液体中激光烧蚀固体靶制备纳米晶金刚石

 一种独特的方法用来制备纳米晶金刚石，即在丙酮溶液中激光烧蚀石墨靶制备纳米晶金刚石。透射电镜（TEM）和高分辨电镜（HREM）分析表明，所制备的纳米晶金刚石为立方金刚石和六方金刚石晶体。     

Ar+离子束轰击在石墨表面形成六方金刚石纳米晶的研究

在0.6keV Ar⁺高剂量(～10²²/cm²)辐照石墨表面,借助于高分辨透射电子显微镜(HRTEM),发现有六方金刚石纳米晶产生.它们的平均直径介于1—50nm之间,而且晶粒个数约随其直径的增大而直线减少.有趣的是,晶粒具有两种结构模式：直径小于10nm的晶粒为单晶结构,而直径大于10nm的为多晶结构.基于受离子轰击过程特点制约的六方金刚石晶粒成核和成长观点,讨论了这种双重结构的形成性质. 关键词： 离子轰击 六方金刚石纳米晶     

Ar+离子束轰击在石墨表面形成六方金刚石纳米晶的研究

在0.6!keV Ar+高剂量(～1022/cm2)辐照石墨表面,借助于高分辨透射电子显微镜(HRTEM),发现有六方金刚石纳米晶产生.它们的平均直径介于1-50!nm之间,而且晶粒个数约随其直径的增大而直线减少.有趣的是,晶粒具有两种结构模式:直径小于10!nm的晶粒为单晶结构,而直径大于10!nm的为多晶结构.基于受离子轰击过程特点制约的六方金刚石晶粒成核和成长观点,讨论了这种双重结构的形成性质.     

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。     

激光功率密度对类金刚石膜结构性能的影响

采用大功率高重复频率准分子激光溅射热解石墨靶制备了类金刚石膜，研究了激光功率密度对膜的结构和性能的影响，分析了膜的紫外可见透过谱及膜的带隙结构、Raman谱和电子衍射图，结果表明随着激光功率密度由10⁸W／cm²提高至10¹⁰ W／cm²，膜的结构也由无定形非晶结构转变为纳米晶金刚石结构，膜 中的sp³键舍量及各项性能均有提高. 关键词： 激光功率密度 类金刚石膜 性能 结构     

金刚石的石墨化及其对炸药爆轰合成超微金刚石产出率的影响

 金刚石的石墨化对于炸药爆轰过程中金刚石的产出率有重要的影响。对碳相图进行了讨论,提出采用金刚石-石墨的动力学平衡线来评价炸药爆轰过程中金刚石的石墨化。通过数值模拟,对炸药爆轰过程中金刚石的石墨化进行了分析和讨论。     

石墨-六角氮化硼微晶混合物与水高压反应产物分析

 利用球磨法制备石墨-六角氮化硼微晶混合物，并在6.1 GPa、800~1 500 ℃条件下与水进行高压反应，以便研究用水作触媒合成B-C-N三元化合物的可能性。通过对反应产物的XRD、XPS谱分析发现：高压下随着温度的升高，反应产物中出现再结晶石墨，其晶化程度逐渐提高；但没有出现再结晶六角氮化硼，也未出现立方氮化硼。在球磨不充分条件下，石墨-六角氮化硼混合物的XRD谱没有完全弥散，它们与水高压反应时，能观察到石墨与立方氮化硼分别结晶的现象，但都没有形成B-C-N晶化结构。     

聚晶金刚石复合体超高压液相烧结理论研究

 在对前人有关聚晶金刚石超高压烧结机理的综合分析与评价的基础上,通过对金刚石与不同组分的钴熔体相互作用规律,及金刚石从钴熔体中的结晶热力学与动力学的理论研究,提出了石墨优先金刚石“溶解”和金刚石石墨化“溶解”的观点,阐明了钴熔体的性质对金刚石（石墨）的浸润扩散溶解过程,以及金刚石再结晶析出过程的影响,认为在金刚石-钴烧结系统中存在三种主要烧结机构：颗粒重排,溶解-析出和聚晶固架形成机构。不同温度条件下不同碳含量钴熔体在烧结过程中,对于促进金刚石表面石墨化,进一步引起颗粒重排,实现sp³结构碳原子在金刚石颗粒间的有效迁移传递以及D-D直接结合等方面起到了十分重要的作用。根据上述金刚石超高压液相烧结理论的基本观点,可较合理地解释聚晶金刚石复合体（PDC）在超高压烧结过程中观察到的一些基本现象和实验事实。     

高温高压金刚石单晶生长界面的研究

 利用扫描电镜及Auger电子谱技术研究了高温高压下金刚石单晶生长界面的特性，观察到了金刚石单晶表面及金属膜表面的沟槽结构及金刚石-金属、金属-石墨两个主界面间的过渡层结构及界面间C原子电子组态的变化。     

纳米磷化镓粉体中混杂石墨和金刚石微晶的拉曼光谱分析

利用Raman光谱并结合能量色散X射线显微分析(EDX)和X射线衍射图谱(XRD)对混杂于纳米磷化镓粉体内的石墨和金刚石纳米微晶进行了分析。结果表明,在纳米GaP粉体Raman光谱中,位于1324 cm-1和1572 cm-1的两个宽强散射谱带分别归属于金刚石的F2g模和石墨的E2g模振动。EDX结果证实纳米GaP粉体材料中含有碳元素。XRD图谱中出现了石墨和金刚石的低晶面指数衍射峰。     

Pulsed-laser-induced transformation path of graphite to diamond via an intermediate rhombohedral graphite

