CVD鉆石是什么？CVD鉆石有什么特征？

國(guó)石文化 2024年03月17日 22:13 223 國(guó)石之家

CVD（化學(xué)氣相沉積）金剛石，化學(xué)氣相沉積是使用一種或多種氣體在加熱的固體基底上進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)并涂覆固體薄膜。 1.CVD金剛石是什么樣的金剛石？所謂的CVD（ChemicalVaporDeposition）鉆石以天然 *** 的鉆石為母石，在高純度甲烷、氫氣、氮?dú)獾葰怏w的輔助下，在微波爐中的高壓下，像鉆石一樣的碳分子在原始鉆石上不斷積累，經(jīng)過(guò)層層增殖，可以形成一顆10克拉大的透明鉆石。為了使CVD金剛石順利生長(zhǎng)，經(jīng)常使用具有金剛石結(jié)構(gòu)的甲烷作為碳源。甲烷可以看作是由氫擠壓而成的單原子金剛石。這種“生長(zhǎng)”出來(lái)的鉆石質(zhì)量幾乎與天然鉆石相同，肉眼很難分辨。 CVD金剛石膜生長(zhǎng)的瓶頸是避免碳?xì)浠衔镄纬墒虼藲湓討?yīng)該比碳源多得多。碳源的濃度決定了金剛石薄膜的生長(zhǎng)速度，但當(dāng)碳源過(guò)高時(shí)，氫原子將沒(méi)有時(shí)間維持金剛石結(jié)構(gòu)，分解的碳將變成石墨。因此，如果碳源過(guò)于集中，就會(huì)降低向鉆石的轉(zhuǎn)化率。碳源的濃度和溫度決定了金剛石沿方向生長(zhǎng)速率的差異，因此也決定了金剛石的晶體形狀。氫原子的濃度不僅決定了金剛石薄膜能否生長(zhǎng)，還決定了金剛石薄膜的質(zhì)量。氫原子產(chǎn)生的比率不受氣體的影響，但與溫度直接相關(guān)。隨著熱源溫度的降低和距離的增加，氫原子的濃度也會(huì)急劇下降。 2.化學(xué)氣相沉積人造金剛石的合成 *** 1.高溫高壓合成法:溫度和壓力也是制造晶體的兩個(gè)關(guān)鍵因素。該 *** 是在陶瓷容器中而不是在地下制造鉆石。水壓提供了高壓，電產(chǎn)生了高溫，因此碳包圍了由直徑為1毫米的天然鉆石制成的籽晶并形成晶體。 2.化學(xué)氣相沉積合成法:天然氣和氮?dú)饧訜岷螅谙赐霗C(jī)大小的壓力室中形成碳等離子體。等離子體不斷沉積在壓力室底部的碳底層上，并逐漸積累和硬化形成金剛石薄片，然后將其切割成寶石形狀、尺寸為8.2毫米的高品質(zhì)黃色鉆石。該樣品是目前中國(guó)更大的人造金剛石單晶。這一成就表明其在中國(guó)人造鉆石（寶石級(jí)鉆石）領(lǐng)域一直處于領(lǐng)先地位。 3.CVD鉆石價(jià)格 CVD金剛石是國(guó)外生產(chǎn)的一種高科技人造金剛石，其材料與天然金剛石一樣主要是碳。它的硬度、密度、導(dǎo)熱性、亮度、閃光和火彩幾乎與天然鉆石相同。根據(jù)規(guī)定，人造鉆石需要在鉆石的腰部標(biāo)注“人造”字樣，可以是英文或中文。然而，三年或五年后，這種CVD鉆石的亮度、火彩和閃光將逐年下降，直至變成黃棕色。從價(jià)格上看，合成鉆石的價(jià)格往往比天然鉆石低20%-50%。因?yàn)檫@種鉆石沒(méi)有收藏價(jià)值，很難轉(zhuǎn)手，未來(lái)變現(xiàn)也會(huì)大打折扣。更重要的是，CVD合成鉆石相對(duì)先進(jìn)，幾乎可以與真鉆石混淆。普通消費(fèi)者單純依靠肉眼觀察和觸摸等傳統(tǒng) *** 很難真正區(qū)分它們。 4.CVD鉆石鑒定過(guò)去，人造鉆石和加工的成本仍然很高，對(duì)品牌飾品的要求仍然很高，特別是在設(shè)備、技術(shù)和工藝方面。但目前世界上已有少量合成鉆石投放市場(chǎng)，但沒(méi)有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人造鉆石現(xiàn)在已經(jīng)具有了貿(mào)易價(jià)值。 CVD金剛石的識(shí)別特征: （1）夾雜物:不同形狀的合金夾雜物，有圓形、棒狀、板狀、針狀等，其排列與內(nèi)生長(zhǎng)帶的邊界有關(guān)。夾雜物也可以以顆粒的形式分散在整個(gè)晶體中。這些包裹體在反射光下呈不透明、金黃色或深黑色，具有金屬光澤。籽晶和籽晶幻影區(qū)；籽晶幻影區(qū)是存在于金剛石內(nèi)部并沿方形籽晶向外生長(zhǎng)的方形單錐形生長(zhǎng)區(qū)，其邊緣由較亮的細(xì)線組成。無(wú)論籽晶在加工過(guò)程中是否被磨掉，幻影區(qū)總是存在的，在暗場(chǎng)中或當(dāng)鉆石放在浸液中時(shí)觀察這種現(xiàn)象會(huì)更清楚。（2）顏色:大多數(shù)合成鉆石為黃色，渴黃色（大多數(shù)）帶有沙漏形色帶；天然鉆石有無(wú)色、淺黃色等顏色。（3）吸收線:缺失天然鉆石的無(wú)色-淺黃色系列合成鉆石更具特征的415nm線。此外，大多數(shù)天然鉆石是ⅰa型，而合成鉆石主要是ⅰb型。在少數(shù)情況下，存在雙原子聚集氮。（4）異常雙折射:在正交偏振下，天然鉆石由于生長(zhǎng)和遷移的復(fù)雜性而表現(xiàn)出復(fù)雜的異常雙折射特征，如不規(guī)則帶、波、斑塊和晶格，而合成鉆石則表現(xiàn)出微弱的異常雙折射，部分合成鉆石表現(xiàn)出十字形亮帶。（5）發(fā)光特征:紫外熒光:部分合成鉆石在長(zhǎng)波紫外光下呈惰性，在短波紫外光下呈中到強(qiáng)黃綠色熒光，并有條帶現(xiàn)象，與天然鉆石的熒光特征不同。陰極發(fā)光儀（電子激發(fā)）:人造金剛石:顏色:黃色-黃色-綠色，規(guī)則分割（與主立方體和八面體不同）；天然鉆石:以藍(lán)色為主，呈層狀生長(zhǎng)或復(fù)雜生長(zhǎng)形態(tài)。（6）晶體形狀和表面特征合成金剛石主要為八面體和立方 *** 體，可發(fā)育菱形十二面體、四邊形八面體或三角形八面體晶面。表面可能顯示出與天然鉆石不同的樹枝狀生長(zhǎng)線或不規(guī)則山丘或腫瘤。