Как не­дав­но со­об­ща­ло аген­т­ство Rough&Polished, осе­нью 2024 го­да рос­сий­ские спе­ци­а­ли­сты по­ста­ви­ли но­вый ре­корд - в ко­м­па­нии «New Diamond Technology» (NDT) со­в­ме­ст­но с НПК «Ал­маз» был вы­ра­щен са­мый боль­шой в ми­ро­вой пра­к­ти­ке без­а­зо­т­ный мо­но­кри­сталл ал­ма­за (бес­цвет­ный, тип IIа) мас­сой 70,72 ка­ра­та.

Ге­не­раль­ный ди­рек­тор «НПК «Ал­маз-Ка­ра­ба­но­во» Алек­сандр Ко­ля­дин рас­ска­зал Rough&Polished о пла­нах воз­глав­ля­е­мо­го им НПК, учре­ди­те­лем ко­то­ро­го яв­ля­ет­ся НПК «Ал­маз» из Санкт-Пе­тер­бур­га, по про­из­вод­ству ла­бо­ра­тор­но-­вы­ра­щен­ных ал­ма­зов в г. Ка­ра­ба­но­во Вла­ди­ми­р­ской об­ла­сти, о про­ек­те «Ал­маз­ная до­ли­на» в Осо­бой эко­но­ми­че­ской Зо­не (ОЭЗ) «Вла­ди­мир», со­з­дан­ной для про­из­вод­ства из­де­лий элек­трон­ной про­мы­ш­лен­но­сти.

Что вы ду­ма­е­те о ны­не­ш­ней си­ту­а­ции на ры­н­ке LGD - ла­бо­ра­тор­но-­вы­ра­щен­ных мо­но­кри­стал­лов ал­ма­за - и из­го­то­в­лен­ных из них бри­л­ли­ан­тов?

Тер­мин LGD - ла­бо­ра­тор­но-­вы­ра­щен­ные ал­ма­зы, на мой взгляд, уста­рел и не­кор­рек­тен, по­сколь­ку за де­ся­ти­ле­тие раз­ви­тия это­го на­прав­ле­ния ла­бо­ра­тор­ные усло­вия вы­ра­щи­ва­ния кри­стал­лов ал­ма­за как ме­то­дом НРНТ, так и CVD пе­ре­рос­ли в де­сят­ки мо­щ­ных за­во­дов, име­ю­щих от со­тен до не­сколь­ких ты­сяч прес­сов и уста­но­вок. По­это­му пра­виль­ным бу­дет из­ме­нить на­з­ва­ние на «вы­ра­щен­ные ал­ма­зы», а, ес­ли кон­кре­ти­зи­ро­вать, то «НРНТ ал­ма­зы» или «CVD ал­ма­зы».

Бур­ное раз­ви­тие от­рас­ли вы­ра­щен­ных ал­ма­зов и из­го­то­в­лен­ных из них бри­л­ли­ан­тов про­шло до­ста­точ­но труд­ную ис­то­рию ста­но­в­ле­ния в се­рьез­ной борь­бе с от­рас­лью при­род­ных ал­ма­зов и бри­л­ли­ан­тов. Есте­ствен­но, мы бы­ли од­ни­ми из тех, кто ис­пы­тал на се­бе все сло­ж­но­сти раз­ви­тия это­го ры­н­ка - от их не­при­я­тия ве­ду­щи­ми до­бы­ва­ю­щи­ми ко­м­па­ни­я­ми и из­ве­ст­ны­ми юве­ли­р­ны­ми брен­да­ми до па­тен­т­ной борь­бы. Бла­го­да­ря та­ким эн­ту­зи­а­стам на­ше­го на­прав­ле­ния, как Tamazi Khikhinashvili (INREAL Ltd, NDT LLC, Санкт-Пе­тер­бург) и Vishal Mehta (IIa Technologies Pte. Ltd, Singapore), в 2015 го­ду бы­ла со­з­да­на ас­со­ци­а­ция про­из­во­ди­те­лей вы­ра­щен­ных ал­ма­зов (International Grown Diamond Association, IGDA). IGDA се­го­д­ня объ­е­ди­ня­ет боль­шин­ство ко­м­па­ний этой от­рас­ли.

