世界信息

世界各国正在竞相使用新的方法开发合成金刚石。一些科学家认为:合成金刚石薄膜的开发可能是继塑料发现之后材料科学中最重大的进展,合成金刚石涂层将变革许多产品。世界上数百家制造厂沉浸在“金刚石热”中,期望新的金刚石合成法即将引起工业技术革命。 1988年初,日本工业技术院曾用日本清洒(米酒)制成金刚石。美国通用电气公司用威士忌酒重复了这项试验也获成功。同年10月,华盛顿海军研究实验室报告了用沟道气合成金刚石的方法。最近,美国宾州州立大学用普通氧乙炔焊炬制成了合成金刚石。     

硼含量对合成金刚石的颜色和热稳定性的影响

研究了金刚石中硼含量对金刚石的颜色和耐热性能的影响。以石墨和触媒粉末作原料,用硼酸作为添加剂,在高温高压下合成出含硼金刚石。用原子发射光谱定量分析法检测金刚石中硼原子的含量;采用动态空气流条件下的热重和差示扫描量热方法对金刚石进行了热稳定分析,用体视显微镜观察金刚石的颜色。结果表明:合成金刚石的初始氧化温度超过840℃,最高达到920℃;1200℃时,热失重率在58%~94%之间,放热峰值在990℃~1135℃之间;随着硼含量的增加,金刚石的颜色由黄变黑,热稳定性提高。当控制硼元素的含量低于30×10-6时,可以合成出热稳定性高的黄色透明金刚石。     

微波等离子体CVD方法制备金刚石薄膜

采用微波等离子体化学气相沉积方法分别在CH4／H2，CO／H2和（CH4＋CO）／H2气体体系下合成了金刚石薄膜．结果表明，所合成的金刚石薄膜具有明显的柱状生长特性和较高的品质，（CH4＋CO）／H2体系合成的金刚石薄膜具有较高的生长速率和（100）晶面定向生长的特性．     

聚晶用石墨发热体的煅烧温度对聚晶相对耐磨性的影响

本文通过对聚晶金刚石用石墨发热体煅烧后吸附及压缩性能的观测,对比了以煅烧和未煅烧石墨发热体合成聚晶金刚石的相对耐磨性,结果表明以煅烧后石墨发热体合成的聚晶金刚石的相对耐磨性比未煅烧者高几倍,最高相对磨耗比达10万以上,改善了聚晶金刚石的性能,同时也从一个侧面为制造合成聚晶金刚石专用石墨提供了依据。     

金刚石薄膜热沉制备的研究

1967年Dyment等人利用Ⅱα型天然金刚石制备出了用于GaAs半导体激光二极管散热用的金刚石热沉,并用该热沉首次实现了这一激光二极管的室温连续工作。但是由于受到制备成本的限制,利用天然及高压合成金刚石制备的热沉一直没有得到推广应用。 本文用灯丝热解CVD方法,合成了厚度为100μm的金刚石多晶薄膜,通过真空蒸发     

快速沉积的金刚石薄膜生长特性

本文研究了用直流电弧等离子体喷射法快速沉积的金刚石薄膜的生长特性,并与用热解CVD法沉积的金刚石薄膜生长特性做了比较。     

金刚石复合体断裂现象的研究

本文对用国产DS029 A、B型六面顶压机合成金刚石复合体的断裂现象进行了研究。总结了在合成过程中金刚石复合体断裂现象的规律,分析了断裂的原因,从而提高了合成的成功率,降低了生产成本。     

多晶石墨材料中的微晶与人造金刚石的合成

本文测量了合成金刚石用的几种多晶石墨材料的微晶尺寸和石墨化程度。结果表明:样品的石墨化程度与微晶尺寸没有直接关系。用透射电镜观测到了人造多晶石墨材料中类金刚石结构的微晶的存在。静压法合成金刚石的结果表明:除去工艺方面的原因外,人工合成金刚石的晶粒大小与石墨材料中微晶的尺寸有关。     

高温高压下Fe-Ni-C-B系合成Ⅱb型金刚石单晶

提出了一种在高温高压下利用粉末冶金方法制备的Fe-Ni-C-B系触媒合金生长Ⅱb型金刚石的新方法. 由于硼元素的存在,Ⅱb型金刚石生长所需的温度和压力条件均高于普通的Ⅰb型金刚石,并且合成出的金刚石单晶粒度较粗,晶形稍差,表面结构比较复杂. 通过晶体的颜色、X射线衍射以及Raman光谱可以初步断定合成出的金刚石晶体中确实含有硼元素. 以金刚石在不同温度下的静压强度和冲击韧性以及差热分析和热重分析的结果来表征金刚石的热稳定性. 实验发现,由于硼元素的进入使得Ⅱb型金刚石单晶的热稳定性与采用同种方法合成出的Ⅰb型金刚石相比有了较大程度的提高. 采用自制的夹具通过检测金刚石的电阻温度特性,初步确定了在Fe-Ni-C-B系中生长的Ⅱb型金刚石具有半导体特性. 大量的实验数据充分说明,采用这种方法生产Ⅱb型金刚石具有成本低廉、操作简单、产品质量稳定等优点,具有极高的工业化推广应用的价值.     

