用表面生长CVD金刚石的石墨合成高压金刚石

 用热灯丝CVD方法在多晶石墨衬底表面制备CVD金刚石颗粒，并用这种石墨在高温高压条件下采用六面顶压机合成出高压金刚石。初步实验结果表明：采用其表面生长CVD金刚石颗粒的石墨合成高压金刚石，可以提高金刚石的转化率和降低合成压力。     

高温高压条件下石墨的再结晶与金刚石单晶的生长

 用电子显微镜观察到了在高温高压条件下再结晶石墨的形状随温度变化而改变的规律。实验表明：从石墨向金刚石的转变，与石墨在催化剂——溶剂合金中的再结晶状态有关，类球形再结晶石墨是转变成金刚石小单元的基础。金刚石晶体的不同形态及其多样化的表面结构表明金刚石单晶的生长具有比较复杂的过程。研究了具有一定规则形状由类球形再结晶石墨晶粒组成的聚合体，这种聚合体将在适当温度压力下转变成金刚石颗粒。本研究给出了生长粗颗粒、晶形完整的金刚石单晶的原则办法。     

超高压高温烧结中金刚石表面石墨化过程再研究

 通过3组模拟实验,考察了低压高温下金刚石表面石墨化条件和超高压高温条件下金刚石表面石墨化过程,发现在钴-碳共晶点以下、超高压高温烧结样品WC-Co基体附近区域金刚石表面已发生石墨化,XRD测试结果表明,超高压高温烧结过程中金刚石表面经历了石墨化初期、高峰期和抑制期三个阶段。     

高温高压下碳的状态方程及相变理论研究

 研究了高温高压下三相碳（石墨、金刚石、液相碳）的状态方程，包括高压下石墨到金刚石的固-固相变以及高温下石墨和金刚石的熔解曲线。计算所得到的金刚石熔解曲线具有正的斜率，石墨-金刚石-液相三相点为4 400 K，14 GPa左右。     

用过剩压法生长金刚石过程中石墨再结晶现象的研究

描述了在过剩压驱动下金刚石晶种外延生长过程中，大量伴生的石墨再结晶现象，再结晶石墨抑制了金刚石的自发成核，它们分布于合成腔触媒金属的低温区，结晶数量多，晶粒片状分层，尺寸大，但出现乱层晶体结构，同时产生一定数量的无定形碳，分析认为，这与长时间的低过剩压驱动，触媒金属内有足够的碳源供给，并具备在高温高压下石墨分充结晶但又达不到完全石墨化条件有关，还讨论了在低过剩压驱动下，促进金刚石晶体外延生长的碳本     

直流电弧等离子体射流CVD制备多种碳膜

本文报道了在同一直流电弧等离子体射流ＣＶＤ装置上，采用不同的沉积条件高速合成金刚石，类金刚石，高取向热解石墨以及无定形碳等四种碳膜。经Ｘ射线衍射（ＸＲＤ），拉曼散射谱（Ｒａｍａｎ），扫描电镜（ＳＥＭ）形貌分析以及显微硬度测试表明，该方法制得的金刚石膜和高取向热解石墨膜具有很高的纯度和良好的晶性，类金刚石具有独特的形貌和Ｒａｍａｎ散射特征以及可与金刚石膜比拟的硬度。     

高温高压下纳米金刚石粉的特性研究

 研究了炸药爆轰合成的纳米金刚石粉在高温（约1 600 K）、高压（5.2 GPa）条件下的行为。将纳米金刚石粉与粉末合金（Ni₇₀Mn₂₅Co₅、100^#）混合、压制成圆片,与合金片 （Ni₇₀Mn₂₅Co₅）和人造石墨片一起交替放入高温高压合成腔体内,进行高温高压实验。实验结果表明：在高温高压条件下,纳米金刚石粉不能长大,反而石墨化了;在相同的高压和保温时间条件下,随着温度的降低,纳米金刚石粉的石墨化程度减弱,纳米金刚石粉的纳米颗粒长大,可长成0.1 mm尺寸的金刚石颗粒（温度为1 070 K左右）。而在此条件下,人造石墨不能合成金刚石,一般金刚石晶体要变成石墨相。这进一步表明,纳米金刚石颗粒表面的活性使得它可以在较低的温度下长成较大颗粒的金刚石。     

