CVD(Chemical Vapor Deposition化學氣相沈淀)鉆石
化學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)生化學反應,并鍍上一層固態(tài)薄膜。所謂CVD(Chemical Vapor Deposition化學氣相沈淀)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的鉆石生長順利,碳源常用已具鉆石結構的甲烷。甲烷可視為以氫壓 出的單原子鉆石。這種「長大」的鉆石,品質與天然鉆石幾無二致,肉眼難辨。
CVD生長鉆石膜的瓶頸乃在避免碳氫化物形成石墨,因此氫原子應比碳源多很多。碳源濃度決定了鉆石膜的生長速率,但碳源太高時氫原子會來不及 維護鉆石結構而使分解出的碳變成石墨。因此碳源太濃反而會降低轉化成鉆石的比率。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,也決定了鉆石膜的質量。氫原子產(chǎn)生的比率不太受氣體,但和溫度有直接關聯(lián)。隨著熱源溫度的降低及距離的增 大,氫原子的濃度也會急遽下降。
CVD(Chemical Vapor Deposition化學氣相沈淀)鉆石的影響
1. 顛覆對鉆石價值觀
過去號稱要百萬年才能結晶的昂貴鉆石,可以在實驗室中不到一周就制造完成,顛覆了一般人對鉆石的價值觀感。
2. 提升鉆石在各領域應用
以往鉆石因價格高昂,多半用作珠寶飾品。一旦可便宜制出高質量的鉆石,其應用價值,會迅速普及到各個領域。
專家預言廿一世紀最重要的發(fā)明將是會長大的鉆石。有朝一日,價廉物美的鉆石會取代硅在半導體的角色,使人類科技進入另一世界。
鉆石大量生產(chǎn)后,可更平價,且發(fā)展有更多元的功能。鉆石硬度高,具優(yōu)異導熱及切割、研磨特性,可在醫(yī)療上及電子組件上有很好之應用。