Ваше сообщение отправлено. Мы Вам перезвоним!
Вторая индустриализация России

Перезвоните мне!

Закрыть

Синтетические алмазы

  • Array

Синтетические алмазы.

 

Звони: +7-908-918-03-57 или Написать нам

 

Описание:

Синтетические алмазы, или, другими словами, алмазы, выращенные в лабораторных условиях, имеют, по сути, те же химические и физические характеристики, что и природные алмазы.

Алмаз является уникальным материалом, обладающим выдающимися механическими, химическими и электронными свойствами.

В последнее время синтетические алмазы привлекают все больше внимания из-за совершенствования методик роста и появления на рынке крупных синтетических алмазов ювелирного качества и различных цветов: от «бесцветных» – ординарных до «цветных» – фантазийных.

В настоящий момент существуют два основных метода выращивания синтетических алмазов ювелирного качества:

1) HPHT (High Pressure High Temperature) – метод роста алмазов при высоких давлениях и температурах, или метод температурного градиента;

2) CVD (Chemical vapour deposition) – метод химического напыления.

Выращиваются синтетические алмазы как в виде монокристалла, так и поликристаллические алмазы, имеющие различные сферы применения и свойства.

 

HPHT синтетические алмазы:

Рост HPHT-алмазов происходит в специальной ячейке, наполненной графитом и металлом-катализатором (кобальт, никель), растворяющим графит при нагреве и позволяющим атомам углерода осаждаться на алмазе-затравке, находящемся в основании ячейки. В ростовой ячейке также находятся дополнительные компоненты – алюминий, титан или бор, которые влияют на цвет растущего алмаза. Азот, участвующий в росте алмазной решетки и обусловливающий желтый/оранжевый цвет алмазов (азот поглощает свет в ультрафиолетовом, синем диапазоне оптического спектра), попадает в ростовую ячейку из окружающей атмосферы. Алюминий и титан являются металлами-геттерами, которые реагируют с атомами азота и не дают им встраиваться в решетке растущего алмаза, тем самым уменьшая насыщенность желтой компоненты в цвете алмаза – вплоть до полного отсутствия цвета.

Ростовая ячейка помещается в пресс, обеспечивающий давление около 55 000 атмосфер с одновременным подогревом ячейки до 1500°C. Таким образом, в лаборатории имитируются природные условия роста алмаза. В зависимости от распределения температуры вдоль ячейки меняется и скорость роста – чем выше разница температур (20–50°C), тем больше скорость роста и тем больше металлических включений (металл-катализатор) внедряются в синтетический алмаз при росте и служат важным признаком при определении его природы. Длительность роста алмаза в условиях высоких давлений и температур составляет десятки и даже сотни часов.

Технология HPHT позволяет наиболее просто и быстро выращивать алмазы желтого цвета (они содержат большое количество одиночных атомов азота, встраивающихся в решетку алмаза и способствующих его наиболее быстрому росту). Дополнительное воздействие на уже синтезированные кристаллы алмазов позволяет изменять цвет в широкой цветовой гамме.

Для получения синтетических алмазов зеленой цветовой гаммы применяется дополнительное воздействие на них – облучение электронным пучком после окончательной огранки кристалла.

Алмазы серого, голубого и синего цвета содержат атомы бора, также встраивающиеся в решетку алмаза и способствующие ее росту. При этом, однако, борсодержащие алмазы растут медленнее алмазов, содержащих азот.

Бесцветные алмазы (так называемые безазотные) не содержат регистрируемых с помощью ИК-спектроскопии количеств азота или бора.

26 мая 2015 года Международный геммологический институт (IGI) в Гонконге сообщил, что в их лаборатории был сертифицирован самый крупный синтетический бесцветный бриллиант в мире. Масса уникального бриллианта — 10,02 карата. Камень имеет цвет — E, чистоту — VS1. Сырьём для изготовления будущего бриллианта послужил рекордный по массе синтетический безазотный алмаз (32,26 карата), который был выращен методом HPHT всего менее чем за 300 часов российской компанией.

 

CVD синтетические алмазы:

Методика CVD позволяет создавать монокристаллы алмаза размерами до 10 карат без использования сверхвысоких давлений – таких как в технологии HPHT. Рост монокристалла CVD-алмаза также начинается с затравки (подложки) – монокристалла HPHT-алмаза высокого совершенства с атомно-гладкой поверхностью. Подложка помещается в колбу CVD-реактора, заполняемую смесью газов – водорода (H2, 95–99%) и метана (CH4, 1–5%) под давлением около 1/10 атмосферы. Смесь газов разогревается пучком микроволн до температуры около 1000°C и образует плазму – смесь отдельных атомов и ионов водорода H и углерода С. Атомы углерода осаждаются на поверхность алмаза-затравки, температура которой составляет около 800°C, постепенно формируя слои CVD-алмаза.

В процессе роста формируется почти бесцветный или коричневатый алмаз, размеры которого ограничиваются размерами алмазной подложки. CVD-алмазы по толщине редко превышают 1-3 мм. Если осаждать углерод не на монокристаллическую подложку, а на кремний или поликристаллический алмаз,  в итоге получим поликристаллический диск толщиной до 1 мм, который не обладает уникальными свойствами монокристалла и, соответственно, имеет ограниченное применение в электронике и оптике.

