CVD(化学气相沉积)钻石的原材料主要包括富碳气体(如甲烷)、氢气或氧气。
此外,化学气相沉积的基础是工艺种子,可以是金刚石薄片或石墨源。
CVD 金刚石合成的 4 个基本要素
1.富碳气体(甲烷)
甲烷(CH4)是 CVD 工艺中碳的主要来源。
这种气体至关重要,因为它提供了形成金刚石结构所需的碳原子。
在 CVD 过程中,甲烷被引入一个高真空室,在那里受到能量作用,化学键被分解。
2.氢气或氧气
除了甲烷,还使用氢气(H2)或氧气(O2)。
氢气通常被使用,因为它有助于选择性地蚀刻掉非金刚石碳,确保所形成金刚石的纯度。
氧气可用于特定工艺或特定类型的金刚石合成,但氢气因其蚀刻特性而更常用。
3.工艺种子
工艺种子是金刚石生长的基底。
种子可以是一片薄薄的金刚石,它能提供与所需产品类似的晶体结构;也可以是石墨源,它是碳的一种形式。
种子至关重要,因为它决定了在其上形成的金刚石层的方向和质量。
4.能源
CVD 工艺中使用的能量可通过各种方式提供,如热量、电离等离子体、微波功率、热灯丝、电弧放电、激光、电子束或其他方法。
这种能量至关重要,因为它能将气体分解成化学活性自由基,促进碳在种子上的沉积。
将这些原材料与 CVD 室中的受控环境相结合,可以精确高效地合成钻石,其特性与天然钻石非常相似。
这一过程是高度可控的,需要对气体比例、能量水平和基底条件进行精心管理,以确保形成高质量的钻石。
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