警惕CVD合成钻石及CVD化学气相沉积法合成钻石的鉴别
CVD钻石19化学气相沉淀法(也称CVD法)合成钻石概述
CVD钻石化学气相沉淀法（也称CVD法）合成钻石概述化学气相沉淀法，简称CVD法，可以用于人工合成钻石。
最近，由于技术的突破，可以生产出大颗粒的钻石，国检中心在近期日常委托检验中，陆续发现了两批次CVD合成钻石，证明CVD合成钻石已经进入国内市场，引起了大家的关切。
笔者从宝石人工合成的角度，介绍一下化学气相沉淀法（也称CVD法）合成钻石。
一、化学气相沉淀法（也称CVD法）合成钻石的历史和现状但当时CVD法生长钻石的速度很慢，以至很少有人相信其速度能提升到可供商业性生长。
从1956年开始俄罗斯科学家通过研究，显著提高了CVD合成钻石的速度，当时是在非钻石的基片上生长钻石薄膜。
20世纪80年代初，这项合成技术在日本取得重大突破。
钻石的生长速度已超过每小时1微米（0.001mm）。
这在全球范围内引发了将这项技术用于多种工业目的的兴趣。
图1 无色－褐色CVD合成钻石一颗由美国CVD钻石公司（CVD钻石中国公司www.cvd.hk,,）生产的高温高压(HPHT)处理的化学气相沉积法(CVD)合成钻石，重0.226克拉20世纪80年代末，开始从事CVD法合成钻石的研究，并迅速在这个领域取得领先地位，提供了许多CVD合成多晶质钻石工业产品。
这项技术也在珠宝业得到应用，用于某些天然宝石也包括钻石的优化处理。
尽管当时CVD合成钻石的生长速度有了很大提高，使得有可能生长出用于某些工业目的和宝石镀膜的较薄的钻石层，但要生产可供切磨刻面的首饰用材料，因需要厚度较大的单晶体钻石，仍无法实现。
一颗0.5克拉圆钻的深度在3mm以上，若以每小时0.001mm速度计算，所需的钻坯至少要生长18周。
可见，低速度依然是妨碍CVD法合成厚单晶钻石的主要因素。
进入20世纪90年代，CVD合成单晶体钻石的研发取得显著进展。
进入本世纪，首饰用CVD合成单晶体钻石的研发有了突破性进展：多年从事CVD合成单晶钻石的研发。
2003年秋开始了首饰用CVD合成单晶钻石的商业性生产，主要是Ⅱa型褐色到近无色的钻石单晶体，重量达1ct或更大些。
人造钻石
人造钻石目录[隐藏]简介人造钻石的鉴别方法人造钻石的生产方法国内人造钻石水平进展合成钻石的鉴别简介人造钻石是一种由直径10到30纳米的钻石结晶聚合而成的多结晶钻石，早期的人造钻石由于空气中的氮原子进入钻石晶体而呈淡淡的糖稀颜色，经过科学家的改良制作方法，现在生产的人造钻石在外观上和天然钻石没有任何差异，由于生成环境的不同，人造钻石的的分子结构并不是天然钻石的完全八面体结构而是一种复杂结构，从而会产生磷光现象。
随着人造钻石生产技术的成熟，其造价低廉，且可以制作出各种颜色的钻石而在珠宝市场上崭露头角。
虽然出自实验室或工厂的人工合成钻石已有几十年的历史，但是具备宝石质量的人造钻石是最近才出现的。
本来人造钻石主要用于制造切割工具等工业用途上，但现在同样也被使用在珠宝首饰上。
公平交易的法则要求人造钻石商在销售时如实说明其质量实况，并用一般接受的词汇来描述，如“人工合成”、“人造”或“实验室制造”。
几乎所有的人造钻石都属于Ib 型，而此类型在天然钻石中只占不足百分之二。
有一种不很昂贵的设备能验证Ib型的钻石，但要确定一颗钻石是否是人工合成的，则依赖于合资格的宝石实验室的检测。
1954年，人造钻石首次成功合成，当时，一批通用电器公司的研究员在实验室里制造出一颗钻石，他们仿造钻石在自然界形成的环境，给碳加以极度的高温和高压。
同样在上个世纪五十年代，另一种制造合成钻石的方法被研发成功，这种叫化学气相沉积（CVD）的方法，在很低压力和相对低的温度下，将碳从含碳的混合气体沉积成钻石基体。
