대형 고품질 다이아몬드 단결정의 합성과 응용

전문가 제언

○ 보석 중에서 왕좌를 차지하는 다이아몬드는 흑연과 같은 탄소의 동소체이다. 다이아몬드는 세상에서 가장 단단한 물질이며 열전도도가 높고 뛰어난 투명도와 연마했을 때 나타내는 높은 광채로 과학기술분야에서 응용할 분야가 많다.

○ 지하 200㎞ 정도에서 높은 압력과 고온에서 수 십 억년의 걸쳐 생성된 천연 다이아몬드는 뛰어난 특성과 희소가치 때문에 고가이다. 따라서 다이아몬드를 인공적으로 합성하려는 연구가 오랫동안 계속되어 왔다.

○ 1955년 미국의 GE는 천연 다이아몬드가 생성된 환경과 비슷한 초고압 고온(HPHT)에서 다이아몬드 합성에 성공하였다. 0.1㎜ 정도의 작은 알갱이이고 생산단가가 높아 경제성이 없었다. 그 후 기술의 발전으로 1970년대에는 일본의 스미토모, 영국의 드 비어스 등도 합성 다이아몬드를 생산하였다.

○ 이 논문에서는 일본의 Sumitomo Electric Industries Ltd.에서 직경이 1㎝나 되는 10캐럿 크기의 IIa형 단결정 다이아몬드를 합성한 기술을 소개한다. 다이아몬드 합성기술은 상용화와 관련하여 자세한 내용은 나와 있지 않으며 개략적인 사항을 알 수 있다. 정밀한 온도 제어와 우수한 시드 결정의 사용해야 한다는 점이 강조되었다.

○ 합성 다이아몬드는 물리적 성질이 천연 다이아몬드와 동일하기 때문에 높은 강도가 필요한 공구가 대표적인 응용이다. 매년 100톤 정도의 공업용 합성 다이아몬드가 생산되어 절삭기, 분쇄기 등에 주로 사용된다. 이 논문에서 기술하는 고품질 대형 단결정은 방사광 가속기에서 사용하는 광학부품과 반도체기판 등에 사용이 확대될 것으로 기대된다.

○ 국내에서는 1980년대에 KIST에서 다이아몬드 합성에 성공하여 1990년대에 기업에서 공업용 다이아몬드가 생산되었고, 세계 시장에서 차지하는 부분도 상당하다. 앞으로는 보석용 인공 다이아몬드 시장에 진출하기 위한 연구개발이 중요하다고 판단된다.

저자

Hitoshi Sumiya

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2011

권(호)

46(8)

잡지명

セラミックス

과학기술
표준분류

재료

페이지

620~625

분석자

박*철

분석물

• 대형 고품질 다이아몬드 단결정의 합성과 응용.pdf [239,312 byte]

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