硫（氢）掺杂金刚石单晶的高压合成及金刚石色心研究
发布时间：2021-05-14 12:50
金刚石是目前世界已知物质中集最大硬度、最大热导率、最小压缩率、最宽透光波段、最快声速、抗强酸强碱腐蚀、抗辐射、击穿电压高、载流子迁移率大等多种优异性能于一体的极限性功能材料,引起了科研工作者的广泛关注。掺杂是调制金刚石特性的一种有效手段。硼（B）和氮（N）是金刚石中的主要杂质元素,已被广泛研究,然而硫（S）和氢（H）等杂质元素相对来说被研究较少。最近研究发现大尺寸IIa型天然金刚石可能形成于深地幔的铁（Fe）、镍（Ni）、硫（S）和碳（C）的熔体中,但是并没有明确的证据表明S进入到金刚石晶格中。氢在金刚石内部广泛存在,由于检测手段的限制研究较少。此外,金刚石内部的NV色心在尖端科技领域具有更大的潜在应用价值。在金刚石内部制造NV色心的传统方法是先将其进行电子或粒子辐照,之后进行高温高压退火产生NV色心。然而,却很少有关于掺杂体系金刚石中色心的系统研究。此外,NE8色心是一种比传统NV色心性能更为优异的单声子源,而且只在特定的高温高压退火条件下出现。因此,在Fe-Ni-S（H）-C体系中进行金刚石的合成以及金刚石中色心的研究具有重要意义。本论文通过高温高压合成技术在Fe Ni-S（H）-...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
论文提要
中文摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 金刚石的简介
1.1.1 金刚石的结构
1.1.2 金刚石的分类与方法
1.1.3 金刚石的性质及其用途
1.2 金刚石研究的历史以及我国的研究现状
1.3 金刚石的合成方法与理论
1.3.1 金刚石的合成方法
1.3.2 金刚石合成的溶剂理论
1.4 TGM法
1.4.1 碳素的输运
1.4.2 合理的温度梯度
1.4.3 晶体形貌和温度之间的关系
1.5 选题的意义及主要研究内容
1.5.1 选题的意义
1.5.2 主要研究内容
第二章 高压设备及实验组装
2.1 引言
2.2 高压设备简介
2.2.1 国际高压设备
2.2.2 国产铰链式六面顶液压机
2.2.3 六面顶液压机的工作原理
2.3 压力控制系统
2.4 温度操控系统
2.5 实验压力和温度的标定
2.5.1 实验压力的标定
2.5.2 实验温度的标定
2.6 金刚石合成块的外缘材料与合成腔体材料
2.6.1 金刚石合成块的外缘密封材料
2.6.2 金刚石合成块的外缘保温材料
2.6.3 金刚石合成腔体材料
2.7 热源材料的选取
2.8 高温高压的实验组装
2.9 本章小结
第三章 硫掺杂Ib型金刚石单晶的高压合成及其色心研究
3.1 引言
3.2 高纯S与实验过程简介
3.2.1 高纯S简介
3.2.2 实验过程简介
3.3 硫掺杂Ib型金刚石单晶的形貌表征
3.3.1 硫掺杂Ib型金刚石单晶的光学照片
3.3.2 硫掺杂Ib型金刚石单晶的SEM照片
3.4 硫掺杂Ib型金刚石单晶的红外光谱表征
3.4.1 氮在金刚石中含量的计算方法
3.4.2 硫掺杂Ib型金刚石单晶的含氮量
3.5 硫掺杂Ib型金刚石单晶的拉曼光谱表征
3.6 硫掺杂Ib型金刚石单晶的PL光谱表征
3.7 本章小结
第四章 硫掺杂IIa型金刚石单晶的高压合成及其色心研究
4.1 引言
4.2 硫掺杂IIa型金刚石单晶的合成与表征
4.2.1 实验过程
4.2.2 硫掺杂IIa型金刚石单晶的光学分析
4.2.3 硫掺杂IIa型金刚石单晶的SEM表征
4.2.4 硫掺杂IIa型金刚石单晶的红外光谱表征
4.2.5 硫掺杂IIa型金刚石单晶的XPS表征
4.2.6 硫掺杂IIa型金刚石单晶的拉曼光谱表征
4.2.7 硫掺杂IIa型金刚石单晶的光致发光光谱表征
4.3 本章小结
第五章 硫、氢共掺杂金刚石单晶的高压合成研究
5.1 引言
5.2 硫脲简介及实验过程
5.2.1 硫脲简介
5.2.2 实验过程
5.3 含硫、氢体系下合成金刚石单晶的光学分析
5.4 含硫、氢体系下合成金刚石单晶的红外光谱表征
5.5 本章小结
第六章 Ib型金刚石单晶的高压退火及其色心研究
6.1 引言
6.2 实验过程
6.3 高温高压退火实验前后金刚石单晶的光学分析
6.4 高温高压退火实验前后金刚石单晶的拉曼光谱表征
