钻石:话说CVD法(也称化学气相沉淀法)合成钻石,化学气相沉淀法,英文名称ChemicalVaporDeposition,简称CVD法,可以用于人工合成钻石。甜蜜饰品网为您提供此文章!

化学气相沉淀法,英文名称ChemicalVaporDeposition,简称CVD法,可以用于人工合成钻石。最近,由于技术的突破,可以生产出大颗粒的钻石,国检中心在近期日常委托检验中,陆续发现了两批次CVD合成钻石,证明CVD合成钻石已经进入国内市场,引起了大家的关切。笔者从宝石人工合成的角度,介绍一下化学气相沉淀法(也称CVD法)合成钻石。

1952年美国联邦碳化硅公司的WilliamEversole在低压条件下用含碳气体成功地同相外延生长出钻石。这比瑞士ASEA公司1953年和美国通用电气公司(GE)1954年宣布用高压高温法合成出钻石的时间还要早,因而Eversole被视为合成钻石第一人。但当时CVD法生长钻石的速度很慢,以至很少有人相信其速度能提升到可供商业性生长。从1956年开始俄罗斯科学家通过研究,显著提高了CVD合成钻石的速度,当时是在非钻石的基片上生长钻石薄膜。

20世纪80年代初,这项合成技术在日本取得重大突破。1982年日本国家无机材料研究所(NIRIM)的Matsumoto等宣布,钻石的生长速度已超过每小时1微米(0.001mm)。这在全球范围内引发了将这项技术用于多种工业目的的兴趣。20世纪80年代末,戴比尔斯公司的工业钻石部(现在的ElementSix公司)开始从事CVD法合成钻石的研究,并迅速在这个领域取得领先地位,提供了许多CVD合成多晶质钻石工业产品。

这项技术也在珠宝业得到应用,那就是把多晶质钻石膜(DF)和似钻碳体(DLC)作为涂层(镀膜),用于某些天然宝石也包括钻石的优化处理。尽管当时CVD合成钻石的生长速度有了很大提高,使得有可能生长出用于某些工业目的和宝石镀膜的较薄的钻石层,但要生产可供切磨刻面的首饰用材料,因需要厚度较大的单晶体钻石,仍无法实现。一颗0.5克拉圆钻的深度在3mm以上,若以每小时0.001mm速度计算,所需的钻坯至少要生长18周。可见,低速度依然是妨碍CVD法合成厚单晶钻石的主要因素。

进入20世纪90年代,CVD合成单晶体钻石的研发取得显著进展。先是1990年荷兰Nijmegen大学的研究人员用火焰和热丝法生长出了厚达0.5mm的CVD单晶体。后在美国,Crystallume公司在1993年也报道用微波CVD法生长出了相似厚度的单晶体钻石;Badzian等于1993年报道生长出了厚度为1.2mm的单晶体钻石。DTC和ElementSix公司生产出了大量用于研究目的的单晶体钻石,除掺氮的褐色钻石和纯净的无色钻石外,还有掺硼的蓝色钻石和合成后再经高压高温处理的钻石。

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