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CVD合成钻石品质的新进展

婴儿 发布于 2015-02-20 00:05:29 回帖: 25 | 评论: 0 | 查看: -

William Eversole于1952年首次记录了合成钻石的生长状况,近二十年后GIA对实验室合成钻石发布了第一份分级报告。实际上所有的单晶合成钻石在合成过程中均需两个不同步骤。高压,高温合成品模仿了天然钻石形成过程的部分关键性条件,即含碳的源材料,压力5-6GPa,温度1400-1600℃。第二种合成方法,化学气相沉淀法(CVD),在适当的温度和较低的压力下以薄层状生长而成的合成钻石。CVD法优于HPHT的一个主要优势是合成钻石尺寸上的灵活性。而且,……具最好物理性能的钻石,无论对科研还是技术都很有意义。CVD合成品采用的技术与生产以硅为基底的电脑芯片及电子品的技术相似。大部分现代研究方向主要集中于最大化的生长条件和速度,提高纯净度,解释缺陷混入。在气相状态下和表层的生长过程是相对复杂的,而且随着各类参数的变化(如表面定向,表面光滑度,碳氢化合物-氢的比率,基底温度,等离子密度以及杂质的存在)其生长过程也变得较为敏感。由于这个科研成果,CVD合成品的质量与十年前相比发生了很大的进步。由于某些技术和实验条件的进步,曾一度被看做是一个“圣杯”的宝石级CVD合成钻石目前已经可日常产出。生长化学过程在CVD合成品中,典型的供给气体包括在富含氢的环境下的碳氢化合物。CVD反应器(图3)包含一个能源,比如微波等离子体,可将分子分离成™的组成原子或分离成多个分子(图4)。比如,CH4分解成CH3和H。含碳的根基扩散到较冷的基底上并在其表面发生反应产生合成钻石和非钻石碳。普遍而言,温度大致在700-1000℃。所有的CVD合成技术都需要采用一种方式去激活气相的氢和含碳的分子。激活过程采用热方式(比如一个热的灯丝),放电(直接电流,无线电频率,或微波),或燃烧火焰。绝大部分单晶CVD合成钻石是在微波-基底CVD反应器中生长而成。研究表明相对小的生长参数变化可产生明显的改进。这些改变包括重置的基底阶段,它可以帮助维持一个稳定的微波等离子体,且可以阻止基底周围的等离子体浓度,提高生长速率。在反应器中,压力从60增加到200 torr,其成长速率提高五倍,同时也降低了缺陷的产生。研究者还增加了微波粉末来产生高密度的等离子体。其可以使钻石基底统一加热,同时提高反应器中的H/CH3的浓度比,该浓度比可影响钻石的尺寸。杂质元素有意无意的加入可影响合成钻石的生长速率,品质及颜色。反应器中少量氧气的加入可以有效阻止缺陷的产生,因此可维持单晶而非多晶集合体的产生。此外,少量氮气的存在可提高钻石的生长速率,当其沿晶面{100}生长时,速率可提升八倍。然而,加入到CVD合成钻石中的氮可使钻石带有黄色或浅棕色色调。基底材料对应单晶体的生长而言,CVD薄片必须置于高品质钻石即HPHT生长基底之上。Ib型合成钻石普遍以CVD合成品为基底,但是由于在这类基底上有大量的孤氮存在,故导致钻石品质较低。在Ib型基底和生长材料之间晶体结构中的晶格发生错位,产生压力且为二次成核提供和位错的产生提供新的机会。IIa型HPHT生长基底优于Ib型材料,故在CVD合成钻石中可导致较少的缺陷。生长品质的高低主要受基底生长板的晶体定位有关,以{100}方向为最佳的定位方向。若角度偏差高于2°以上,则会导致CVD合成钻石的品质极具下降,此时的CVD合成品在精细的抛光以及基底与表面的分离工作显得尤为重要。后期处理生长的棕色CVD合成品在270nm,370nm和550nm处有三个宽吸收带。后期的处理将其缺陷和杂质进行重新排列,从而提高了其光学和力学性能,如颜色,硬度断裂韧性。HPHT和低压高温淬火可以降低CVD合成钻石的棕色色调,且每种方式都各具优势。HPHT淬火在适用性上更普遍,且其施加的稳定压力降低了钻石石墨化的风险。虽然在LPHT淬火中石墨化是一个重大问题,但它是在CVD反应器生长后期才明显显示出来。近期,研究人员已经对单晶体钻石的淬火问题上取得了成功进展,即低压和1400-2200℃的温度,含氢的等离子体,无明显石墨化。根据处理时温度的不同,其后期淬火时间也存在显著差异,最高温下合成的钻石,其淬火仅需30秒。高温淬火可减弱270和370nm吸收带,而近550nm吸收带的强度仍为发生变化。平均而言,钻石的颜色取决于此三个吸收带。未来进展随着气相化学和生长参数的提升,以及作为初始材料的HPHT合成钻石更大的可用性,后期处理的有效适用性,CVD合成钻石的品质也发生显著提升。光谱测试证实了其纯度与IIa型天然钻石可比拟,甚至更加纯净。随着CVD合成品的所有进展,它继续在工程和宝石领域展现了重要角色。CVD合成钻石的尺寸将继续增大,且其颜色种类也讲继续增加,从无色,粉色和棕色增加到IIb型含硼的蓝色样品。应用在天然钻石表面以表层膜形式出现的CVD合成钻石越来越多。尽管CVD合成品的生长技术不断更新,对于具高设备的宝石实验室而言,已经能够有效鉴别这些合成钻石。

按时间正序
1楼
副教授 微信 QQ =54675532 上海实体南京东路409号...

