以磷化铁为添加剂沿(111)面生长磷掺杂金刚石大单晶

作者：聂媛; 许安涛; 李尚升^*; 胡美华; 赵法卿; 赵桂平; 黄**; 李战厂; 周振翔; 王蒙召; 陈珈希; 周绪彪

来源：人工晶体学报, 2022, 51(04): 587-593.

DOI：10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2022.04.002

• Fe3P
• 掺杂
• (111)面
• 金刚石大单晶
• 温度梯度法
• 超硬材料

掺杂是调控金刚石性能的一种重要手段。本文采用温度梯度法，在5.6 GPa、1 312℃的条件下，选用Fe3P作为磷源进行磷掺杂金刚石大单晶的合成。金刚石样品的显微光学照片表明，随着Fe3P添加比例的增加，金刚石晶体的颜色逐渐变深，包裹体数量逐渐增加，晶形由板状转变为塔状直至骸晶。金刚石晶形的变化表明Fe3P的添加使生长金刚石的V形区向右偏移，这是Fe3P改变触媒特性的缘故。红外光谱分析表明，Fe3P的添加使金刚石晶体中氮含量上升，这说明磷的进入诱使氮原子更容易进入金刚石晶格中。激光拉曼光谱测试表明，随着Fe3P添加比例的增加，所合成的掺磷金刚石的拉曼峰位变化不大，其半峰全宽(FWHM)值变大，这说明磷的进入使得金刚石晶格畸变增加。XPS测试结果显示，随着Fe3P添加比例的增加，金刚石晶体中磷相对碳的原子百分含量也会增加，这意味着添加Fe3P所合成的金刚石晶体中有磷存在。

• 单位
  中材人工晶体研究院有限公司; 赤峰学院; 河南理工大学; 焦作市东星炭电极有限公司; 焦作师范高等专科学校