之前我們給大家介紹了高溫高壓（HPHT）法怎么培育鉆石，今天給大家科普下另一種最常用的技術(shù)——化學(xué)氣相沉積法（CVD）法怎么在實(shí)驗(yàn)室里種鉆石？

什么是化學(xué)氣相沉積 (CVD) 法？

CVD 代表化學(xué)氣相沉積，是另一種在實(shí)驗(yàn)室中制造鉆石的方法。具體來(lái)說(shuō)就是鉆石從碳?xì)浠衔餁怏w混合物中生長(zhǎng)，在真空室中承受中等壓力和溫度。

CVD 鉆石生長(zhǎng)過(guò)程

·鉆石晶種置于生長(zhǎng)室中。

·腔室充滿含碳?xì)怏w。

·腔室被加熱到約900-1200°C。

·微波束使碳從等離子體云中沉淀出來(lái)并沉積到晶種上。

·鉆石每隔幾天就會(huì)被移除，以拋光頂部表面以去除任何非鉆石碳，然后再放回去生長(zhǎng)。每批鉆石可能需要幾個(gè)停止/啟動(dòng)周期，整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程可能需要三到四個(gè)星期。

·取出合成鉆石晶體后，就可以將它們切割和拋光成最終產(chǎn)品。

簡(jiǎn)單來(lái)講，CVD 鉆石的生長(zhǎng)過(guò)程發(fā)生在充滿氫氣和含碳?xì)怏w（例如甲烷）的真空室內(nèi)。能量源——例如微波束——分解氣體分子，碳原子向較冷、平坦的鉆石種子板擴(kuò)散。結(jié)晶發(fā)生在數(shù)周內(nèi)，并且?guī)讉€(gè)晶體同時(shí)生長(zhǎng)。確切數(shù)量取決于室的大小和種子板的數(shù)量。板狀晶體通常會(huì)形成黑色石墨的粗糙邊緣，需要切掉。它們還顯示出棕色，可以在刻面前通過(guò)熱處理去除。與 HPHT 鉆石生長(zhǎng)過(guò)程一樣，CVD 方法不斷改進(jìn)，并允許提供更大尺寸的鉆石，同時(shí)可以改善顏色和凈度。

CVD培育鉆石的歷史

CVD培育鉆石的歷史最早可以追溯到 1952年。美國(guó)聯(lián)邦碳化硅公司的William Eversole在低壓條件下用含碳?xì)怏w成功生長(zhǎng)出培育鉆石。但是CVD鉆石生長(zhǎng)的速度非常緩慢，大家并不確定這種生長(zhǎng)速度可否用于商業(yè)應(yīng)用。所以多年以來(lái)，傳統(tǒng)的看法是，鉆石只有在高壓高溫（HPHT）條件下才能形成。

但是在20世紀(jì)80年代初，CVD培育鉆石技術(shù)取得重大突破?1982年日本國(guó)家無(wú)機(jī)材料研究所（NIRIM）宣布，培育鉆石的生長(zhǎng)速度已超過(guò)每小時(shí)1微米?        

20世紀(jì)80年代末，戴比爾斯開(kāi)始從事CVD培育鉆石的研究，然后迅速在這個(gè)領(lǐng)域取得領(lǐng)先地位，提供了許多CVD多晶質(zhì)金剛石工業(yè)產(chǎn)品?

直到進(jìn)入21世紀(jì)，寶石級(jí)CVD單晶培育鉆石的研發(fā)才有了突破性進(jìn)展:美國(guó)阿波羅鉆石公司2007年成功培育出第一批無(wú)色寶石級(jí)CVD鉆石。 

中國(guó)的CVD鉆石技術(shù)

與國(guó)外相對(duì)比，中國(guó)的CVD技術(shù)起步較晚。根據(jù)2019年中央電視臺(tái)相關(guān)報(bào)道，中科院寧波材料所實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)可以?xún)H用一周時(shí)間“種”出1克拉大小的毛坯培育鉆石，這個(gè)消息引起了大眾的廣泛關(guān)注。

2020年3月9日，IGI國(guó)際寶石學(xué)院鑒定了一顆7.06克拉的CVD培育鉆石，最終得出結(jié)果，這顆鉆石重達(dá)7.06克拉，為F色、VVS2凈度、3EX切工，是目前全世界最大的高品質(zhì)CVD鉆石。這顆鉆石的誕生也標(biāo)志我國(guó)高品質(zhì)、大克拉CVD培育鉆石技術(shù)的日益成熟。

雖然我國(guó)CVD培育鉆石企業(yè)規(guī)模在世界上占比不太大，但是很多企業(yè)已經(jīng)具有了生產(chǎn)大顆粒高品質(zhì)CVD鉆石的能力，未來(lái)隨著CVD鉆石品質(zhì)的繼續(xù)提升也會(huì)給整個(gè)鉆石市場(chǎng)帶來(lái)更多的變化和選擇。