用热解化学气相沉积方法合成金刚石膜

众所周知,金刚石不仅是最好的超硬耐磨材料,而且也是一种理想的功能材料。 1976年苏联科学家Derjaguin等人用化学输运反应方法首次在非金刚石衬底上合成出金刚石膜,1981年Spitsyn等人对该金刚石膜的合成机理进行了探讨。由于低压法合成金刚石可以在大面积的各种衬底上沉积出粒状或膜状金刚石,因此它将为金刚石在电子工业,光学工业和空间技术等重要领域的广泛应用开拓了崭新的局面。     

人工合成金刚石技术比较

静压法是当前工业合成金刚石的主要的合成手段，合成工业用金刚石主要采用静压法中的静压触媒法，合成宝石级金刚石主要采用静压晶种触媒法生产，通过静压法中的直接变换法，纯净的多晶石墨棒可以在短时间内转化为多晶金刚石，二十世纪八十年代还出现了一种在低压下生长金刚石的新方法——化学气相沉积法(CVD)，目前只能用于制备金刚石薄膜，本文通过总结比较各种金刚石合成技术，提出了利用激光控制金刚石生长的设想，使用这种方法将提高金刚石的质量，     

丙酮对金刚石膜生长速率的影响

采用灯丝热解化学气相沉积方法，在不同的碳源气体气氛中合成金刚石薄膜，并研究不同工艺条件下的金刚石膜生长速率．结果表明，在较低的灯丝分解气体温度和较近的灯丝与衬底距离条件下，以丙酮为碳源气体合成的金刚石膜具有较高的生长速率和较好的质量．     

单晶硅衬底上金刚石成核密度的研究

本文研究了用热灯丝化学气相沉积方法在单晶硅衬底上制备金刚石薄膜时其成核密度与制备条件的关系。结果表明,衬底表面状态、衬底温度、灯丝温度、灯丝与衬底表面间距离等对金刚石成核密度有明显的影响,且表面状态的影响最大。     

金刚石薄膜/立方氮化硼异质结的制备

利用高温高压合成的立方氮化硼单晶材料,采用恒浓度高温扩散方法制备n型立方氮化硼半导体材料。通过化学气相沉积方法在n型立方氮化硼上外延生长p型金刚石薄膜。在此基础上,通过欧姆接触电极的制作,制备出金刚石薄膜／立方氮化硼异质pn结,并给出pn结的伏安特性曲线。     

Effects of carbon diffusing field in alloy solvent on the growth of tower-shape diamond single crystal

High-quality type-Ib tower-shape diamond single crystals were synthesized in cubic anvil high pressure apparatus (SPD-6×1200) at 5.4 GPa and 1250-1450°C. The (100) face of seed crystal was used as the growth face, and FeNiMnCo alloy was used as the solvent/catalyst. Two kinds of carbon diffusing fields (type-B and type-G) were simulated by finite element method (FEM). Using the two kinds of carbon diffusing fields, many diamond single crystals were synthesized. The effects of carbon diffusing fields on the ...     

金刚石薄膜光致发光的研究

本文研究了用热灯丝化学气相沉积方法在硅、钼和碳化钨衬底上制备的金刚石膜的光致发光特性。     

Effect of additive boron on type-Ib gem diamond single crystals synthesized under HPHT

The boron-doped type-Ib gem diamond crystals were synthesized successfully by adding amorphous boron into a system of graphite and Kovar catalyst under high pressure and high temperature (HPHT).The effect of additive boron on type-Ib gem diamond was extensively studied including the growth characteristic,morphology and nitrogen concentration.The synthesized boron-doped type-Ib gem diamond crystals were characterized by optical microscope (OM),scanning electron microscope (SEM) and infrared spectrometer (IR)...     

铁镍触媒合成金刚石内部包裹体的研究

分析铁镍触媒合成金刚石内部的包裹体成分及形成原因. 结果表明: 金刚石晶体中的包裹体主要以FeNi合金和Fe₃C形式存在; 随着生长速度加快, 金刚石内部包裹体的点状分布逐渐增多; 在不同温度下, 进入金刚石晶体内部包裹体的方式不同; 随着包裹体的增多, 合成的金刚石晶体硬度降低. 通过调整合成工艺, 合成了包裹体含量极少、 粒度约为0.6~0.7 mm的金刚石单晶.     

Fe-Ni-C粉末触媒体系金刚石的合成与表征

利用FeNi粉末触媒在六面顶压机上进行工业金刚石单晶的合成与表征. 结果表明: 在Fe-Ni-C体系合成了优质的六面体、 六-八面体及八面体金刚石单晶; 金刚石{111}晶面的生长属于二维层状生长机制; 金刚石中的包裹体主要由FeNi合金组成.     

Synthesis of boron-doped diamond with laser heated diamond anvil cell

Boron-doped diamond has been synthesized from graphite mixed with different ratio of B₄C at high pressure high temperature (HPHT) using laser heated diamond anvil cell. The starting composition was transformed to diamond compound at pressure ∼9 GPa, 2300–2400 K as indicated by the in-situ X-ray diffraction pattern with synchrotron radiation source. Raman spectrum of the recovered specimen from HPHT state confirmed that boron has been doped into diamond lattice.