人造钻石的鉴别方法人造钻石的品质精良外貌与天然钻石难以区分，但是还是有办法的，钻石商可以用非常简单的方法确认钻石是否在实验室培养长大，他们用的是强力磁铁，因为人造钻石内部有培养过程残留的金属结晶，强力磁铁便能将钻石吸起。
人造钻石的生产方法在2300℃、15到18万个大气压的高温高压环境下，在中心放一颗很小的天然钻石作为种子，在种钻周围是高温金属液体，在金属溶液的上层是石墨，在这种环境下石墨中的碳原子会从金属院子中列队走向钻石从而形成新的钻石。
钻石与合成钻石的鉴别
中 国大 陆 所 通 报 的首 饰 界 合 成 钻 石 均 为 Ｃ ＶＤ 产品 。 主要的特征： 沿ｆ １ ｏ ｏ ｝ 面层状生长—— 合 成钻石 的特征 为天然钻石 与合 成钻石 的区分 提供依据 。
三 、天 然钻石 与合成钻石 的鉴 别
基 于 以 上 特 征 ， 选 择 合 适 的 设 备 方法 ，
（ ２ ） Ｉ ｂ型— —孤氮， 天然 Ｉ ｂ型钻石极少 。 （ ３ ）Ｉ Ｉ ａ型 — — 不 含 Ｎ 或 Ｎ 质 量 分 数 小
于０ ． Ｏ ０ １ ％。
（ ４ ）ｌ ｉ ｂ型 — — 含 少 量 硼 。
二、合成钻石 的类型
１ 、Ｈ Ｐ ＨＴ合 成 钻 石
这种合成钻石几乎全部是 Ｉ ｂ型 。主要的 特 征是，有种 晶；可能有金属（ 铁 、镍） 触媒残 余 ； 不 同 生长 区域 （ 八面 体 ｛ ｌ １ １ ） 和 六 面 体 ｛ ｌ １ Ｏ ） ） 杂质成分（ 如 Ｎ） 含量不同
（ 二 ）ＨＰ ＨＴ合 成 钻 石 的鉴 别
四、注意事项
净 度不佳不是 天然钻石 的特 性 ，合中 成钻 石 也 可 以净 度 较 差 ， 目前 的 合 成 钻 石 Ｖ ｖｓ ～ Ｐ 级均有产 品；云雾、暗色包体（ 包括金属光泽 — ＾ ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 帕 ． ． ｌ ． ． ｊ ． ． ． ． ． ． ． ． ． Ｌ 包 体和石墨包体） 、羽状 纹等内部特 征 ，不能 成 为天 然 合 成 钻 石 的 区分 依 据 ：Ｅ ＤＸ ＲＦ 、 电 子探 针 检 测 到 的 Ｎｉ ， 不 能 成 为 天 然 与 合 成 区 分 的依据 。磁性对 ＨＰ ＨＴ 合成钻石有一定意义 但 不能作为结 论性证据 ；尽 管采集光致 发光 鸭 光 谱 时 所 用 的 设 备 可 能 是 拉 曼 光 谱 仪 ， 但 需 要认识到 拉曼和光致发光的区分 。
高压高温处理CVD合成Ⅰb型黄色钻石的鉴定特征
缺陷很不稳定，经高压高温 后，H会被分解,
并与C原子结合形成[C — H（缺陷；位于
3 107 cm-1处的吸收峰表示该
过了高温退
火；近红外吸收光谱未见8 753, 7 354, 6 856、
6 524 cm-1处的与氢相关吸收峰，这些吸收峰在
经高压高温 后消失⑷。
g /cmi
图2样品的中红外光谱 Fig. 2 MiW-IR spectrum of the sample
是由于束状结构位错造成，绿色荧光是由于
H3中心造成$这种分 察到过$
象在天然钻石中 1
图4 DiamondViewTM钻石观察仪观察样品的荧光和磷光图像
Fig.4 FluorescenceandphosphorescenceimagesofthesampleunderDiamondViewTM +从台面方向观察的荧光；b从台面方向观察的磷光；c从亭部方向观察的荧光；止从亭部方向观察的磷光
相关文 1
$过
、
、
等测 对
1颗CVD合成lb型钻石
行 分析，结
果显示其经过了高压高温处理，颜色 ，黄色
（色
表分
）， 文 在 为 高 压 高 温
CVD合成lb型黄色钻石的
法相
$
1样品及测试方法
1.1样品特征
样品重0. 75 Ct,为标准圆钻型切工，颜色达
到国家标准GB/T 34543 — 2017亮淡彩黄，净度
