화학 기상 증착(CVD)은 탄화수소 가스 혼합물에서 다이아몬드를 성장시키는 데 사용되는 방법입니다. 이 과정은 얇은 다이아몬드 씨앗을 밀폐된 챔버에 넣고 섭씨 800도까지 가열한 다음 메탄과 같은 탄소가 풍부한 가스를 다른 가스와 섞어 챔버에 채우는 방식으로 이루어집니다. 가스는 이온화되어 분자 결합을 끊고 순수한 탄소가 다이아몬드 씨앗에 달라붙을 수 있도록 합니다. 그런 다음 이 탄소가 한 원자씩, 한 층씩 쌓여 새로운 다이아몬드 결정을 형성합니다.
자세한 설명:
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다이아몬드 씨앗의 준비:
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이 과정은 일반적으로 두께 약 300마이크론, 크기 10x10mm의 얇은 다이아몬드 씨앗 조각을 선택하는 것으로 시작됩니다. 이 씨앗은 종종 이전에 실험실에서 만든 다이아몬드에서 공급받습니다. 불순물이 새 다이아몬드에 내포물로 자라날 수 있으므로 결함이 없는지 확인하기 위해 철저히 세척합니다.챔버 설정하기:
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세척한 다이아몬드 씨앗을 밀폐된 챔버에 넣습니다. 밀폐는 성장 중인 다이아몬드의 순도와 품질에 영향을 줄 수 있는 외부 가스가 유입되는 것을 방지하기 위해 매우 중요합니다.
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가스 도입:
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챔버는 탄소가 풍부한 가스 혼합물, 보통 메탄과 수소가 결합된 가스로 채워집니다. 때로는 공정을 가속화하기 위해 질소를 첨가할 수도 있지만, 이 경우 다이아몬드에 황색 색조가 생길 수 있으므로 고품질 합성 다이아몬드 생산업체에서는 일반적으로 이를 피합니다.가열 및 이온화:
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챔버 내부의 가스는 일반적으로 약 800°C의 매우 높은 온도로 가열됩니다. 이 고온은 탄소 함유 가스와 수소를 분해하여 반응성 그룹 형성을 촉진하는 데 필요합니다. 그런 다음 마이크로파나 레이저를 사용하여 가스를 이온화하여 가스의 분자 결합을 끊습니다.
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증착 및 성장:
이온화 과정을 통해 가스 분자가 분해되어 순수한 탄소가 다이아몬드 씨앗에 달라붙을 수 있습니다. 이 탄소는 씨앗에 천천히 쌓여 기존 다이아몬드 구조와 강력한 원자 결합을 형성합니다. 이러한 성장은 층별로 이루어지며, 각 층마다 다이아몬드 결정의 크기와 복잡성이 더해집니다.
통제된 환경:
