화학 기상 증착(CVD)은 탄화수소 가스 혼합물에서 다이아몬드를 성장시키는 데 사용되는 방법입니다.
이 과정에는 밀폐된 챔버에 얇은 다이아몬드 씨앗을 넣는 것이 포함됩니다.
챔버는 섭씨 약 800도까지 가열됩니다.
그런 다음 챔버는 메탄과 같은 탄소가 풍부한 가스와 다른 가스가 혼합된 가스로 채워집니다.
가스는 이온화되어 분자 결합이 끊어집니다.
이렇게 하면 순수한 탄소가 다이아몬드 씨앗에 달라붙을 수 있습니다.
그런 다음 탄소가 한 원자씩, 한 층씩 쌓여 새로운 다이아몬드 결정을 형성합니다.
화학 기상 증착 다이아몬드의 공정은 무엇인가요? (7단계 설명)
1. 다이아몬드 씨앗 준비
이 과정은 다이아몬드 씨앗의 얇은 조각을 선택하는 것으로 시작됩니다.
이 씨앗은 일반적으로 두께가 약 300마이크론, 크기가 10x10mm입니다.
이 씨앗은 종종 이전에 실험실에서 생성된 다이아몬드에서 공급받습니다.
결함이 없는지 확인하기 위해 철저히 세척합니다.
불순물은 새로운 다이아몬드에서 내포물로 성장할 수 있습니다.
2. 챔버 설정
세척한 다이아몬드 씨앗을 밀폐된 챔버에 넣습니다.
밀봉은 외부 가스가 유입되는 것을 방지하기 위해 매우 중요합니다.
이를 통해 재배되는 다이아몬드의 순도와 품질을 보장합니다.
3. 가스 주입
그런 다음 챔버는 탄소가 풍부한 가스 혼합물로 채워집니다.
이 혼합물은 보통 메탄과 수소가 결합된 가스로 구성됩니다.
때로는 프로세스를 가속화하기 위해 질소를 첨가할 수도 있습니다.
그러나 이 경우 다이아몬드에 황색 색조가 생길 수 있습니다.
고품질 합성 다이아몬드 생산업체는 일반적으로 이를 피합니다.
4. 가열 및 이온화
챔버 내부의 가스는 매우 높은 온도로 가열됩니다.
이 온도는 일반적으로 약 800°C입니다.
이 고온은 탄소 함유 가스와 수소를 분해하는 데 필요합니다.
이는 반응성 그룹의 형성을 촉진합니다.
그런 다음 마이크로파나 레이저를 사용하여 가스를 이온화합니다.
이렇게 하면 가스의 분자 결합이 끊어집니다.
5. 증착 및 성장
이온화 과정을 통해 가스 분자가 분해됩니다.
이를 통해 순수한 탄소가 다이아몬드 씨앗에 달라붙을 수 있습니다.
탄소는 씨앗에 천천히 쌓입니다.
이는 기존 다이아몬드 구조와 강력한 원자 결합을 형성합니다.
성장은 층별로 이루어집니다.
각 층은 다이아몬드 결정의 크기와 복잡성을 더합니다.
6. 제어된 환경
챔버 내부의 조건은 세심하게 제어됩니다.
이를 통해 고온과 저압이 보장됩니다.
고온은 가스의 균열에 필수적입니다.
반응기가 새로운 화학 결합을 형성할 수 있는 충분한 에너지를 제공합니다.
낮은 압력은 불순물 분자의 존재를 줄이는 데 도움이 됩니다.
이를 통해 반응기의 평균 자유 경로가 높아집니다.
증착 공정의 효율성이 향상됩니다.
7. 완료 및 추출
원하는 크기와 품질의 다이아몬드를 얻을 때까지 성장 과정을 계속합니다.
완료되면 챔버에서 다이아몬드를 조심스럽게 추출합니다.
최종 제품은 실험실에서 재배한 다이아몬드입니다.
이 다이아몬드는 외관과 특성이 천연 다이아몬드와 매우 흡사합니다.
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