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相似文献
 共查询到17条相似文献,搜索用时 328 毫秒
1.
本文在国产六面顶压机上,在5.6 GPa, 1250—1450℃的高压高温条件下,分别选用边长0.8, 1.5和2.2 mm三种尺寸的籽晶,系统开展了Ib型宝石级金刚石单晶的生长研究.文中系统考察了籽晶尺寸对宝石级金刚石单晶生长的影响.首先,考察了籽晶尺寸变化对宝石级金刚石单晶裂晶问题带来的影响.研究得到了籽晶尺寸变大,裂晶出现概率增加的晶体生长规律.其次,在25 h的生长时间内,考察了上述三种尺寸籽晶生长金刚石单晶时,生长时间与单晶极限生长速度的关系.得到了选用大尺寸籽晶,可以提高优质单晶合成效率、降低合成成本的研究结论.借助扫描电子显微镜和光学显微镜,对三种尺寸籽晶生长金刚石单晶的表面形貌进行了标定.最后,傅里叶微区红外测试,对三种尺寸籽晶生长宝石级金刚石单晶的N杂质含量进行了表征.研究得到了选用大尺寸籽晶实现快速生长金刚石的同时,晶体的N杂质含量会随之升高的晶体生长规律.  相似文献   

2.
胡美华  毕宁  李尚升  宿太超  李小雷  胡强  贾晓鹏  马红安 《物理学报》2013,62(18):188103-188103
对国产六面顶压机平台下使用多晶种法合成宝石级金刚石单晶进行了系统的研究. 通过合理调整温度梯度法的合成腔体组装, 采用多晶种法, 探索多晶种法金刚石合成的压力和温度区间, 在单个合成腔体内放置3–5颗金刚石晶种, 成功合成出多颗(3–5)优质Ib型宝石级金刚石单晶. 多颗晶种的引入, 单次实验合成的多个金刚石晶体晶形及品质一致; 同时, 晶体的整体生长速度也有明显的增大. 多晶种法金刚石单晶合成的研究, 可以有效地利用腔体空间、提高单次金刚石单晶合成的效率, 解决压机大型化下高温高压资源利用率低的问题; 同时, 为宝石级金刚石单晶商业化生产提供重要的依据. 关键词: 金刚石 国产六面顶 多晶种 温度梯度法  相似文献   

3.
利用温度梯度法,在5.0—5.7GPa,1250---1600℃条件下,研究了FeNiMnCo触媒合成宝石级金刚石的温度和压力区间,给出了P-T相图.基于有限元法的温度场模拟及碳素浓度梯度拟合结果表明,I型温度场只适合生长大尺寸优质板状及小尺寸塔状金刚石单晶;II型温度场可以合成出大尺寸优质板状或塔状金刚石单晶.该结论被Ib型及掺硼宝石级金刚石晶体生长实验所证实.提出碳素浓度梯度是决定晶体生长速度及合成晶体品质的关键因素.研究得到了只有触媒中温度场分布与晶体尺寸、形貌相匹配时,才能合成出优质宝石级金刚石单晶的晶体生长规律.揭示了{110},和{113}高指数晶面在Ib型金刚石“V”形区内的分布规律.通过傅里叶红外光谱检测发现,FeNiMnCo触媒合成金刚石的氮含量较低,较低的氮含量是由铁会降低金刚石氮含量所致.氮含量低有利于金刚石的光谱透过性.  相似文献   

4.
本文在5.1—5.6 GPa,1230—1600℃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℃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.  相似文献   

5.
氮是金刚石(包括天然金刚石和人工合成金刚石)中最普遍的杂质,长期以来广受研究者的关注. 人工合成出类似天然金刚石的具有较高氮含量的金刚石晶体是极富挑战性的研究课题. 本工作通过在合金溶剂和石墨碳源中添加含氮物质,利用温度梯度法在国产六面顶高压设备上合成出了系列大尺寸、高氮含量的宝石级金刚石单晶. 借助显微红外光谱,对合成的金刚石晶体中的氮含量进行了测定. 研究发现随着含氮物质添加量的提高晶体中氮含量基本呈线性增加. 最终合成出了氮含量高达1707 ppm的毫米级高氮含量金刚石单晶,以及最大尺寸达3.5 mm,氮含量达1520 ppm的绿色高氮宝石级金刚石单晶.  相似文献   

