人造大单晶金刚石现在已经达到了与天然金刚石相媲美的程度,其合成方法主要有两种,即高温高压法(HPHT法)和化学气相沉积法(CVD法),这两种方法小编以前也都听说过,但具体是怎样操作的就不太清楚了,今天搜罗到了两段相关的视频,赶快来一起涨姿势吧~
1高温高压法(HPHT法)温馨提示:建议在WiFi条件下观看,壕随意~
高温高压法(HPHT法)合成金刚石大单晶的方法实际上是温度梯度法,这种方法想相对比较成熟,但也存在一定的局限性。HPHT金刚石的粒度、纯度、可加工性、成形性以及物理化学性质的可调性等都远不能满足现代工业特别是军工与高端科技发展之需。
在不考虑成本,单纯考虑技术的情况下,HPHT金刚石的尺寸可以接近10mm,但如果要做到更大尺寸,设备将很难满足要求。主要是能提供超高压强和温度的材料、技术及工艺还达不到要求。另外工艺过程难控、周期长、再现率差、成本高,所得材料有极高的硬度,极难加工成所需形状。HPHT金刚石难于形成较大面积薄膜或片状,物理化学性质也难于调节,从而限制了其应用范围。
2化学气相沉积法(CVD法)温馨提示:建议在WiFi条件下观看,壕随意~
CVD法合成单晶金刚石与金刚石多晶膜技术上有很大不同,单晶金刚石合成需要使用有特殊要求的优质单晶金刚石作为基板,即此方法对使用的晶种有特殊要求:
其一,晶种必须为纯{}面组成的单晶金刚石。
其二,晶种必须具有一定的尺寸,原则上晶种有多大,才能生长出多大的单晶。
这就在一定程度上限制了其产业化,目前元素6基本代表了行业里的顶级水平。
两种方法具体对比如下:
对比
HPHT法
CVD法
技术细分
静压法为主
热丝法、直流毫弧等离子体法、
射频等离子体法、微波等离子体法等
涉及设备
两面顶、四面顶、六面顶和分割球高压装置等。
专用CVD设备
技术优势
5mm以下大单晶技术已经相当成熟,可以实现批量化生产
纯度较高,尺寸大,可以多颗同时生长
技术缺点
产品易含有杂质,易产生缺陷,生长周期长、工艺过程难控、周期长、再现率差
需要高质量的大单晶晶片做晶种,设备昂贵
产品特点
硬度高,加工难度高,不容易形成大面积片状
容易生长成大尺寸,可超过15mm
发展壁垒
大体积顶锤和压缸寿命过短
衬底选择、预处理、生长设备及工艺、生长后热处理、生长层与衬底分离等一系技术环节需要精准优化和控制,晶种尺寸严重影响成品大小
发展方向
增大高压装置的腔体体积
寻找高质量、大尺寸晶种,兼顾高速生长和大面积沉积
作为全球顶尖的金刚石公司,元素6的实力自然是不言而语,针对金刚石的合成技术、前沿应用探索,元素6将在第二届国际碳材料大会暨产业展览会——金刚石及碳基薄膜材料论坛分享重磅信息。
TimMollart
元素六全球创新中心首席应用工程师
Title:EngineeringSyntheticDiamondforTechnologicalApplications
演讲题目:金刚石合成工程及技术应用(参考)
Abstract:
Diamondischaracterisedbyitsexceptionalhardness,robustnessanditsopticalandthermalproperties;pre-eminentasagemstoneandanindustrialtool.Naturaldiamondhasaninherentvariabilityandscarcitythatlimitsitsuseinengineeringapplications.Developmentsinsynthesisprocesseshaveenabledtheproductionofconsistentlyengineeredsyntheticdiamond;firstlyinthesusinghighpressureandhightemperature.Theadventofpracticalchemicalvapourdeposition(CVD)inthes,withsteadilyimprovingcontroloverdefects,hasenabledthecreationofnewgradesofsyntheticCVDdiamond,wherethepropertiesareengineeredforspecifictechnologicalapplications,fromindustriallasers,thermalmanagementofpowerelectronicstoemergingonesinindustrialelectrochemistryandsensors.Thistalkwillbrieflyoverviewtheprogressmadeinmanipulatingthesedefects,howtheyinfluencethepropertiesofsyntheticdiamondandsomeoftheextraordinaryapplicationsthathavebeenenabledbythisprogress.
报告内容:(参考)金刚石具备优异的性能,如高强度,良好的光学性能和热学性能,主要用于珠宝市场和工业领域。天然金刚石的稀缺限制了其在工程领域中的应用,人工合成金刚石应运而生。20世纪50年代,通过高温高压法制备出第一颗人造金刚石,80年代,实用型CVD法有效控制金刚石生长过程中的缺陷,高品相金刚石的制备技术有了里程碑式的进展。金刚石的功能化应用主要集中在工业激光器、电力电子热量管理、化学传感器等领域。本次报告中将总结金刚石缺陷的控制及对金刚石性能的影响,分享一些卓越的应用。
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