技术咖丨CVD培育钻石-“无氮”甲烷从何而来

“钻石恒久远，一颗永流传”---De Beers

本篇技术咖由世界钻石“大亨”De Beers享誉多年的广告语揭开帷幕。

作为永恒和爱的代名词之一，即使钻石的价格不断地上涨，人们也难以抵挡钻石的吸引和诱惑。

钻石（金刚石）是目前所知的硬度最高的天然矿物质。一直以来，天然钻石的价格居高不下，一克拉的天然钻石价格在8万以上，知名奢侈品品牌的价格由于其品牌价值和设计，价格会更高，让消费者在选择的时候望而却步。近年来，多家小众培育钻石的品牌渐入眼帘，逐步成为大众的新宠，而其同规格的钻石价格仅在天然钻石的三分之一，仅凭肉眼难以分辨出它们与天然钻石之间的差异。

实验室培育钻石是模拟天然金刚石的结晶条件和生长环境所合成的金刚石晶体。因此，区别于莫桑石和“苏联钻”，实验室培育钻石和天然金刚石一样，属于真钻石。

目前实验室培育钻石的方法有两种：HPHT方法和CVD法。上世纪50年代，通过HPHT和CVD法成功合成出了金刚石。但经历了几十年，才可以生长出宝石级大颗粒钻石。直到21世纪初，宝石级大颗粒CVD合成钻石单晶才开始出现。

对于CVD法而言，以MPCVD为例，金刚石是在实验室中用化学气相沉积法，以一颗母石（直径10-30um钻石晶体）作为基底，在相对低温（800℃）的环境下，把甲烷和氢气混合后用微波加热产生等离子体，经扩散对流，最后以金刚石的结构形态沉淀在基片上。合成金刚石一层层地增生，金刚石便会以基底为基础，逐渐"长大"。

由于甲烷和氢气是CVD合成的主要原料，所以这些气体的纯净度对于最后形成的金刚石的净度和色度则格外重要。

气源的氮含量

我们知道，氮的含量直接影响到金刚石的品质，而甲烷中的氮是未知且不可控的。标准的99.999%钢瓶甲烷中的含氮量是＜4ppm（见下图法液空对应的产品技术规范），目前市场上并没有一种行之有效的从甲烷背景中捕捉去除氮的方法。

为了解决这个难题，上海唐亚现已推出新产品：Aflong爱氟垄甲烷纯化器。

Aflong爱氟垄甲烷纯化器的核心技术来自日本，对甲烷中的氮气、一氧化碳、二氧化碳等有着强大持久的捕捉能力，且不需要任何激活过程即可持之以恒地对甲烷进行纯化。在一定工况能够将甲烷的纯度从5N提升到8N，并有着超长的使用寿命。Aflong爱氟垄甲烷纯化器体积小巧，标准配置VCR接口（同时有卡套接口可选），为CVD应用领域量身定做。

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Aflong爱氟垄甲烷纯化器即将在第六届国际碳材料大会上闪亮登场，届时产品实物将在现场展会。欢迎广大用户莅临指导。



本文来源：Carbontech