高温高压下不同形状的{111}籽晶合成金刚石大单晶

发布时间：2024-12-11 04:29

　　金刚石拥有良好的物理和化学性质,其优异的性能表现在极大的机械硬度、高热导率和低热膨胀系数、最宽的透光波段和耐强酸强碱的抗腐蚀性等方面。金刚石是实现高新器件在极端条件下工作的潜在候选材料,因此被广泛应用于国防、医疗、科技、工业、生物、电子等众多领域。人工合成金刚石相较于天然金刚石来说,因为其所含的杂质较少、成本较低且适用于大量生产,所以在许多产业的应用方面人工金刚石已经逐渐取代天然金刚石。人工合成金刚石主要有两种方式:化学气相沉积(CVD)法和高温高压(HPHT)法。CVD法易于在较短时间内合成大尺寸金刚石单晶且杂质较少,但是利用CVD法仅能实现晶体的二维生长,并且对籽晶要求非常严格,多限于经预处理的{100}面,且不允许存在其他晶向。同时CVD法生长的晶体会随着时间延长在籽晶生长面的边缘处质量下降,从而导致有效生长面收缩影响晶体的生长尺寸。而利用HPHT法生长金刚石不仅能够实现籽晶的三维生长,得到完整形貌的高品质宝石级金刚石,而且也在一定程度上模拟了天然金刚石在地幔中的形成过程,对于天然金刚石成因的研究有所助益。同时HPHT法合成晶体对籽晶的要求较低,且不会影响晶体合成结果。虽然HPHT...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1金刚石结构示意图

第一章绪论1第一章绪论1.1金刚石简介1.1.1金刚石的晶体结构金刚石晶格中的碳原子为四价态，电子轨道sp3杂化形式，形成一个四面体空间结构（图1.1），金刚石由这种四面体结构叠加而成。金刚石的晶格常数为3.56，属于立方晶系（等晶轴系）中的面心立方结构，Fd3m群[1,2]。金....

图1.3碳素的P-T相图

吉林大学硕士学位论文6图1.3碳素的P-T相图1.3.2溶剂-碳素体系中的石墨与金刚石的平衡以铁、镍、锰、钴为主的过渡族金属及它们的合金，在高温高压下与石墨共融，形成溶解碳素的溶液。可记作：lc为碳素溶液的化学势。因为该体系中的碳的溶解度触媒的固溶度都很低，可以将其看作正则模型，....

图1.4中的P-Pe1，

第一章绪论7其中,dMX,gMX为金刚石和石墨中金属的浓度，,dogocc为金刚石和石墨的化学势。P为溶剂存在情况下金刚石与石墨相平衡线的移动，如图1.4中的P-Pe1，g/l/d表示溶剂存在时的相平衡线，go/do表示纯碳素系的相平衡线。计算后可得出：T10K。图1.4溶剂-碳....

图1.4溶剂-碳素系的P-T相图及驱动力

第一章绪论7其中,dMX,gMX为金刚石和石墨中金属的浓度，,dogocc为金刚石和石墨的化学势。P为溶剂存在情况下金刚石与石墨相平衡线的移动，如图1.4中的P-Pe1，g/l/d表示溶剂存在时的相平衡线，go/do表示纯碳素系的相平衡线。计算后可得出：T10K。图1.4溶剂-碳....

本文编号：4016190