실험실 다이아몬드를 성장시키는 데는 두 가지 주요 방법이 사용됩니다: 고압고온(HPHT)과 화학기상증착(CVD)이 그것입니다. 두 방법 모두 지구 깊은 곳에서 다이아몬드가 자연적으로 형성되는 것과 유사한 조건을 조성하는 것입니다.
고압고온(HPHT) 방법:
이 방법은 작은 다이아몬드 씨앗을 극한의 압력과 온도에 노출시키는 것입니다. 씨앗을 고압 장치에 넣고 섭씨 1300~1600도의 온도와 평방인치당 870,000파운드 이상의 압력을 가합니다. 씨앗은 일반적으로 고도로 정제된 흑연과 같은 탄소원으로 둘러싸여 있으며, 고온과 고압으로 인해 씨앗 주위에 녹아 층을 형성합니다. 장치가 냉각되면 탄소가 고형화되어 다이아몬드를 형성합니다. 이 공정은 정밀한 제어가 필요하며 일반적으로 큐빅 프레스 또는 벨트 프레스를 사용하여 수행됩니다. 큐빅 프레스는 피스톤을 사용하여 다양한 방향에서 압력을 가하는 반면, 벨트 프레스는 두 개의 강력한 피스톤이 서로 반대 방향으로 동일한 압력을 가하는 방식을 사용합니다.화학 기상 증착(CVD) 방법:
HPHT와 달리 CVD 방식은 낮은 압력에서 작동하지만 여전히 높은 온도가 필요합니다. 다이아몬드 씨앗을 메탄과 같이 탄소가 풍부한 가스로 채워진 챔버에 넣습니다. 마이크로파나 레이저를 사용하여 가스를 이온화하여 가스 분자를 분해하고 탄소 원자가 다이아몬드 씨앗에 부착되도록 합니다. 이 과정에는 700°C에서 1300°C 사이의 온도에서 다이아몬드를 층층이 성장시키는 과정이 포함됩니다. 이 방법은 일반적으로 4~6주 정도의 시간이 소요되며, 더 큰 다이아몬드의 성장을 촉진하기 위해 주기적으로 흑연 층을 제거해야 합니다.
