金刚石材料的ESR研究

用ESR方法对照研究了中国出产的五颗天然金刚石单晶,四颗人造金刚石单晶和两个化学沉积金刚石膜(CVD)等固体材料.发现I_b型天然金刚石中有四种a_N各向异性的N-中心自由基和一种C-中心自由基;而I_aB3型的未配对电子定域在N3型杂质中心的π^*反键轨道上;I_b型人造金刚石含有少量Ni,Fe等顺磁元素造成ESR线增宽,仅可观察到二重或三重裂分;在不同金刚石膜中.c-中心自由基的浓度可以相差很大.而低浓度的N-中心自由基的浓度相对变化较小;所观察到的C-中心自由基的两个卫星峰(a_H=7.2×10^-4T)是金刚石膜中¹H存在的直接证据.结果表明ESR方法是金刚石及类金刚石材料的一种快捷而有效的表征方法.     

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。     

天然金刚石形成透明硼皮金刚石的研究

 本文采用离子注入法，对天然金刚石表面进行少量渗硼，形成透明硼皮金刚石。经NP-1型X光电子能谱仪（XPS）表面测试，证明注入硼后的金刚石表面硼原子和碳原子形成了结合键。又经热失重分析（TGA）表明，用B₂O₃和硼作离子源进行注入，均能使金刚石的抗氧化温度得到提高，但用硼注入得到的“硼皮”金刚石抗氧化性更好些。用四种不同能量进行注硼时，都能使金刚石的抗氧化性得到几乎相同程度的提高，与注入的深度无关。     

金刚石表面金属化技术

一、问题的提出 金刚右依靠其无以伦比的高硬度以及优良的机械 性能,使得金刚石工具成为加工各种硬质材料所不可 缺少的工具.目前,我国金刚石工具制造业已迅速形成年耗数千万克拉金刚石、种类齐全的新型工业部门. 由于金刚石与一般金属合金之间的界面能很高, 金刚石颗粒不能为一般低熔点会金浸润,可焊性极差. 统观我国制造的各种金属基体的金刚石工具(如钻头、 锯片启轮、砂轮修正工具等),金刚石颗垃仅仅被机械 地镶嵌在金属基体之中,在使用时,金刚石极易脱落. 笔者从大量的实践中估测孕镶式金刚石工具中金刚石 利用率仅为 60%左右,这意味着…     

人造金刚石低压气相生长的相图计算

用非平衡热力学耦合模型计算了由CH₄/H₂，CO/H₂和乙炔火焰等气相体系生长金刚石的相图．与经典平衡热力学理论计算结果不同的是这些相图都有一个金刚石生长区存在．相图中的金刚石生长区是实现金刚石气相生长的热力学基础，它的存在体现了超平衡氢原子等激活粒子对石墨的激活和对金刚石的稳定作用．计算的相图与报道的实验结果基本相符，因而对金刚石气相生长的理论和实验研究具有重要的指导意义 关键词：     

原子氢与金刚石表面的相互作用

用高分辨率电子能量损失谱研究了氢原子吸附在金刚石表面的各种振动模式,其中主要是位于360meV处的C—H键的伸长振动和位于160meV处的“剪”振动。用氚原子代替氢原子吸附在金刚石表面,观测到上述振动模式所发生的同位素位移。将金刚石表面加热至900℃后,各种振动模式全部消失,这时吸附氢原子全部脱去,金刚石表面的悬键变成平躺在表面上,导致金刚石表面石墨化。由于石墨化后π-带的作用,在损失谱上出现一个非弹性的、连续的损失峰结构。我们用UPS和AES技术进一步证实了脱氢后金刚石表面的石墨化。 关键词：     

气相生长金刚石膜对衬底金刚石性能的影响

 本文以高压合成金刚石为衬底材料，用热解CVD法在衬底金刚石表面生长了金刚石晶体。结果表明，生长金刚石后的衬底金刚石热性能有明显改善。     

金刚石膜探测器研制

采用直流电弧等离子喷射(DC arc plasma jet)CVD(chemical vapour deposition)工艺制成的金刚石薄膜，研制成功MSM(metal-semiconductor-metal)型CVD金刚石脉冲辐射探测器.对制作的金刚石薄膜材料及探测器有关性能进行了测量，结果表明，采用Raman shift<4.5cm^-1的金刚石薄膜制成的探测器，可满足亚纳秒脉冲辐射探测的要求.由于其独特的物理性能，在制作成本合理的情况下，在脉冲辐射测量中可取代Si-PIN探测器. 关键词： CVD 金刚石薄膜 辐射探测器     

人造金刚石合成中黑色低磁金刚石的研究

 通过对合成金刚石的原材料和合成产物——石墨、Ni₇₀Mn₂₅Co₅触媒、普通人造金刚石、黑色人造金刚石、NiMnCoC熔体的磁化率测试,以及对黑色人造金刚石和普通人造金刚石破碎断面扫描电镜的对比分析,认为黑色人造金刚石形成低磁性的原因是由于合成过程中温度偏高、压力偏低,生长的金刚石质量差、裂纹多。晶体内夹杂了很多石墨与触媒包裹体,同时金刚石表面与金刚石晶体内的触媒包裹体之间形成贯穿性的裂纹。在金刚石化学提纯处理过程中,金刚石晶体内的铁磁性触媒包裹体杂质被通过裂纹进入的酸除去。因而在检测金刚石磁性时,黑色金刚石的磁性很小,呈弱磁性。     

热丝法气相沉积纳米金刚石薄膜

纳米金刚石薄膜的沉积实验在自行研制的热丝化学气相沉积系统上完成。基体为金刚石微粉研磨和酸蚀后的硬质合金片，反应气体为CH4和H2混合气，V（CH4）：V（H2）=1％-4％，基体温度800-1000℃，沉积时气压为0．8～2．0kPa。SEM观察表明，影响金刚石膜的表面形貌及粗糙度的关键参量是基体温度、反应气压及含炭气体的浓度，这些参数都会影响到薄膜的纯度、结晶习性和晶面完整性。沉积纳米金刚石薄膜工艺是通过高密度形核以及抑制金刚石膜在沉积过程中的晶粒长大来实现的。