Большинство CVD-алмазов с коричневым цветом впоследствии проходят дополнительную обработку по технологии HPHT, которая позволяет осветлять образцы, переходя к более высоким цветовым группам.

 

Свойства высокочистых монокристаллов синтетического алмаза:

- размер до 8 мм;

- концентрация азота 0,5 – 2,0 ppm;

- теплопроводность до 2200 Вт/(м·К);

- цвет прозрачный;

- диапазон оптической прозрачности от 225 нм до 25 мкм;

- высокое совершенство кристаллической структуры;

- низкий уровень люминесценции (отношение интенсивности спектра КРС второго порядка к люминесцентному фону ~15 – 30);

- удельное электрическое сопротивление выше 1012 Ом·см;

- твердость не менее 105 ГПа.

 

Свойства полупроводниковых монокристаллов синтетического алмаза:

- размер до 8 мм;

- энергия ионизации акцептора 0,19-0,37 эВ;

- удельное электрическое сопротивление 0,1–109 Ом·см;

- цвет от светло-голубого до черного;

- содержание бора до 300 ppm.

 

Продукция из синтетических алмазов:

- алмазные нанопорошки, субмикропорошки, микропорошки, шлифпорошки,

- алмазные суспензии и пасты,

- бриллианты любых размеров от 0,01 карат до 10 карат и выше. Различные формы огранки от классических до эксклюзивных, различных оттенков (бесцветный, розовый, голубой и др.),

- алмазные пластины,

- алмазные окна,

- монокристаллы,

- поликристаллы,

- заготовки для производства глазных хрусталиков, лезвия для хирургии глаза и т.п.,

- энвил (алмазные наковальни).

 

Применение:

- ювелирная продукция,

- оптика. Кристально чистые алмазные пластины типа IIa крупных размеров (например, размером в полдюйма) могут быть использованы как УФ и ИК окна, компоненты лазерной оптики, линзы для гиротронов, монохроматоров и фокусировочного рентгеновского оборудования, датчики и регистраторы частиц и даже для улучшения передачи информации.

- силовая и микроэлектроника. В процессе выращивания чистейших бесцветных синтетических алмазов типа IIa имеется возможность добавлять необходимые концентрации бора  для достижения лучшей электропроводимости материала – получать алмазы типа IIb и IIa+IIb, используемых в электро-химической промышленности. Такие алмазы имеют химическую стабильность, большой потенциал и термостойкость, что полностью  отличают алмаз от других материалов и делают его востребованным во многих отраслях электро-химической промышленности, как электрод в электролитах, составной компонент в транзисторах и тиристорах, полупроводниковый компонент, ключевой элемент медицинского и СВЧ оборудования,

- радиационные детекторы и мониторы.  Монокристаллический алмаз с низким уровнем дислокаций имеет большую рабочую площадь (до 90% от общей) и чувствительность поверхности, что делает его многообещающим материалом для регистрации частиц в радиационной среде. По сравнению с датчиками на базе кремния (Si), используемых в настоящее время, алмазные датчики способны регистрировать значительно больше сигналов,

- квантовые компьютеры, передача данных. Совершенная атомная структура алмаза идеально подходит для исследований в области квантовой фотоники и оптики. Спин электрона в NV центре, дефект атомного уровня в алмазе, оказался эффективным носителем для хранения информации и квантовых вычислений. Беспримесные чистые алмазы типа IIa с низким уровнем дислокаций является одним из самых многообещающих решений в данной области,

- теплоотводящий элемент. Теплопроводность алмаза в разы превосходит своих главных конкурентов, а именно кремний (Si), карбид кремния (SiC) и галлий-нитрид (GaN). Теплопроводность алмазных пластин находится в диапазоне от 1000 до 2200 Вт/мК. Синтетический алмаз способен отвести тепло полностью или изменить температуру сверх мощных источников с целью предотвращения перенагрева, повреждения и разрушения рабочего модуля. Теплоотводящие алмазные подложки позволяют увеличить мощность работы модулей в экстремальных условиях и увеличить их рабочий срок. Это имеет огромное значение в полупроводниковой промышленности, где в настоящее время невозможно развитие ультра-мощных и быстрых процессоров,

- обрабатывающая промышленность и другие механические применения. Алмазный режущий инструмент, энвилы (наковальни) в аппаратах высокого давления, подшипники, часовые элементы и т.д.,

- подложки для эпитаксии (CVD). НРНТ алмазные пластины являются идеальными подложками для наращивания дополнительных слоев методом CVD.

 



отдел технологий

г. Екатеринбург и Уральский федеральный округ

Звони: +7-908-918-03-57



или пиши нам здесь...

карта сайта

круги алмазом синтетическим
методы классификации кристаллов синтетического алмаза
оборудование для дробления синтетических алмазов
овализация кристаллов синтетических алмазов
паста из синтетических алмазов гост 25593 83
природные синтетические алмазы купить производство цена ювелирного качества
стоимость синтетических алмазов
технологии синтетических алмазов
технология производства синтетических алмазов

Еще технологии:

Оставить комментарий

Чтобы оставить комментарий, необходимо войти на сайт.