CVD钻石合成原理及识别特征

CVD钻石

CVD合成钻石合成原理及识别特征

(一)宝石级合成钻石的主要识别特征

1、结晶习性：合成钻石常常为立方体、八面体，及二者的聚形，而天然钻石最常见的形态是八面体、菱形十二面体或二者的聚形或三角薄片双晶。

2、晶面纹理：合成钻石可显示树枝状、漏砂状或交切状纹理，接种面上粗糙不平。天然钻石常见三角凹痕。

3、种晶：存在种晶和种晶幻影区。

4、钻石类型：合成钻石为Ib型或者II 型，Ib型经高温处理后可成为Ib和IaAB的混合型。

5、包裹体：针状、片状、针点状的金属包裹体，大量的金属包裹体使得合成钻石具有明显的有磁性，甚至会导电。

6、吸收光谱：合成钻石无415nm吸收线，D.Beers钻石贸易公司(DTC)推出的钻石光谱鉴定仪(DIAMONDSURE，就是通过检测415nm吸收线是否存在来区分天然与合成钻石。

7、紫外荧光：合成钻石的长波紫外荧光弱于短波，而天然钻石的正好相反。

8、荧光分带图案：合成钻石在超短波紫外线下有特征的分带现象，称为“马尔他十字分带”现象。天然钻石则显示年轮状荧光分布。钻石荧光图案鉴定仪(DIAMONDVIEW)是专门用于检测钻石荧光图案特征的仪器。

9、阴极发光：与紫外下荧光分带特征相似。

（二）化学气相沉淀法(CVD)合成钻石

这种方法是用微波加热、放电等方法激活碳基气体(如甲烷)，使之离解出碳原子和氢原子(或甲基CH3和氢原子)，游离的碳原子形成钻石。

合成的条件是：温度800～1000℃，约0.1个大气压的CH4+H2混合气体，过高的H2分压易形成石墨，衬底用钻石晶体，起种晶的作用，生长速度0.01～1mm/h。

(三) CVD合成钻石的主要识别特征

1、生长特征：具有生长层结构，如平行的异常消光纹。

2、钻石类型：CVD合成钻石为Ib型或者含极少孤N的IIa型。

3、红外光谱：在753，7354，6856，6425，5564，3323，3123cm-1处有与H有关的吸收峰，经HTHP处理可将其部分除去，只留下3107cm-1的H-C峰。

4、紫外荧光特征：未经高温高压处理的CVD钻石具有特征的橙红色荧光，高温高压处理后呈黄绿色。

5、荧光图案：CVD合成钻石的荧光图案具有细致的纹理，尤其是在阴极发光下易于观察到。

6、外观特征：切磨的钻石往往呈扁平状，淡褐色到深褐色的体色，但是经HTHP处理后可近于无色。