多晶金刚石烧结中晶粒表面石墨化的实验研究

 利用X射线微区衍射，X射线光电子谱（XPS）及激光拉曼光谱等分析，对高温高压下以金刚石微粉为原料的多晶金刚石烧结过程中，金刚石晶粒表面石墨化现象进行了考察。结果表明，虽经历了烧结过程，但在没有掺杂剂作用的区域内，没有发现金刚石晶粒表面的石墨化。晶粒表面石墨化的高峰期，处于掺杂剂刚开始液化，但尚未饱和充填金刚石晶粒间空隙的烧结初期阶段，随着液相掺杂剂的饱和充填作用，金刚石晶粒表面的石墨消失，并最终完成多晶金刚石的烧结。     

粗粒金刚石的生长及热力学条件的确定

 在石墨─金刚石单组分的两相平衡图理论基础上，从热力学理论观点出发，研究了形成金刚石晶体粒度和晶质的区域分布特征。重点论述粗粒高强金刚石晶体生长区域及热力学条件。以此为理论指导，进行生产试验，获得较好效果。     

用过剩压法生长金刚石过程石墨再结晶现象的研究

 描述了在过剩压驱动下金刚石晶种外延生过程中，大量伴生的石墨再结晶现象。再结晶石墨抑制了金刚石的自发成核；它们分布于合成腔触媒金属的低温区，结晶数量多，晶粒片状分层，尺寸大，但出现乱层晶体结构；同时产生一定数量的无定形碳。分析认为，这与长时间的低过剩压驱动，触媒金属内有足够的碳源供给，并具备在高温高压下石墨充分结晶但又达不到完全石墨化条件有关。还讨论了在低过剩压驱动下，促进金刚石晶体外延生长的碳源可能是活化的碳原子，而不是具有乱层结构特征的再结晶石墨。     

在强碳化物形成元素衬底上生长金刚石薄膜的物理机制探索

作者在研究金刚石表面金属化机理中发现,该物理过程是用化学气相沉积(CVD)方法在强碳化物形成元素上生长金刚石薄膜的逆物理过程。推断在强碳化物形成元素上,诸如WSi,Ta等,生长金刚石薄膜,其界面有相应的碳化物,诸如WC,SiC,TaC等出现,继而生长的金刚石薄膜实质是在相应的碳化物背底上择优取向成核生长的。从而揭示在强碳化物形成元素上生长金刚石薄膜的物理机制是:W(Si,Ta)等→WC(SiC,TaC)等→金刚石薄膜。 关键词：     

磁场-微波等离子体与大面积金刚石薄膜

在磁场辅助下电子回旋共振(ECR)效应在大的空间范围形成高密度的等离子体,为大面积金刚石薄膜的淀积提供有利条件,以CH₄-H₂为原料气体,在Si基片上,在比其他制备方法更低的压强(3Torr附近)下已制备出直径约为5cm的金刚石薄膜,从空间等离子体范围来看且有可能达更大的面积,在分析等离子体发射光谱的基础上,对0.5到50Torr压强的金刚石气相生长条件作了讨论。 关键词：     

高能氮离子注入人造金刚石的热稳定性

 叙述了在GLZ-100E工业离子注入机上采用20~60 keV氮离子及氮分子离子注入人造金刚石晶体的实验研究。XPS分析表明，注入离子在人造金刚石颗粒表面形成了一层较为稳定的含氮混合物层。高温差热分析（DTA）的实验表明，经氮离子束处理的金刚石，其氧化起始温度T（onset）由原来的730 ℃左右提高到800 ℃以上，且随着氮注入剂量的增加而增加，氧化速度也随之变缓；差热分析还表明，随着温度的升高，金刚石首先转化为石墨（DTA曲线上表现为吸热），然后氧化燃烧生成CO₂（放热），而注入离子能量的增加，氧化温度的提高幅度略有下降。离子注入还使其高温石墨化性能显著改善。     

等离子体CVD生长金刚石薄膜中衬底负偏压增强成核机制

 提出了近年来实验发现的在等离子体化学气相沉积（PCVD）金刚石薄膜中衬底负偏压增强成核效应的理论模型，给出了偏压增强成核效应与沉积参数诸如反应压强和碳源浓度等的关系，解释了在负偏压增大时，反应压强和碳源浓度的变化对成核增强强度的影响，并且讨论了阈值负偏压问题。本模型得到的理论结果与文献中的实验结果基本一致。     

光学玻璃金刚石磨削机理

本文通过对各类光学玻璃进行广泛的金刚石磨削试验,和对光学玻璃及金刚石片各种性能的测试,研究了金刚石磨具对光学玻璃磨削效果与诸因素间的关系,并对金刚石加工中的三种过程-破碎性切削、塑性变形、塑性切削进行了分析,指出了这三种过程的特点。作者还通过单颗粒金刚石刻划抛光的玻璃表面的实验,验证了各个过程的存在。据此,提出了为减少裂纹层深度,光学玻璃的金刚石磨削应该在低压高速下进行的论点。     