认为是A氮集合体和氢缺陷结合的变体，也被
称为A'9（，这2个特征峰的岀现表明该
过
高压高温处理。位于2 925、2 871 cm-1和
2 850 cm-1处的吸收峰与C-H缺陷相关'10（,位
CVD合成钻石
颜色 N:无色-黄色，褐色 C:黄色，金丝鸟黄， 呈块状分布，浓淡明显
天然钻石和CVD合成钻石的区别
磁性 N：无-微弱 C：强，可感觉到
可见光谱 N：415nm、471nm吸收谱线 C：无415nm吸收谱线
导电性N:一般不导电 C：导电
紫外荧光
（紫外荧光灯）
阴极发光图
(阴极发光显微镜）Байду номын сангаас
红外 N：主峰1130cm-1，伴弱峰 1282cm-1,、1365cm-1和 1170cm-1主峰， C：只有1130cm-1，无弱峰
CVD ( Chemical Vapor Deposition )
CVD是一种制备材料的气相生长方法，它是把一种或几 种含有构成薄膜元素的化合物、单质气体通入放置有基材 的反应室，借助空间气相化学反应在基体表面上沉积固态 薄膜的工艺技术。
2.CVD钻石是怎样合成的？
（合成装置）
3. 辨一辨 ?
4. 钻石的4C
O CLARITY净度，每颗钻石都含有天然的内含物，犹如天然胎记， 而这些内含物的数量、大小、形状、颜色则决定一颗钻石的净度及 独特性。顾名思义，内含物藏在钻石之内，而且可呈不同颜色：白、 黑、无色、甚至绿色或红色。大部份内含物都不能以肉眼辨析，须 在10倍放大镜下才明显看到。
COLOR颜色
O COLOR颜色，钻石的颜色越接近纯净的白色，就代表它的质量非 常优异。钻石颜色评鉴和分类是根据GIA制定的标准，从D（优质白 色）到Z（淡黄色或棕色）按字母顺序排列，共分为23个等级。
紫外荧光灯
紫外荧光区别天然钻石与CVD钻石
它们不仅在荧光的颜色上, 而且在颜色的分布方面有明显差异。自 然钻石在长紫外线照射下多见蓝色及少量的黄色荧光, 而在短紫外线下 无或者有较弱的蓝色、黄色荧光, 并且荧光效果呈均匀状或不均匀的带 状分布。而合成的黄色钻石则在长、短紫外线照射下发中—强的黄绿色 荧光, 并且短紫外线的荧光强度强于长紫外线的荧光强度。
CVD钻石合成原理及识别特征
CVD钻石合成原理及识别特征CVD（化学气相沉积）钻石合成是一种通过在特定的环境条件下利用化学反应来制造人造钻石的方法。
其原理是在密封的高温高压反应室中，将适当的气体混合物引入，气体分解后的碳原子在衬底上沉积形成钻石晶体。
1.准备衬底：选择合适的衬底材料，可以是钨、碳化硅等，表面需进行处理以提高结晶质量。
2.制备气体混合物：通常将氢气和一定的甲烷或其它含碳气体混合，经过预处理后进入反应室。
3.形成激活区：在反应室中提供足够的能量，通常通过微波或其他加热手段提供，使气体混合物分解，释放出游离碳原子。
4.沉积过程：游离的碳原子在衬底上进行结晶生长，逐渐形成钻石晶体。
5.晶体生长：经过一定时间的沉积，钻石晶体逐渐生长，可以采用控制温度、气体浓度和衬底运动等方法来控制其尺寸和形状。
6.冷却与提取：冷却反应室以停止生长，然后将钻石晶体从衬底上取下，进行后续的加工和处理。
1.物理特征：CVD钻石通常具有完整的结晶形态，表面光滑平整，没有明显的晶体缺陷和裂纹。
其颜色可以是无色、黄色或稳定的棕、蓝、绿等，可以通过人工处理改变颜色。
2.光学特征：CVD钻石具有较高的折射率和散射率，其光学性质与天然钻石相似，但可能存在一些区别，如CVD钻石的斑点分布和颜色均匀性可能不如天然钻石。
3.元素特征：CVD钻石中常常含有一些化学特征元素，如氮、硼等，这些元素的含量和分布在一定程度上可以帮助鉴别CVD钻石和天然钻石之间的差异。
4.器械特征：利用特定的测试仪器，如拉曼光谱仪、热导率仪等，可以通过测量CVD钻石样本的物理性质来进行鉴别。
