金刚石的光芒不止体现在钻石上

<正>但其能否扩展用于电子器件行业，一切得看晶体生长的下一步进展。能用上一辈子的牙科植体，能够经受严酷辐射环境的机器人和粒子探测器，原子尺度的量子器件，能将电力传输中的能量损耗削减75%的高电压转换器，以上这些是人造金刚石的若干前沿应用，更不用提人造金刚石已经与天然钻石几乎难辨真假，远远不像后者那么昂贵。从20世纪50年代起，金刚石切割和研磨工具已经司空见惯。目前，金刚石薄膜作为牙齿、骨骼和其他外科植入物的覆层，正接近商用。     

辽宁金伯利岩亚微米级金刚石的发现及其意义

尽管在世界上对金刚石矿物学已进行了大量的研究,但对金伯利岩中金刚石的形成、生长的机理问题,还需要作进一步探索。为此,我们对明显保留有晶体生长过程特征的特别结构的金刚石标本进行了研究。本文讨论其中的一些发现及我们的认识。 1 研究方法 双目镜下,在观察研究金刚石形貌的基础上,选出有代表性的金刚石颗粒,将它置于铅板上,     

金刚石合成中的胶体观点

近几年来,关于溶剂一催化剂作用下的人造金刚石形成机理,如文献[1]所述,较多的学者认为,除考虑溶解在熔融金属中的碳原子转化外,应充分考虑“溶解”在熔融金属中石墨结构的原子集团向金刚石结构的原子集团的转化过程,提出了各种催化转化的模型。等从金刚石成核的动力学角度讨论胶体大小的石墨微粒转化为金刚石的可能性.本文通过分析高温、高压下石墨和熔融过渡金属的相互分散过程,提出了形成正电性胶体溶液的观点.     

国外人造金刚石研究近况

1954年美国通用电气公司宣布人造金刚石研制成功,1956年投入生产。此后,人造金刚右成为一个重要的产业,其单晶、多晶、复合材料产品广泛地应用于各个领域,用量远远超过天然金刚石,并且还在不断增加。与此同时,人造金刚石的研究工作也在继续地进行和深化。本文就近年来人造金刚石研究工作中的一些新情况作一简要介绍。一、戴比尔斯金刚石研究室单晶生长一鸣惊人1970年美国通用电气公司宣布用晶种法(温梯法)生长出了宝石级人造金刚石,其重量达1克拉,最大尺寸5～6毫米。此后,没见有突破的报导。据说是     

人造金刚石专用石墨材料座谈会

人造金刚石专用石墨材料座谈会于1973年12月10—16日在长春召开。会议由第一机械工业部科技局委托郑州磨料磨具磨削研究所党委和吉林大学党委共同负责筹备。参加座谈会的有生产石墨和使用石墨制造金刚石的工厂、科研部门、高等院校等二十多个单     

从熔体中生长金属和半导体单晶技术的进展

引言天然单晶中有相当多的缺陷,诸如位错、杂质偏析等,往往不能满足研究及工业上的要求。在人工培养的单晶中,缺陷大为减少;而且,用人工方法还能培养出一定缺陷、各种形状及天然不存在的单晶。根据母相状态,晶体生长可分为从气相、溶液、熔体及固体中生长四种情况。有关晶体生长机理及技术,已发表了很多论文及专著。前者(生长机理方面)可参看1949年Faraday学会讨论会刊,1958年在Cooper-stown举行的晶体生长和完整性会议的论文集,苏联1956—1964年四次晶体生长会议的论文集等;后者(生长技术方面)将在下面叙述。     

人造金刚石单晶生长碳源问题的探讨

利用线膨胀系数和弹性常数计算了金刚石和石墨在高温高压下的晶格常数, 根据固体与分子经验电子理论(EET)计算了金刚石、石墨以及它们主要晶面的价电子结构. 以程氏理论(TFDC)提出的原子界面边界条件为判据, 分析了金刚石和石墨主要晶面之间电子密度的连续性, 发现其在一级近似条件下均不连续, 不满足金刚石晶体生长的边界条件. 分析得知, 在高温高压触媒法合成金刚石单晶生长过程中, 所需的碳源并非直接来自石墨, 从电子结构角度对金刚石单晶的生长机制进行了探讨.     

