1. Синтетичні алмази, види, одержання, виробництво та вирощування. Синтетичні алмази мають ті ж хімічні...
2. HPHT синтетичні алмази:
3. CVD синтетичні алмази:
4. Властивості високочистих монокристалів синтетичного алмазу:
5. Властивості напівпровідникових монокристалів синтетичного алмазу:
6. Продукція з синтетичних алмазів:
7. Застосування синтетичних алмазів:

Синтетичні алмази, види, одержання, виробництво та вирощування.

Синтетичні алмази мають ті ж хімічні і фізичні характеристики, що й природні алмази. Алмаз є унікальним матеріалом, що володіє видатними механічними, хімічними і електронними властивостями, що робить його застосування в різних галузях промисловості затребуваним.

Синтетичні алмази, отримання, виробництво і вирощування синтетичних алмазів

HPHT синтетичні алмази

CVD синтетичні алмази

Властивості високочистих монокристалів синтетичного алмазу

Властивості напівпровідникових монокристалів синтетичного алмазу

Продукція з синтетичних алмазів

Застосування синтетичних алмазів

Інші форми вуглецю: графен, карбин, алмаз, фуллерен, вуглецеві нанотрубки, "Віскерси" .

Синтетичні алмази, отримання, виробництво і вирощування синтетичних алмазів:

Синтетичні алмази, або, іншими словами, алмази , Вирощені в лабораторних умовах, мають, по суті, ті ж хімічні і фізичні характеристики, що й природні алмази.

алмаз

є унікальним матеріалом, що володіє видатними механічними, хімічними і електронними властивостями.

Останнім часом синтетичні алмази привертають все більше уваги через вдосконалення методик зростання і появи на ринку великих синтетичних алмазів ювелірної якості і різних кольорів: від «безбарвних» - ординарних до «кольорових» - фантазійних.

На даний момент існують два основні методи вирощування синтетичних алмазів ювелірної якості:

1) HPHT (High Pressure High Temperature) - метод зростання алмазів при високому тиску і температурах, або метод температурного градієнта;

2) CVD (Chemical vapour deposition) - метод хімічного напилювання.

Вирощуються синтетичні алмази як у вигляді монокристалла , Так і полікристалічні алмази , Що мають різні сфери застосування і властивості.

HPHT синтетичні алмази:

Зростання HPHT-алмазів відбувається в спеціальній комірці, наповненою графітом і металом - каталізатором ( кобальт , нікель ), Що розчиняють графіт при нагріванні і дозволяє атомам вуглецю осідати на алмазі-затравки, що знаходиться в підставі осередки. У ростовой осередку також знаходяться додаткові компоненти - алюміній , Титан або бор, які впливають на колір зростаючого алмазу. азот , Який бере участь в зростанні алмазної решітки і обумовлює жовтий / помаранчевий колір алмазів (азот поглинає світло в ультрафіолетовому, синьому діапазоні оптичного спектру), потрапляє в ростовую осередок з навколишнього атмосфери . Алюміній і титан є металами-Геттера, які реагують з атомами азоту і не дають їм вбудовуватися в решітці зростаючого алмаза, тим самим зменшуючи насиченість жовтої компоненти в кольорі алмаза - аж до повної відсутності кольору.

Ростова осередок поміщається в прес, що забезпечує тиск близько 55 000 атмосфер з одночасним підігрівом осередку до 1500 ° C. Таким чином, в лабораторії імітуються природні умови зростання алмазу. Залежно від розподілу температури уздовж осередку змінюється і швидкість росту - чим вище різниця температур (20-50 ° C), тим більше швидкість росту і тим більше металевих включень (метал-каталізатор) впроваджуються в синтетичний алмаз при зростанні і служать важливою ознакою при визначенні його природи. Тривалість зростання алмазу в умовах високих тисків і температур становить десятки і навіть сотні годин.