拿货折扣基本在五折以内。不过国内市场很难接受

2楼
幼儿园小班

这个有点太.....

3楼
高中三年级 钻已买齐。

看见这个想起来一件钻石诈骗的新闻。
因为现在人造钻石做的越来越好了,有人就打了假冒的主意。这些不法商人先去搜GIA报告,专找那种无暇的钻石,然后按着尺寸切割,打上编号出售。这种办法不知道骗了多少人。
后来有家店,见到其中一颗是自己店以前出售的。联系了客户,发现钻石根本没有卖过,才报警了。结果警察蹲守,人赃俱获。
所以大家买无暇的钻石得小心点。

4楼
高中二年级 海飘籽

帮顶!

5楼
高中三年级 猫头鹰观察员
引用1楼 拿货折扣基本在五折以内。不过国内市场很难接受

"从无色,粉色和棕色增加到IIb型含硼的蓝色样品"

要是高得到,搞点粉色、蓝色的来卖卖啊~~~

想要粉色,正常的买不起啊。

6楼
大学四年级 微信:WX584755731 天津钻石实体店

不去关注这些

7楼
大学四年级 微信:WX584755731 天津钻石实体店

不去关注这些

8楼
大学一年级 泽泽妈妈

学习了

9楼
小学四年级 GIA认证珠宝检测师 VX=A1425025041

化学沉气法历史挺久了,老外接受的了,国内不信,最主要是心理作用。不过最近市面上确实出现了不少CVD钻石

10楼
幼儿园小班

好复杂。。

11楼
高中二年级

CVD钻石别当真的卖就行

12楼
小学六年级
引用3楼 看见这个想起来一件钻石诈骗的新闻。 因为现在人造钻石做...

打编号真的可以造假了么。。。不是说那机器很昂贵

13楼
副教授 微信 QQ =54675532 上海实体南京东路409号...
引用5楼 "从无色,粉色和棕色增加到IIb型含硼的蓝色样品"...

不知道啊,下次问问看,估计价格也不会太便宜

14楼
高中三年级 钻已买齐。
引用12楼 打编号真的可以造假了么。。。不是说那机器很昂贵

架不住卖的都是无暇大钻啊!
其实跟真的字体和间距什么的还是有区别,但谁会拿到原来的钻对比啊!也就是正好让原店家认出来了,但如果不是令人难忘的好东西谁能记起来啊!

15楼
高中一年级 矿物学博士、国家注册珠宝鉴定师、HRD钻石分级师

这种文章如果不是原创最好注明出处哦,也是对原作者的尊重。

16楼
幼儿园中班

以后越天然的越有杂质吧。天然A上好。

楼主
17楼
婴儿
引用15楼 这种文章如果不是原创最好注明出处哦,也是对原作者的尊重。

这个不是我的原创,也不清楚原创是谁,我只是收集一些相关信息,利用这个平台让大家了解行业的一个新动态,同时谢谢你对我的关注,新年快乐!

18楼
大学二年级 攒米买大件

合成的是不是巨便宜啊

19楼
小学四年级
引用14楼 架不住卖的都是无暇大钻啊! 其实跟真的字体和间距什么...

这台机器我们公司10前都有了是以色列进口的。都是打钻石腰棱字印的,打我们公司的流水码。现在去别的商家10元打一个钻石。。

20楼
小学六年级
引用3楼 看见这个想起来一件钻石诈骗的新闻。 因为现在人造钻石做...

可是检验机构检验不出是合成还是天然吧!

21楼
高中三年级 钻已买齐。
引用20楼 可是检验机构检验不出是合成还是天然吧!

真要检查还是能检查出来的,但一般人不会想到去做。大家如果真买无暇的,还是得小心。
那个新闻还说,有另外一个店里的师傅感觉到不对头,送去检验也发现了问题。不是就那一家看出问题。好像晶体结构上还是有区别,真有经验的师傅肉眼都能看出不对。

22楼
小学六年级
引用21楼 真要检查还是能检查出来的,但一般人不会想到去做。大家如...

也就是说,,,就算有gia证书也有可能是套证。。怎样都不能愉快地购买无暇钻了是吗

23楼
高中三年级 钻已买齐。
引用22楼 也就是说,,,就算有gia证书也有可能是套证。。怎...

无暇钻因为没有瑕疵的记录,很容易被套证。真买无暇的,应该去做进一步检测。其实任何钻石都是有瑕的,就是放大多少倍的问题,瑕疵只要记录下来,就没法套证。现在的证可以做成钻石高清照片的,想套证瑕疵基本上不可能。

24楼
婴儿
引用18楼 合成的是不是巨便宜啊

钻石是碳元素,地球上到处是碳元素,各种碳,合成的当然就不值钱了。现在科技已经能制造出非常像钻石的产物了,但是估计某些巨头为了利益,可能会垄断技术。而几千年来,黄金地位一直是无法被任何其他金属取代的,只听说过国家有储备黄金的金库,没听说过国家有储备钻石的钻石库。因为黄金他造不出来。而钻石则是近几百年来才兴起的新事物,因为科技和切工的发达,使得钻石变得美丽,其中不乏商业炒作。上次看过篇文章,说钻石元素是碳,只要技术够发达,就能被造出来。而黄金的金元素,在宇宙中,都是非常稀少的,因为是释放出类似超新星爆炸或者宇宙大爆炸所产生的能量,才能被造出来,试想一下,太阳爆炸的能量估计才能产生黄金。。到时候地球都被炸飞了,还要黄金干嘛。显然人为造黄金可能性几乎为0

25楼
小学二年级

所以买了100多克的金镯子,钻石回来再说吧

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