6.5 高温高压退火实验前后金刚石单晶的红外光谱表征
6.6 高温高压退火实验前后金刚石单晶的PL光谱表征
6.7 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
作者简介
攻读博士期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Large single crystal diamond grown in FeNiMnCo-S-C system under high pressure and high temperature conditions[J]. 张贺,李尚升,宿太超,胡美华,李光辉,马红安,贾晓鹏. Chinese Physics B. 2016(11)
[2]Synthesis of high quality type-Ib diamond crystals in carats grade[J]. XIAO HongYu, JIA XiaoPeng, MA HongAn, LI ShangSheng, LI Yong & ZHAO Ming State Key Laboratory of Superhard Materials, Jilin University, Changchun 130012,China. Chinese Science Bulletin. 2010(14)
[3]Effect of additive boron on type-Ib gem diamond single crystals synthesized under HPHT[J]. MA LiQiu 1,MA HongAn 1,XIAO HongYu 1,LI ShangSheng 1,LI Yong 1 & JIA XiaoPeng 1,21 National Key Laboratory of Super Hard Materials,Jilin University,Changchun 130012,China;2 Institute of Material Science and Engineering,Henan Polytechnic University,Jiaozuo 454000,China. Chinese Science Bulletin. 2010(08)
[4]优质Ⅱb型宝石级金刚石大单晶的高温高压合成[J]. 李尚升,臧传义,马红安,田宇,张亚飞,肖宏宇,黄国锋,马利秋,李勇,陈孝洲,李小雷,贾晓鹏. 超硬材料工程. 2008(04)
硕士论文
[1]高氮工业金刚石的高温高压合成[D]. 于润泽.吉林大学 2008
本文编号：3185671
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
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论文提要
中文摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 金刚石的简介
1.1.1 金刚石的结构
1.1.2 金刚石的分类与方法
1.1.3 金刚石的性质及其用途
1.2 金刚石研究的历史以及我国的研究现状
1.3 金刚石的合成方法与理论
1.3.1 金刚石的合成方法
1.3.2 金刚石合成的溶剂理论
1.4 TGM法
1.4.1 碳素的输运
1.4.2 合理的温度梯度
1.4.3 晶体形貌和温度之间的关系
1.5 选题的意义及主要研究内容
1.5.1 选题的意义
1.5.2 主要研究内容
第二章 高压设备及实验组装
2.1 引言
2.2 高压设备简介
2.2.1 国际高压设备
2.2.2 国产铰链式六面顶液压机
2.2.3 六面顶液压机的工作原理
2.3 压力控制系统
2.4 温度操控系统
2.5 实验压力和温度的标定
2.5.1 实验压力的标定
2.5.2 实验温度的标定
2.6 金刚石合成块的外缘材料与合成腔体材料
2.6.1 金刚石合成块的外缘密封材料
2.6.2 金刚石合成块的外缘保温材料
2.6.3 金刚石合成腔体材料
2.7 热源材料的选取
2.8 高温高压的实验组装
2.9 本章小结
第三章 硫掺杂Ib型金刚石单晶的高压合成及其色心研究
3.1 引言
3.2 高纯S与实验过程简介
3.2.1 高纯S简介
3.2.2 实验过程简介
