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高氮含量宝石级金刚石单晶的高温高压合成
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作者 贾晓鹏 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期720-724,共5页
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... 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. 展开更多
关键词 宝石级金刚石 高氮含量 温度梯度法 高温高压
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MPCVD法生长宝石级合成金刚石技术进展的路径分析
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作者 梁伟章 丘志力 +3 位作者 丁永康 孙媛 马瑛 张振邦 《宝石和宝石学杂志(中英文)》 CAS 2024年第S01期38-39,共2页
微波等离子体法(MPCVD)是目前CVD合成钻石较为优选技术,具有能量输入稳定、工艺可控性高、生长质量好等显著优势,该技术可生长晶体颗粒大、净度高和颜色好的优质宝石级金刚石,快速发展为宝石级合成金刚石商业化生产应用的主流技术之一,... 微波等离子体法(MPCVD)是目前CVD合成钻石较为优选技术,具有能量输入稳定、工艺可控性高、生长质量好等显著优势,该技术可生长晶体颗粒大、净度高和颜色好的优质宝石级金刚石,快速发展为宝石级合成金刚石商业化生产应用的主流技术之一,成为反哺并提升整体MPCVD法制备高质量工业应用领域合成金刚石的重要动力^([1-3])。MPCVD法在合成宝石级金刚石领域的应用重点关注晶体大小、晶体净度、晶体颜色和生长速度四个方面的表现。本文对近三年来MPCVD法的生长机制、方法及相关结果的进展进行了综述。为了获得尽可能大的晶体,目前的重点是关注籽晶筛选处理和生长方法的选择^([1]),包括优选具有易加工、外延能力强的(100)晶向的Ⅱa型HPHT基板或者CVD基板作为生长籽晶;利用金刚石的自然表面特性,在三个维度上培养大尺寸单晶金刚石的三维生长法、通过多次连续生长循环获得大厚度晶体的重复生长方法,以及通过拼接多个抛光的籽晶基板^([4]),实现大面积单晶金刚石生长的马赛克生长法^([1,5])。技术上,可通过优化甲烷浓度、氢气浓度等生长参数,提高气源纯度和生长系统的真空度,可减少非金刚石相的产生^([1])。通过多次生长循环,每次生长后去除多晶金刚石,然后继续生长单晶金刚石,可以有效避免多晶相的形成和裂纹的产生,从而提高晶体的净度;此外,在每次循环生长之间以及生长后,对晶体进行机械抛光,去除表面缺陷和多晶相,可显著提高晶体的净度和光学质量^([1,5]);在颜色研发方向,通过降低生长速度和降低氮浓度,或者通过生长后处理(如高温退火),可以减少氮相关的光吸收缺陷所导致的光吸收,从而获得趋于无色的晶体^(^([4,6]))。CVD法合成宝石级彩色金刚石主要是通过掺入NV色心,退火辐照后获得红色、粉红色和黄色^([4-8]);另外通过硼掺杂直接获得蓝色,也可在生长后通过高能电子辐照处理,改变金刚石晶格缺陷获得浅蓝色金刚石^([4,6])。生长速度与晶体质量的平衡,是合成金刚石晶体生产成本的重要指标,目前主要是通过调节生长温度区间、适当的功率密度和压力等生长参数,同时协调籽晶布置与气流分布,可实现较高的生长速度和生长质量的平衡^([1,4]);通过优化甲烷浓度,可以实现高速度沉积碳相金刚石;氢气的浓度也对金刚石生长速率和晶体质量有显著影响;通过对上述一系列生长参数的调节,影响等离子体状态、解离、活化和活性基团的分布,从而有效控制生长表面的物理和化学反应,在提高晶体生长速度的同时保障晶体生长质量^([1,4,9])。有研究人员开发出一种基于等离子体诊断技术,利用等离子体成像和光谱分析对微波等离子体进行定量诊断、选择工艺参数,对不同的单晶金刚石生长进行有效的等离子体控制和工艺优化[10]。提高晶体生长体积和生长速度,保证净度质量,实现无色或者可控的彩色,仍然是降低晶体生产成本、提高晶体价值的关键,推动了MPCVD技术整体发展,并将有助于进一步扩大工业领域应用的研究和实现。 展开更多
关键词 MPCVD 宝石级金刚石 技术路径
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不同衬底材料上外延金刚石的研究 被引量:7
