Synteettisten timanttien tuotanto Venäjällä ostaa laadukkaita kiinalaisia ja Neuvostoliiton hintoja
Synteettiset timantit, tyypit, vastaanottaminen, tuotanto ja viljely.
Synteettisillä timanteilla on samat kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet kuin luonnollisilla timanteilla. Timantti on ainutlaatuinen materiaali, jolla on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, kemialliset ja elektroniset ominaisuudet, mikä tekee sen käytöstä kysynnän monilla teollisuudenaloilla.
Synteettiset timantit, tuotanto, synteettisten timanttien valmistus ja viljely
Erittäin puhtaiden synteettisten timanttien yksikiteiden ominaisuudet
Synteettisen puolijohdekiteisen timantin ominaisuudet
Synteettisten timanttien tuotanto
Synteettisten timanttien käyttö
Muut hiilen muodot: grafeeni, karbyni, timantti-, fullereeni, hiilinanoputki, "Vickery".
Synteettiset timantit, tuotanto, synteettisten timanttien valmistus ja viljely:
Synteettiset timantit, tai toisin sanoen, timanttejakasvatettu laboratoriossa, on olennaisesti samat kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet kuin luonnon timanteilla.
Timantti on ainutlaatuinen materiaali, jolla on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, kemialliset ja elektroniset ominaisuudet.
Äskettäin synteettiset timantit ovat herättäneet enemmän huomiota kasvumenetelmien parantamisen ja helmikokoisten ja eri väreissä olevien suurten synteettisten timanttien “väritön” tavalliseen “väri-” - fantasia.
Tällä hetkellä, on kaksi päämenetelmää synteettisten jalokivilaatuisten timanttien kasvattamiseksi:
1) HPHT (Korkea paine Korkea lämpötila) - kasvatusmenetelmä timantti- korkeissa paineissa ja lämpötiloissa, tai lämpötilagradienttimenetelmä;
2) CVD (Kemiallinen höyrykerros) – kemiallisen kerrostamisen menetelmä.
Kasvanut synteettiset timantit muodossa yksikiteinenja monikiteinen timanttejajolla on erilaisia käyttötarkoituksia ja ominaisuuksia.
Synteettiset HPHT-timantit:
Kasvu HPHT-timantit tapahtuu erityisessä solussa, joka on täytetty grafiitilla ja metalli-–katalyytti (koboltti, Nikkeli), liuotin grafiitti lämmittämällä ja antamalla hiiliatomien laskeutua timantin siemenelle solun pohjassa. Kasvukennossa on myös muita komponentteja - alumiini, titaani tai boori, jotka vaikuttavat kasvavan timantin väriin. Typpi onmukana timanttiristikon kasvussa ja timantin alla olevan keltaisen / oranssin värissä (typpi absorboi valoa optisen spektrin UV-sinisellä alueella) tulee kasvusoluun ympäröivästä ilmapiiri. Alumiini ja titaani ovat metalleja, jotka reagoivat typpiatomien kanssa eivätkä anna niiden integroitua kasvavaan timanttihilaan, pienentäen siten timantinväristen keltaisten komponenttien kylläisyyttä aina värien puuttumiseen saakka.
Kasvukenno asetetaan puristimeen, noin paineen tarjoaminen 55 000 ilmakehät ja kennon samanaikainen lämmitys 1500 ° C: seen. Täten, laboratoriossa simuloitiin timantin kasvun luonnollisia olosuhteita. Riippuen lämpötilajakaumasta solun muutosten ja kasvunopeuden mukaan - sitä suurempi lämpötilaero on (20-50° C), suurempi kasvunopeus ja enemmän metallisia epäpuhtauksia (metallikatalyytti) otetaan käyttöön synteettinen timantti- kasvun aikana ja ovat tärkeä ominaisuus sen luonteen määrittämisessä. Timantin kasvun kesto korkeissa paineissa ja lämpötiloissa kymmenissä ja jopa satoissa tunteissa.
HPHT-tekniikka mahdollistaa yksinkertaisen ja nopean tavan kasvaa synteettiset timantit ovat keltaisia (ne sisältävät suuren määrän yksittäisiä typpiatomeja upotettuna timanttihilaan ja edistävät sen nopeinta kasvua). Lisävaikutus jo synteettisiin timanttikiteisiin antaa sinun vaihtaa väriä useilla väreillä.