例如，CVD钻石的热导率较低，而拉曼光谱中的特征峰也可能与天然钻石不同。
总之，CVD钻石合成的原理是利用化学反应在高温高压环境下将碳原子沉积在衬底上，通过控制参数和工艺来实现钻石晶体的生长。
识别CVD 钻石的特征主要包括物理特征、光学特征、元素特征和器械特征等。
这些特征可以用于鉴别CVD钻石和天然钻石之间的差异，确保消费者能够选择到真正的钻石产品。
CVD钻石19化学气相沉淀法合成钻石概述
CVD钻石19化学气相沉淀法合成钻石概述CVD（化学气相沉淀）法合成钻石是一种高温高压的化学过程，在这个过程中，以气相中的碳源为原料，通过热化学反应在钻石表面沉积碳原子，最终形成钻石晶体。
CVD法合成的钻石可以制备出高质量的大面积单晶，具有广泛的应用前景。
CVD法合成钻石的过程主要包括：原料气体制备、反应器和条件、沉积反应和生长机制等。
首先，需要制备合适的原料气体，通常选择甲烷（CH4）作为碳源，高纯度的氢气（H2）作为载体气体，将它们混合，并将气体充入反应器中。
反应器通常使用高温高压的环境，通常在1000-1400摄氏度和20-100大气压之间。
在反应器内，甲烷分解产生游离的碳原子，碳原子在金刚石衬底表面沉积形成钻石晶体。
一般来说，还需要加入适量的添加剂，如BOC钼盐、吡啶、镁等，以调控沉积速率和晶体质量。
CVD法合成钻石具有以下优点：首先，相对于天然钻石和化学合成钻石，CVD合成钻石可以制备出大面积的单晶，这对于制备钻石片和光学器件等具有重要意义；其次，CVD法合成钻石的化学过程可以进行多种改性处理，使得合成的钻石具备不同的性质和应用特点；此外，CVD法合成钻石的成本相对较低，可以实现大规模的产业化生产。
CVD法合成钻石的机理主要有两个：热裂解机理和化学反应机理。
热裂解机理认为，当甲烷气体在高温高压环境下传输到钻石表面时，发生了热裂解反应，将甲烷分解生成游离的碳原子，并在钻石表面沉积形成钻石晶体。
化学反应机理认为，在热裂解反应的基础上，氢气和其他添加剂参与了化学反应，调控了生长速率和晶体质量。
随着技术的不断进步，CVD法合成钻石在各个领域的应用也越来越广泛。
例如，CVD合成的钻石作为光学材料，具有高光学质量和热导率，可以用于制备高性能激光器、光学窗口和透镜等；此外，CVD法合成的钻石还可以应用于半导体材料、电子器件和生物医学领域，如制备高质量的电子材料、电子器件散热材料以及生物传感器等。
总之，CVD法合成钻石是一种重要的化学过程，可以制备出高质量的大面积单晶钻石。
警惕CVD合成钻石及CVD化学气相沉积法合成钻石的鉴别
警惕CVD合成钻石及CVD化学气相沉积法合成钻石的鉴别国家珠宝玉石质量监督检验中心在近期的日常委托检验中，陆续发现两批次化学气相沉积法合成钻石(简称CVD合成钻石)。
由于此类合成钻石与天然钻石极为相似，在检测过程中仅凭肉眼难以与普通天然钻石区分.一、合成钻石的主要特征CVD经NGTC实验室检验的两批次CVD合成钻石，具有以下共性：1. 大小：克拉重量较大，多数在0.50克拉左右。
2. 颜色：为近无色，颜色级别多在I-J色。
3.净度级别：多数为VS，内部可见黑色包体，与天然钻石中的包体相似，不具金属光泽。
肉眼或显微镜下很难与普通的天然钻石相区别。
4. 紫外荧光：长波紫外灯下无荧光，短波紫外光下具有弱或极弱荧光，无磷光。
5. 检测：建议“进一步检测(II型)”DiamondSure6. 检测：可见蓝绿色荧光以及蓝色磷光，具有该合成方法特征的生长纹理。
DiamondView7. 红外光谱检测：为IIa型，不含氮。
8.光致发光光谱检测：见737nm荧光峰。
NGTC实验室的鉴定结论为CVD合成钻石，且合成后经过热处理。
二、相关信息1. 合成钻石的来源为境外，主要通过香港的采购渠道进入国内市场。
2. 内地钻石商将该类合成钻石视为天然钻石购入，钻石本身未带腰围印记，供应商未附任何说明。
