高温高压下掺硼宝石级金刚石单晶生长特性的研究

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肖宏宇, 李尚升, 秦玉琨, 梁中翥, 张永胜, 张东梅, 张义顺. 2014: 高温高压下掺硼宝石级金刚石单晶生长特性的研究, 物理学报, null(19): 198101. doi: 10.7498/aps.63.198101
引用本文: 肖宏宇, 李尚升, 秦玉琨, 梁中翥, 张永胜, 张东梅, 张义顺. 2014: 高温高压下掺硼宝石级金刚石单晶生长特性的研究, 物理学报, null(19): 198101. doi: 10.7498/aps.63.198101
Xiao Hong-Yu, Li Shang-Sheng, Qin Yu-Kun, Liang Zhong-Zhu, Zhang Yong-Sheng, Zhang Dong-Mei, Zhang Yi-Shun. 2014: Studies on synthesis of b oron-dop ed Gem-diamond single crystals under high temp erature and high presure, Acta Physica Sinica, null(19): 198101. doi: 10.7498/aps.63.198101
Citation: Xiao Hong-Yu, Li Shang-Sheng, Qin Yu-Kun, Liang Zhong-Zhu, Zhang Yong-Sheng, Zhang Dong-Mei, Zhang Yi-Shun. 2014: Studies on synthesis of b oron-dop ed Gem-diamond single crystals under high temp erature and high presure, Acta Physica Sinica, null(19): 198101. doi: 10.7498/aps.63.198101

高温高压下掺硼宝石级金刚石单晶生长特性的研究

Studies on synthesis of b oron-dop ed Gem-diamond single crystals under high temp erature and high presure

  • 摘要: 本文在5.1-5.6 GPa,1230-1600?C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?C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.
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出版历程
  • 刊出日期:  2014-10-15

高温高压下掺硼宝石级金刚石单晶生长特性的研究

  • 河南理工大学材料学院,焦作 454000; 洛阳理工学院数理部,洛阳 471023
  • 河南理工大学材料学院,焦作,454000
  • 洛阳理工学院数理部,洛阳,471023
  • 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,长春 130033

摘要: 本文在5.1-5.6 GPa,1230-1600?C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?C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.

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