주류 인조 다이아몬드 생산 공정에는 고온 고압(HPHT)과 화학 기상 증착(CVD)이 포함됩니다. 덜 일반적인 공정에는 폭발 방법이 포함되며, 새로운 방법은 여전히 실험실 연구 및 개발 단계에 있습니다. 세부사항은 다음과 같습니다:
고온고압(HPHT) – 현재 주류 산업 공정
이는 가장 초기에 산업화되고 기술적으로 가장 성숙한 다이아몬드 준비 방법이며, 현재 산업용-등급 다이아몬드와 보석-품질 연구소에서 생산된 다이아몬드-의 주요 생산 방법입니다.
핵심 원리: 고압(5-7GPa) 및 고온(1300-1600도)에서 천연 다이아몬드 형성 환경을 시뮬레이션하여 니켈, 철 또는 코발트와 같은 촉매를 사용하여 고순도 흑연 분말의 탄소 원자 재배열을 촉진하여 다이아몬드 결정으로 직접 변환합니다. 산업 생산에서 6면 유압 프레스는 주로 합성 요구 사항을 충족하기 위해 수만 톤의 압력을 출력할 수 있는 안정적인 고압 환경을 제공하는 데 사용됩니다.
공정의 장점: 성숙한 기술, 높은 생산량, 상대적으로 저렴한 비용. 합성된 다이아몬드는 결정성이 높고 기계적 강도가 뛰어나 산업용 연마재 및 절삭 공구 생산은 물론 대형-크기의 보석-품질의 단결정-크리스털 다이아몬드를 성장시키는 데 적합합니다(Power Diamond는 이 공정을 사용하여 2025년에 156.47-캐럿의 초대형 원석 다이아몬드를 성장시켰습니다).
제한 사항: 장비 압력 저항에 대한 요구 사항이 매우 높습니다. 대형-크기의 연속 다이아몬드 필름을 준비하기가 어렵습니다.
화학 기상 증착(CVD) - 기능성 다이아몬드의 핵심 공정
주로 대면적 다이아몬드 필름 및 반도체 방열 기판과 같은 고급-응용 분야에 사용됩니다.
핵심 원리: 저압/상압 조건에서 메탄 및 아세틸렌과 같은 탄소{0} 함유 가스는 플라즈마 또는 열 에너지에 의해 활성화되어 활성탄 그룹으로 분해된 다음 기판 표면에 증착 및 성장하여 다이아몬드 필름/단결정을 형성합니다. CVD는 에너지 투입 방식에 따라 다음과 같이 분류할 수 있습니다.
마이크로파 플라즈마 CVD(MPCVD): 높은 성장 품질로 주로 고품질 단결정을 제조하는 데 사용되지만-장비 비용이 높습니다.
HFCVD(Hot Filament CVD): 장비 비용이 저렴하고 성장이 빠르지만 불순물이 유입되기 쉽습니다.
DC Arc Plasma Jet CVD: 성장률이 빠르고 비용이 상대적으로 저렴합니다.
공정 장점: 제품 순도가 높고-대면적 균일한 박막을 제조할 수 있어 반도체 방열 및 정밀 절단 도구에 선호되는 공정입니다. 2026년에 Huanghe Whirlwind는 이 경로를 사용하는 8인치 다이아몬드 방열판이 곧 대량 생산될 것이라고 발표했으며 Sifangda도 12인치 기판 제조 능력을 달성했습니다.
현재 개발 상태: 우리나라는 대형 제조 기술 분야에서 획기적인 발전을 이루었습니다.- 길림대학교 팀은 2026년에 2-인치 고품질-품질의 단결정 다이아몬드를 성공적으로 준비했습니다.
