CVD培育钻石的化学气相沉积法及其特征

 

近期，培育钻石再次成为钻石市场的热门话题，森木磊石今天将为大家分享CVD培育钻石的化学气相沉积法及其特征。

 

培育钻石是在实验室人工培育，具有与天然钻石基本相同的物理性质、化学成分和晶体结构。同为钻石且结构相同，但价格仅为天然钻石的50%。目前培育宝石级钻石的方法主要有：高温高压合成法（HPHT合成法）和化学气相沉积法（CVD法）。今天给大家主要介绍化学气相沉积法培育钻石。

 

化学气相沉积法（CVD）培育钻石的原理

 

化学气相沉积（CVD）通常是在高温等离子的作用下，含碳气体被离解，碳原子在基底上沉积成钻石膜。基底可以是非钻石材料，但单晶钻石通常是碳原子在钻石基底上沉积而形成。通常使用一种或者多种气体，利用高纯度甲烷、加上氢、氮等气体辅助，让甲烷中与钻石一样的碳分子不断累积到钻石原石上，经过一层层增生，可形成大至10克拉之透明钻石。

 

为使CVD的钻石生长顺利，碳源常用已具钻石结构的甲烷。甲烷可视为以氢压出的单原子钻石，氮可以增加生长速度，氢可以抑制石墨的形成。通常CVD培育钻石是在低压高温条件下进行，压力一般小于一个大气压，温度在1000度左右。培育过程大约需要10-12天，培育出来的钻石成分、性质等与天然钻石并无差异，肉眼难辨。

 

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CVD培育钻石的基本特征

 

CVD培育钻石单晶大都呈板状，偶尔可在边部见到小的八面体面和菱形十二面体面。早期的CVD培育钻石颜色多为暗褐色或浅褐色，而近期发现的CVD培育钻石被证明经过后期高温热处理，因此颜色为无色或近无色。

 

CVD培育钻石内部包体较少，个别可见到针点状、黑色不规则包体。但并不能作为区别天然钻石、HTHP合成钻石的依据。CVD培育钻石中不会出现金属包体，因此不具有磁性。

 

早期培育钻石呈现橙色到橙黄色荧光，短波强于长波；近期新发现的CVD培育钻石具有黄绿色荧光，短波强于长波，且多具有磷光。在超短波紫外灯下，CVD培育钻石具有典型的层状生长结构，是CVD培育钻石的主要鉴定特征。