本發明涉及一種高頻器件應用領域，主要涉及一種碳化硅寶石的生長方法。
背景技術：
晶體自身的性質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光澤。硬度體現了寶石的抵抗劃刻的能力，而穩定性保證了寶石的長時間的佩戴和使用。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，坩堝上蓋固定一個準圓形籽晶，籽晶的直徑將決定晶體的直徑。粉料在感應線圈的作用下將達到升華溫度點，升華產生的 Si、Si2C 和 SiC2 分子在軸向溫度梯度的作用下從原料表面傳輸到籽晶表面，在籽晶表面緩慢結晶得到塊狀SiC單晶。現有技術中，塊狀SiC晶體生長熱場主要包含三部分，坩堝和坩堝上蓋（通常為石墨材料），保溫氈和感應加熱器。坩堝底部放置碳化硅粉料，準圓形籽晶粘結在坩堝上蓋上，與碳化硅粉料相對放置，生長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，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，現有技術的該方法存在以下缺點：SiC晶體硬度很高，線切割周期長，降低了生產效率；SiC晶體切割過程需要損耗切割耗材且切割過程中會造成SiC晶體損失，增加了生產成本。
生長的塊狀SiC單晶，利用線切割技術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的，造成生產效率較低。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，增加了生產成本。因此，如何設計一種成本低、效率高的制備碳化硅寶石的方法成為急需解決的難題。
技術實現要素：
針對現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種碳化硅寶石的生長方法，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粉料相對放置，可以同時生長多個SiC單晶顆粒；當石墨坩堝放入感應加熱爐中進行SiC單晶生長，生長溫度1800℃-2400℃，生長壓力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，提高了生產率，降低了生產成本。
為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：
一種碳化硅寶石的生長方法，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構，另一邊為蜂窩狀開孔結構，將所述石墨襯底的平面結構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粉料相對放置，放入感應加熱爐進行SiC單晶生長；
（3）在SiC單晶生長過程中，生長溫度保持在1800℃-2400℃，生長壓力1×10-4Pa-1×104Pa，同時，爐內通入惰性氣體；
（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、長方形。
進一步的，所述步驟（1）中，所述石墨襯底的蜂窩狀開孔結構的開孔深度為1mm-20mm，開孔直徑與開孔深度比例為0.5:1-2:1。
進一步的，所述步驟（1）中，所述石墨襯底的材質為孔隙率≤10%的石墨。
進一步的，所述步驟（1）中，將所述石墨襯底的平面結構一面通過機械方式或者粘結方式固定在坩堝上蓋上。
進一步的，所述步驟（3）中，所述惰性氣體為氬氣或氦氣。
本發明的有益效果如下：
本發明提供了一種碳化硅寶石的生長方法，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粉料相對放置，可以同時生長多個SiC單晶顆粒；當石墨坩堝放入感應加熱爐中進行SiC單晶生長，生長溫度1800℃-2400℃，生長壓力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單晶顆粒可以直接作為寶石原料，不需要線切割處理，提高生產效率；無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，降低生產成本。
附圖說明
圖1為本發明的工作示意圖。
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、感應線圈。
具體實施方式
為了使本領域技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。下面描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
針對現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種碳化硅寶石的生長方法，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粉料相對放置，可以同時生長多個SiC單晶顆粒；當石墨坩堝放入感應加熱爐中進行SiC單晶生長，生長溫度1800℃-2400℃，生長壓力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，提高了生產率，降低了生產成本。
為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：
一種碳化硅寶石的生長方法，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構，另一邊為蜂窩狀開孔結構，將所述石墨襯底的平面結構一面固定在坩堝上蓋2上。
根據本發明的具體實施例，所述石墨襯底的材質和蜂窩狀開孔結構的具體形狀不受具體限制。根據本發明具體的一些實施例，所述石墨襯底的材質為具有一定的孔隙率；優選的，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、長方形所述石墨襯底的蜂窩狀開孔結構的開孔深度為1mm-20mm，開孔直徑與開孔深度比例為0.5:1-2:1。
根據本發明的具體實施例，所述石墨襯底與坩堝上蓋之間的固定方式不受具體限制。根據本發明具體的一些實施例，所述石墨襯底的平面結構一面通過機械方式或者粘結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粉料相對放置，可以同時生長多個SiC單晶顆粒；得到SiC單晶顆粒可以直接作為寶石原料，不需要線切割處理，提高生產效率；無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粉料相對放置，放入感應加熱爐進行SiC單晶生長。根據本發明的具體實施例，先將SiC粉料放置在所述石墨坩堝的底部后，將坩堝放入到感應加熱爐中，所述感應加熱爐內部的感應線圈7均勻的圍繞在坩堝外圍對該坩堝進行加熱，以便于坩堝受熱均勻。
（3）在SiC單晶生長過程中，生長溫度保持在1800℃-2400℃，生長壓力1×10-4Pa-1×104Pa，同時，爐內通入惰性氣體。根據本發明的具體實施例，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，本發明提供了一種碳化硅寶石的生長方法，當石墨坩堝放入感應加熱爐中進行SiC單晶生長，生長溫度1800℃-2400℃，生長壓力1×10-4Pa-1×104Pa，得到的SiC顆粒直接用做SiC寶石原料；得到SiC單晶顆粒可以直接作為寶石原料，不需要線切割處理，提高生產效率；無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，降低生產成本。
在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示意性實施例”、“示例”、“具體示例”或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
盡管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的范圍由權利要求及其等同物限定。