添加Fe(C5H5)2合成氢掺杂金刚石大单晶及其表征

作者：房超; 贾晓鹏; 陈宁; 周振翔; 李亚东; 李勇; 马红安

来源：Acta Physica Sinica, 2015, 64(12): 405-410.

• 氢掺杂金刚石大单晶
• Fe(C5H5)2添加剂
• 高温高压
• 温度梯度法

在Ni70Mn25Co5-C体系中添加含氢化合物Fe(C5H5)2作为新型氢源,利用温度梯度法,在压力为5.5—6.0 GPa、温度为1280—1400°C的条件下,成功合成出氢掺杂的宝石级金刚石大单晶.通过傅里叶显微红外光谱发现,随着Fe(C5H5)2添加量的增加,合成晶体中与氢相关的对应于sp3杂化C—H键的对称伸缩振动和反对称伸缩振动的红外特征峰2850和2920 cm 1逐渐增强,而晶体中氮含量却逐渐减少.通过合成晶体的拉曼光谱分析发现,金刚石的拉曼峰伴随Fe(C5H5)2的添加向高频偏移,这表明氢的进入在金刚石内部产生了压应力.观察扫描电子显微镜图像发现,在低含量Fe(C5H5)2添加时晶体表面平滑,而高含量添加时晶体表面缺陷增多,且呈现出气孔状.使用新的添加剂Fe(C5H5)2作为氢源,合成出含氢宝石级金刚石单晶,丰富了金刚石单晶中对氢的研究内容,也可为理解天然金刚石的形成机理提供帮助.

• 单位
  吉林大学; 铜仁学院; 超硬材料国家重点实验室