실험실에서 재배한 다이아몬드의 성장 속도는 사용되는 방법에 따라 다르며, 화학 기상 증착(CVD)은 일반적으로 4~6주가 걸리고 고압 고온(HPHT)은 더 빠를 수 있지만 보석 품질의 다이아몬드에는 덜 일반적입니다.
화학 기상 증착(CVD):
CVD는 700°C에서 1300°C에 이르는 저압과 고온의 이온 가스 반응기에서 다이아몬드를 성장시킵니다. 이 과정에는 가스에서 분자를 분리하여 기판에 층층이 증착하는 과정이 포함됩니다. 성장 기간은 일반적으로 4~6주이며, 이 시간은 다이아몬드의 최종 크기에 직접적인 영향을 미칩니다. CVD는 더 큰 다이아몬드를 얻기 위해 흑연 층을 여러 번 제거해야 하는 복잡한 공정이므로 시간이 오래 걸립니다. 성장 조건이 엄격하게 유지되어야 하며, 편차가 발생하면 성장이 중단되거나 다이아몬드가 많이 포함되어 사용이 제한되는 결과를 초래할 수 있습니다. 또한 성장 속도는 다이아몬드의 색상에 따라 달라지며, 크기가 클수록 성장 주기가 길어질수록 실패에 대한 취약성이 증가하기 때문에 기하급수적으로 더 어려워집니다.고압고온(HPHT):
HPHT는 다이아몬드 씨드를 특수 설계된 프레스에 넣고 1300~1600°C의 온도와 평방인치당 87만 파운드 이상의 압력을 가하는 방식입니다. 이 환경에서 용융된 금속이 고순도 탄소원을 용해하고 탄소 원자가 씨앗 결정에 침전되어 다이아몬드가 성장하게 됩니다. 이 방법은 CVD에 비해 보석 품질의 다이아몬드 생산에 일반적으로 사용되지는 않지만 통제된 조건에서 더 빠른 성장을 달성할 수 있습니다.두 방법 모두 성공적인 다이아몬드 성장을 위해서는 온도와 압력을 정밀하게 제어해야 합니다. 산업 및 학계의 요구로 인해 더 빠른 성장 속도에 대한 요구가 높아지면서 다양한 전략을 통해 플라즈마 밀도를 높이고 결함을 최소화하는 연구가 진행 중입니다. 질소를 도입하면 CVD의 성장 속도도 향상시킬 수 있습니다. 전반적으로 CVD가 더 일반적으로 사용되고 성장 속도와 문제점으로 인해 이해도가 높지만, HPHT는 다이아몬드를 성장시키는 데 잠재적으로 더 빠르지만 기술적으로 더 까다로운 대안을 제공합니다.