Технологія HPHT дозволяє найбільш просто і швидко вирощувати синтетичні алмази жовтого кольору (вони містять велику кількість одиночних атомів азоту, що вбудовуються в решітку алмаза і сприяють його найбільш швидкого зростання). Додатковий вплив на вже синтезовані кристали алмазів дозволяє змінювати колір в широкій колірній гамі.

Для отримання синтетичних алмазів зеленої колірної гами застосовується додатковий вплив на них - опромінення електронним пучком після остаточної огранки кристала.

Синтетичні алмази сірого, блакитного і синього кольору містять атоми бору , Також вбудовуються в решітку алмаза і сприяють її зростанню. При цьому, однак, містять бор алмази ростуть повільніше алмазів, що містять азот.

Безбарвні алмази (так звані безазотні) не містять реєстрованих за допомогою ІЧ-спектроскопії кількостей азоту або бору.

26 травня 2015 року Міжнародний гемологічний інститут (IGI) в Гонконгу повідомив, що в їх лабораторії був сертифікований найбільший синтетичний безбарвний діамант в світі. Маса унікального діаманта - 10,02 карата. Камінь має колір - E, чистоту - VS1. Сировиною для виготовлення майбутнього діаманта став рекордний за масою синтетичний безазотні алмаз (32,26 карата), який був вирощений методом HPHT всього менш ніж за 300 годин російською компанією.

CVD синтетичні алмази:

Методика CVD дозволяє створювати монокристали алмазу розмірами до 10 карат без використання надвисоких тисків - таких як в технології HPHT. Зростання монокристалу CVD-алмаза також починається з затравки (підкладки) - монокристалла HPHT-алмаза високої досконалості з атомно-гладкою поверхнею. Підкладка поміщається в колбу CVD-реактора, яку заповнюють сумішшю газів - водню (H2, 95-99%) і метану (CH4, 1-5%) під тиском близько 1/10 атмосфери. Суміш газів розігрівається пучком мікрохвиль до температури близько 1000 ° C і утворює плазму - суміш окремих атомів і іонів водню H і вуглецю С. Атоми вуглецю осідають на поверхню алмазу-затравки, температура якої становить близько 800 ° C, поступово формуючи шари CVD-алмаза.

У процесі росту формується майже безбарвний або коричневий алмаз, розміри якого обмежуються розмірами алмазної підкладки. CVD-алмази по товщині рідко перевищують 1-3 мм. Якщо брати в облогу карбон не на монокристалічних підкладку, а на кремній або полікристалічний алмаз, в результаті отримаємо полікристалічний диск товщиною до 1 мм, який не володіє унікальними властивостями монокристалла і, відповідно, має обмежене застосування в електроніці та оптиці.

Більшість CVD-алмазів з коричневим кольором згодом проходять додаткову обробку за технологією HPHT, яка дозволяє освітлювати зразки, переходячи до більш високих колірних групах.

Властивості високочистих монокристалів синтетичного алмазу:

- розмір до 8 мм;

- концентрація азоту 0,5 - 2,0 ppm;

- теплопровідність до 2200 Вт / (м · К);

- колір прозорий;

- діапазон оптичної прозорості від 225 нм до 25 мкм;

- висока досконалість кристалічної структури;

- низький рівень люмінесценції (відношення інтенсивності спектра КРС другого порядку до люмінесцентному фону ~ 15 - 30);

- питомий електричний опір вище 1012 Ом · см;

- твердість не менше 105 ГПа.

Властивості напівпровідникових монокристалів синтетичного алмазу:

- розмір до 8 мм;

- енергія іонізації акцептора 0,19-0,37 еВ;

- питомий електричний опір 0,1-109 Ом · см;

- колір від світло-блакитного до чорного;

- вміст бору до 300 ppm.

