郑州大学利用新方法合成出高品相优白级钻石

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郑州大学单崇新教授团队利用新方法合成的高品相优白级钻石

    日前，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、颜色优白级、净度SI1级的高品相钻石。
    据悉，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（地表以下100- 300千米，压力5- 7百万大气压，温度1200- 1800摄氏度）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约为25亿克拉，但钻石矿床的探寻往往耗资巨大，天然钻石的开采不仅会耗费大量资源，还可能对地球生态环境造成不可挽回的破坏。
    同时，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首饰市场的主流。
    另据悉，人们近年来发现金刚石除了具有天然材料最高硬度的性质以外，还具有很大的禁带宽度、已知天然材料最高热导率、极高的击穿电场、较大的载流子饱和迁移率等显著特点，因此有望成为下一代电力电子器件的优异候选材料。
    单崇新介绍说，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。
    为此，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，有望用于珠宝首饰、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。