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曜世小课堂03期——人造金刚石的主流方法
曜世小课堂03期——人造金刚石的主流方法
曜世小课堂03期——人造金刚石的主流方法 2023-05-06

Hello,小伙伴们又见面啦,这期曜世小课堂继续和大家科普金刚石的知识。

金刚石因优异的性能,广泛应用于多个领域,是未来科技发展不可缺少的一种新型材料。但天然金刚石稀有量少价格高,为了更好地满足发展,人们开始研究人工培育金刚石技术,经多年发展后,渐成规模。

目前市面上人工培育金刚石主要有两种方法,一种是HPHT,另一种是CVD。这期我们来说一说这两种培育方法的原理和特点啦。大家快跟上,一起学知识涨姿势!


HPHT(高温高压法)

理:以高纯净碳粉为原料,模拟天然钻石形成的高温高压环境,以过渡金属或合金做触媒来降低温度要求,用液压机产生恒定高压(5-7GPa),以直流或交流电产生维持高温(1200-1500℃),使碳原子相互连接形成金刚石晶体。

技术特点:HPHT是目前国内人造金刚石常用的生产方式。生长周期短、成本低、技术成熟和设备产能相对充足的优势,产量非常高,一般以小克拉为主,因生产过程中使用金属触媒,毛胚内杂质相对多,生产过程不可视,可控性相对较差。

产品应用领域:金刚石微料、金刚石单晶等,主要应用于工业 、加工打磨以及珠宝首饰等领域。


 CVD(气相沉积法)

原理:以含碳气体为原料,通过等离子体离化气体分子,在特定条件下使碳原子以金刚石结构逐层排列沉积,按照晶种提供的钻石模板排列堆积,交互生长成金刚石晶体。

技术特点:CVD是近年来新兴的第二代合成方法,可据晶种大小和形状,控制最终晶体的对应属性。在生产大克拉金刚石的领域更具有优势,同时不需要添加金属催化剂,毛坯净度高,生产过程可视,可控性高,可掺杂,但生长周期相对长,产量低。

产品应用领域:金刚石单晶、多晶膜等,应用于通讯、半导体、光学以及珠宝首饰等领域。


HPHT和CVD这两种人工培育金刚石技术各有优缺点,各有侧重的应用领域,短期内不会出现相互替代。

长远来看,CVD技术会有更宽广的发展方向,尤其是在大尺寸(英寸级)培育钻石未来在半导体领域的应用,CVD技术有明显优势。

这期人造金刚石技术科普就到此结束啦,下期我们延伸一下话题,来说说大家普遍关心的问题。那就是人工培育金刚石里的宝石类产品——培育钻石究竟是不是假钻石?它与天然钻石又有什么区别?


想知道答案的小伙伴,记得关注我们,下期将为你一一揭秘。


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