Се­год­ня весь объ­ем син­те­зи­ру­е­мых ал­ма­зов ну­ж­но раз­де­лить на три са­мо­сто­я­тель­ных на­прав­ле­ния. Пер­вое, и на­и­бо­лее объ­е­м­ное, - это син­тез по­ро­ш­ков и спе­ка­ние по­ли­кри­стал­лов из них, а та­к­же про­из­вод­ство ал­маз­но­го аб­ра­зив­но­го и лез­вий­но­го ин­стру­мен­та. Объ­ем про­из­вод­ства ал­маз­ных по­ро­ш­ков в Ки­тае в 2023 го­ду до­стиг 17 ми­л­ли­ар­дов ка­ра­тов. Вто­рое на­прав­ле­ние – это вы­ра­щи­ва­ние кри­стал­лов для юве­ли­р­ной про­мы­ш­лен­но­сти. По ито­гам 2023 го­да ми­ро­вой объ­ем вы­ра­щен­ных ал­ма­зов юве­ли­р­но­го ка­че­ства до­стиг 10% объ­е­мов до­бы­чи при­род­ных ал­ма­зов.

Тре­тье, на­и­бо­лее сло­ж­ное и пе­р­с­пе­к­тив­ное, - это вы­ра­щи­ва­ние кри­стал­лов элек­трон­но­го ка­че­ства для про­из­вод­ства ЭКБ и раз­ли­ч­ных дат­чи­ков для элек­трон­ной, оп­ти­че­ской про­мы­ш­лен­но­сти, ма­ши­но­стро­е­ния, кос­мо­са, энер­ге­ти­ки, ме­ди­ци­ны и дру­гих от­рас­лей.

Сле­ду­ет от­ме­тить, что, по оцен­ке ана­ли­ти­че­ско­го аген­т­ства Virtue Market research со­во­ку­п­ный сред­не­го­до­вой темп ро­ста про­мы­ш­лен­но­сти вы­ра­щен­ных ал­ма­зов (Compound annual growth rate, CAGR) со­ста­вит 12,3% в те­че­ние 2024-2030 го­дов, а в де­не­ж­ном вы­ра­же­нии - от 151 млн до 342 млн дол­ла­ров США.

Та­кое ин­тен­сив­ное раз­ви­тие от­рас­ли вы­ра­щен­ных ал­ма­зов в до­воль­но ко­ро­т­кий срок (за 10 лет) при­ве­ло к на­сы­ще­нию юве­ли­р­но­го ры­н­ка и сни­же­нию сто­и­мо­сти бри­л­ли­ан­тов до бес­пре­це­ден­т­но­го уро­в­ня: ми­нус 99 про­цен­тов скид­ки от сто­и­мо­сти при­род­ных бри­л­ли­ан­тов (по Ра­па­пор­ту). В свя­зи с этим не­ко­то­рые пред­при­я­тия, ко­то­рые от­но­сят­ся к юве­ли­р­но­му на­прав­ле­нию, на­чи­на­ют оста­нав­ли­вать вы­ра­щи­ва­ние кри­стал­лов, по­сколь­ку про­из­вод­ство бри­л­ли­ан­тов за­ча­стую ста­но­ви­т­ся убы­точ­ным.

Что про­ис­хо­дит в ко­м­па­нии NDT?

Ко­м­па­ния по-­пре­ж­не­му до­би­ва­ет­ся ре­кор­д­ных по­ка­за­те­лей в вы­ра­щи­ва­нии кру­п­ных и осо­бо кру­п­ных кри­стал­лов HPHT-ал­ма­зов, вы­ра­щи­вая муль­ти­за­тра­воч­ным спо­со­бом до 230 ка­ра­тов в ме­сяц с ка­ж­до­го прес­са за два цик­ла, при этом сред­ний раз­мер кри­стал­лов со­став­ля­ет бо­лее 25 ка­ра­тов, что по­ка не до­сти­г­ну­то ни од­ной ал­маз­ной ко­м­па­ни­ей.