The new phase transformation of hexagonal graphite to cubic diamond was experimentally produced without catalyst, using a high-power pulsed laser. Interestingly, by the X-ray diffraction spectra, it was proved that this transition was not direct, but through an intermediate rhombohedral phase. Furthermore, it is important that the rhombohedral phase, as the theoretical transformation path of hexagonal graphite to cubic diamond, was first truly substantiated by our experimental results. The transformation mechanism was suggested that diamond with hexagonal structure was obtained by the direct transforming of hexagonal graphite to hexagonal diamond, and diamond with cubic structure was formed by the indirect transforming, i.e., hexagonal graphite to rhombohedral graphite to cubic diamond. Received: 7 February 2000 / Accepted: 28 March 2000 / Published online: 9 November 2000     

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。     

Structure of diamond nanoparticles grown by chemical vapor deposition

We studied the structure of diamond nanoparticles grown by chemical vapor deposition. SEM images show that the material contains cubic, hexagonal, and possibly icosahedral structures ranging in size from 10 to 200 nm. Raman spectroscopy shows bands, which are characteristic of crystalline diamond, E_2g mode of hexagonal diamond, a-C, and graphite.     

Molecular dynamics simulations of diffusion of carbon into iron

Molecular dynamics (MD) simulations of diffusion couple tests were conducted between carbon (diamond/graphite) and iron at three different temperatures (300, 800 and 1600 K) and contact times (0, 40 and 80 ps) to investigate the chemical interaction between carbon and iron. Two different carbon structures, namely, diamond (cubic) and graphite (hexagonal), were considered. Diffusion of carbon into iron was observed only when a graphite interlayer was added to the diamond surface. When diamond alone was used, no diffusion was observed. This result provides corroborating evidence that diamond tool wear in the machining of iron occurs via a mechanism that involves an initial graphitization of diamond followed by diffusion of the newly formed graphite into the iron workpiece.     

模板对异构体选择性生长的动力学控制作用与化学气相沉积金刚石的生长机理

阐述了模板的动力学控制作用对大尺度有序结构特别是亚稳相的生长，对自由能相差很小的异构体的选择生长所具有的重要作用.汲取现有金刚石生长理论的合理思想，以模板概念为基础给出了对化学气相沉积(CVD)过程的动力学热力学综合描述：1)碳原子在碳氢化合物中的化学势高于固相碳，气相碳氢化合物的碳原子有可能落到化学势较低的固态碳的各种异构体.2)气相碳通过表面反应实现向固相碳的转化.3)表面的模板作用是控制气相碳原子转换方式的主要动力学因素，不同的表面(石墨各种取向的表面及金刚石不同取向的表面)选择了落入其上的碳原子的结构方式及能量状态.4)因此,衬底的不同区域可发生几种不同的独立的表面反应过程,这些反应对应于不同表面的生长.5）而这些表面反应的方向性及速度受表面临域热力学因素的影响，反应的方向性决定了某种晶面是生长或刻蚀，在特定的温度、压强及各种气体分压下可以实现金刚石的生长和石墨的刻蚀.6)衬底局域晶格结构及键价结构和衬底表面气相的温度、压强及各种气体分压等热力学条件共同决定了成核的临界条件.7）与外界有能量和物质交换的等离子体系统，以及气相中发生的一系列化学反应，仅起到了维持某种固相表面生长所需要的非平衡热力学条件和化学条件的作用.金刚石和石墨表面具有的模板动力学控制作用，在特定热力学条件下主导自身外延层的生长方式；异质衬底的某些局域微观结构可以作为新相生长成核的局域模板；不同材料、不同的处理方法、及不同的化学环境下的衬底具有不同的局域微观结构，从而决定了多晶薄膜的取向优势. 关键词： 模板 异构体 选择性生长 金刚石薄膜     

Structure Formation of Hexagonal Diamond: Ab Initio Calculations

Physics of the Solid State - The formation of structure of hexagonal diamond from graphite and cubic diamond is simulated with the density functional theory. Orthorhombic AB graphite transforms...     

Investigation on the formation of lonsdaleite from graphite

Structural stability and the possible pathways to experimental formation of lonsdaleite—a hexagonal 2H polytype of diamond—have been studied in the framework of the density functional theory (DFT). It is established that the structural transformation of orthorhombic Cmmm graphite to 2H polytype of diamond must take place at a pressure of 61 GPa, while the formation of lonsdaleite from hexagonal P6/mmm graphite must take place at 56 GPa. The minimum potential barrier height separating the 2H polytype state from graphite is only 0.003 eV/atom smaller than that for the cubic diamond. The high potential barrier is indicative of the possibility of stable existence of the hexagonal diamond under normal conditions. In this work, we have also analyzed the X-ray diffraction and electron-microscopic data available for nanodiamonds found in meteorite impact craters in search for the presence of hexagonal diamond. Results of this analysis showed that pure 3C and 2H polytypes are not contained in the carbon materials of impact origin, the structure of nanocrystals found representing diamonds with randomly packed layers. The term “lonsdaleite,” used to denote carbon materials found in meteorite impact craters and diamond crystals with 2H polytype structure, is rather ambiguous, since no pure hexagonal diamond has been identified in carbon phases found at meteorite fall sites.     

金刚石和石墨之间相转变几率的研究

 以势垒渡越模型为基础，对石墨和金刚石的相转变几率在压强-温度（p-T）图上的分布进行了研究。从理论上得到了金刚石和石墨的亚稳态相区边界，理论计算得到的相转变几率分布与文献报道的相转变速率的实验结果具有相同的规律。高温高压法合成金刚石的p-T特征程序可以用相转变几率的分布来解释。