6.
利用温度梯度法, 在5.3-5.7 GPa压力、1200-1600 ℃的温度条件下, 将B2O3粉添加到FeNiMnCo+C合成体系内, 进行B2O3添加宝石级金刚石单晶的合成. 研究得到了FeNiMnCo触媒生长B2O3添加宝石级金刚石单晶的相图分布规律. 结果表明B2O3添加会使晶体生长的“V”形区上移和低温六面体单晶生长区间变宽. 通过晶体生长实验, 研究合成了不同形貌的B2O3添加宝石级金刚石单晶. 研究同时证实, B2O3的过量添加会对宝石级金刚石单晶生长带来不利影响. 当B2O3的添加量高于约3 wt‰、生长时间超过20 h时, 很难实现优质B2O3添加宝石级金刚石单晶的生长. 但B2O3的适量添加(不超过1 wt‰), 有助于提高低温板状六面体宝石级金刚石单晶的成品率. 通过对晶体生长速度的研究发现, B2O3的添加使得优质晶体的生长速度明显降低, 随着晶体生长时间的延长, B2O3添加剂对晶体生长的抑制作用会越发明显. 扫描电镜测试结果表明, 合成体系内B2O3添加剂的引入, 导致晶体表面的平整度明显下降.  相似文献   

7.
利用液压缸直径为550 mm的大缸径六面顶压机, 在5.6 GPa, 1200-1400 ℃的高压高温条件下, 分别采用单晶种法和多晶种法, 开展了Ib型六面体宝石级金刚石单晶的生长研究, 系统考察了合成腔体尺寸对Ib型六面体金刚石大单晶生长的影响. 首先, 阐述了合成腔体尺寸对合成设备油压传递效率的影响, 研究得到了设备油压与腔体内实际压力的关系曲线; 其次, 选择尺寸为Φ 14 mm的合成腔体, 分别采用单晶种法和多晶种法(5颗晶种), 进行Ib型六面体金刚石大单晶的生长实验, 研究阐述了Φ 14 mm合成腔体的晶体生长实验规律; 再次, 为了解决液压缸直径与合成腔体尺寸不匹配的问题, 将合成腔体尺寸扩大到26 mm, 并开展了多晶种法六面体金刚石大单晶的生长研究, 最多单次生长出14 颗优质3 mm级Ib型六面体金刚石单晶, 研究得到了Φ 26 mm合成腔体生长3 mm级Ib型六面体金刚石单晶的实验规律, 并就两种腔体合成金刚石单晶的总体生长速度与生长时间的关系进行了讨论; 最后, 借助于拉曼光谱, 将合成的优质六面体金刚石单晶与天然金刚石单晶进行对比测试, 对所合成晶体的结构及品质进行了表征.  相似文献   

8.
房超  贾晓鹏  颜丙敏  陈宁  李亚东  陈良超  郭龙锁  马红安 《物理学报》2015,64(22):228101-228101
在压力为5.5–6.2 GPa, 温度为1280–1450 ℃的条件下, 利用温度梯度法详细考察了氮氢协同掺杂对100晶面生长宝石级金刚石的影响. 实验结果表明伴随合成腔体内氮、氢浓度的升高, 合成条件明显升高, 金刚石生长V形区间上移; 晶体的红外光谱中与氮相关的吸收峰急剧增强, 氮含量可达2000 ppm, 同时位于2850 cm-1和2920 cm-1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逐渐增强, 表明晶体中既有高的氮含量, 同时又含有氢. 对晶体进行电镜扫描发现, 氮氢协同掺杂对晶体形貌影响明显, 出现拉长的{111}面, 且晶体表面上有三角形生长纹理. 拉曼测试表明, 晶体的峰位向高频偏移、半峰宽变大, 说明氮、氢杂质的进入对晶体内部产生了应力. 本文成功地以{100}晶面为生长面合成出高氮含氢宝石级金刚石单晶, 在探究氮氢共存环境下金刚石生长特性的同时, 也可为理解天然金刚石的形成机理提供帮助.  相似文献   