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作者 满卫东 吕继磊 +4 位作者 吴宇琼 陈朋 朱金凤 董维 汪建华 《宝石和宝石学杂志》 CAS 2010年第4期6-11,共6页
利用自制的5kW微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)装置对在不同衬底材料上外延生长的CVD金刚石进行了研究。利用HPHT金刚石、CVD异质形核生长的金刚石及Ia型天然金刚石样品作为籽晶,分析了不同CH4浓度与基片温度对外延CVD金刚石的影响以... 利用自制的5kW微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)装置对在不同衬底材料上外延生长的CVD金刚石进行了研究。利用HPHT金刚石、CVD异质形核生长的金刚石及Ia型天然金刚石样品作为籽晶,分析了不同CH4浓度与基片温度对外延CVD金刚石的影响以及通过扫描电子显微镜表征了CVD金刚石外延面的表面形貌。结果发现,HPHT金刚石为籽晶,由于其自身缺陷导致外延效果不佳;CVD异质形核生长的衬底因形核阶段的晶面生长难以控制而使其外延面较粗糙;经打磨的Ia型天然金刚石才是理想的籽晶。当CH4浓度约为10%、基片温度为1020℃时,CVD金刚石的外延生长速率可达到70.0μm/h。 展开更多
关键词 宝石级金刚石 微波等离子体 化学气相沉积 外延 籽晶
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宝石之王——钻石
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作者 关荐伊 马丽雅 刘云鹤 《化学世界》 CAS CSCD 北大核心 2005年第9期576-576,554,565,共3页
关键词 宝石品种 钻石 宝石级金刚石 天然矿物 摩氏硬度 元素组成 色散现象 化学稳定性 晶体矿物
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钻石(上):钻石的4C标准
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作者 王曙 《中国黄金珠宝》 1995年第3期44-46,共3页
钻石(上):钻石的4C标准王曙在宝石中,钻石被誉为“宝石之王”。“钻石”这个名词,实质上是指已加工琢磨好的达到宝石级的金刚石,但现在不少人也用它指“金刚石”,在本文中,分别使用。一、钻石的性质钻石具有适宜于作为宝石的... 钻石(上):钻石的4C标准王曙在宝石中,钻石被誉为“宝石之王”。“钻石”这个名词,实质上是指已加工琢磨好的达到宝石级的金刚石,但现在不少人也用它指“金刚石”,在本文中,分别使用。一、钻石的性质钻石具有适宜于作为宝石的物理和化学性质。首先,钻石是世界上... 展开更多
关键词 钻石 折光率 宝石级金刚石 不同色光 反射能力 物理和化学性质 瑕疵 英文术语 圆钻 当时市价
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人造钻石
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《中国科技财富》 1998年第2期39-39,共1页
关键词 氧化铝 钻石 射频加热技术 人造金刚石 宝石级金刚石 光学总体 原料 宝石专家 结晶结构 主要生产国
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闲趣——库里南钻石
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《中国宝玉石》 2020年第4期138-138,共1页
库里南钻石于1905年在南非的普列米尔矿山发现,是目前为止历史上有记载的在自然界发现的最大的宝石级金刚石。库里南钻石被发现的两年后,即1907年,这颗钻石便被献给了国王爱德华七世,他还许诺这颗钻石将收入历代王室宝藏,代代相传。在... 库里南钻石于1905年在南非的普列米尔矿山发现,是目前为止历史上有记载的在自然界发现的最大的宝石级金刚石。库里南钻石被发现的两年后,即1907年,这颗钻石便被献给了国王爱德华七世,他还许诺这颗钻石将收入历代王室宝藏,代代相传。在此之后,库里南钻石被切割为9颗大钻,98颗小钻。 展开更多
关键词 宝石级金刚石 钻石 库里南 爱德华七世
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