3. 合成钻石交易延用天然钻石的交易规则，一般成手批发，报价平均比天然钻石低10%左右。
三、建议1. 相关珠宝玉石首饰检测机构加强对技术人员的专业培训，严格规范钻石检测排查流程，提高警惕，保证钻石鉴定分级结论的准确可靠。
2. 建议各相关企业加强对业务人员的培训和指导，适当增加简易的技术手段，如钻石发光性的观察等，在钻石交易过程中提高防范意识，遇有疑问，要借助有资质的实验室的专业技术力量，严把企业进货的质量关。
记得在一次中国地质大学（武汉）珠宝学院的珠宝文化论坛上，杨明星院长讲述今年他在GAAJ （Gemmological Association of All Japan全日本宝石协会）参观的经历。
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警惕CVD合成钻石及CVD化学气相沉积法合成钻石的鉴别国家珠宝玉石质量监督检验中心在近期的日常委托检验中，陆续发现两批次化学气相沉积法合成钻石(简称CVD合成钻石)。
由于此类合成钻石与天然钻石极为相似，在检测过程中仅凭肉眼难以与普通天然钻石区分.一、合成钻石的主要特征CVD经NGTC实验室检验的两批次CVD合成钻石，具有以下共性：1. 大小：克拉重量较大，多数在0.50克拉左右。
2. 颜色：为近无色，颜色级别多在I-J色。
3.净度级别：多数为VS，内部可见黑色包体，与天然钻石中的包体相似，不具金属光泽。
肉眼或显微镜下很难与普通的天然钻石相区别。
4. 紫外荧光：长波紫外灯下无荧光，短波紫外光下具有弱或极弱荧光，无磷光。
5. 检测：建议“进一步检测(II型)”DiamondSure6. 检测：可见蓝绿色荧光以及蓝色磷光，具有该合成方法特征的生长纹理。
DiamondView7. 红外光谱检测：为IIa型，不含氮。
8.光致发光光谱检测：见737nm荧光峰。
NGTC实验室的鉴定结论为CVD合成钻石，且合成后经过热处理。
二、相关信息1. 合成钻石的来源为境外，主要通过香港的采购渠道进入国内市场。
2. 内地钻石商将该类合成钻石视为天然钻石购入，钻石本身未带腰围印记，供应商未附任何说明。
3. 合成钻石交易延用天然钻石的交易规则，一般成手批发，报价平均比天然钻石低10%左右。
三、建议1. 相关珠宝玉石首饰检测机构加强对技术人员的专业培训，严格规范钻石检测排查流程，提高警惕，保证钻石鉴定分级结论的准确可靠。
2. 建议各相关企业加强对业务人员的培训和指导，适当增加简易的技术手段，如钻石发光性的观察等，在钻石交易过程中提高防范意识，遇有疑问，要借助有资质的实验室的专业技术力量，严把企业进货的质量关。
记得在一次中国地质大学（武汉）珠宝学院的珠宝文化论坛上，杨明星院长讲述今年他在GAAJ （Gemmological Association of All Japan全日本宝石协会）参观的经历。
当中有个细节：他讲到，GAAJ 的工作人员通过观察钻石的荧光性及相关测试检测出了一颗CVD合成的钻石。
当时听在心里觉得挺兴奋，这种一直被认为是小概率事件的情况发生了。
这也激发了我对从“荧光性的不正常”来怀疑是否为CVD合成钻石的兴趣。
国内很多网站、博客对CVD法的态度是“CVD法不能生产宝石级钻石”“还远不能用来合成宝石级钻石，这种技术有时被用于钻石及其它材料的表面镀层，在珠宝首饰业应用还十分有限”；除了在薄膜材料制备的研究外，国内相关的宝石机构研究报告也相当有限（CVD钻石样本不易获得）。
其实早在2005年GAAJ就已经对CVD合成钻石进行了样本研究，发表了一些文章，我也有心翻译了部分，浅显地研究了下。
节选部分发在博客里，跟大家共同探讨，翻译不到位的，还请各位朋友指正。
相信，我们的宝石实验室碰到了GAAJ实验室的情况我们也应该能从容面对。
