採訪記者 : j 於 November 02, 2005 at 14:31:03 :

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【台南訊】把牛糞變鑽石，對於十多年前便研發出工業用金剛石（俗稱鑽石）薄膜的國立成功大學理學院院長余樹楨教授來說，已經是「非夢事」。成大理學院院長余樹楨教授說，利用動物排泄物所產生的甲烷氣製作金剛石之技術難度不高，成本也相當低廉。牛糞製造鑽石係指利用動物排泄物所產生的甲烷氣，當作培育CVD金剛石的原料，並且在低壓條件下製造出金剛石。

人類製造金剛石（Diamond,俗稱鑽石）已經有半世紀以上的歷史，主要是模仿大自然在高溫高壓條件下，利用鐵、鎳等觸媒將石墨熔化後再結晶出金剛石晶體，也就是在高溫高壓條件大約在15000 C，60千粑的壓力下培育出人工鑽石。

成大理學院院長余樹楨教授指出，高溫高壓觸媒法主要是生產工業用鑽石，目前每年要生產100噸以上供汽車工業（每部車需要用掉1/4克拉鑽石）、飛機工業、國防工業等各方面的需求。相對於100噸人工鑽石，每年自礦區採掘的金剛石大約是30噸左右，30噸天然金剛石大約75％供給工業界使用，大概25％所謂寶石級的金剛石則是提供為珠寶飾品使用，總量佔大約1/4的寶石級金剛石所製造的商業利潤卻遠遠超過另外3/4的工業鑽石。高溫高壓技術目前也可培育10克拉以上的金剛石，但多半用於工業上，極少成為飾品。

自1980年以來，人類開始投入比較多的人力、物力來研發所謂的化學氣相沈積（Chemical Vapor Deposition，簡稱CVD）技術合成人工金剛石。CVD鑽石合成方法早在1960年代就已經証實可行，只是一直到25年前人類才體會到CVD合成技術的應用價值而開始全球性的研究工作。

余樹楨院長也說，所謂CVD金剛石培育技術，是在低壓下（大約是100 Torrs,一大氣壓是760 Torrs）將含碳氣體如甲烷（CH4）施以適當的能量將CH4裂解成CH3、CH2、CH等碳氫基，在氫氣（H2）的輔助下使其沈積在基板上形成鑽石薄膜，或沈積在金剛石晶種上使金剛石愈長愈大形成大的鑽石單晶。

余樹楨院長強調，由於CVD鑽石培育技術，可以將金剛石薄膜鍍在基材上，所以有極高的工業應用價值。比如將鑽石薄膜蒸鍍在切削刀具上面，由於鑽石是地球上已知最堅硬的物質，因此切削工具的切削效率及使用夀命將可獲得大幅的改善。

目前，半導體工業中使用的矽晶圓積體電路（Integrated Circuit，簡稱IC）的基板，由於矽晶基板上的電子元件密度愈做愈大，因此在使用時所產生的熱也就愈來愈多，形成所謂散熱的問題，由於鑽石的熱傳導率在室溫下居所有物資之冠，比傳熱最快的金屬還要快，如比金或銅快上五、六倍，因此如果以鑽石薄膜取代矽晶做為積體電路的基材，散熱問題便迎刃而解；此外，金剛石本身的熔點高達近40000c，所以會是十分理想的高溫IC基材。

現階段CVD鑽石薄膜的應用，除用於切削刀具之外，也在音響的震動元件被大量應用。余樹楨院長指出，音響的震動元件表面如果蒸鍍一層鑽石薄膜，在使用時由於鑽石的優異硬度，使震動元件在長時期震動衝擊下也不易磨損，增加震動的效果及大幅度延長使用的壽命。

至於，以CVD合成技術培育出10克拉以上鑽石單晶的研發工作，余樹楨院長說，目前以位於美國華府的地球物理實驗室（Geophysical Laboratory），由毛河光院士所領導的研究小組做得最好，可以說是世界第一名。而最近報導牛糞可以製造鑽石，指的是利用動物排泄物產生的甲烷氣，當作培育CVD金剛石的原料。當然利用牛糞中的碳元素在高溫高壓下也可以製造出金剛石，但這就不是CVD鑽石了。

余樹楨教授，現為成大成大地球科學系教授、成大學理學院院長，美國賓州州立大學礦物學博士，專研礦物學、X光結晶學、晶體物理、陶瓷材料。曾任美國馬利蘭大學暨美國海軍研究所博士後研究 、美國東北大學材料研究所副研究員…等職。

研究成果相當傑出的余樹楨教授，除了著一本「晶體的結構與性質」專書獲的教育部優良著作外，亦在知名期刊、國際學術會議發表論文達兩百多篇。諸如澎湖赤嶼凝灰岩的岩石學與礦物學分析、以鑽石砧單晶X光繞射解析高壓下之礦物結晶構造、壓力對隱晶質二氧化矽到顯晶質石英 相變機制影響的分析、祖母綠現況介紹，寶石礦物、以鑽石砧單晶X光繞射解析高壓下之礦物結晶 構造、人造金綠寶石晶體培育之初步研究、北投石結構之高溫高壓相變分析、恆春墾丁層黑色方解石之礦物學特性分析及其地質意義、北投石結構之高溫高壓相變分析、西藏地區之地幔超高壓礦物分析、低壓下鑽石晶體培育與鑽石薄膜蒸鍍方法。941102j