Saada haltuunsa synteettiset timantit vihreä väri on ylimääräinen altistuminen elektronisuihkun säteilytykselle kiteen lopullisen leikkauksen jälkeen.
Synteettiset timantit harmaa, sininen ja sininen väri sisältävät atomeja booria, on myös upotettu timanttiverkkoon ja edistää sen kasvua. kuitenkin, booria sisältävät timantit kasvavat hitaammin kuin typpeä sisältävät timantit.
Värittömät synteettiset timantit (niin kutsuttu Beattie) eivät sisällä typpeä tai booria IR-spektroskopialla tallennettuja aineita.
26 saattaa 2015 kansainvälinen gemologinen instituutti (IGI) Hongkongissa kertoi, että heidän laboratorionsa on sertifioinut maailman suurin synteettinen väritön timantti. Paino ainutlaatuinen timantti 10.02 karaattia. Kiven väri - E, selkeys - VS1. Tulevan timantin raaka-aine oli ennätys painon mukaan synteettistä Beattyä timantti- (32,26 karaattia), joka kasvatettiin HPHT-menetelmällä, vain vähemmän kuin 300 tuntia venäläistä yritystä.
Synteettiset CVD-timantit:
CVD-tekniikan avulla voidaan luoda yksikiteisiä timantteja jopa 10 karaattia käyttämättä erittäin korkeita paineita, kuten HPHT-tekniikassa. Yksikiteen kasvu CVD-timantti alkaa myös siemenestä (substraatti) - yksikiteinen HPHT-timantti, jolla on korkea sileä pinta. Substraatti asetetaan CVD-reaktoripulloon, joka on täytetty seosseoksella vetyä (H2, 95-99%) ja metaani (CH4, 1-5%) noin paineessa 1/10 ilmapiiri. Kaasuseos kuumennetaan mikroaaltosäteellä noin 1000 ° C: n lämpötilaan ja muodostaa plasman - seoksen yksittäisistä vety-H- ja hiili-C-atomista ja -ioneista.. hiiliatomit kerrostuvat timantin siemenkiteiden pinnalle, jonka lämpötila on noin 800 ° C, muodostavat vähitellen CVD-timanttikerroksia.
Kasvuprosessissa muodostaa melkein väritöntä tai ruskehtavaa timanttia, joiden kokoa rajoittaa timanttisubstraatin koko. CVD-timantit paksuus harvoin ylittää 1-3 mm. Jos saostetaan hiiltä yksikiteisellä substraatille, ja pii tai monikiteinen timantti, lopulta sai monikiteisen levyn, jonka paksuus oli 1 mm, jolla ei ole yksikiteisen ainutlaatuisia ominaisuuksia ja jota on siksi rajoitetusti sovellettu elektroniikassa ja optiikassa.
Useimmat CVD-timantit ovat ruskea tehdään myöhemmin lisäkäsittelyllä HPHT-tekniikalla, jonka avulla voit keventää näytteitä, siirtyminen ylempiin väriryhmiin.
Erittäin puhtaiden synteettisten timanttien yksikiteiden ominaisuudet:
– koko jopa 8 mm;
– - typen pitoisuus 0.5 – 2.0 ppm;
– - lämmönjohtavuus enintään 2200 W /(m·K);
– väri-: läpinäkyvä;
– - optisen läpinäkyvyyden alue alkaen 225 nm - 25 mikronia;
– kiteisen rakenteen korkea täydellisyys;
– matala luminesenssi (karjan toisen asteen spektrin intensiteetin suhde fluoresoiva tausta ~ 15 - 30);
– sähköinen resistiivisyys yli 1012 Ohm·cm;
– kovuus vähintään 105 GPA.
Synteettisen timantin puolijohdekiteiden ominaisuudet:
– koko jopa 8 mm;
– ionisaatioenergian vastaanottaja 0,19-0,37 eV;
– sähköresistiivyys 0,1–109 ohmia·cm;
– väri vaaleansinisestä mustaan;
– booripitoisuus enintään 300 ppm.
