郑州大学单崇新教授团队通过化学气相沉积法合成克拉级高品相钻石

郑州大学单崇新教授团队卢英杰博士等人合成出质量1.2克拉以上、颜色白级、净度SI1级的高品相钻石。

据了解，钻石是指经过精加工的金刚石，地球上的天然钻石是碳元素在地球深部高温高压的特殊条件下以及一定含量及比率的铁族金属和石墨或碳条件下历经亿万年的“修炼”而成的，再遇有火山爆发或其它地质运动被带到地表附近。

目前，地球上已探明的钻石贮量为25亿克拉左右，但钻石矿床的探寻往往耗资巨大，天然钻石的开采在耗费大量资源的同时，还可能对地球生态环境造成不可挽回的破坏。

并且，部分战乱地区开采的钻石获得的利润被投入到战争中，给当地人民带来了深重的灾难。而合成钻石可以在实验室进行，不会破坏生态，耗费能源有限，也没有“血钻”等道德原罪，是一个绿色的产业。因此，有人预计，人造钻石将逐渐成为饰市场的主流。

另据了解，人们近年来发现金刚石除了具有天然材料设计高硬度的性质以外，还具有很大的禁带宽度、已知天然材料设计高热导率、极高的击穿电场、较大的载流子饱和迁移率等明显特点，因此有望成为下一代电力电子器件的异候选材料。

单崇新表示，目前金刚石合成的主流技术是高温高压法，但该方法在合成的过程中，往往会因为有氮或催化剂进入到金刚石中，导致杂质较多,在电力电子器件等方面的应用面临障碍。

因此，卢英杰等人经过艰苦的探索，开发出化学气相沉积方法合成金刚石单晶和克拉级钻石的工艺。该工艺合成温度不超过1000度，压力不到一个大气压，同时在合成的过程中不使用催化剂，从而保证了合成金刚石的纯度以及钻石的颜色和净度，有望用于珠宝饰、微波及太赫兹窗口、高能粒子探测、以及电力电子器件等领域。