Редкая фосфоресценция обнаружена в лаборатории CVD

Nov 06, 2023

В последнее время выращенные в лаборатории бриллианты приобрели все большую популярность. Современные передовые технологии позволили воспроизвести естественный рост бриллианта в строго контролируемых условиях. Результатом стало производство выращенных в лаборатории бриллиантов за несколько дней или недель с минимальными инвестициями. Выращенные в лаборатории бриллианты химически, физически и оптически идентичны добытым, но стоят примерно на 50% дешевле.

Химическое осаждение из паровой фазы (CVD) и высокое давление и высокая температура (HPHT) являются наиболее распространенными процессами производства бриллиантов, выращенных в лаборатории, и каждый из методов имеет свои собственные отличительные факторы, позволяющие геммологам и хорошо оснащенным лабораториям идентифицировать их.

Алмазы, выращенные CVD в лаборатории, демонстрируют отчетливую флуоресценцию при воздействии обычной лампы SWUV (коротковолнового ультрафиолета) (280–315 нм). Типичная реакция SWUV, наблюдаемая в бриллиантах, выращенных CVD в лаборатории, представляет собой оранжевый, желтый, зеленый, фиолетовый или синий цвета флуоресценции. Длительное воздействие SWUV может иметь некоторый эффект, и можно наблюдать изменение цвета флуоресценции (Eaton-Magaña & Shigley 2016, Wang et al., 2003, 2005, 2007, 2010, 2012).

Недавно наш интерес привлек выращенный в лаборатории CVD бриллиант весом 1,547 карата, изумрудной огранки, чистоты VS1 и цвета H, который был отправлен в лабораторию Gemological Science International (GSI) в Мумбаи для идентификации после обработки после выращивания.

Спектры поглощения в средней инфракрасной области показали типичные особенности поглощения типа IIa, как это видно на алмазах, выращенных CVD в лаборатории. Никаких дополнительных особенностей поглощения не наблюдалось. (Рисунок 1)

Фотолюминесцентная спектроскопия с возбуждением 532 нм показала пики при 737, 637 и 575 нм (рис.2). Эмиссионные системы 737 нм и 766 нм связаны с центрами кремниевых вакансий, включая умеренно сильные эмиссионные линии NV при 575 и 637 нм (Clark et al., 1995).

Рамановский микроскоп со спектрометрами 532 нм показал чрезвычайно сильные линии излучения NV при 575 и 637 нм, отсутствие дублета 596/597 нм указывает на постростовую обработку. (Рис.3) (Кларк и др., 1995).

DiamondView выявил сильную зеленовато-желтую флуоресценцию при наблюдении по длине, и, что интересно, при повороте на 180 градусов наблюдалась сильная оранжевая флуоресценция. (Рис.4)

Большинство CVD в DiamondView демонстрируют оранжевое, красное, синее, а иногда и пятнистое распределение фиолетового, красного и синего цвета флуоресценции. Фосфоресценция обычно инертна, но в некоторых редких случаях наблюдалась разная степень слабой сине-зеленой фосфоресценции. Исследования показали, что эти переменные цвета флуоресценции и интенсивность фосфоресценции могут быть связаны с ростом алмазов, выращенных CVD в лаборатории. Изменение цветов флуоресценции могло быть связано с дефектами внутренней плоскости кристалла. (Лу, К. и др., 2021).

В результате длительного наблюдения в DiamondView при выключении DiamondView наблюдалась интенсивная красная фосфоресценция в течение нескольких миллисекунд (10-15 миллисекунд), которая быстро менялась на желтую (рис.5). О таких наблюдениях ранее не сообщалось в отношении CVD-алмазов. Эта интенсивная красная фосфоресценция наблюдалась только после длительного воздействия DiamondView.

Предполагается, что возможная причина разных цветов флуоресценции в разных направлениях и фосфоресценции может быть связана с непостоянными дефектами решетки во время процесса CVD-роста.

Использованная литература:

Ван В., Мозес Т., Линарес Р., Шигли Дж.Э., Холл М., Батлер Дж.Э. (2003)Синтетические алмазы ювелирного качества, выращенные методом химического осаждения из паровой фазы (CVD). Г&Г, Том. 39, № 4, стр. 268–283, http://dx.doi.org/10.5741/GEMS.39.4.268.

Ван В., Смит К.П., Холл М.С., Бридинг СМ, Мозес ТМ (2005) Обработанные бриллианты от розового до красного цвета от Lucent Diamonds Inc. G&G, Vol. 41, № 1, стр. 6–19, http://dx.doi.org/10.5741/GEMS.41.1.6.

Ван В., Холл М.С., Мо К.С., Тауэр Дж., Мозес Т.М. (2007) Синтетические алмазы последнего поколения, выращенные методом CVD, от Apollo Diamond Inc. G&G, Vol. 43, № 4, стр. 294–312, http://dx.doi.org/10.5741/GEMS.43.4.294.