9.
选用不同形状的{100}金刚石籽晶面,以NiMnCo合金为触媒,利用温度梯度法在压力为5.5 GPa、温度为1260~1300℃的条件下,合成Ib型金刚石大单晶。通过光学显微镜和电子显微镜对晶体的形貌进行表征。研究发现,将合成籽晶的{100}晶面切割成不同形状,只会令晶体的长宽比发生改变,晶体并不会因籽晶形状的改变而偏离{100}晶体的正常形貌。晶体的合成质量受到籽晶长宽比的影响:在籽晶长宽比较小的情况下,晶体的合成质量能够得到保证;但当籽晶长宽比过大时,合成晶体的下表面出现较多缺陷。关于籽晶形状对晶体生长情况影响的研究,揭示了籽晶形状与合成晶体形貌之间的关系,有利于更深入理解晶体的生长过程和外延生长机理,对于今后合成不同形貌的金刚石具有借鉴意义。同时此项研究有助于扩大籽晶的选取范围,降低籽晶的选择难度,提升工业级金刚石的利用率,为合成金刚石大单晶的籽晶选取提供了技术支持。  相似文献   

10.
本文利用多籽晶技术成功地生长出直径53mm的大尺寸YBCO单畴超导块材.与传统的单籽晶引导生长相比,该多籽晶技术在大尺寸YBCO单畴生长方面更有效.通过同时使用四个SmBCO籽晶引导生长,大尺寸YB-CO单畴的生长时间得以缩减.实验结果显示多籽晶生长的大尺寸YBCO单畴块材比传统的单籽晶生长的同尺寸块材在超导性能上有所提高.磁通俘获场测量显示多籽晶样品的磁通俘获场比单籽晶样品的峰值更高,均匀性更好.在77K零场冷的环境下,多籽晶的磁悬浮力密度可达到14.6N/cm2,相比单籽晶的12.5N/cm2的磁悬浮力密度有了很大的提高.  相似文献   

11.
温度对Ib型和IIa型金刚石大单晶(100)表面特征的影响   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
本文在5.6 GPa, 1250–1340 ℃的条件下, 利用温度梯度法, 以FeNiMnCo 合金为触媒, 沿籽晶的(100)晶面成功合成了不同晶形的优质Ib型和IIa型金刚石大单晶. 利用激光拉曼附件显微镜, 分别对上述不同温度下合成的两类金刚石样品上表面(100)面的中心区域及棱角区域进行观察分析. 研究发现, Ib型和IIa型金刚石大单晶(100)晶面上从中心到棱角处黑色纹路的分布逐渐变黑变密集; 另外, 随着金刚石合成温度的升高, Ib型金刚石大单晶(100)面上黑色纹路由稀疏逐渐变稠密, 而IIa型金刚石大单晶的黑色纹路较为稀疏; Ib型金刚石大单晶的形貌特征表现为从低温晶体的不规则分布过渡到中温、高温晶体的典型树枝状分布. IIa型金刚石大单晶(100)面特征随温度变化规律与Ib型的类似. 这两类金刚石大单晶表面特征的差异可能是由于IIa 型金刚石具有比Ib型更小的生长速度和更少的氮含量. 最后, 对两类塔状金刚石大单晶进行拉曼光谱测试分析, 结果表明IIa型金刚石大单晶的品质较Ib型金刚石大单晶好.  相似文献   

12.
We investigate the temperature field variation in the growth region of a diamond crystal in a sealed cell during the whole process of crystal growth by using the temperature gradient method (TGM) at high pressure and high temperature (HPHT). We employ both the finite element method (FEM) and in situ experiments. Simulation results show that the temperature in the center area of the growth cell continues to decrease during the process of large diamond crystal growth. These results are in good agreement with our experimental data, which demonstrates that the finite element model can successfully predict the temperature field variations in the growth cell. The FEM simulation will be useful to grow larger high-quality diamond crystal by using the TGM. Furthermore, this method will be helpful in designing better cells and improving the growth process of gem-quality diamond crystal.  相似文献   