利用X射线衍射研究聚晶金刚石复合片的残余应力(英文)

通过x射线衍射方法研究了聚晶金刚石复合片中金刚石层内的宏观残余应力以及微观残余应力.宏观残余应力通过测量x射线衍射的峰值移动可以计算出来,微观残余应力由x射线衍射的峰形宽化决定.本文研究结果表明:我们研究的三种型号聚晶金刚石复合片中存在着宏观残余压应力和微观残余张应力,并且发现宏观残余压应力和微观残余张应力的大小随着金刚石平均粒径的增大而减小,根据x射线衍射研究表明这可能是由于随着金刚石粒径的增大,聚晶金刚石复合片中金刚石相的减少而非金刚石相的增加造成的.x射线衍射技术可以非破坏性的测量宏观和微观残余应力的大小,因此,这是一种很好的检测聚晶金刚石复合片中残余应力的方法,并可以通过应力的大小来优化聚晶金刚石复合片的最佳组分和工艺,同时也可以给出聚晶金刚石复合片的最佳工作条件.     

High-pressure and high-temperature generation using diamond/sic composite anvils prepared with hot isostatic pressing

Using a hot isostatic pressing (HIP) technique, we synthesized diamond/SiC composites from diamond and Si powders. At an HIP condition of 1450 °C and 100 MPa, a pressure much lower than that of the diamond stability field, diamond powders react with molten Si to form well-sintered diamond/SiC composites. Cubes of the composites with 15 mm edge length were thereby fabricated, and an application to the second stage anvils in a Kawai-type high-pressure apparatus was attempted. A hybrid anvils system using four cubes of the composites and four of the conventional WC was introduced and heating experiments up to 1600 °C became possible. Because the diamond/SiC composites are transparent to X-rays, the present system is applicable not only to diffraction studies but also to radiographic studies that need a larger window for an X-ray image.     

Study of ammonia molecule adsorbing on diamond (1 0 0) surface

The diamond (1 0 0) surface with amino terminations is investigated based on density function theory within the generalized gradient approximation. Our calculated negative electron affinity of diamond (1 0 0) surface with hydrogen termination provides a necessary condition for initiating radical reaction. The results display that the ammonia molecule can form stable C-N covalent bonds on the diamond surface. In addition, due to the lower adsorption energy of one amino group binding on diamond surface, single amino group (SAG) model is easy to be realized in experiment with the comparison of double amino group (DAG) model. The adsorbed ammonia molecule will induce acceptor-like gap states with little change of the valence and conduction band of diamond in SAG model. The adsorption mechanism in the formation of ammonia monolayer on H-terminated diamond (1 0 0) surface, and two possible adsorption structures (SAG and DAG) were especially studied.     

高温高压合成金刚石中触媒的价电子结构分析

 在高温高压条件下，金属触媒与石墨形成的碳化物Me₃C（Me为Fe、Ni）是形成金刚石结构的主要碳源。利用固体与分子经验电子理论（EET），计算了多种Me₃C型碳化物和金刚石的价电子结构以及表征界面性质的电子结构参数，并将程氏理论（TFDC）提出的原子界面边界条件应用到碳化物/金刚石界面，发现碳化物晶胞中C—C键络组成的晶面与金刚石中的某些晶面的电子密度在一级近似下是连续的，但不同碳化物其连续程度不同，其中Co₃C和(FeNi)₃C中碳原子组成晶面的价电子结构与金刚石中的最接近，其C—C键转化为金刚石结构需要的能量最低。从电子结构角度上解释了催化机制及不同触媒的催化效果，价电子理论是探讨金刚石催化机制的新途径。     

Laser-induced damage threshold at chemical vapor deposition-grown diamond surfaces for 200-ps CO(2) laser pulses

We report laser-induced damage thresholds (LIDTs) at chemical vapor deposition (CVD)-grown diamond surfaces for 200-ps CO(2) laser pulses, obtained with photoacoustic diagnostics. The results are compared with those at ZnSe and Ge surfaces under the same experimental condition. For 200-ps laser pulses, CVD diamond, ZnSe, and Ge were measured and found to have damage fluences of 1.2, 0.45, and 0.2 J/cm(2) , respectively, for a laser waist radius of 134 mum. Acoustic measurement indicated a relatively large variation in the LIDT of the CVD-grown diamond because of its polycrystalline structure.