Synteettisten timanttien tuotanto:
Synteettinen timantti valmisti seuraavia tuotteita:
– timantin nanojauheet, submikroniset jauheet, mikrohuokoisuus, jauheet,
– timanttisusitus ja timantti tahna,
– kaiken kokoiset timantit 0.01 karaattia 10 karaattia ja enemmän. Eri muodot leikattu klassisesta yksinoikeuteen, erilaisia värejä (väritön, vaaleanpunainen, sininen,jne.)
– timanttilevy
– timantti-ikkunat
– yksikiteitä,
– monikiteitä,
– valmisteet silmälinssin valmistamiseksi, terät silmäleikkaukseen,jne.
– alasin (timantti alasimet).
Synteettisten timanttien käyttö:
– korutuotteet
– optiikka. Kristallinkirkas timanttilevy tyyppi IIa iso (esimerkiksi, puoli tuumaa) voidaan käyttää UV- ja IR-ikkunoina, laserkomponentit, optiikka, gyrotronien linssit, monokromaattorit ja röntgenlaitteiden fokusointi, hiukkasten antureita ja ilmaisimia ja jopa tiedonsiirron parantamiseksi.
– teho ja mikroelektroniikka. Kasvattaessa puhtaita värittömiä tyypin IIa synteettisiä timantteja on mahdollisuus lisätä vaadittu booripitoisuus materiaalin parhaan johtokyvyn saavuttamiseksi tyypin IIb ja IIa + IIb timanteihin, käytetään sähkökemian teollisuudessa. Tällaisilla timanteilla on kemiallinen stabiilisuus, suurempi kapasiteetti ja vastus, jotka erottavat timantin kokonaan muista materiaaleista ja tekevät siitä suositun sähkökemian monilla aloilla transistoreiden ja tyristorien elektrolyyttikomponentin elektrodina, puolijohdekomponentti, keskeinen osa lääketieteellisiä laitteita ja mikroaaltouuneja
– säteilyilmaisimet ja monitorit. Yksikiteisellä timantilla, jolla on vähän sijoiltaan, on suuri työskentelyalue (aikeissa 90% kokonaismäärästä) ja pinnan herkkyys, mikä tekee siitä lupaavan materiaalin hiukkasten havaitsemiseksi säteilyympäristössä. Verrattuna piipohjaisiin antureihin (Ja) nykyisissä timanttiantureissa käytettävät laitteet pystyvät havaitsemaan paljon enemmän signaaleja
– kvanttitietokoneet, tiedonsiirto. Timantin täydellinen atomirakenne on ihanteellinen tutkimus kvanttifotoniikan ja -optiikan alalla. Elektroni pyörii NV-keskuksessa, timantin ydinviataso osoittautui tehokkaaksi välineeksi tietojen tallentamiseen ja kvanttilaskentaan. Seostamattomat puhtaat tyypin IIa synteettiset timantit, joilla on matala dislokaatio, on yksi lupaavimmista ratkaisuista tällä alueella
– jäähdytyselementti. Timantin lämmönjohtavuus on monta kertaa suurempi kuin sen pääkilpailijoiden, nimittäin pii (Ja), piikarbidi (SiC) ja gallium-nitridi (GaN). Timanttikiekkojen lämmönjohtavuus on välillä 1000 että 2200 W / MK. Synteettinen timantti pystyy estämään lämmön kokonaan tai muuttamaan lämpötilaa yli voimakkaiden lähteiden ylikuumenemisen estämiseksi, toimintamoduulin vaurioituminen ja vikaantuminen. Substraatin timanttinen jäähdytyselementti antaa mahdollisuuden lisätä moduulien tehoa äärimmäisissä olosuhteissa ja pidentää niiden käyttöikää. Sillä on suuri merkitys puolijohdeteollisuudessa, joka on tällä hetkellä välttämätön erittäin tehokkaiden ja nopeiden prosessorien kehittämisessä
– valmistava teollisuus ja muut mekaaniset sovellukset. Timanttileikkaus työkalu, alasin (alasin) paineastiassa, laakerit, tunneittain,jne.
– epitaksin substraatti (CVD). NRNT-timanttilevyt ovat ihanteellinen substraatti lisäkerrosten rakentamiseksi CVD-menetelmällä.
