當(dāng)前，人造金剛石產(chǎn)業(yè)正站在時(shí)代的風(fēng)口，HTHP（高溫高壓法）和CVD（化學(xué)氣相沉積法）作為兩大核心生產(chǎn)技術(shù)，自具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如何實(shí)現(xiàn)兩個(gè)行業(yè)的協(xié)同發(fā)展？

01

原理：以石墨粉、金屬觸媒粉末為原料，通過(guò)電流加熱和液壓裝置建立高溫、高壓環(huán)境，模擬天然金剛石結(jié)晶和生長(zhǎng)環(huán)境，使石墨發(fā)生相變形成金剛石晶體。

優(yōu)勢(shì)：技術(shù)成熟、合成速度快、單次產(chǎn)量高、制造成本相對(duì)較低，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)應(yīng)用廣泛且在全球具備明顯優(yōu)勢(shì)。特別是在1-5ct培育鉆石合成方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。

應(yīng)用：主要用于工業(yè)金剛石的生產(chǎn)，如鉆頭、磨具等工具，以及在珠寶行業(yè)中用于生產(chǎn)較小的培育鉆石。

現(xiàn)狀：據(jù)《培育鉆石產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書(shū)（2024 年）》顯示，2023年中國(guó)培育鉆石毛坯產(chǎn)量超過(guò)2200萬(wàn)克拉，占全球總產(chǎn)量的70%，其中大部分是采用HTHP法生產(chǎn)。在零售端，人造鉆石正在逐漸改變消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)習(xí)慣，成為越來(lái)越多人購(gòu)買(mǎi)鉆戒的選擇。

原理：在高溫低壓條件下，通過(guò)一定的方法激活含碳?xì)怏w（甲烷、氫氣、氮?dú)獾龋?，使其中的碳原子從碳源氣體剝離并在合適的基底上進(jìn)行過(guò)飽和沉積，從而獲得高純度、高性能的金剛石。

優(yōu)勢(shì)：能夠制備純度較高、尺寸較大的金剛石顆粒和金剛石膜。隨著技術(shù)的進(jìn)步，可以工業(yè)化生產(chǎn)的尺寸顯著擴(kuò)大，應(yīng)用價(jià)值持續(xù)提升。

應(yīng)用：主要用于半導(dǎo)體領(lǐng)域，如制備高功率、高頻、高溫及低功率損耗電子器件。此外，CVD法也在珠寶行業(yè)中用于生產(chǎn)較大的培育鉆石。

現(xiàn)狀：美國(guó)DF制造出全球首塊100mm單晶金剛石晶圓，展示了CVD法在大尺寸金剛石晶圓制備方面的潛力。

HTHP與CVD技術(shù)的協(xié)同發(fā)展，將為人造金剛石產(chǎn)業(yè)帶來(lái)新的增長(zhǎng)點(diǎn)和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。兩個(gè)行業(yè)可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)可攻退可守的戰(zhàn)略布局，共同引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)邁向新格局。

02

挑選高質(zhì)量的晶籽，通過(guò)嚴(yán)格的清洗程序，確保晶籽表面無(wú)任何雜質(zhì)和污染物。同時(shí)利用顯微鏡等精密工具，對(duì)晶籽進(jìn)行細(xì)致檢查，確保其表面光潔，無(wú)多晶或其他缺陷。

將清洗并檢驗(yàn)合格的晶籽置于碳方程自主研發(fā)的MPCVD設(shè)備中，通過(guò)精確控制溫度、壓力、氣體成分等關(guān)鍵參數(shù)，啟動(dòng)鉆石的精細(xì)生長(zhǎng)過(guò)程。

在低壓高溫下，氣體會(huì)分裂出一個(gè)個(gè)碳的等離子體，到“種子鉆石”上，經(jīng)過(guò)數(shù)周的生長(zhǎng)，鉆石毛坯逐漸成形，達(dá)到我們所需的厚度。碳方程50200A MPCVD設(shè)備單次可以生長(zhǎng)8英寸多晶產(chǎn)品，若用于生長(zhǎng)單晶金剛石時(shí)，單爐可生長(zhǎng)489粒（7*7MM）。

生長(zhǎng)的鉆石邊緣會(huì)有多晶，此時(shí)需切除其黑色多晶邊緣，確保毛坯的純凈度。

鉆石毛坯進(jìn)入嚴(yán)格的質(zhì)檢環(huán)節(jié)，包括顏色、凈度、切工、尺寸等多方面的全面檢查。只有通過(guò)嚴(yán)苛質(zhì)檢的鉆石毛坯，才能被認(rèn)定為合格產(chǎn)品。