합성 다이아몬드는 고압/고온(HPHT)과 화학기상증착(CVD)이라는 두 가지 주요 방법을 사용하여 만들어집니다. 이러한 방법에는 다이아몬드 형성에 필요한 극한의 조건을 시뮬레이션할 수 있는 특수 장비가 필요합니다.
고압/고온(HPHT) 방법
1. 벨트 프레스
벨트 프레스는 두 개의 강력한 피스톤을 사용하여 서로 반대 방향으로 동일한 압력을 가합니다. 이 설정은 다이아몬드 합성에 중요한 균일한 압력 분포를 보장합니다.
2. 큐빅 프레스
큐빅 프레스는 기계 전체에 위치한 피스톤을 사용하여 여러 방향에서 높은 온도와 압력을 생성합니다. 이를 통해 다이아몬드 성장 과정의 효율성이 향상됩니다.
3. 스플릿 스피어(BARS) 프레스
제공된 텍스트에 자세히 설명되어 있지는 않지만, 스플릿 스피어 프레스는 정밀하고 안정적인 고압 조건을 생성하는 것으로 유명합니다.
HPHT 공정에서는 작은 다이아몬드 씨앗을 탄소 공급원(일반적으로 고도로 정제된 흑연)에 넣습니다. 금속과 분말이 포함된 촉매 혼합물이 사용됩니다. 기계가 활성화되면 촉매 혼합물이 녹아 흑연이 용해되어 다이아몬드 씨앗 위에 층을 형성합니다. 냉각 후 합성 다이아몬드가 형성됩니다.
화학 기상 증착(CVD) 방법
1. 진공 챔버 설정
CVD 방법은 기판을 진공 챔버에 넣고 2000~2500°C의 온도로 가열하는 방식입니다.
2. 탄소 플라즈마 형성
탄소가 풍부한 가스, 일반적으로 메탄이 챔버로 유입되고 분해되어 탄소 플라즈마가 생성됩니다.
3. 다이아몬드 층 형성
플라즈마에서 나온 탄소 원자가 기판에 침착하여 다이아몬드 층을 형성합니다. 이 방법은 HPHT 방법보다 비용이 많이 들지만 보석에 적합한 고품질 다이아몬드를 생산하는 데 특히 효과적입니다.
두 방법 모두 다이아몬드를 합성하기 위해서는 정교한 장비와 환경 조건에 대한 정밀한 제어가 필요합니다. HPHT와 CVD 중 선택은 다이아몬드의 원하는 품질과 용도에 따라 달라지며, 산업용 등급의 다이아몬드에는 HPHT가, 고급 주얼리 등급의 다이아몬드에는 CVD가 더 일반적으로 사용됩니다.
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