天然鑽石上合成鑽石過度生長

圖圖1.這種0.33克拉的花式切磨的藍色金剛石被證實是天然Ia型鑽底尖是由CVD合成的IIb金剛石

氮是天然鑽石中最多的缺陷。它可以被觀察為單個取代原子或聚集形式。另一方面，硼是天然鑽石中罕見的雜質。在單個鑽石中看到氮和硼缺陷是非常不尋常的。GIA的紐約實驗室最近以0.33克拉鑽石級別的花式藍色（圖1）遇到了這一點。

紅外光譜顯示出非常不尋常的一種：混合型Ia和IIb金剛石（圖2）。它還顯示在1367cm -1處的含氮的吸收峰和3107cm -1處的氫峰。混合型Ia和IIb金剛石本質上很少發生; 之前曾在寶石學報（2009年春季實驗報告，第55-57頁）中報道。然而，該鑽石中的氮聚合度要高得多。DiamondView圖像在正視圖中顯示黃綠色熒光，在正面朝下的視圖中顯示藍色熒光（圖2）。使用DiamondView進行的詳細分析顯示在頂部頂部具有黃綠色熒光區域，在冠面中具有銳利的邊界（圖3）。從表中和在冠部面的邊界收集光致發光光譜表明從SIV排放-缺陷在736.3和736.9納米處。

圖2.左側的中紅外光譜顯示氮聚集體和硼缺陷的峰，以及在1367cm -1處的含氮的峰和3107cm

雖然SIV -缺陷可在天然金剛石中觀察到，SIV的組合-缺陷，銳邊界，黃綠色熒光，和磷光建議頂層是CVD合成金剛石。底部鑽石在DiamondView中顯示藍色熒光但沒有磷光，與天然Ia型鑽石一致。可以沿著冠面上的界面層觀察到明顯的邊界線（圖3）。通過使用光纖光源的反射光，通過亭部可見明顯的界面。還觀察到陷在界面層的雲狀夾雜物，以及位於界面處或附近的深色針狀包體（圖3）。在底部鑽石中可以觀察到小的應力暈和天然的表面。

圖3.左圖：在DiamondView圖像中觀察到黃綠色熒光頂層。中心：在顯微鏡下看到一條指示界面（用

CVD合成的質量取決於生長期間晶種或底物的晶體取向和溫度。自1960年代初以來，CVD合成金剛石膜已經可以在天然金剛石基底上生長（WGEversole，美國專利3030187和3030188,1962）。使用甲烷和其他含碳氣體，但石墨與CVD合成層一起生長。在1993年，CVD合成層在天然IIa和Ia型金剛石基底上成功生長（參見BG Yacobi等人，「優先摻入單晶金剛石膜中的缺陷」，Diamond and Related Materials，第2卷，第2-4期，1993，pp。92-99）。他們在微波等離子體輔助CVD系統中應用CH 4和H 2的混合物。CH 4和H 2之間的反應產生H原子，保持sp3鍵合表面並防止石墨化。在我們研究的樣品的CVD生長過程中施加到天然金剛石基底上的溫度相對較低，如不存在單取代氮原子（N s 0）所示。也與Yacobi（1993）的實驗一致，Yacobi（1993）對Ia型金剛石襯底進行CVD生長所應用的溫度為880°C，對於Ia {111}型金剛石襯底應用溫度為1200°C。

基於天然金剛石的生長模式，很明顯，IIb型CVD金剛石生產或非常接近。天然金剛石基底除了非常小的應力暈之外沒有顯示出可觀察到的夾雜物。CVD過度生長層的厚度約為80微米（圖3）。FTIR光譜是一個批量分析儀器，使得很難測量和區分上層的鑽石薄膜CVD層和厚金剛石襯底之間的IR光譜。然而，熒光和磷光反應表明頂層合成層含有硼（例如硼摻雜是由CVD合成得到），底部金剛石含有氮聚集體。這種石頭頂部的IIb型CVD合成金剛石薄層從檯面上觀察時有效地引入了花式藍色。

這種天然鑽石具有Fancy色階的合成過度生長是GIA首先看到的。通過尋找不尋常的特徵，例如與界面平面相關的直線邊界線，以及DiamondView圖像中具有銳利邊緣的熒光區域，應該非常仔細地進行彩色鑽石的識別。對這種花式合成鑽石的考察表明，無色和近無色鑽石可能在鑒定時存在類似的困難。

文章來源克拉盛宴：http://www.cdkela.com/