2010-01-25 12:30:46翠玨軒

化學氣相沉積法生長粉紅色鑽石

 

  
Element Six 公司(戴比爾斯工業鑽石部門)生產的研究用CVD鑽石,左起 0.86克拉, 0.39克拉,0.50克拉

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

天然粉紅鑽是很罕見的,因此發展出幾種處理方式能將粉紅色帶入天然鑽和高溫高壓合成鑽石中。其中一種廣泛應用的技術是藉由輻照和退火處理,將痕量的孤氮帶入N-V中心內(nitrogen-vacancy pairs : 鑽石中由氮與空穴結合產生的心)。N-V中心強烈吸收黃光和橙光,因此產生粉紅至紅的顏色。痕量孤氮需要經過處理,使其適當作用而自然發生於起始原料中,而能在合成過程中混入(Shigley等。,2004年);或者產自於天然鑽石經高溫高壓處理過程中,因其氮的缺陷而致分解的結果(Wang等,2005)。據波士頓的阿波羅鑽石公司研究,化學氣相沉積(CVD)生長的鑽石其N-V中心是獨一無二的,並且隨後發生的粉紅色可以在合成過程產生。

由阿波羅鑽石公司測試七個色彩鮮豔的CVD合成鑽石(顏色從Fancy Intense到Fancy Vivid pink或purplish pink),本圖列舉3個

 

 

 

 

 

 

 

由阿波羅鑽石公司測試七個色彩鮮豔的CVD合成鑽石 ( 顏色從Fancy IntenseFancy Vivid pinkpurplish pink ),顏色相似於著名的澳洲天然粉紅鑽石礦區阿蓋爾(Argyle)。雕琢精良的刻面型CVD合成鑽石,其大小介於0.280.67克拉之間,所有的樣本顏色均勻,大致上樣本乾淨,只包含少量針點狀包裹體。

天然鑽石和CVD鑽石的晶體形態學特徵

 

 

 

 

 

 

 

 

當長短波紫外線照射下,合成鑽石表現出強烈的橙紅色熒光。紅外光譜顯示的1344cm-1微弱吸收峰是由不純的孤氮產生。此外,持續偵測到局部震動弱尖峰在1341135513581363137513791405(氫氣)和1450 cm-1 H1a)。觀察到一個有趣的特徵是中紅外光譜共存的尖銳吸收峰31073123 cm-1

阿波羅公司生產的CVD鑽石,左起1.70克拉,, 0.36克拉,0.21克拉

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

這兩者與氫有關,但3123 cm-1吸收峰特別與CVD合成鑽石相關,而3107 cm-1則普遍的存在於Ia型天然鑽石中。在所有的測試樣本中,3107cm-1 吸收峰明顯強於3123 cm-1吸收峰。這些紅外吸收峰也非常不同於先前報導過的白色,棕色,粉紅色的CVD鑽石(Martineau等,2004Wang等,2007)。

CVD合成粉紅鑽石之紫外可見近紅外吸收光譜(UV-Visible-NIR absorption spectroscopy)

 

 

這些大小從0.280.67克拉的CVD粉紅鑽顯示鮮粉紅色,顏色從Fancy Intense Fancy Vivid pink purplish pink,由阿波羅鑽石公司以標準製程生產。

紫外可見近紅外吸收光譜強烈表明,粉紅色CVD鑽石的顏色來自於N-V中心  ZPL 637.0574.9 nm,並且他們的邊帶位於較高能邊。GR1ZPL 741.1nm),595中心(594.2nm),和ND1ZPL393.5nm),都是眾所周知的輻照缺陷。矽有關的吸收峰(736.6/736.9 nm 成對出現)是一種可靠的CVD合成鑽石鑑定特徵。
阿波羅鑽石公司( 美國, 波士頓 ) 使用之CVD標準製程

 

 

 

一顆由阿波羅鑽石公司生產的CVD鑽石原晶重0.189克拉

 

 

 

 

 

 

一顆由阿波羅鑽石公司生產的HPHT處理的CVD合成鑽石,重0.226克拉

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

一顆由阿波羅鑽石公司生產的高溫高壓(HPHT)處理的化學氣相沉積法(CVD)合成鑽石,重0.226克拉