На­до за­ме­тить, что еже­д­нев­но в ко­м­па­нии «до­бы­ва­ют­ся» не­сколь­ко кру­п­ных кри­стал­лов раз­ме­ром бо­лее 10,8 ка­ра­та, что для до­бы­ва­ю­щих при­род­ные ал­ма­зы ко­м­па­ний не­до­сти­жи­мо. При этом в ко­м­па­нии тех­но­ло­ги­че­ские под­хо­ды для НРНТ вы­ра­щи­ва­ния при­об­ре­та­ют все бо­лее «элек­трон­ные» ме­то­ды. Пе­ред ко­м­па­ни­ей сто­ит се­рьез­ная за­да­ча пе­ре­во­да тех­но­ло­гий ро­ста кри­стал­лов юве­ли­р­но­го ка­че­ства на элек­трон­ное.

Как ис­поль­зу­ют­ся мо­но­кри­стал­лы ал­ма­за в но­вых тех­но­ло­ги­ях? Ка­кие мо­же­те от­ме­тить тен­ден­ции и пе­р­с­пе­к­ти­вы?

Как из­ве­ст­но, что кри­стал­лы НРНТ ал­ма­за, об­ла­дая хо­ро­шей кри­стал­ли­че­ской ре­шет­кой, ми­ни­маль­ной пло­т­но­стью дис­ло­ка­ций, от­сут­стви­ем или ми­ни­маль­ным ко­ли­че­ством на­пря­же­ний, в си­лу низ­кой чи­сто­ты ма­те­ри­а­лов де­та­лей кон­тей­не­ра, име­ют вы­со­кий фон не­кон­тро­ли­ру­е­мых при­ме­сей в кри­стал­ле. И на­о­бо­рот, в CVD кри­стал­лах – кар­ти­на про­ти­во­по­ло­ж­ная: боль­шая пло­т­ность дис­ло­ка­ций, вы­со­кий уро­вень на­пря­же­ний, но при этом ми­ни­маль­ный уро­вень при­ме­сей из-­за воз­мо­ж­но­сти ра­бо­тать с хи­ми­че­ски чи­сты­ми га­за­ми.

Что­бы со­з­дать вы­со­ко­эф­фек­тив­ные при­бо­ры с ра­нее не­до­сти­жи­мы­ми па­ра­мет­ра­ми не­об­хо­ди­мо, что­бы эти тех­но­ло­гии по­мо­г­ли друг дру­гу.

Од­на­ко внед­ре­ние ал­ма­за, как ма­те­ри­а­ла сле­ду­ю­ще­го по­ко­ле­ния элек­тро­ни­ки, со­про­во­ж­да­ет­ся и ря­дом про­б­лем.

Ка­ких имен­но?

Проблем, свя­за­н­ных с его по­ка еще вы­со­кой сто­и­мо­стью, сло­ж­но­стью об­ра­бо­т­ки, от­сут­стви­ем под­ло­жек мо­но­кри­стал­ла ал­ма­за бо­лее 3/4 дюй­ма, от­сут­стви­ем эф­фек­тив­ных спо­со­бов ле­ги­ро­ва­ния ал­ма­за, с до­сти­же­ни­ем не­об­хо­ди­мо­го уро­в­ня кон­цен­тра­ции но­си­те­лей за­ря­да при ко­м­нат­ной те­м­пе­ра­ту­ре из-­за зна­чи­тель­ной энер­ге­ти­че­ской глу­би­ны за­ле­га­ния элек­три­че­ски ак­тив­ных при­ме­сей. Проб­ле­мой яв­ля­ет­ся от­сут­ствие воз­мо­ж­но­сти эко­но­ми­че­ски эф­фек­тив­но­го ис­поль­зо­ва­ния тра­ди­ци­он­но­го обо­ру­до­ва­ния для про­из­вод­ства ЭКБ на под­ло­ж­ках раз­ме­ра­ми бо­лее двух дюй­мов. Как из­ве­ст­но, уже име­ет­ся обо­ру­до­ва­ние для об­ра­бо­т­ки под­ло­жек из тра­ди­ци­он­ных по­лу­про­вод­ни­ко­вых ма­те­ри­а­лов раз­ме­ром до 18 дюй­мов (ко­м­па­ния Disco, Япо­ния).

