CVD 시드 결정이란 무엇인가? 간단히 말해, 합성 다이아몬드 생산을 위한 화학 기상 증착(CVD) 공정에서 다이아몬드 결정의 에피택셜 성장을 유도하는 ‘씨앗’ 기판 역할을 합니다. 다이아몬드 성장의 핵심 기준 역할을 하는 CVD 시드 크리스탈은 일반적으로 고품질 천연 다이아몬드 또는 고압 고온(HPHT) 합성 다이아몬드로 정밀 가공됩니다. 이들은 후속 결정 성장에 안정적인 결정 구조 템플릿을 제공하며, 그 품질은 최종 다이아몬드 제품의 성능과 품질을 직접 결정합니다. 따라서 이들은 합성 다이아몬드 공급망의 근원적 핵심 소재를 대표합니다.
결정 방향은CVD 시드 결정의 핵심적 특성으로, 결정 내 원자 배열 방향을 의미합니다. 이는 다이아몬드 성장의 형태와 특성을 결정하는 데 결정적인 역할을 합니다. CVD 시드 결정은 (100), (110), (111) 방향의 결정 배향을 나타내며, 각각 다른 용도에 적합합니다: (100) 및 (110) 배향은 보석용 원석 다이아몬드 성장에 사용되며, 산업용 단결정은 특정 배향이 필요하지 않습니다.
고품질 CVD 시드 결정 생산에는 진입 장벽이 매우 높으며, 여러 정밀하고 엄격한 제조 공정이 필요합니다. 핵심 작업 흐름은 세 단계로 나눌 수 있습니다.
첫 번째 단계는 원료 선택으로, 기판으로 순도가 높고 결함이 최소화된 천연 다이아몬드 또는 고압 고온(HPHT) 합성 다이아몬드를 우선적으로 사용합니다. 이는 시드 크리스탈의 기초 품질을 보장하는 데 핵심적입니다. 두 번째 단계는 방향성 가공입니다. 레이저 절단 및 연삭과 같은 정밀 기술을 통해 기판을 미리 정해진 치수로 가공합니다. 현재 주류 산업용 CVD 시드는 5~15mm 정사각형 크기입니다. 대형 다이아몬드 제조에서 20mm 이상의 대형 시드 생산은 핵심 기술적 과제입니다. 이 단계에서는 후속 성장 결함을 방지하기 위해 결정 방향에 대한 정밀한 제어 또한 요구됩니다. 세 번째 단계는 정밀 연마 및 검사입니다. 가공된 시드 크리스탈은 표면 거칠기가 기준을 충족하도록 나노 스케일 연마를 거쳐 에피택셜 성장 간섭을 방지합니다. 이후 특수 검사 장비를 활용해 불순물 검출 및 결정 방향 보정을 수행합니다. 또한 두께 제어는 매우 중요하며, 일반적인 두께 범위는 0.3~0.6mm입니다. 이는 성장 과정에서의 구조적 안정성과 후속 가공을 위한 충분한 여유를 동시에 확보해야 합니다.
