結晶配向はCVD 種結晶の中核となる重要な特性であり、結晶内の原子の配列の方向を指します。ダイヤモンドの成長の形態と特性を決定する上で決定的な役割を果たします。 CVD 種結晶は (100)、(110)、および (111) の結晶方位を示し、それぞれ異なる用途に適しています。(100) および (110) 方位は宝飾品グレードのダイヤモンド原石の成長に使用されますが、工業用単結晶には特定の配向は必要ありません。
高品質の CVD 種結晶の製造には非常に高い参入障壁があり、複数の正確で厳格な製造プロセスが必要です。中心的なワークフローは 3 つのステップに分けることができます。
最初のステップは原材料の選択で、基材として高純度で欠陥が最小限に抑えられた天然ダイヤモンドまたは高圧高温 (HPHT)合成ダイヤモンドを優先します。これは種結晶の基本的な品質を確保するための基本です。 2 番目のステップには方向性加工が含まれます。レーザー切断や研削などの精密技術により、基板は所定の寸法に加工されます。現在、主流の工業用グレードの CVD シードのサイズは 5 ～ 15 mm 四方です。特大シード (20mm 以上) の製造は、大型ダイヤモンドの製造における重要な技術的課題です。この段階では、その後の成長欠陥を防ぐために結晶配向を正確に制御することも必要です。 3番目のステップでは、精密な研磨と検査が行われます。加工された種結晶はナノスケールで研磨され、表面粗さが基準を満たすようになり、エピタキシャル成長への干渉が防止されます。その後、専用の検査装置を使用して不純物の検出と結晶方位の校正を行います。さらに、厚さの管理は重要であり、従来の厚さは 0.3 ～ 0.6 mm の範囲でした。これは、成長中の構造的完全性とその後の機械加工に対する十分な余裕のバランスをとらなければなりません。