CVD(Chemical Vapor Deposition化學(xué)氣相沈淀)鉆石
化學(xué)氣相蒸鍍乃使用一種或多種氣體,在一加熱的固體基材上發(fā)生化學(xué)反應(yīng),并鍍上一層固態(tài)薄膜。所謂CVD(Chemical Vapor Deposition化學(xué)氣相沈淀)鉆石是以一塊天然鉆裸石為母石,利用高純度甲烷、加上氫、氮等氣體輔助,在微波爐中以高壓方式,讓甲烷中與鉆石一樣的 碳分子不斷累積到鉆石原石上,經(jīng)過(guò)一層層增生,可形成大至10克拉之透明鉆石。為使CVD的鉆石生長(zhǎng)順利,碳源常用已具鉆石結(jié)構(gòu)的甲烷。甲烷可視為以氫壓 出的單原子鉆石。這種「長(zhǎng)大」的鉆石,品質(zhì)與天然鉆石幾無(wú)二致,肉眼難辨。
CVD生長(zhǎng)鉆石膜的瓶頸乃在避免碳?xì)浠镄纬?a href='/news/search/key/%25E7%259F%25B3%25E5%25A2%25A8.html' target='_blank'>石墨,因此氫原子應(yīng)比碳源多很多。碳源濃度決定了鉆石膜的生長(zhǎng)速率,但碳源太高時(shí)氫原子會(huì)來(lái)不及 維護(hù)鉆石結(jié)構(gòu)而使分解出的碳變成石墨。因此碳源太濃反而會(huì)降低轉(zhuǎn)化成鉆石的比率。碳源的濃度和溫度決定了鉆石隨方向生長(zhǎng)速率的差異,因此也決定了鉆石的晶 形。氫原子的濃度不僅決定了鉆石膜是否能成長(zhǎng),也決定了鉆石膜的質(zhì)量。氫原子產(chǎn)生的比率不太受氣體,但和溫度有直接關(guān)聯(lián)。隨著熱源溫度的降低及距離的增 大,氫原子的濃度也會(huì)急遽下降。
CVD(Chemical Vapor Deposition化學(xué)氣相沈淀)鉆石的影響
1. 顛覆對(duì)鉆石價(jià)值觀
過(guò)去號(hào)稱(chēng)要百萬(wàn)年才能結(jié)晶的昂貴鉆石,可以在實(shí)驗(yàn)室中不到一周就制造完成,顛覆了一般人對(duì)鉆石的價(jià)值觀感。
2. 提升鉆石在各領(lǐng)域應(yīng)用
以往鉆石因價(jià)格高昂,多半用作珠寶飾品。一旦可便宜制出高質(zhì)量的鉆石,其應(yīng)用價(jià)值,會(huì)迅速普及到各個(gè)領(lǐng)域。
專(zhuān)家預(yù)言廿一世紀(jì)最重要的發(fā)明將是會(huì)長(zhǎng)大的鉆石。有朝一日,價(jià)廉物美的鉆石會(huì)取代硅在半導(dǎo)體的角色,使人類(lèi)科技進(jìn)入另一世界。
鉆石大量生產(chǎn)后,可更平價(jià),且發(fā)展有更多元的功能。鉆石硬度高,具優(yōu)異導(dǎo)熱及切割、研磨特性,可在醫(yī)療上及電子組件上有很好之應(yīng)用。