如何以化學氣相沉積法製作鑽石?
化學氣相沉積(CVD)可產生純度高、效能好的固態材料。先將一顆作為「核心」的小鑽石放入真空環境 去除雜質,注入攝氏 3,000 度的高溫氣體–甲烷及氫氣,這些高溫氣體會裂解生成帶電荷離子體,而從甲烷裂解物中釋放出碳原子。碳離子會沉積在鑽石表面,並且複製原來放進去的它的結構繼續成長,速度生長是每小時 0.006 公厘,可以在幾天內生長出一顆 1 克拉鑽石。化學氣相沉積法可以用以製造鑽石的發現,有效提升了鑽石產量以及應用性。
製程氣體
化學氣相法沉積鑽石薄膜的製程氣體,大多由甲烷、氫氣和氬氣,以特定比例混合而成。其中最常用的是1%甲烷及99%氫氣的混合氣體,而氬氣常用來稀釋氣體。
常見基底
作為氣象沉積法的常見基底如矽、金屬、金屬化合物;當前驅物蒸氣接觸到基底,就有可能發生不同變化,如沉積、分解等反應產生欲合成附著在基底上,這些分子持續地累積,便能得到我們想要的材料。
化學氣相沉積法﹙CVD﹚的優點
- 前期設備成本較低
- 培育出的鑽石克拉數更高
- 培育出的鑽石淨度較高
- 培育出的鑽石不含金屬內含物
化學氣相沉積法最大的優點,在於可以沉積在各種不同的基板上,而且成長條件不如高溫高壓法嚴峻,因此鑽石成品拿來應用是很好的選擇。另外,可以透過不同的參數長出各式各樣的鑽石,依不同的大小可區分為:微米鑽石、奈米鑽石、超奈米鑽石等。