高纯金刚石的合成与氮空位色心的研究

发布时间：2021-02-23 23:48

　　金刚石因具有众多优异性能,而被广泛应用在工业、医疗卫生、科技、国防等领域。尤其是无色的高纯IIa型金刚石,因杂质含量少（氮含量少于1ppm,并且不含硼）,使其具备了独特的光学、热学等性质。与其他类型相比,它可以最大限度地发挥金刚石的卓越性能。天然IIa型金刚石含量极少（1²%）,不能满足人类对其应用的需求,只能依赖人工合成。由于合成原材料及生长环境的影响,几乎所有合成的无色IIa型金刚石中都存在着或多或少的杂质,最近研究发现高温高压法（HPHT）合成的无色IIa型晶体总是含有少量硼杂质,因此本文对高温高压法合成高纯度金刚石单晶进行了系列研究。另外,因为金刚石中的NV色心具有独特的性质,尤其是以高纯金刚石为载体的NV色心,因其潜在的应用价值而受到人们更多的关注,所以我们也对NV色心进行了一系列研究考察。取得创新性成果如下:1.我们以两种不同铁含量的铁基触媒合成无色金刚石晶体,通过傅里叶红外光谱（FTIR）,拉曼光谱（Raman）等仪器分析,考察了高铁含量与低铁含量两种类型合金触媒合成无色晶体中的硼杂质存在情况。发现高铁含量比低铁含量触媒合成的无色晶体中硼含量更低。2... 

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金刚石晶体中全同基本原子和晶格结构图

吉林大学博士学位论文金刚石晶体具有很多不同的晶面，例如{111}、{311}、{110}、{101}、{100}晶面等等，其中{100}、{110}、{111}晶面最为常见，如图 1.2 所示。三种晶面上的碳原子排列方式各不相同。天然金刚石晶体中最常见的晶面是{111}和{110}，很难发现{100}晶面，然而，在人工合成的金刚石晶体中，{100} 和{111} 面却成为了主要的晶面[2-14]。人工合成的金刚石晶体中有时会因合成条件、合成触媒溶剂、及添加剂的不同而呈现出不同的晶面，因为不同的晶面有着不同的生长条件。另外，具有不同晶面的金刚石晶体由于其表面原子排列方式不同，也形成了各种各样的具有不同特性的金刚石晶体。

第一章 绪论他杂质的情况下，高温高压下合成的多属于普通Ib型金刚石晶体[8]。Ib型晶体中的氮杂质主要以单一替代式氮原子存在。通过向合成体系中添加含氮化合物，可以制备出同时含有C心、A心氮的高氮金刚石，若对高氮金刚石进行高温热处理，还可获得含有B心氮的类天然Ia型金刚石[28-32]。表 1.1 金刚石的分类及主要性质


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