Ряд на­уч­но-­тех­но­ло­ги­че­ских цен­тров Аме­ри­ки, Ан­г­лии, Гер­ма­нии, Ав­стра­лии (Е6, MIT, DiamFab, Quantum Brilliance и дру­гие), вы­пол­няя на­уч­но-ис­сле­до­ва­тель­ские ра­бо­ты по при­ме­не­нию вы­ра­щен­но­го ал­ма­за, до­би­лись не­п­ло­хих успе­хов в до­сти­же­нии экс­тре­маль­ных па­ра­мет­ров при­бо­ров, ис­поль­зу­ю­щих вы­ра­щен­ный ал­маз, и, со­о­т­вет­ствен­но, пе­ре­хо­дят на уро­вень опы­т­но-кон­струк­тор­ских ра­бот, внед­ряя вы­ра­щен­ный ал­маз в про­мы­ш­лен­но­сть.

На­и­бо­лее мас­шта­б­но идет внед­ре­ние ал­ма­за в те­п­ло­о­т­во­дя­щие эле­мен­ты, по­сколь­ку ал­маз об­ла­да­ет са­мой вы­со­кой те­п­ло­про­вод­но­стью, пре­вы­шая те­п­ло­про­вод­ность ме­ди в 4 ра­за. Ис­поль­зо­ва­ние ал­ма­за в ка­че­стве те­п­ло­о­т­во­дов поз­во­ля­ет да­же для тра­ди­ци­он­ных по­лу­про­вод­ни­ко­вых ма­те­ри­а­лов по­вы­сить на­де­ж­ность ста­биль­ной ра­бо­ты ЭКБ (элек­трон­но-ко­м­по­нен­т­ной ба­зы) на ма­к­си­маль­ных ре­жи­мах экс­плу­а­та­ции элек­трон­ных при­бо­ров. Кста­ти, для те­п­ло­о­т­во­дов мо­гут быть эф­фек­тив­но ис­поль­зо­ва­ны ал­ма­зы юве­ли­р­но­го ка­че­ства.

В те­че­ние 2023-24 гг очень ак­тив­но идет внед­ре­ние ал­ма­за в кван­то­вой сен­со­ри­ке на ос­но­ве так на­зы­ва­е­мых азо­т­но-­ва­кан­си­он­ных цен­трах (NV) в ал­ма­зе: со­з­да­ют­ся кван­то­вые ко­м­пью­те­ры, кван­то­вые ма­г­не­то­мет­ры и ги­ро­ско­пы, по­яви­лись до­сти­же­ния в ла­зер­ной ге­не­ра­ции на NV-­цен­трах в ал­ма­зе.

Рас­ска­жи­те о про­ек­те «Ал­маз­ная до­ли­на» и НПК «Ал­маз -Ка­ра­ба­но­во», ко­то­рую вы воз­глав­ля­е­те? Что бу­дет про­из­во­дить­ся?

Про­ект «Ал­маз­ная До­ли­на» воз­ник по на­шей ини­ци­а­ти­ве со­в­ме­ст­но с гу­бер­на­то­ром Вла­ди­ми­р­ской об­ла­сти А.А. Ав­де­е­вым и был под­дер­жан пред­се­да­те­лем пра­ви­тель­ства РФ М.В. Ми­шу­ст­и­ным в 2022 го­ду, что при­ве­ло к со­з­да­нию Осо­бой Эко­но­ми­че­ской Зо­ны «Вла­ди­мир» в г. Ка­ра­ба­но­во.

