Schmucksteine aus synthetischem Diamant

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Chemische Gasphasenabscheidung optimiert

In über 15 Jahren haben die Forscher am Fraunhofer IAF die Abscheidung von polykristallinen Diamantschichten mittels Mikrowellen-Plasma-unterstützter chemischer Gasphasenabscheidung (engl. Microwave Plasma Chemical Vapor Depostion, MWPCVD) perfektioniert. Die besondere Bauform des Reaktors resultiert aus dem ellipsoiden Reflektor. Über Multiantennen-Geometrie wird die Mikrowelle in den Reaktionsraum eingekoppelt.

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Mittlerweile ist das Verfahren so ausgereift, dass eine Vielzahl einkristalliner Diamantschichten parallel in relativ kurzer Zeit abgeschieden werden kann. Konkurrierende Verfahren wie das Hochdruck-Hochtemperatur-Verfahren (engl. High-Pressure High-Temperature, HPHT) haben es bislang nicht geschafft, Diamanten mit so hohem Reinheitsgrad in großen Mengen zu prozessieren. Der hierbei benötigte hohe Druck und eine Temperatur von über 1500°C erlauben nur die Züchtung einzelner Kristalle.

Anders bei der chemischen Gasphasenabscheidung am Fraunhofer IAF: in einem Niederdruckverfahren werden die Diamantkristalle bei einer Temperatur von 800°C mit hoher Wachstumsrate gezüchtet.

Diamant ist nicht nur schön anzusehen, sondern auch in Kombination mit beispielsweise Bor oder Phosphor ein vielversprechender Halbleiter. Aufgrund seiner außergewöhnlichen Wärmeleitfähigkeit ermöglicht Diamant als Grundwerkstoff für elektronische Bauelemente sehr hohe Leistung ohne externe Kühlung. So kann er zukünftig nicht nur in Schmuck sondern unter anderem in Leistungsbauelementen für die Satelliten-Kommunikation, Linsen für Hochenergie-Laser oder Einzelphotonen-Emittern eingesetzt werden.

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