3.3 硫掺杂Ib型金刚石单晶的形貌表征
3.3.1 硫掺杂Ib型金刚石单晶的光学照片
3.3.2 硫掺杂Ib型金刚石单晶的SEM照片
3.4 硫掺杂Ib型金刚石单晶的红外光谱表征
3.4.1 氮在金刚石中含量的计算方法
3.4.2 硫掺杂Ib型金刚石单晶的含氮量
3.5 硫掺杂Ib型金刚石单晶的拉曼光谱表征
3.6 硫掺杂Ib型金刚石单晶的PL光谱表征
3.7 本章小结
第四章 硫掺杂IIa型金刚石单晶的高压合成及其色心研究
4.1 引言
4.2 硫掺杂IIa型金刚石单晶的合成与表征
4.2.1 实验过程
4.2.2 硫掺杂IIa型金刚石单晶的光学分析
4.2.3 硫掺杂IIa型金刚石单晶的SEM表征
4.2.4 硫掺杂IIa型金刚石单晶的红外光谱表征
4.2.5 硫掺杂IIa型金刚石单晶的XPS表征
4.2.6 硫掺杂IIa型金刚石单晶的拉曼光谱表征
4.2.7 硫掺杂IIa型金刚石单晶的光致发光光谱表征
4.3 本章小结
第五章 硫、氢共掺杂金刚石单晶的高压合成研究
5.1 引言
5.2 硫脲简介及实验过程
5.2.1 硫脲简介
5.2.2 实验过程
5.3 含硫、氢体系下合成金刚石单晶的光学分析
5.4 含硫、氢体系下合成金刚石单晶的红外光谱表征
5.5 本章小结
第六章 Ib型金刚石单晶的高压退火及其色心研究
6.1 引言
6.2 实验过程
6.3 高温高压退火实验前后金刚石单晶的光学分析
6.4 高温高压退火实验前后金刚石单晶的拉曼光谱表征
6.5 高温高压退火实验前后金刚石单晶的红外光谱表征
6.6 高温高压退火实验前后金刚石单晶的PL光谱表征
6.7 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
作者简介
攻读博士期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Large single crystal diamond grown in FeNiMnCo-S-C system under high pressure and high temperature conditions[J]. 张贺,李尚升,宿太超,胡美华,李光辉,马红安,贾晓鹏. Chinese Physics B. 2016(11)
[2]Synthesis of high quality type-Ib diamond crystals in carats grade[J]. XIAO HongYu, JIA XiaoPeng, MA HongAn, LI ShangSheng, LI Yong & ZHAO Ming State Key Laboratory of Superhard Materials, Jilin University, Changchun 130012,China. Chinese Science Bulletin. 2010(14)
[3]Effect of additive boron on type-Ib gem diamond single crystals synthesized under HPHT[J]. MA LiQiu 1,MA HongAn 1,XIAO HongYu 1,LI ShangSheng 1,LI Yong 1 & JIA XiaoPeng 1,21 National Key Laboratory of Super Hard Materials,Jilin University,Changchun 130012,China;2 Institute of Material Science and Engineering,Henan Polytechnic University,Jiaozuo 454000,China. Chinese Science Bulletin. 2010(08)
[4]优质Ⅱb型宝石级金刚石大单晶的高温高压合成[J]. 李尚升,臧传义,马红安,田宇,张亚飞,肖宏宇,黄国锋,马利秋,李勇,陈孝洲,李小雷,贾晓鹏. 超硬材料工程. 2008(04)
硕士论文
[1]高氮工业金刚石的高温高压合成[D]. 于润泽.吉林大学 2008
本文编号：3185671
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3185671.html
教材专著
