法合成钻石三法合成钻石合成原理和方法

    法合成钻石

    三、CVD法合成钻石

    合成原理和方法

    化学气相沉淀法合成钻石有几种方法，如热丝法、火焰法、等离子体喷射法和微波等离子体法等，但最常用的方法是微波等离子体法。

    微波等离子体法即在钻石的亚稳定区，采用高温(大致800到1 000℃)低压条件，在真空反应舱内用微波将含碳气体－甲烷(CH₄)和氢气加热，产生等离子体，碳从气体化合物的状态分解成单独游离的原子状态，经过扩散和对流，最后以钻石结构形式沉淀在基片或种晶上。一般从天然或高温高压合成钻石上切取{100}晶面的薄片作为种晶。其中氢原子对抑制石墨的形成有重要作用。所谓等离子体简单说就是气体在电场作用下电离成正离子及电子，通常成对出现，保持电中性。这种状态被称为除气、液、固态外物质的第四态。如CH化合物电离成C和H等离子体。

    目前，可以合成加氮的褐色CVD钻石、加硼的蓝色CVD钻石和高纯度的近无色CVD钻石。原石常呈板状或厚板状晶体，其发光特征、包裹体特征和各类谱学特征与天然钻石和HTHP合成钻石明显不同。