大密度金钢石

设在美国纽约州斯克内克塔迪市的通用电气研究与发展中心(GE)的化学家用含有过量的中子的碳制成了人造金刚石。GE的化学工程师W·F·班霍尔泽说:“天然金刚石一般含碳13同位素不足1％,而这种新金刚石却含有碳13同位素达99％。完成这项分析的同行,福特汽车公司H·霍格韦说:“用高分辨率的X射线衍射仪测量了天然金刚石和五个GE的人造金刚石,这种较重的人造金刚石碳原子排列比碳12同位素金刚石更紧密”。GE的科学家们也描述了人造金刚石的晶体质量,它的质量几乎与硅半导体相匹敌,包括目前已知的一些极少有缺陷的晶体。GE的研究人员首次制成的极小金刚石束它含有要求数量的较重碳原子。为了做到这一点,他们使     

人造金刚石晶体的生长机制

一、引言金刚石晶体具有某些优异的性能,是近代科学技术上引人注目的一种重要原材料,是固体物理学超高压高温下物质相变与新材料合成等研究工作中值得重视的一个对象。自然界中常见到的碳可分为金刚石晶型碳(如立方金刚石和六方金刚石)和非金刚石晶型碳(如无定形碳和石墨)等两类。人造金刚石就是通过改变压力、温度等条件,使非金刚石晶型     

等离子体化学气相法沉积金刚石的进展

本文评述了化学相沉积法制备人造金刚石薄膜的进展情况。重点评述反应机理,发展历史,沉积方法,衬底材料,检测手段。讨论了有利于形成立方晶系金刚石材料的沉积条件。     

大尺寸单晶金刚石同质连接技术

介绍了制备人造单晶金刚石的技术途径及发展现状,重点讨论并对比了几种化学气相沉积法(CVD)金刚石制备技术的优缺点,详细阐述了基于微波等离子体CVD (MPCVD)法的同质连接技术——一种突破晶体尺寸限制,实现大尺寸单晶金刚石的有效途径。通过该技术实现了英寸级单晶金刚石晶片的制备,并针对横向生长、界面质量及演化、三维结构连接控制等核心科学技术问题进行了分析和讨论,展望了其在尖端应用领域的发展前景。     

我国人造金刚石合成的现状与展望

我国人造金刚石合成的现状与展望彭放（四川联合大学高温高压与原子分子科学研究所博士生）自古以来人们一直将金刚石视为珍贵的宝石，并成为人们拥有财富和权力的象征。但金刚石真正的价值还在于它具有极优异的物理和机械性能。它是一种新型的工程和功能材料。例如金刚石...     

在高温状态下TG64型石墨的碳—碳键长及力常数的研究

一、引言 石墨在高温下的特性已有许多人利用X光衍射的方法进行了研究。Fitzer给出了利用石墨平面内碳原子间E_(2g)振动模的频率来计算sp~2键的键长公式,该模型在常温下与实际符合的较好,但在高温下是否适用呢?本文利用X光衍射和拉曼光谱研究了用于合成人造金刚石的TG 64型石墨在高温下键长随温度的变化规律,指出用Fitzer模型在高温下计算石     

第二种人造超硬材料——立方氮化硼

一、立方氮化硼(CBN)发展简史人类接触天然金刚石已经有相当长的历史了。其规则的晶形、光彩夺目的色泽使它成为宝石之冠。当人们充分意识到它的超硬特性的价值之后,天然金刚石便作为工具获得应用。鉴于天然金刚石产量的稀少,长期以来,促使人们进行各种人工合成的试验。随着超高压技术的进步,这一努力终于在1953年依靠高温高压手段首先获得成功。用普通的石墨合成出具有天然金刚石超硬特性的人造金刚石,使人们在超高压与新材料之间关系上有了进一步的认识,鼓舞了人们去从事第二种、第三种新型超硬材料的探索。     

