金剛石晶體生長的方法大致可以分為靜壓法、動力法、在金剛石亞穩定區中生長金剛石三類。其中靜壓法應用廣泛,以下為簡單敘述。
第一種靜壓法,分為靜壓觸媒法、靜壓直接轉變法,晶種培育法三種。
靜壓觸媒法以石墨為原料,靜壓觸媒法生產人造金剛石的壓力約為 4.5-6.5萬大氣壓,溫度約為 1200-1400度,此種方法制得的金剛石均為立方結構,此法在工業中應用較為廣泛。
靜壓直接轉變法以石墨為坯料,無觸媒,在金剛石熱力學穩定區域內直接轉變為金剛石。但是這種方法因為使用的壓力溫度太高,硬質合金頂砧損壞非常嚴重,故無法用于生產。
晶種培育法不同于前兩種方法,美國通用電氣公司用這種方法培育出了寶石級金剛石,標志著人造金剛石晶體生長技術的先進水平。這種方法有兩個重要因素,一是采用金剛石晶種,二是精確控制壓腔中的溫度梯度,這樣可以保證石墨盡可能向晶種傳遞,而不致于形成其他晶體。在反應腔體中引入適當的雜質,可以使金剛石晶體的性能得到改變,這類金剛石在科學和技術上具有重大的意義。
第二種是動力法,也稱爆炸法,就是利用烈性炸藥爆炸所產生的沖擊波直接作用于石墨,或者由該沖擊波驅動一塊金屬板高速撞擊石墨,從而產生足夠高的壓力和溫度,使石墨轉為金剛石的一種方法。
第三種,在金剛石亞穩定區域內生長金剛石,這種方法有多種,比如氣相法,液相外延生長法,氣液固相外延生長法(VLS法)和常壓高溫合成法等。
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