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摘要
研究Cu在高温高压下Ti除氮反应中的作用机理,对合成优质的Ⅱa型金刚石晶体具有重要意义。本研究在FeN iC体系中添加Ti和Ti/Cu或TiC和TiC/Cu,在5.6 GPa和1 543 K的条件下使用温度梯度法制备了金刚石大单晶,并使用光学显微镜和红外光谱仪对样品进行表征。结果表明,Ti或TiC分别与N反应生成TiN和Ti(C1-x,Nx)。这种情况下,单独添加Ti或TiC除氮效果差,所合成金刚石晶体中会出现大量的包裹体和凹坑。这是由于反应生成的TiN、TiC和Ti(C1-x,Nx)杂质严重影响晶体质量的结果。Ti或TiC分别与Cu共掺杂,可以促进TiC的分解释放Ti,提高除氮效率,并逐渐减少晶体合成中的缺陷和包裹体数量。这说明Cu的添加量应明显小于Ti,这与普通Ti和Cu的添加比例1∶1不同。最终结果表明,当Ti/Cu质量分数为1.70%/1.06%(Ti∶Cu=1∶0.625)时,可以合成出高质量的Ⅱa型金刚石晶体。
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