Технология осаждения из газовой фазы (CVD - chemical vapor deposition) является уникальной техникой, позволяющей в отличие от метода HPHT (high-pressure high-temperature) синтезировать алмаз не при сверхвысоких давлениях в десятки тысяч атмосфер, а при давлениях ниже атмоcферного. Причём данный метод позволяет не только выращивать отдельные объёмные алмазные кристаллы, но и, что более интересно, наносить сплошные алмазные покрытия на поверхность изделий сложной формы и из различных материалов.
Принципиально процесс CVD-синтеза алмаза выглядит следующим образом: изделие, на которое требуется нанести покрытие, помещается в замкнутый объем, заполненный газовой смесью на основе водорода и углеводорода (источника углерода для построения алмаза) при давлении в десять раз меньше атмосферного и разогревается до температуры 750-1000 °С. Далее молекулам, находящимся в непосредственной близости от осаждаемой поверхности одним из способов (температура свыше 2000 °С, плазма и др.), сообщается высокая энергия, способствующая разложению молекул на активные нестабильные составляющие (радикалы). В результате взаимодействия возникающих радикалов между собой и с горячей поверхностью изделия и происходит конденсация углерода на поверхности в виде алмазных кристаллов. Регулирование параметров процесса позволяет управлять размером кристаллитов, микроструктурой растущего покрытия, его адгезией к поверхности изделия и т.д. Введение ряда дополнительных элементов (азот, бор, фосфор и др.) в газовую смесь позволяет синтезировать легированный необходимой примесью алмаз с целью придания ему n- и p+ проводимости.
К материалам, наиболее подходящим для осаждения на них алмаза, можно отнести: кремний, вольфрам, молибден,
титан, хром и их карбиды, твердые сплавы WC-Co. Поскольку алмаз обладает чрезвычайно низким коэффициентом
теплового расширения, его высокая адгезия возможна лишь к материалам с близкими значениями данного параметра.
Кроме того, материал должен быть устойчив при высокой температуре и к крайне агрессивной газовой атмосфере
в процессе синтеза.
К основным областям применения CVD алмаза можно отнести:
• Покрытия твердосплавного режущего инструмента;
• Покрытия различных пар трения (подшипники, уплотнения и др.);
• Теплоотводы для электроники;
• Ювелирная отрасль;
• Производство химически инертных электрохимических электродов;
• Микро- и наноэлектроника на основе полупроводниковых алмазных гетероструктур;
• Изделия для микромеханики (кантилеверы, микрошестерни и т.п.).