其实我们有理由相信，尽管现在CVD法并没有被大量应用于宝石业，但是十年之后随着CVD法的不断改进，必定会像HPHT 法一样引起人们的重点关注。
Identification of CVD Synthetic DiamondGemmological Association of All Japan, Research Laboratary;Hiroshi KITAWAKI (FGA,CGJ), Ahmadjan Abduriyim(Ph D), Makoto OKANO (CGJ)Translated by Elpha.Wang（Gemological Institute of CUG ）翻译：王冰（中国地质大学珠宝学院）全日本宝石协会对由Apollo公司和Element Six（De Beers Industrial Diamond Division）用CVD法合成钻石进行了宝石学研究，这些需要测试的样品为褐色至近无色的Ⅱb型钻石，并且通过常规的仪器很难与天然钻石相区分。
但是，这些样品在紫外荧光下典型的橙色荧光（orange fluorescence under ultraviolet light）和缺少在天然Ⅱb型天然钻石中常见的由于应力作用导致而被称为“榻榻米”的不规则双折射结构（图见后文，Elpha注）。
这些特征表明了样品为合成的。
通过像光致发光PL （photoluminescene）和阴极发光CL（cathode luminescene）实验室技术的联合使用，可以清楚的区分CVD合成钻石和天然钻石。
◆ Introduction在90年代初期，宝石市场出现合成钻石和一种在业界广为人知的仿钻新材料（指合成碳化硅材料，Elpha注）。
当时大多数合成钻石为带黄色的Ⅰb型且重量常常小于2ct，然而，Ⅱa型近无色和Ⅱb型蓝色合成钻石材料在市场上也同样存在。
近几年，通过辐照法和热处理技术也生产出了粉色至红色或者紫色钻石，这些钻石都经过了高温高压（HPHT）处理过程，而鉴定它们的方法是根据对HPHT处理非常重要的方面——晶体生长环境（growth environment）和晶体形态（crystal morphology）。
据Rapaport news报道：2003年8月，位于美国马萨诸塞州波士顿的Apollo公司公布了将销售宝石级CVD合成钻石的计划。
据称，Apollo公司已经改进了生产技术，制造出了可以和自然界稀少的Ⅱ型钻石相提并论的超过2mm厚度的高质量刻面型CVD合成钻石。
同时，Apollo公司承诺将完全公开这些钻石的信息，比如通过在钻石上用激光刻上印记的方法；Apollo公司还宣称CVD合成钻石和HPHT处理钻石一样，在常规宝石学仪器检测条件下不可以被区分。
尽管CVD钻石在宝石业界没有引起太多关注，近今年的研究却表明CVD法可以生产出几个毫米厚的高质量钻石。
当然，CVD法合成钻石不大可能立刻对宝石业产生重大影响。
但是，正如十多年前Chatham Created Gems宣称即将销售HPHT法合成钻石，并且把我们引向到了现在如此关注HPHT钻石这样的境地，所以不仅宝石学家，还有那些和宝石产业相关的人士都应该注意CVD法合成钻石今后的发展方向。
◆ What is CV D synthesis?气态沉积法是一种通过吸附作用和热分离出气态物质中的原子和分子的方法来生长晶体的技术。
当这种晶体生长过程中需要化学反应，称之为化学气相沉积法（CVD）；当晶体按照物理过程生长，则称之为物理气相沉积法（PVD）。
在合成钻石的方法中，HPHT法是指在高温高压下，钻石的热力学稳定区域内合成钻石（碳的晶体）；与之相反的是，在CVD合成钻石过程中，气态有机化合物（如含有钻石成分碳元素的甲烷）在低温低压（常为0.1个大气压），钻石的热力学亚稳定区域，被离解成自由基（碳原子和氢原子或甲基CH3和氢原子，Elpha注），并在800~1000℃的衬底上沉积形成钻石。