В ос­но­ву про­ек­та бы­ли по­ло­же­ны два ма­те­ри­а­ла: кар­бид кре­м­ния и ал­маз. Как из­ве­ст­но, в по­след­ние два го­да кар­бид кре­м­ния стал од­ним из вос­тре­бо­ван­ных ма­те­ри­а­лов в си­ло­вой элек­тро­ни­ке. По­это­му мы его и вы­бра­ли в ка­че­стве «па­ро­во­за» по вхо­ж­де­нию ал­ма­за в элек­тро­ни­ку. Бы­ли со­з­да­ны 4 ко­м­па­нии - ре­зи­ден­та (ООО Ал­маз­ная До­ли­на, ООО НПК Ал­маз-Ка­ра­ба­но­во, ООО ЦТМ-Ка­ра­ба­но­во и ООО Экс­трем-Ка­ра­ба­но­во) со спе­ци­а­ли­ста­ми по ро­сту этих ма­те­ри­а­лов, их об­ра­бо­т­ке, про­из­вод­ству под­ло­жек ти­па «epi ready», из­го­то­в­ле­нию ЭКБ из них и сбор­ке мо­ду­лей на их ос­но­ве. Дан­ные ко­м­па­нии во­шли в кон­сор­ци­ум Гру­п­па Ко­м­па­ний (ГК) Ал­маз­ная До­ли­на. Про­ект в но­яб­ре это­го го­да про­шел Го­су­дар­ствен­ную экс­пе­р­ти­зу и в на­ча­ле сле­ду­ю­ще­го го­да на­ч­нeт­ся стро­и­тель­ство це­хов и под­раз­де­ле­ний кон­сор­ци­у­ма ГК. В на­сто­я­щее вре­мя наш кон­сор­ци­ум ра­бо­та­ет се­те­вым об­ра­зом, ис­поль­зуя воз­мо­ж­но­сти ко­м­па­ний NDT (рост кри­стал­лов НРНТ ал­ма­за), ООО НПК «Ал­маз» (раз­ра­бо­т­ка тех­но­ло­гий об­ра­бо­т­ки ал­ма­за и про­из­вод­ства под­ло­жек), ООО «Ал­маз­ные Тех­но­ло­гии» (CVD мо­но - и по­ли­кри­стал­ли­че­ский ал­маз), а та­к­же ба­зо­вые пред­при­я­тия элек­трон­ной про­мы­ш­лен­но­сти ВНИИЭФ «НИИИС им. Се­да­ко­ва» и Алек­сан­дро­в­ский за­вод по­лу­про­вод­ни­ко­вых при­бо­ров «Крип Тех­но», став­шие та­к­же участ­ни­ка­ми кон­сор­ци­у­ма. На­ши­ми пар­т­не­ра­ми яв­ля­ют­ся та­к­же Санкт-Пе­тер­бур­г­ский Уни­вер­сит ЛЭТИ и Вла­ди­ми­р­ский Го­су­дар­ствен­ный Уни­вер­си­тет.

Ка­ко­вы пе­р­с­пе­к­ти­вы ва­ше­го бу­ду­ще­го про­дук­та, ка­кой объ­ем син­те­ти­че­ских ал­ма­зов вы со­би­ра­е­тесь про­из­во­дить?

За­ча­стую мы ис­поль­зу­ем сло­ган - ес­ли уже ни­че­го не мо­жешь сде­лать из ал­ма­за, то сде­лай бри­л­ли­ант. Но пе­ре­во­дить уни­каль­ный ма­те­ри­ал в это на­прав­ле­ние, по на­ше­му мне­нию не ра­ци­о­наль­но, по­это­му мы стре­ми­м­ся к вы­со­ко­тех­но­ло­ги­ч­ным про­дук­там с элек­тро­фи­зи­че­ски­ми, те­п­ло­фи­зи­че­ски­ми, оп­ти­че­ски­ми и ме­ха­ни­че­ски­ми свой­ства­ми, обес­пе­чи­ва­ю­щи­ми со­з­да­ние ми­к­ро - и на­но­тех­ни­ки но­во­го по­ко­ле­ния с ра­нее не­до­сти­жи­мы­ми фун­к­ци­о­наль­ны­ми воз­мо­ж­но­стя­ми, ре­жи­ма­ми и усло­ви­я­ми экс­плу­а­та­ции. А объ­ем бу­дет опре­де­лять­ся по­треб­но­стя­ми об­ще­ства, се­го­д­ня мы про­из­во­дим для НИР и ОКР 400 кру­п­ных кри­стал­лов в ме­сяц со сред­ней мас­сой 25 ка­рат ка­ж­дый.

Су­ще­ству­ет мне­ние, что Рос­сия очень от­ста­ет в тех­но­ло­ги­че­ском от­но­ше­нии от За­па­да и да­же Во­сто­ка. Что вы ду­ма­е­те о воз­мо­ж­но­стях в раз­ви­тии оте­че­ствен­ных тех­но­ло­гий и know-how? Есть ли воз­мо­ж­ность для про­ры­ва? От­че­го это мо­жет за­ви­сеть?

