Công nghệ tăng trưởng lắng đọng hơi hóa học (CVD) đã tiến bộ đáng kể trong hai thập kỷ qua. Trong nghiên cứu này, chúng tôi báo cáo về viên kim cương CVD lớn nhất mà GIA từng gặp, được kiểm tra gần đây tại phòng thí nghiệm Hồng Kông. Viên kim cương được chế tác kiểu emerald này nặng 34,59 ct, kích thước 24,94 × 13,95 × 9,39 mm (hình 1), được sản xuất bởi công ty Ethereal Green Diamond ở Ấn Độ. Nó có màu G và độ tinh khiết VS 2 . Các bao thể than chì nhỏ màu đen đã được tìm thấy. Một số bao thể đứng riêng lẻ, trong khi số khác tạo thành các đám mây nằm giữa các lớp sinh trưởng. Quan sát bằng kính hiển vi cho thấy các hạt dầu hoặc gợn sóng yếu nhìn qua mặt bàn, một đặc điểm đôi khi được thấy ở kim cương đá quý CVD. Nó có xu hướng xuất hiện nổi bật hơn trong kim cương CVD với mức độ biến dạng cao và kiểu lưỡng chiết mạnh khi nhìn qua kính phân cực chéo (hình 2).
Quang phổ hấp thụ hồng ngoại cho thấy không có sự hấp thụ liên quan đến nitơ, điều này phù hợp với kim cương loại IIa. Tuy nhiên, sự hấp thụ yếu liên quan đến boron (đỉnh hấp thụ ở ~2800 cm –1 ) đã được phát hiện, tương ứng với khoảng 2 ppb tạp chất boron. Lượng boron này rất có thể được kết hợp dưới dạng ô nhiễm trong quá trình phát triển kim cương. Có nhiều ý kiến khác nhau về việc liệu ô nhiễm vết này có nên được xem xét trong phân loại kim cương hay không. Quang phổ phát quang (PL) được thực hiện ở nhiệt độ nitơ lỏng (–196°C) với một số kích thích bằng laser (hình 3). Ngoài lượng phát xạ mạnh từ NV 0 và NV – trung tâm ở bước sóng 575 nm và 637 nm, tương ứng, người ta cũng ghi nhận lượng phát xạ kép mạnh vừa phải từ SiV – ở 736.6 và 736.9 mm. Người ta cũng quan sát thấy sự phát xạ yếu ở bước sóng 946,4 nm, có thể do khuyết tật SiV 0 . Các đặc điểm phát xạ quan trọng khác bao gồm phát xạ mạnh từ khuyết tật H3 ở bước sóng 503,2 nm và dải phát xạ yếu với các đỉnh ở 566,0, 566,7 và 567,7 nm. Sự phát xạ ở bước sóng 596/597 và 467,6 nm, thường gặp ở kim cương tổng hợp CVD, đã giảm đi khi xử lý ở nhiệt độ cao. Những quan sát và đặc điểm quang phổ này đã xác nhận rằng viên kim cương CVD này đã được ủ dưới áp suất cao và nhiệt độ cao (HPHT) để cải thiện màu sắc của nó. Ngược lại, không có phương pháp xử lý màu sau tăng trưởng nào được áp dụng cho viên kim cương tổng hợp CVD nặng 16,41 ct được kiểm tra một năm trước đó tại phòng thí nghiệm ở New York (W. Wang et al., “New record size for CVD laboratory-grown diamond,” GIA Research News, January 27, 2022).
Hình ảnh huỳnh quang DiamondView cho thấy các dỉa màu lục và màu lam. Các đường sinh trưởng CVD điển hình có thể nhìn thấy rõ ràng (hình 4). Huỳnh quang màu lục là do khuyết tật H3, được tạo ra trong quá trình ủ HPHT. Cấu trúc dải này tiết lộ ít nhất tám bước tăng trưởng để đạt được độ sâu đủ cho viên kim cương lớn này. Ngoài ra, phát hiện lân quang màu lam mạnh với dải tương tự đã được phát hiện trong DiamondView.
Viên kim cương CVD rất lớn này đại diện cho một cột mốc quan trọng trong sự phát triển CVD. Những viên kim cương tự nhiên có kích thước và chất lượng tương tự là rất hiếm. Chúng tôi sẽ tiếp tục theo dõi sự phát triển trong công nghệ phát triển kim cương để đảm bảo tất cả kim cương được xác định chính xác trong phòng thí nghiệm GIA.
Theo: Ka Wing Tam and Terry “Ping Yu” Poon, Gems & Gemology, Summer 2023, Vol. 59, No. 2