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ＣＶＤ要制备钻石

2021-11-26 17:21

光电子技术和芯片知识

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ＣＶＤ也就是化学气相沉淀法，英文名称Chemical Vapor Deposition，半导体行业常用的一类成膜设备，ＬＰＣＶＤ＼ＰＥＣＶＤ等等。这种技术又是如何能制备出强度那么大的钻石呢。

前天开会提到一个ＣＶＤ　diamond package 的概念，就是利用金刚石的导热率高的特性做芯片封装，采用CVD的工艺沉积出钻石。

我们看金刚石的导热率达到两千多。

钻石是世上较为坚硬的矿物，为莫氏天然物质硬度级别为10级。今天的钻石被熟悉的使用是用于首饰，用钻石作为饰物可以被追溯到古代．白光分散成光谱颜色是宝石级钻石的主要特点．

天然钻石（Natural ／ Mine Diamond）

天然钻石，化学成分为碳（Carbon），是在地球的140至190公里地幔深处，经历10亿到33亿年的时间，在高温和压力下形成．在世界上的钻石产地分布图上各地均有钻石产出．已有三十多个国家拥有钻石资源．年产量一亿克拉左右．但是钻石产量前五位的国家是澳大利亚，扎伊尔，博茨瓦纳，俄罗斯，南非．开采成本大及商家垄断导致钻石价格昂贵．

CVD培育钻石（Lab－Grown Diamond）

CVD培育钻石，化学成分为碳（Carbon）．CVD培育钻石钻石是在实验室使用低压化学气相沉积技术（Chemical Vapor Deposition CVD）栽种而成，科学家运用先进的设备模拟大自然中钻石生长环境，大多数市场上的培育钻石是白色，颜色净度均高于天然钻石．

CVD（Chemical Vapor Deposition有机化学液相沉定）人造钻石是以一块纯天然钻钻石为母石，运用高纯甲烷气体、再加氢、氮等汽体輔助，在微波炉加热中以髙压方法，让甲烷气体中与人造钻石一样的碳分子结构持续累积生成钻石原石上，历经一层层增长，可产生大致10克拉之全透明人造钻石。为使CVD的人造钻石生长发育圆满，氮源常见已具人造钻石构造的甲烷气体。甲烷气体可视作以氢压出来的单分子人造钻石。这类「长大了」的人造钻石，质量与纯天然人造钻石几无二致，人眼难分。

制备金刚石的CVD是一种叫MPCVD的设备：

20世纪90年代，CVD合成单晶体钻石的研发取得显著进展。先是1990年荷兰Nijmegen大学的研究人员用火焰和热丝法生长出了厚达0．5mm的CVD单晶体。后在美国，Crystallume公司在1993年也报道用微波CVD法生长出了相似厚度的单晶体钻石；Badzian等于1993年报道生长出了厚度为1．2mm的单晶体钻石。DTC和Element Six公司生产出了大量用于研究目的的单晶体钻石，除掺氮的褐色钻石和纯净的无色钻石外，还有掺硼的蓝色钻石和合成后再经高压高温处理的钻石。