Продукція з синтетичних алмазів:

Із синтетичних алмазів виготовляють таку продукцію:

- алмазні нанопорошки, Субмікропорошки, мікропорошки, шліфпорошкі,

- алмазні суспензії і алмазні пасти ,

- діаманти будь-яких розмірів від 0,01 карат до 10 карат і вище. Різні форми ограновування від класичних до ексклюзивних, різних відтінків (безбарвний, рожевий, блакитний і ін.),

- алмазні пластини,

- алмазні вікна,

- монокристали ,

- полікрісталли ,

- заготовки для виробництва очних кришталиків, леза для хірургії ока і т.п.,

- ЕНВІЛ (алмазні ковадла).

Застосування синтетичних алмазів:

- ювелірна продукція,

- оптика. Кришталево чисті алмазні пластини типу IIa великих розмірів (наприклад, розміром в півдюйма) можуть бути використані як УФ та ІЧ вікна, компоненти лазерної оптики, лінзи для гіротронов, монохроматоров і фокусировочного рентгенівського обладнання, датчики і реєстратори частинок і навіть для поліпшення передачі інформації.

- силова і мікроелектроніка. В процесі вирощування найчистіших безбарвних синтетичних алмазів типу IIa є можливість додавати необхідні концентрації бору для досягнення кращої електропровідності матеріалу - отримувати алмази типу IIb і IIa + IIb, використовуваних в електро-хімічної промисловості. Такі алмази мають хімічну стабільність, великий потенціал і термостійкість, що повністю відрізняють алмаз від інших матеріалів і роблять його затребуваним у багатьох галузях електро-хімічної промисловості, як електрод в електролітах, складовий компонент в транзисторах і тиристорах, напівпровідниковий компонент, ключовий елемент медичного і СВЧ обладнання,

- радіаційні детектори і монітори. Монокристалічний алмаз з низьким рівнем дислокацій має велику робочу площу (до 90% від загальної) і чутливість поверхні, що робить його перспективним матеріалом для реєстрації частинок в радіаційної середовищі. У порівнянні з датчиками на базі кремнію (Si), що використовуються в даний час, алмазні датчики здатні реєструвати значно більше сигналів,

- квантові комп'ютери, передача даних. Досконала атомна структура алмазу ідеально підходить для досліджень в галузі квантової фотоніки та оптики. Спін електрона в NV центрі, дефект атомного рівня в алмазі, виявився ефективним носієм для зберігання інформації і квантових обчислень. Бездомішкові чисті синтетичні алмази типу IIa з низьким рівнем дислокацій є одним з найбільш багатообіцяючих рішень в даній області,

- тепловідвідний елемент. Теплопровідність алмазу в рази перевершує своїх головних конкурентів, а саме кремній (Si), карбід кремнію (SiC) та галій-нітрид (GaN). Теплопровідність алмазних пластин знаходиться в діапазоні від 1000 до 2200 Вт / мК. Синтетичний алмаз здатний відвести тепло повністю або змінити температуру понад потужних джерел з метою запобігання перенагрівання, пошкодження і руйнування робочого модуля. Тепловідвідні алмазні підкладки дозволяють збільшити потужність роботи модулів в екстремальних умовах і збільшити їх робочий термін. Це має величезне значення в напівпровідникової промисловості, де в даний час неможливий розвиток ультра-потужних і швидких процесорів,

- обробна промисловість і інші механічні застосування. Алмазний ріжучий інструмент , ЕНВІЛ (ковадла) в апаратах високого тиску, підшипники, часові елементи і т.д.,

- підкладки для епітаксії (CVD). НРНТ алмазні пластини є ідеальними підкладками для нарощування додаткових шарів методом CVD.

Карта сайту

кола алмазом синтетичним
методи класифікації кристалів синтетичного алмазу
обладнання для дроблення синтетичних алмазів
овалізаціі кристалів синтетичних алмазів
паста з синтетичних алмазів гост 25593 83
природні алмази купити виробництво ціна ювелірного якості
вартість синтетичних алмазів
технології синтетичних алмазів
технологія виробництва синтетичних алмазів

Коефіцієнт затребуваності 798