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化學蒸氣沉澱法(chemical vapor deposition，以下簡稱CVD)的鑽石生長技術在過去二十年間有了顯著的進展。
在本研究中，我們紀錄了GIA經手過的最大CVD鑽石，最近在GIA香港鑑定所接受檢測。這顆祖母綠車工的鑽石，重量為34.59克拉，尺寸為24.94×13.95×9.39mm(圖一)，由印度籍的伊斯瑞爾綠鑽石公司(Ethereal Green Diamond)生產。它的成色是G，擁有VS2淨度。我們發現了一些微小的黑色石墨內含物；有些單獨存在，有些則是成群組成雲狀物，夾雜於生長晶層之間。顯微鏡下觀察顯示，鑽石桌面下具有微弱的油狀或波狀紋理；這是CVD鑽石中有時會出現的特徵。透過交叉偏光鏡觀察時，此透爭在具有高應力紋(strain)和強烈雙折射圖案(birefringence)的CVD鑽石中，會更加明顯(圖二)。
紅外線吸收光譜分析後，顯示此鑽石不具與氮相關的吸收；這與IIa型鑽石的特徵一致。但我們同時也檢測到與硼相關的微弱吸收(在約2800cm-1處)，對應約2ppb的硼元素雜質。這微量的硼，很可能是在鑽石生長過程中的污染物。關於鑽石分類方式是否應考慮到此這微量污染物，專家們存在不同的意見。我們在液態氮溫度(攝氏-196度)下以數種不同波長之激光刺激出的光致發光(photoluminescence，縮寫PL)光譜進行分析。除了分別在575和637nm處有來自NV0和NV-缺陷中心的強發光線之外，我們還記錄到來自SiV-的雙峰發光特徵，波長分別為736.6nm和736.9nm。另外還可還觀察到了一個在946.4nm處的微弱發光，可能來自SiV0缺陷。其他重要發光特徵包括在503.2nm處的H3缺陷強發光，以及在566.0/566.7/567.7nm處的微弱發光帶。在經過高溫處理後，原始CVD鑽石中常見的596/597/467.6nm處的發光特徵減弱了。這些觀察和光譜特徵，確認了這顆CVD鑽石經歷過高壓高溫退火(HPHT annealing)處理，以改善其顏色外觀。相比之下，一年前在GIA紐約鑑定所檢測過的16.41克拉CVD鑽石，並未經過生長後的顏色處理(詳見Wang等多人合著文章，發表於2022年1月27日的GIA研究新聞)。
DiamondView螢光成像儀可拍出綠色和藍色的帶狀圖案。典型的CVD鑽石生長條紋也清晰可見(圖四)。綠色螢光來自於在HPHT退火過程中形成的H3缺陷。這種帶狀結構顯示製造者至少用了八次的生長步驟，才能達到足夠深度的結晶，以形成這顆大鑽石。此外，DiamondView儀器還檢測出具有強藍色磷光的類似帶狀結構。
這顆非常大的CVD合成鑽石代表了CVD生長技術的一個里程碑。在礦區產出的鑽石中，具有接近本案例大小和品質的鑽石非常罕見。我們將繼續密切關注寶石級鑽石生長技術的發展，以確保所有鑽石在GIA鑑定所中都被正確辨識。
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本文作者譚嘉穎(Ka Wing Tam)是專職寶石學家、潘秉諭(Terry “Ping Yu” Poon)是鑽石鑑定部門經理，兩人皆任職於GIA香港鑑定所。
圖片截取自原文網址。
Gems & Gemology是GIA出版的專業寶石科學季刊，可於官網www.gia.edu免費線上閱覽。
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英文原文網址：https://www.gia.edu/gia……/cvd-diamond-over-34-carats
