高温高压下掺硼宝石级金刚石单晶生长特性的研究

作者：肖宏宇; 李尚升; 秦玉琨; 梁中翥; 张永胜; 张东梅; 张义顺

来源：Acta Physica Sinica, 2014, 63(19): 351-357.

• 高温高压
• 温度梯度
• 金刚石
• 触媒

本文在5.1—5.6 GPa,1230—1600℃的压力、温度条件下,以FeNiMnCo作为触媒,进行单质硼添加宝石级金刚石单晶的生长研究.借助于有限元法,对触媒内的温度场进行模拟.研究得到了FeNiMnCo-C-B体系下,金刚石单晶生长的P-T相图.该体系下合成金刚石单晶的最低压力、温度条件分别为5.1 GPa,1230℃左右.研究发现,在单晶同一{111}扇区内部,硼元素呈内多外少的分布规律.有限元模拟结果给出,该分布规律是由在晶体生长过程中,{111}扇区的增长速度逐渐减小所致.{111}晶向的晶体生长实验结果表明,硼元素优先从{111}次扇区进入晶体.研究发现,这是该扇区增长速度相对较快,硼元素扩散逃离可用时间短导致的.另外,同磨料级掺硼金刚石单晶生长相比,对于温度梯度法生长掺硼宝石级金刚石单晶,由于晶体的增厚速度较慢,即使硼添加量相对较高,也可以实现表面无凹坑缺陷的优质金刚石单晶的生长.

• 单位
  洛阳理工学院; 材料学院; 河南理工大学; 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所; 应用光学国家重点实验室