CVD炉及黄色合成钻石

CVD工艺可以“种”出品相完美的人造钻石，这是因其工作原理决定的。我们知道钻石是晶体，晶体结晶的过程实际上就是分子或离子在晶格相应位置一点点一层层逐渐堆积，从而形成结构稳固的化学键。无论是在地下还是地面，只要在合适的条件下制造出相当数量的碳离子，同时给它一个可以落脚的点，随着时间的推移，碳就有可能堆积成钻石。

离子碳在钻石沉积过程中形成的三角形凹凸表面

人工合成钻石的工艺对任何一个国家、任何一间公司来说都是最高机密，但只要了解其原理，你就能明白：现在人工合成一颗完美的钻石真的可以是“白菜价”。

因为它只需要一个封闭的反应炉、一些便宜的钻石粉末、不多的电能，再加上耐心的等待就可以了。原材料不过就是纯净的甲烷气体和一些氢气，别的什么都不需要！

气相沉积合成钻石的原理图

由上面的反应原理图我们可以看出，反应炉中加入的氢气实际上起着催化剂的作用。当氢气在微波或电弧下电离后，它变成等离子态氢（H.），因而具有很强的还原性。H.会从甲烷的C-H键中夺走氢组成新的氢分子，使甲烷脱氢、一步步裂解、最终产生碳自由基（C.）。在大约500℃和27kPa的低压下（一个标准大气压约为101kPa），碳自由基会一点点沉积在钻石晶种上，最后长成更大的钻石。

钻石粉很便宜，通常用作工业磨料，也可以拿来做“种子”

在上面的过程中无论有没有氢的加入都可以有碳自由基的析出，但氢的加入可以使甲烷的转化率从67.36%提高到77.5%，从而大大加快了钻石合成的速度。实际上氢并没有被消耗，它只会越变越多。