L'orientamento del cristallo è una proprietà fondamentale dei cristalli seme CVD , che si riferisce alla direzione della disposizione atomica all'interno del cristallo. Svolge un ruolo decisivo nel determinare la morfologia e le proprietà della crescita del diamante. I cristalli seme CVD mostrano orientamenti cristallini di (100), (110) e (111), ciascuno adatto per applicazioni distinte: gli orientamenti (100) e (110) vengono utilizzati per la coltivazione di diamanti grezzi per gioielleria, mentre i singoli cristalli industriali non richiedono un orientamento specifico.
La produzione di cristalli seme CVD di alta qualità comporta barriere all’ingresso estremamente elevate, che richiedono molteplici processi di produzione precisi e rigorosi. Il flusso di lavoro principale può essere suddiviso in tre passaggi.
Il primo passo è la selezione delle materie prime, dando priorità ai diamanti naturali o ai diamanti sintetici ad alta pressione e alta temperatura (HPHT) con elevata purezza e difetti minimi come substrato. Questo è fondamentale per garantire la qualità fondamentale del cristallo seme. La seconda fase prevede la lavorazione direzionale. Attraverso tecniche di precisione come il taglio laser e la macinazione, il substrato viene lavorato in dimensioni predeterminate: attualmente, i tradizionali semi CVD di livello industriale misurano 5-15 mm quadrati. La produzione di semi di grandi dimensioni (20 mm+) è una sfida tecnica chiave nella fabbricazione di diamanti di grandi dimensioni. Questa fase richiede anche un controllo preciso sull'orientamento dei cristalli per prevenire successivi difetti di crescita. La terza fase prevede la lucidatura e l'ispezione di precisione. Il cristallo seme lavorato viene sottoposto a lucidatura su scala nanometrica per garantire che la ruvidità della superficie soddisfi gli standard, prevenendo interferenze con la crescita epitassiale. Successivamente, vengono utilizzate apparecchiature di ispezione specializzate per il rilevamento delle impurità e la calibrazione dell'orientamento dei cristalli. Inoltre, il controllo dello spessore è fondamentale, con spessori convenzionali che vanno da 0,3 a 0,6 mm. Ciò deve bilanciare l'integrità strutturale durante la crescita con spazio sufficiente per la lavorazione successiva.