水热条件下直接制备的α-Al2O3微晶的形态特征

氧化铝陶瓷材料具有广泛的应用,制备优质氧化铝粉体是提高相应陶瓷材料性能的基础水热法是制备优质超细粉体的湿化学方法之一,但是采用水热法制备氧化铝粉体时一般均先得到γ-AlOOH(薄姆矿),然后再经高温处理得到α-Al_2O_3。研究热液条件下直接制备α-Al_2O_3粉体(微晶),一直是人们感兴趣的课题,这方面的工作也时有报道。最近作者通过改进水热条件,在一定的热液介质中直接制备了α-Al_2O_3微晶。另一方面,α-Al_2O_3(刚玉)晶体的形貌又是晶体生长工作者十分关心的一个问题。研究水热条件下刚玉晶体的形貌特征,是进行晶体生长机理研究的重要途径。本文报道了热液条件下直接制备的α-Al_2O_3微晶的形态特征,并从研究晶体生长机理的角度探讨了氧化铝微晶形态的形成。     

天然金刚石中杂质氮原子对的电子顺磁共振(EPR)研究

氮是金刚石中的主要杂质。它在金刚石中的含量和存在形式历来受到普遍的重视。对于天然金刚石,氮的含量可达0.23％,它主要呈非顺磁性双原子氮的组合(N_2)和氮的小片状集合体(N_2),其次是顺磁性单个置换原子氮(简称‘孤氮’)和氮同空位的组合(N_3V,NVN等)。然而在人造金刚石中,从顺磁性孤氮(N)到非顺磁性双原子氮组合(N_2)之间,还存在着一种     

金刚石薄膜与Si衬底间界面状态的研究

近十多年来,气相法合成金刚石薄膜的研究已取得了很大的进展.金刚石薄膜的应用已处于商业化的初期阶段,但金刚石薄膜的生长机理还不清楚,薄膜的结构与合成条件间的相互关系研究还有待深入.尽管能在多种衬底上合成出金刚石薄膜,但薄膜与衬底间的结合强度在一些情况下还是非常弱的.因此,了解金刚石薄膜与衬底间的界面结构,分析早期在衬底上     

金刚石膜的生长特性及界面结构研究

众所周知,金刚石具有优异的电学、热学及机械特性,气相合成金刚石方法作为一种新的金刚石合成技术具有广阔的发展前景。目前用各种化学气相沉积(CVD)方法已合成出了具有不同用途的金刚石膜。随着气相合成金刚石薄膜制备与应用研究的发展,人们在气相合成金刚石薄膜的机理研究和物性研究方面作了许多工作,其中Williams等人对微波CVD     

人造金刚石低压合成的非平衡定态相图研究

人造金刚石能实现低压稳定的生长,同时可出现石墨的消蚀,对此无法用经典热力学来加以解释.用非平衡热力学耦合理论,可以对人造金刚石的低压合成作出明确的回答.对恒温恒压反应过程,用Gibbs自由能,(G)的变化来判断反应方向.(1)C(石墨)=C(金刚石);低压下,△G_1>0;反应自发地向左方.(2)H~*=1/2H_2,△G2<<0;反应强烈趋向于右方.反应(1)与(2)发生热力学耦合时,(3)=(1)+χ(2),C(石墨)+χH~*=χ/2 H_2+C(金刚石),只要耦合参数χ不是很小,△G_3=△G_1+χ△G_2<0;反应将趋向于右方.所以,有足够超平衡浓度     

影响未来的十大发明

科技文明预期正改变着人类在各领域的发展,在完成人类梦想的同时,亦解决正在发生的各种世界性灾害。最新一期的美国《新闻周刊》杂志评选出“影响未来的十大发明”,其名单如下:不是真正的钻石布莱恩特·里纳莱斯在无意中实现了科学家多年以来始终未能实现的梦想,拥有制造世界级的钻石祖传秘方。一块金刚石,在一项意外中被制作成一块几乎完全透明、完美的四分之一克拉碳晶体,也就是钻石。大量低质量的人造金刚石早在20世纪50年代产量已经达到80吨,并在打孔机等工业生产工具中被广泛应用。然而高质量的人造钻石对于人类而言具有更重大的意义,…