Что такое зародышевые кристаллы CVD? Проще говоря, они служат в качестве «зародышевой» подложки, направляющей эпитаксиальный рост кристаллов алмаза в процессе химического осаждения из паровой фазы (CVD) для производства синтетических алмазов. Служа в качестве основного эталона для роста алмазов, зародыши CVD обычно изготавливаются с высокой точностью из высококачественных природных алмазов или синтетических алмазов, полученных методом высокого давления и высокой температуры (HPHT). Они обеспечивают стабильный шаблон кристаллической структуры для последующего роста кристаллов, а их качество напрямую определяет характеристики и качество конечного алмазного продукта. Таким образом, они представляют собой основополагающий критически важный материал в цепочке поставок синтетических алмазов.
Ориентация кристаллов является одним из основных критических свойств зародышевых кристаллов CVD, определяющим направление расположения атомов внутри кристалла. Она играет решающую роль в определении морфологии и свойств роста алмазов. Кристаллы-зародыши CVD имеют ориентацию (100), (110) и (111), каждая из которых подходит для определенных применений: ориентации (100) и (110) используются для выращивания алмазов ювелирного качества, в то время как промышленные монокристаллы не требуют определенной ориентации.
Производство высококачественных зародышевых кристаллов CVD сопряжено с чрезвычайно высокими барьерами для входа на рынок, требующими множества точных и строгих производственных процессов. Основной рабочий процесс можно разделить на три этапа. Первый этап — выбор сырья, приоритет отдается натуральным алмазам или синтетическим алмазам, полученным методом высокого давления и высокой температуры (HPHT), с высокой чистотой и минимальным количеством дефектов в качестве подложки. Это имеет основополагающее значение для обеспечения базового качества зародышевого кристалла. Второй этап включает направленную обработку. С помощью прецизионных технологий, таких как лазерная резка и шлифование, подложка обрабатывается до заданных размеров — в настоящее время основные промышленные CVD-зародыши имеют размеры 5-15 мм в квадрате. Производство зародышей большого размера (20 мм и более) является ключевой технической проблемой при изготовлении крупных алмазов. На этом этапе также требуется точное управление ориентацией кристалла, чтобы предотвратить последующие дефекты роста. Третий этап включает прецизионную полировку и контроль. Обработанный зародышевый кристалл подвергается наноразмерной полировке, чтобы обеспечить соответствие шероховатости поверхности стандартам и предотвратить помехи эпитаксиальному росту. Затем с помощью специального контрольного оборудования проводится обнаружение примесей и калибровка ориентации кристалла. Кроме того, критически важным является контроль толщины, которая обычно составляет от 0,3 до 0,6 мм. Это должно обеспечивать баланс между структурной целостностью во время роста и достаточным запасом для последующей обработки.
