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国产六面顶压机多晶种法合成宝石级金刚石单晶

胡美华 毕宁 李尚升 宿太超 李小雷 胡强 贾晓鹏 马红安

国产六面顶压机多晶种法合成宝石级金刚石单晶

胡美华, 毕宁, 李尚升, 宿太超, 李小雷, 胡强, 贾晓鹏, 马红安
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  • 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.
    [1]

    Bundy F P, Strong H T, Wentorf R H 1955 Nature 176 51

    [2]

    Strong H M, Hanneman R E 1967 J. Chem. Phys. 46 3668

    [3]

    Burns R C, Hansen J O, Spits R A, Sibanda M, Melbourn C M, Welch D L 1999 Diamond Relat. Mater. 8 1433

    [4]

    Li Z C, Jia X P, Huang G F, Hu M H, Li Y, Yan B M, Ma H A 2013 Chin. Phys. B 22 014701

    [5]

    Tian Y, Jia X P, Zang C Y, Li R, Li S S, Xiao H Y, Zhang Y F, Huang G F, Han Q G, Ma L Q, Li Y, Chen X Z, Zhang C, Ma H A 2009 Chin. Phys. Lett. 26 028104

    [6]

    Demina S E, Kalaev V V, Lysakovskyi V V, Serga M A, Kovalenko T V, Ivahnenko S A 2009 J. Cryst. Growth 311 680

    [7]

    Hu M H, Li S S, Ma H A, Su T C, Li X L, Hu Q, Jia X P 2012 Chin. Phys. B 21 098101

    [8]

    Li Y, Jia X P, Hu M H, Liu X B, Yan B M, Zhou Z X, Zhang Z F, Ma H A 2012 Chin. Phys. B 21 058101

    [9]

    Sumiya H, Harano K 2012 Diamond Relat. Mater. 24 44

    [10]

    Palyanov Y N, Borzdov Y M, Kupriyanov I N, Khokhryakov A F 2012 Cryst. Growth Des. 12 5571

    [11]

    Lin I C, Lin C J, Tuan W H 2011 Diamond Relat. Mater. 20 42

    [12]

    Jia X P, Zhu P W, Wang T D, Zang C Y, Wang X C, Chen L X, Zou G T, Wakastuski W 2003 4th Zhengzhou International Superhard Materials and Related Products Conference Zhengzhou, China, August 29-September 2, 2003 p77

    [13]

    Sung J C, Sung M, Sung E 2006 Thin Solid Films 498 212

    [14]

    Han Q G, Ma H A, Zhou L, Zhang C, Tian Y, Jia X P 2007 Rev. Sci. Instrum. 78 113906

    [15]

    Han Q G, Ma H A, Huang G F, Zhang C, Li Z C, Jia X P 2009 Rev. Sci. Instrum. 80 096107

    [16]

    Ma H A, Jia X P, Chen L X, Zhu P W, Guo W L, Guo X B, Wang Y D, Li S Q, Zou G T, Bex P 2002 J. Phys.: Condens. Matter. 14 11269

  • [1]

    Bundy F P, Strong H T, Wentorf R H 1955 Nature 176 51

    [2]

    Strong H M, Hanneman R E 1967 J. Chem. Phys. 46 3668

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    Burns R C, Hansen J O, Spits R A, Sibanda M, Melbourn C M, Welch D L 1999 Diamond Relat. Mater. 8 1433

    [4]

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  • [1] 肖宏宇, 苏剑峰, 张永胜, 鲍志刚. 温度梯度法宝石级金刚石的合成及表征. 物理学报, 2012, 61(24): 248101. doi: 10.7498/aps.61.248101
    [2] 房超, 贾晓鹏, 颜丙敏, 陈宁, 李亚东, 陈良超, 郭龙锁, 马红安. 高温高压下氮氢协同掺杂对{100}晶面生长宝石级金刚石的影响. 物理学报, 2015, 64(22): 228101. doi: 10.7498/aps.64.228101
    [3] 肖宏宇, 秦玉琨, 隋永明, 梁中翥, 刘利娜, 张永胜. 合成腔体尺寸对Ib型六面体金刚石单晶生长的影响. 物理学报, 2016, 65(7): 070705. doi: 10.7498/aps.65.070705
    [4] 张贺, 李尚升, 宿太超, 胡美华, 周佑默, 樊浩天, 龚春生, 贾晓鹏, 马红安, 肖宏宇. 温度对Ib型和IIa型金刚石大单晶(100)表面特征的影响. 物理学报, 2015, 64(19): 198103. doi: 10.7498/aps.64.198103
    [5] 张金风, 杨鹏志, 任泽阳, 张进成, 许晟瑞, 张春福, 徐雷, 郝跃. 高跨导氢终端多晶金刚石长沟道场效应晶体管特性研究. 物理学报, 2018, 67(6): 068101. doi: 10.7498/aps.67.20171965
    [6] 房超, 贾晓鹏, 陈宁, 周振翔, 李亚东, 李勇, 马红安. 添加Fe(C5H5)2合成氢掺杂金刚石大单晶及其表征. 物理学报, 2015, 64(12): 128101. doi: 10.7498/aps.64.128101
    [7] 徐 军, 李红军, 王静雅, 赵广军, 赵志伟, 姜本学. 温度梯度法生长Nd:YAG激光晶体的核心分布. 物理学报, 2007, 56(2): 1014-1019. doi: 10.7498/aps.56.1014
    [8] 曾雄辉, 赵广军, 徐 军. 温度梯度法生长的Ce: YAlOZr3高温闪烁晶体的光谱分析. 物理学报, 2004, 53(6): 1935-1939. doi: 10.7498/aps.53.1935
    [9] 林雪玲, 潘凤春. 氮掺杂的金刚石磁性研究. 物理学报, 2013, 62(16): 166102. doi: 10.7498/aps.62.166102
    [10] 胡晓君, 李荣斌, 沈荷生, 何贤昶, 邓 文, 罗里熊. 掺杂金刚石薄膜的缺陷研究. 物理学报, 2004, 53(6): 2014-2018. doi: 10.7498/aps.53.2014
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-03-17
  • 修回日期:  2013-05-29
  • 刊出日期:  2013-09-20

国产六面顶压机多晶种法合成宝石级金刚石单晶

  • 1. 河南理工大学材料科学与工程学院, 焦作 454000;
  • 2. 河南理工大学物理化学学院, 焦作 454000;
  • 3. 吉林大学超硬材料国家重点实验室, 长春 130012

摘要: 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.

English Abstract

参考文献 (16)

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