知识 什么是化学气相沉积钻石工艺? 7 个步骤详解
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技术团队 · Kintek Solution

更新于 2个月前

什么是化学气相沉积钻石工艺? 7 个步骤详解

化学气相沉积(CVD)是一种从碳氢化合物气体混合物中生长钻石的方法。

该工艺是将薄薄的钻石种子放入一个密封的腔室中。

密封舱被加热到大约 800 摄氏度。

然后在密室中注入富碳气体,如甲烷和其他气体。

气体被电离,分子键断裂。

这使得纯碳能够附着在钻石种子上。

然后,碳原子逐层堆积,形成新的金刚石晶体。

化学气相沉积钻石的过程是怎样的? 7 个步骤详解

什么是化学气相沉积钻石工艺? 7 个步骤详解

1.金刚石种子的制备

化学气相沉积工艺首先要选择一片薄薄的金刚石种子。

种子的厚度通常约为 300 微米,大小为 10x10mm。

钻石原石通常取自以前实验室制作的钻石。

钻石种子要经过彻底清洗,以确保没有缺陷。

任何杂质都会变成新钻石的内含物。

2.设置密室

将清洗过的钻石原石放入一个密封室中。

密封是防止任何外部气体进入的关键。

这样可以确保培育出的钻石的纯度和质量。

3.引入气体

然后在密室中注入富碳混合气体。

这种混合物通常由甲烷和氢气组成。

有时,可能会加入氮气以加速这一过程。

然而,这会导致钻石呈现黄色。

高品质的人造钻石生产商通常会避免这种情况。

4.加热和电离

腔室内的气体被加热到非常高的温度。

温度通常在 800°C 左右。

这种高温是分解含碳气体和氢气所必需的。

这有利于形成活性基团。

然后,通常使用微波或激光对气体进行电离。

这将打破气体中的分子键。

5.沉积和生长

电离过程导致气体分子分解。

这使得纯碳能够附着在金刚石种子上。

碳慢慢地在种子上堆积。

它与现有的金刚石结构形成牢固的原子键。

生长过程是逐层进行的。

每一层都会增加金刚石晶体的尺寸和复杂性。

6.可控环境

腔室内的条件受到严格控制。

这确保了高温和低压。

高温对气体裂解至关重要。

它为活性基团形成新的化学键提供了足够的能量。

低压有助于减少杂质分子的存在。

这可确保反应基团具有较高的平均自由路径。

它提高了沉积过程的效率。

7.完成和提取

金刚石的生长过程一直持续到达到所需的尺寸和质量。

一旦完成,金刚石就会被小心翼翼地从腔室中提取出来。

最终产品是实验室培育的钻石。

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