CVD法怎么“种钻石”？

之前我们给大家介绍了高温高压（HPHT）法怎么培育钻石，今天给大家科普下另一种最常用的技术——化学气相沉积法（CVD）法怎么在实验室里种钻石？

什么是化学气相沉积 (CVD) 法？

CVD 代表化学气相沉积，是另一种在实验室中制造钻石的方法。具体来说就是钻石从碳氢化合物气体混合物中生长，在真空室中承受中等压力和温度。

CVD 钻石生长过程

·钻石晶种置于生长室中。

·腔室充满含碳气体。

·腔室被加热到约900-1200°C。

·微波束使碳从等离子体云中沉淀出来并沉积到晶种上。

·钻石每隔几天就会被移除，以抛光顶部表面以去除任何非钻石碳，然后再放回去生长。每批钻石可能需要几个停止/启动周期，整个生长过程可能需要三到四个星期。

·取出合成钻石晶体后，就可以将它们切割和抛光成最终产品。

简单来讲，CVD 钻石的生长过程发生在充满氢气和含碳气体（例如甲烷）的真空室内。能量源——例如微波束——分解气体分子，碳原子向较冷、平坦的钻石种子板扩散。结晶发生在数周内，并且几个晶体同时生长。确切数量取决于室的大小和种子板的数量。板状晶体通常会形成黑色石墨的粗糙边缘，需要切掉。它们还显示出棕色，可以在刻面前通过热处理去除。与 HPHT 钻石生长过程一样，CVD 方法不断改进，并允许提供更大尺寸的钻石，同时可以改善颜色和净度。

CVD培育钻石的历史

CVD培育钻石的历史最早可以追溯到 1952年。美国联邦碳化硅公司的William Eversole在低压条件下用含碳气体成功生长出培育钻石。但是CVD钻石生长的速度非常缓慢，大家并不确定这种生长速度可否用于商业应用。所以多年以来，传统的看法是，钻石只有在高压高温（HPHT）条件下才能形成。

但是在20世纪80年代初，CVD培育钻石技术取得重大突破｡1982年日本国家无机材料研究所（NIRIM）宣布，培育钻石的生长速度已超过每小时1微米｡        

20世纪80年代末，戴比尔斯开始从事CVD培育钻石的研究，然后迅速在这个领域取得领先地位，提供了许多CVD多晶质金刚石工业产品｡

直到进入21世纪，宝石级CVD单晶培育钻石的研发才有了突破性进展:美国阿波罗钻石公司2007年成功培育出第一批无色宝石级CVD钻石。 

中国的CVD钻石技术

与国外相对比，中国的CVD技术起步较晚。根据2019年中央电视台相关报道，中科院宁波材料所实验室已经可以仅用一周时间“种”出1克拉大小的毛坯培育钻石，这个消息引起了大众的广泛关注。

2020年3月9日，IGI国际宝石学院鉴定了一颗7.06克拉的CVD培育钻石，最终得出结果，这颗钻石重达7.06克拉，为F色、VVS2净度、3EX切工，是目前全世界最大的高品质CVD钻石。这颗钻石的诞生也标志我国高品质、大克拉CVD培育钻石技术的日益成熟。

虽然我国CVD培育钻石企业规模在世界上占比不太大，但是很多企业已经具有了生产大颗粒高品质CVD钻石的能力，未来随着CVD钻石品质的继续提升也会给整个钻石市场带来更多的变化和选择。