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화학 기상 증착법으로 다이아몬드를 어떻게 제조하나요?

화학 기상 증착(CVD)은 고순도, 고성능의 고체 재료를 생성할 수 있는 방법입니다. 먼저 ‘핵심’이 될 작은 다이아몬드를 진공 상태에 넣어 불순물을 제거한 뒤, 섭씨 3,000도의 고온 가스인 메탄과 수소를 주입합니다. 이 고온 가스는 분해되어 전하를 띤 플라즈마 상태가 되며, 메탄이 분해되면서 탄소 원자가 방출됩니다. 탄소 이온은 다이아몬드 표면에 침착되고, 처음 넣은 다이아몬드의 구조를 복제하면서 성장합니다. 성장 속도는 시간당 0.006mm로, 며칠 만에 1캐럿 다이아몬드를 성장시킬 수 있습니다. 화학 기상 증착법을 이용한 다이아몬드 제조 기술은 다이아몬드의 생산량과 활용도를 크게 향상시켰습니다.

공정 가스

화학 기상 증착법으로 다이아몬드 박막을 생성할 때 사용하는 공정 가스는 주로 메탄, 수소, 아르곤을 특정 비율로 혼합하여 구성됩니다. 이 중 가장 일반적인 혼합비는 메탄 1%, 수소 99%이며, 아르곤은 주로 가스를 희석하는 데 사용됩니다.

일반적인 기판

기상 증착법에서 일반적으로 사용되는 기판으로는 실리콘, 금속, 금속 화합물이 있습니다. 전구체 증기가 기판에 접촉하면, 증착이나 분해 등 다양한 반응이 일어나 기판에 합성하고자 하는 물질이 부착될 수 있습니다. 이러한 분자들이 지속적으로 축적되면 우리가 원하는 재료를 얻을 수 있습니다.

화학 기상 증착법(CVD)의 장점

  1. 초기 설비 비용이 비교적 낮음
  2. 재배된 다이아몬드의 캐럿 수가 높음
  3. 재배된 다이아몬드의 순도가 높음
  4. 재배된 다이아몬드에 금속 내포물이 없음

화학 기상 증착법의 가장 큰 장점은 다양한 기판 위에 증착이 가능하다는 점입니다. 또한 고온고압법에 비해 성장 조건이 덜 까다로워, 다이아몬드 제품을 실제 응용에 활용하기에 매우 적합합니다.
더불어, 다양한 조건을 조절함으로써 크기와 특성이 다른 다이아몬드를 생성할 수 있어, 마이크로 다이아몬드, 나노 다이아몬드, 초나노 다이아몬드 등으로 분류할 수 있습니다.

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