化學氣相沉積法合成鉆石原理

人工寶石及寶石優(yōu)化處理教育部職業(yè)教育寶玉石鑒定與加工專業(yè)教學資源庫GemsandJadeIdentificationandProcessingTeachingResourceLibrary化學氣相沉積法合成鉆石的鑒別特征合成鉆石發(fā)展歷史

20世紀80年代初，這項合成技術(shù)在日本取得重大突破。1982年日本國家無機材料研究所（NIRIM）的Matsumoto等宣布，鉆石的生長速度已超過每小時1微米（0.001mm）。這在全球范圍內(nèi)引發(fā)了將這項技術(shù)用于多種工業(yè)目的的興趣。合成鉆石發(fā)展歷史

20世紀80年代末，戴比爾斯公司的工業(yè)鉆石部（現(xiàn)在的ElementSix公司）開始從事CVD法合成鉆石的研究，并迅速在這個領(lǐng)域取得領(lǐng)先地位，提供了許多CVD合成多晶質(zhì)鉆石工業(yè)產(chǎn)品。合成鉆石發(fā)展歷史

這項技術(shù)也在珠寶業(yè)得到應(yīng)用，盡管當時CVD合成鉆石的生長速度有了很大提高，但仍無法用于生產(chǎn)可供切磨刻面的首飾材料。合成鉆石發(fā)展歷史

一顆0.5克拉圓鉆的深度在3mm以上，若以每小時0.001mm速度計算，所需的鉆坯至少要生長18周?？梢?，低速度依然是妨礙CVD法合成厚單晶鉆石的主要因素。化學氣相沉積法的原理CVD的機理是復(fù)雜的，那是由于反應(yīng)氣體中不同化學物質(zhì)之間的化學反應(yīng)和向基片的析出是同時發(fā)生的緣故?；具^程:通過賦予原料氣體以不同的能量使其產(chǎn)生各種化學反應(yīng)，在基片上析出非揮發(fā)性的反應(yīng)產(chǎn)物?；瘜W氣相沉積法的原理圖3.14表示從TiCI4+CH4+H2的混合氣體析出TiC過程的模式圖。如圖所示，在CVD中的析出過程可以理解如下:化學氣相沉積法的原理圖片來源-----百度文庫化學氣相沉積法的原理①原料氣體向基片表面擴散;②原料氣體吸附到基片;③吸附在基片上的化學物質(zhì)的表面反應(yīng);④析出顆粒在表面的擴散;⑤產(chǎn)物從氣相分離;⑥從產(chǎn)物析出區(qū)向塊狀固體的擴散。CVD的化學反應(yīng)必須發(fā)生在基體材料和氣相間的擴散層中?；瘜W氣相沉積法的原理原因:在氣相中發(fā)生氣相-氣相反應(yīng)，然后生成粉末，該粉末出現(xiàn)在反應(yīng)系統(tǒng)之外。從氣相析出固相的驅(qū)動力(drivingforce)是根據(jù)基體材料和氣相間的擴散層內(nèi)存在的溫差和不同化學物質(zhì)的濃度差，由化學平衡所決定的過飽和度?；瘜W氣相沉積法的原理過飽和度(β)定義為

β=(P)g/(P)式中，(pA)是氣體熱力學平衡求出A的分壓;(pA)是在AB固體化合物的析出溫度時的平衡蒸氣壓。化學氣相沉積法的原理CVD法析出的化合物形狀的決定因素:反應(yīng)溫度、有助于反應(yīng)的不同化學物質(zhì)的過飽和度、在反應(yīng)溫度時的成核速率等。為了得到優(yōu)質(zhì)的薄膜，必須防止在氣相中由氣