Vai trò của chân không trong sản xuất kim cương tổng hợp Ngày 11 tháng 7 năm 2022

Đề cập đến kim cương và hầu hết mọi người sẽ liên kết điều đó với ngành trang sức. Họ cũng sẽ nhớ rằng những viên ngọc như vậy được tìm thấy trong các mỏ và đôi khi được thắng trong điều kiện khắc nghiệt ("kim cương máu"). Vì những lý do như vậy, ngành công nghiệp đã nghiên cứu cách sản xuất kim cương tổng hợp vào những năm 1950.

Ngày nay, có một số quy trình để tạo ra kim cương nhân tạo. Không chỉ đối với trang sức mà ngay cả các chuyên gia cũng phải đối mặt với thử thách để phân biệt kim cương tự nhiên với kim cương nhân tạo, mà còn đối với thị trường kim cương lớn hơn nhiều trong lĩnh vực công nghiệp. 

Các đặc tính chính của kim cương tổng hợp khiến chúng rất thú vị cho ngành công nghiệp là:

• Cơ học (độ cứng vượt trội và tính trơ hóa học)
• Quang học (độ trong suốt cao)
• Điện (đặc tính chất bán dẫn)
• Nhiệt (độ dẫn nhiệt cao nhất)

Một số ví dụ về ứng dụng công nghiệp điển hình là dụng cụ gia công và cắt, vật liệu cửa sổ để truyền bức xạ hồng ngoại và vi sóng, và bộ tản nhiệt cho laser và transistor. Kim cương tổng hợp cũng là vật liệu cơ bản cho wafer bán dẫn và Qubits để tính toán lượng tử. 

Theo truyền thống, kim cương được hình thành tự nhiên hàng tỷ năm trước trong vỏ trái đất bởi các nguyên tử cacbon tiếp xúc với nhiệt và áp suất cao. Tuy nhiên, do tiến bộ kỹ thuật, một nguồn kim cương nhân tạo mới đã được tạo ra. Thị trường này có thể được chia thành 2 phương pháp sản xuất chính:

1. HPHT (Nhiệt độ cao áp suất cao)- Phương pháp này dựa trên cách kim cương được hình thành tự nhiên - nén cacbon và thêm nhiệt. Dấu chân thiết bị thường có quy trình kiểm soát lớn và hạn chế.


2. CVD (Lắng đọng hơi hóa học)- Phương pháp này dựa trên việc tạo ra môi trường chân không và sau đó đưa vào các khí cụ thể để kích hoạt phản ứng. Kích thước thiết bị thường có khả năng kiểm soát quy trình nhỏ và tuyệt vời.

Do diện tích nhỏ và khả năng kiểm soát quy trình tuyệt vời, quy trình phát triển MPCVD đã trở nên phổ biến hơn. Một phần quan trọng của quy trình MPCVD là tạo ra và duy trì điều kiện chân không tối ưu bên trong buồng tăng trưởng. Một thiết lập buồng tăng trưởng điển hình trông như sau:

1. Bơm ban đầu xuống áp suất cơ bản khoảng 2E-2 mbar
2. Duy trì áp suất (100-300 mbar, thường trong phạm vi 100-130 mbar) trong khi khí quy trình chảy
3. Làm sạch màu kim cương áp suất thấp sau khi sản xuất

Ngày nay, bơm cánh quạt xoay kín dầu hoặc 2 tầng thường được sử dụng trong quy trình MPCVD. Điều này là do các bơm này rất phù hợp để đạt được áp suất điều hòa thấp nhưng cũng vì chúng chủ yếu được thiết kế để vận hành liên tục ở chân không mịn. Ngoài ra, các bơm này gặp phải tình trạng bôi trơn kém, quá nhiệt hoặc mất dầu cao khi vận hành trong nhiều ngày trong giai đoạn áp suất thô theo yêu cầu của quy trình này.

Bôi trơn bằng dầu của bơm TRIVAC được đảm bảo bởi một bơm dầu tích hợp, cũng cho phép phân phối dầu đồng đều ở áp suất thô, trong khi bơm tiêu chuẩn không có bơm dầu như vậy có thể bị hỏng.

Bơm cánh quạt xoay 2 tầng NEO D được thiết kế để vận hành ở áp suất thô và cung cấp giải pháp hoàn hảo cho các yêu cầu áp suất đa dạng của quy trình phát triển này:

1.  Thiết kế dựa trên dòng bơm công nghiệp SOGEVAC nổi tiếng của chúng tôi và cung cấp độ chắc chắn đã được chứng minh cho các ứng dụng công nghiệp
2. Áp suất cuối thấp có thể dễ dàng đáp ứng yêu cầu bơm xuống ban đầu, nhưng thiết kế của bơm cũng cho phép hoạt động liên tục ở bất kỳ áp suất vận hành nào (thậm chí là thô)
3. Bộ lọc khí thải hiệu quả cao tích hợp có thể giảm hao hụt dầu đến mức tối thiểu về mặt kỹ thuật. Dầu vẫn còn bên trong bơm!
4. Thiết kế nhỏ gọn. Không cần bộ tách sương dầu xả bên ngoài có khả năng hồi lưu dầu

Đối với những khách hàng muốn đạt được áp suất điều hòa trong phạm vi chân không cao <10-3 mbar, Leybold cũng có thể cung cấp nhiều loại bơm turbo như dòng TURBOVAC. Bên cạnh đó, chúng tôi còn cung cấp các đồng hồ đo và phần cứng cần thiết.

Với +175 năm kinh nghiệm và nhiều sản phẩm, Leybold là đối tác tuyệt vời cho sự phát triển kim cương CVD của bạn. Từ bơm thô đến bơm turbo hoặc phụ kiện, chúng tôi có nhiều sản phẩm khác nhau. Chúng tôi cũng có một nhóm ứng dụng chuyên dụng sẵn sàng tính toán cấu hình bơm lý tưởng.

Với một tổ chức hỗ trợ toàn cầu, chúng tôi có thể hỗ trợ hoạt động sản xuất của bạn ở bất cứ đâu.