Я не со­гла­сен с та­ким мне­ни­ем в во­про­се ал­маз­но­го тех­но­ло­ги­че­ско­го уро­в­ня, по­сколь­ку в от­ли­чие от дру­гих вы­зо­вов, рос­сий­ская ма­те­ри­а­ло­вед­че­ская ба­за обес­пе­чи­ла в на­сто­я­щее вре­мя воз­мо­ж­ность фор­ми­ро­ва­ния пол­но­стью оте­че­ствен­но­го ин­но­ва­ци­он­но­го тех­но­ло­ги­че­ско­го мар­ш­ру­та про­из­вод­ства ал­маз­ной элек­тро­ни­ки с ра­нее не­до­сти­жи­мы­ми энер­го-­ча­сто­т­ны­ми ха­ра­к­те­ри­сти­ка­ми, те­м­пе­ра­тур­ны­ми и ра­ди­а­ци­он­ны­ми усло­ви­я­ми экс­плу­а­та­ции. Это ста­ло воз­мо­ж­ным бла­го­да­ря по­ста­но­в­ке имен­но в Рос­сии тех­но­ло­гии вы­ра­щи­ва­ния са­мых кру­п­ных син­те­ти­че­ских мо­но­кри­стал­лов ал­ма­за и раз­ра­бо­т­ке про­цес­сов по­лу­че­ния ле­ги­ро­ван­ных эпи­та­к­си­аль­ных ал­маз­ных сло­ев. Фа­к­ти­че­ски, се­го­д­ня идет объ­е­ди­не­ние в кон­сор­ци­у­мы Рос­сий­ских на­уч­ных ал­маз­ных школ и их know-how в пол­но­стью не­за­ви­си­мую оте­че­ствен­ную ал­маз­ную ин­ду­стрию на ос­но­ве ал­ма­за элек­трон­но­го ка­че­ства, ко­то­рая мо­жет рас­смат­ри­вать­ся как рос­сий­ский вы­зов в до­сти­же­нии пре­вос­ход­ства в вы­со­ко­ин­тел­лек­ту­аль­ной на­у­ко­е­м­кой сфе­ре.

В под­твер­ж­де­ние этих слов, мы под­твер­ж­да­ем ста­биль­ность на­ших know-how, по­сколь­ку се­год­ня, спу­стя ме­сяц, на­ши спе­ци­а­ли­сты опять вы­рас­ти­ли еще бо­лее кру­п­ный ре­кор­д­ный без­а­зо­т­ный ал­маз мас­сой 81,35 ка­ра­та раз­ме­ра­ми 22,82х24,89х13,95 мм.

Кро­ме то­го, бла­го­да­ря из­го­то­в­лен­ным на на­шем про­из­вод­стве од­но­сек­тор­ным НРНТ под­ло­ж­кам 111 с со­дер­жа­ни­ем азо­та бо­лее 50 ррм и со­з­дан­ным на них NV-­цен­тра­ми в ла­бо­ра­то­рии Вин­са В.Г. (ООО ВЭЛМАН, Но­во­си­би­р­ск) в сен­тяб­ре 2024 го­да по­лу­че­на ста­биль­ная им­пуль­с­ная ла­зер­ная ге­не­ра­ция на ал­ма­зе в оп­ти­че­ских ла­бо­ра­то­ри­ях То­м­ско­го Го­су­дар­ствен­но­го уни­вер­си­те­та (Ли­па­тов Е.И.) и Санкт-Пе­тер­бур­г­ско­го го­су­дар­ствен­но­го уни­вер­си­те­та аэро­кос­ми­че­ско­го при­бо­ро­стро­е­ния (Ле­бе­дев В.Ф.), что яв­ля­ет­ся се­рьез­ным до­сти­же­ни­ем в опто­элек­тро­ни­ке на ал­ма­зе. Ре­зуль­та­ты этих ра­бот опуб­ли­ко­ва­ны в жур­на­ле Diamond & Related Materials (2024).

Раз­ве это не воз­мо­ж­ность для про­ры­ва?