【氣體應用】人造鑽石

2020-11-26 騰訊網

近日，人造鑽石再次成為鑽石市場的熱門話題，人造鑽石是在實驗室人工合成，具有與天然鑽石基本相同的物理性質、化學成分和晶體結構。同為鑽石且結構相同，但價格僅為天然鑽石的50%，氣體人很可能會問，難道人造鑽和我們氣體行業也有關係嗎？氣體圈子告訴你。

目前合成寶石級鑽石的方法主要有高溫高壓合成法（HPHT合成法）和化學氣相沉積法（CVD法）。今天給大家主要介紹化學氣相沉積法合成鑽石。

化學氣相沉積法（CVD）合成鑽石的原理：

化學氣相沉積（CVD）通常是在高溫等離子的作用下，含碳氣體被離解，碳原子在基底上沉積成鑽石膜。基底可以是非鑽石材料，但單晶鑽石通常是碳原子在鑽石基底上沉積而形成。通常使用一種或者多種氣體，利用高純度甲烷、加上氫、氮等氣體輔助，讓甲烷中與鑽石一樣的碳分子不斷累積到鑽石原石上，經過一層層增生，可形成大至10克拉之透明鑽石。為使CVD的鑽石生長順利，碳源常用已具鑽石結構的甲烷。甲烷可視為以氫壓出的單原子鑽石，氮可以增加生長速度，氫可以抑制石墨的形成。通常CVD合成鑽石是在低壓高溫條件下進行，壓力一般小於一個大氣壓，溫度在1000度左右。種植過程大約需要10-12周，培育出來的鑽石成分、性質等與天然鑽石並無差異，肉眼難辨。

化學氣相沉積法（CVD）合成鑽石

化學氣相沉積法（CVD）合成鑽石

CVD合成鑽石單晶大都呈板狀，偶爾可在邊部見到小的八面體面和菱形十二面體面。早期的CVD合成鑽石顏色多為暗褐色或淺褐色，而近期發現的CVD合成鑽石被證明經過後期高溫熱處理，因此顏色為無色或近無色。CVD合成鑽石內部包體較少，個別可見到針點狀、黑色不規則包體。但並不能作為區別天然鑽石、HTHP合成鑽石的依據。CVD合成鑽石中不會出現金屬包體，因此不具有磁性。

早期CVD合成鑽石呈現橙色到橙黃色螢光，短波強於長波；近期新發現的CVD合成鑽石具有黃綠色螢光，短波強於長波，且多具有磷光。在超短波紫外燈下，CVD合成鑽石具有典型的層狀生長結構，是CVD合成鑽石的主要鑑定特徵。

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