳气管(25)，所述抽真空管(24)、碳气管(25)上均安装有开关阀。

2.根据权利要求1所述的制备金刚石单晶的激光等离子体CVD设备,其特征在于，两个激光灯(4)对称固定于上箱体(2)两侧，所述上箱体(2)上安装有把手。

3.根据权利要求1所述的制备金刚石单晶的激光等离子体CVD设备,其特征在于，所述下箱体(1)顶部四处侧边均开设有凹槽(8)，所述上箱体(2)底部四处侧边均安装有密封条(9)，所述密封条(9)与凹槽(8)为配合构件。

4.根据权利要求1所述的制备金刚石单晶的激光等离子体CVD设备,其特征在于，所述下基座(6)为中空式结构，所述下基座(6)内安装有两个第一电机(10)，所述下基座(6)内安装有定位轴(11)，所述定位轴(11)底部转动连接下基座(6)内壁底部，两个第一电机(10)分别设置于定位轴(11)两侧，所述第一电机(10)输出轴连接有齿轮，所述定位轴(11)顶部轴端套设有齿盘(12)，所述齿盘(12)设置于下基座(6)上方，所述齿盘(12)固定于下基台(7)底部，所述齿盘(12)啮合连接两个齿轮。

5.根据权利要求1所述的制备金刚石单晶的激光等离子体CVD设备,其特征在于，所述活动槽(131)内转动设置有丝杆，所述顶座(13)上安装有第二电机(14)，所述第二电机(14)输出轴连接丝杆，丝杆外周面转动套设有丝杆连接块，丝杆连接块固定连接移动板(15)，所述移动板(15)上安装有两个滑块，所述活动槽(131)内安装有两个滑轨，两个滑块分别滑动连接两个滑轨。

6.根据权利要求1所述的制备金刚石单晶的激光等离子体CVD设备,其特征在于，所述下箱体(1)同侧壁安装有进水管(19)、出水管(20)，所述进水管(19)、出水管(20)设置于同一平面，所述进水管(19)外接循环冷却设备的出水口，所述出水管(20)外接循环冷却设备的进水口，所述下箱体(1)内腔设置有U形管(21)，所述U形管(21)两端分别连通进水管(19)、出水管(20)。

7.根据权利要求1所述的制备金刚石单晶的激光等离子体CVD设备,其特征在于，所述抽真空管(24)、碳气管(25)均连通下箱体(1)侧壁，所述抽真空管(24)外接真空泵，所述碳气管(25)外接甲烷、丙酮、二氧化碳混合气体的储存设备。

8.制备金刚石单晶的激光等离子体CVD设备的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：拉动上箱体(2)上的把手，打开上箱体(2)，将籽晶放在下基台(7)上，关闭上箱体(2)，将上箱体(2)通过密封条(9)与下箱体(1)上的凹槽(8)配合密封，真空泵通过抽真空管(24)将上箱体(2)与下箱体(1)形成的空间抽至真空，开启微波发生器(3)，微波发生器(3)通过微波发射喇叭(5)对上箱体(2)与下箱体(1)形成的空间进行加热，开启外部循环冷却设备，进水管(19)与出水管(20)配合U形管(21)对冷却水进行循环，进而对上箱体(2)与下箱体(1)形成的空间进行降温；

步骤二：甲烷、丙酮、二氧化碳混合气体的储存设备通过碳气管(25)向上箱体(2)与下箱体(1)形成的空间通入混合气体，开启激光灯(4)，激光灯(4)对籽晶进行照射，开启第一电机(10)，两个第一电机(10)输出轴配合齿轮带动齿盘(12)转动，齿盘(12)通过下基台(7)带动籽晶转动，籽晶进行生长；

步骤三：籽晶生长结束后得到金刚石片，开启第二电机(14)，第二电机(14)输出轴带动丝杆转动，丝杆配合丝杆连接块带动移动板(15)在活动槽(131)内滑动，伸缩气缸(16)活塞杆通过连接板(17)带动激光切割头(18)下降，激光切割头(18)对金刚石四周多晶进行切割，而后下基台(7)带动金刚石转动，激光切割头(18)对金刚石进行纵向分切。