13.
Thermal-electricaJ-fluid coupled finite element analyses are performed in the model of the growth cell in a high-pressure and high-temperature (HPHT) cubic apparatus in which the large diamond crystal can be grown by using Ni-based solvent with temperature gradient method (TGM). The convection in the Ni-based solvent with different thicknesses at 1700-1800 K is simulated by finite element method (FEM). The experiments of diamond crystal growth are also carried out by using Ni-based solvent at 5.7GPa and 1700-1800K in a China-type cubic high pressure apparatus (CHPA). The simulation results show that the Rayleigh number in the solvent is enhanced obviously with the increasing solvent thickness. Good quality diamond single crystal cannot be grown if the Rayleigh number in the solvent is too high.  相似文献   

14.
In this paper,large single crystal diamond with perfect shape and high nitrogen concentration approximately 1671-1742 ppm was successfully synthesized by temperature gradient method (TGM) under high pressure and high temperature (HPHT).The HPHT synthesis conditions were about 5.5 GPa and 1500-1550 K.Sodium azide (NaN3) with different amount was added as the source of nitrogen into the synthesis system of high pure graphite and kovar alloy.The effects of additive NaN3 on crystal growth habit were investigated in detail.The crystal morphology,nitrogen concentration and existing form in synthetic diamond were characterized by means of scanning electron microscope (SEM) and infrared (IR) absorption spectra,respectively.The results show that with an increase of the content of NaN3 added in the synthesis system,the region of synthesis temperature for high-quality diamond becomes narrow,and crystal growth rate is restricted,whereas the nitrogen concentration in synthetic diamond increases.Nitrogen exists in diamond mainly in dispersed form (C-centers) and partially aggregated form (A-centers).The defects occur more frequently on crystal surface when excessive NaN3 is added in the synthesis system.  相似文献   

15.
Large diamond crystals were successfully synthesized by FeNi-C system using temperature gradient method under high-pressure high-temperature conditions. The assembly of the growth cell was improved and the growth process of diamond was investigated. Effects of the symmetry of carbon convection field around the growing diamond crystal were investigated systematically by adjusting the position of seed crystal in the melted catalyst/solvent. The results indicate that morphologies and metal inclusion distributions of the synthetic diamond crystals vary obviously in both symmetric and non-symmetric carbon convection fields with temperature. Moreover, finite element method was applied to analyze carbon convection mode of the melted catalyst/solvent around the diamond crystal. This work is helpful for understanding the growth mechanism of diamond.  相似文献   

16.
Large diamond crystals were successfully synthesized by a FeNi-C system using the temperature gradient method under high-pressure high-temperature conditions. The assembly of the growth cell was improved and the growth process of diamond was investigated. Effects of the symmetry of the carbon convection field around the growing diamond crystal were investigated systematically by adjusting the position of the seed crystal in the melted catalyst/solvent. The results indicate that the morphologies and metal inclusion distributions of the synthetic diamond crystals vary obviously in both symmetric and non-symmetric carbon convection fields with temperature. Moreover, the finite element method was applied to analyze the carbon convection mode of the melted catalyst/solvent around the diamond crystal. This work is helpful for understanding the growth mechanism of diamond.  相似文献   

17.
We have studied the electron spin resonance (ESR) of a 0.59 carat synthetic diamond single crystal at room temperature. The crystal was grown on a “split-sphere” apparatus in the Fe-Ni-C system by the temperature gradient method. After high-temperature/high-pressure treatment of the diamond, it was observed that as the microwave power supplied to the sample increased from 70 μW to 70 mW in an H102 cavity, the ESR signal from the P1 center (a nitrogen atom substituting for carbon at a lattice point of the diamond crystal: C-form nitrogen) is inverted. In the original diamond (before high-temperature/high-pressure treatment), no inversion of the ESR signal was observed. __________ Translated from Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii, Vol. 73, No. 1, pp. 9–12, January–February, 2006.  相似文献   

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