当衬底使用单晶钻石时（无论是天然的还是HPHT法合成的），在衬底上将生长出单晶体的钻石；然而使用硅、钨或钼做的衬底时，衬底上将长出多晶体的钻石。
激活原料气体（指碳基气体，Elpha注）需要非常大的能量，一般有以下几种方法：通过加热灯丝（hot filament method热丝化学气相沉积），通过微波加热等离子体（microwave plasma method微波等离子体辅助化学气相沉积）,通过高频加热等离子体（high frequency plasma method高频等离子技术）和通过燃烧火焰加热（combustion-flame method燃焰技术）。
在这些方法中，微波等离子体化学气相沉积法适合用来合成大尺寸和高质量的单晶体钻石，尽管它不是适合大规模合成钻石的CVD方法。
①在基座上放置钻石衬底（种晶），并将空腔内的压强降到0.1个大气压②在空腔内注入甲烷气体和氢气，并用微波束加热形成等离子体③碳原子在钻石衬底上沉积④种晶像微小的钻石砖块一样生长（长成方形，Elpha注），一天能生长0.5个毫米⑤打开空腔，取出钻石砖块，切成薄片作为半导体或者切割抛光成宝石级钻石。
Sample and method总共9块CVD合成钻石被用于这项研究。
其中3块借自DTC Research Centre，由Element Six（De Beers Industrial Diamond Division）出于研究目的生产（Photo 1）。
其中两为方形切割带棕色调的合成钻石，剩下的一块近乎无色，被切割成了扁平状。
早在20世纪80年代末期，Element Six已经开始了CVD合成钻石用于宝石用途的可行性研究。
剩下的6块非销售用CVD钻石样品我们借自于Branko Deljanin of European Gemological Laboratory (EGL)，由Apollo公司生产（Photo 2）。
这其中的4块为刻面型，但是另外两块未切割长得有点凌乱（Photo 3）。
这些样品中有两块经过HPHT处理以减弱颜色。
（Photo 4）除了常规的检测，像宝石显微镜观察，紫外荧光和分光镜测试，还有光谱学测试（紫外可见光光谱分析，近红外和红外区域测试），X荧光分析，阴极发光测试（CL），和光致发光测试（PL）也同样被应用到研究这些样品中。
◆ Identification of CVD diamonds-basic theory-和HPHT法相比，用于合成CVD钻石的反应空腔很容易扩大，这就意味着CVD法可以被发展用来合成大尺寸的钻石。
然而，因为生长速率极低，CVD法较难在厚层处生长钻石。
据计算，用20世纪80年代早期的技术，钻石生长层需要花费4个月的时间才能生长达到一定厚度，从而获得0.5克拉完美切割的钻石，达到1克拉需要6个月的时间。
为了解决生长速率的问题，晶体生长取向需要定位在{100}，同时维持生长条件（加热类型、原料气体浓度、衬底温度）使得{100}面的生长优先于{111}面。
从最近的研究得知，通过添加氮气可以加速CVD钻石生长速率，在合适的生长环境下可以超过100μ m/h 。
这些CVD合成钻石和天然钻石生长环境的差别是鉴别区分它们的关键，观察的例子有不同的晶体形态、生长环境和不同的杂质元素。
Figure 2：天然钻石和CVD合成钻石的晶体形态。
大多数天然钻石仅由{111}生长面组成，但是CVD合成钻石（单晶体）由大的{100}和较小的{111}面构成◆Stan dard Identification Tests◇ Appearance由Apollo公司合成的CVD钻石原石和天然钻石原石的外观大不相同。
大多数的天然钻石为八面体形态，可是CVD钻石为扁平形态（Fig 2）。