基于声发射技术的金刚石单晶生长机理研究

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作者 刘磊 李木森 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期128-132,共5页

作为一种动态无损检测技术,声发射在研究材料的变化机理和特殊性能表征等方面具有重要作用。本文采用声发射检测技术对高温高压下人造金刚石单晶的生长过程进行了检测与分析。并结合金刚石/金属包膜界面微观形貌的观察,讨论了声发射信... 作为一种动态无损检测技术,声发射在研究材料的变化机理和特殊性能表征等方面具有重要作用。本文采用声发射检测技术对高温高压下人造金刚石单晶的生长过程进行了检测与分析。并结合金刚石/金属包膜界面微观形貌的观察,讨论了声发射信号能量、幅度、振铃等参数的变化规律。实验结果表明,声发射信号的特征参数能客观反映金刚石单晶在高温高压下的动态生长规律,为研究金刚石单晶的生长机理提供了新的方法和重要的实验依据。 展开更多

关键词 声发射技术 金刚石单晶 高温高压 生长机理

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人造含硼金刚石单晶表面形貌与生长机制研究 被引量：8

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作者 宫建红 李木森 +3 位作者 王美 亓永新 阮立群 高军 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期15-20,共6页

本文借助Olympus光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对高温高压合成的含硼金刚石单晶表面形貌进行了分析。研究发现,含硼金刚石表面存在蚀坑、球形颗粒集团、平行台阶、花瓣状生长丘和三角形螺旋台阶等多种表面形貌。... 本文借助Olympus光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对高温高压合成的含硼金刚石单晶表面形貌进行了分析。研究发现,含硼金刚石表面存在蚀坑、球形颗粒集团、平行台阶、花瓣状生长丘和三角形螺旋台阶等多种表面形貌。这些形貌与晶体内部的缺陷有关,硼原子的进入使金刚石晶体生长速度增加,位错增多,进而导致不同表面形貌的形成,螺旋位错生长是含硼金刚石的主要生长方式。 展开更多

关键词 金刚石单晶 表面形貌 高温高压 生长机制

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含硼金刚石单晶制备的研究进展 被引量：7

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作者 李和胜 刘宪刚 +1 位作者 李木森 周贵德 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期944-947,共4页

向人造金刚石中掺杂硼元素可以使金刚石获得比普通金刚石更为优异的物理和机械性能,同时还可以使金刚石具有半导体特性。国内外在含硼金刚石薄膜领域的研究较为深入,相对而言,在含硼金刚石单晶方面的研究较少,尤其是关于制备方法的研究... 向人造金刚石中掺杂硼元素可以使金刚石获得比普通金刚石更为优异的物理和机械性能,同时还可以使金刚石具有半导体特性。国内外在含硼金刚石薄膜领域的研究较为深入,相对而言,在含硼金刚石单晶方面的研究较少,尤其是关于制备方法的研究。摸索总结出一种工艺简单、成本低廉、产品质量稳定的含硼金刚石制备方法对于丰富人造金刚石的品种,提高其品质,拓展其应用乃至从总体上提升我国人造金刚石行业的技术水平都有十分重要的意义。本文主要总结了目前国内外生产含硼金刚石单晶的七种方法,分析了他们各自的优缺点,同时简要介绍了作者所在课题组在含硼金刚石制备方法的研究方面所作的一些工作。本文指出了含硼金刚石单晶制备工艺进一步研究的方向和重点,同时对含硼金刚石单晶的应用前景作了展望。 展开更多

关键词 含硼金刚石 金刚石单晶 制备工艺

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人造金刚石/金属包膜界面差异性研究进展 被引量：1

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作者 田彬 许斌 李木森 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期197-202,共6页

在高温高压条件下,利用过渡族金属触媒合成金刚石单晶时,金刚石单晶表面的金属包膜在不同的生长界面上呈现不同形貌花样,揭示其本质对研究金刚石单晶的合成机理具有重要意义。本文从金属包膜不同界面间在形貌、成分、组织结构等方面的... 在高温高压条件下,利用过渡族金属触媒合成金刚石单晶时,金刚石单晶表面的金属包膜在不同的生长界面上呈现不同形貌花样,揭示其本质对研究金刚石单晶的合成机理具有重要意义。本文从金属包膜不同界面间在形貌、成分、组织结构等方面的差异性出发,阐述了近年来人造金刚石单晶生长机理的研究现状,同时又提及余氏理论和程氏理论在金属包膜界面研究中的应用。并在此基础上提出今后的研究方向。 展开更多

关键词 人造金刚石 金属包膜 界面 余氏理论 程氏理论 生长机理

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针对铁基触媒的金刚石提纯工艺研究 被引量：2

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作者 李和胜 李木森 周贵德 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2006年第5期62-65,共4页

采用片状粉末冶金铁基触媒合成金刚石,金属包覆膜的脆性极大,打开合成压块之后,金刚石颗粒会裸露在断面上;同时由于铁基触媒磁性较大,在磁场作用下易于分离;从而为采用机械及物理方法提纯金刚石提供了可能。针对上述特点,提出了一种针... 采用片状粉末冶金铁基触媒合成金刚石,金属包覆膜的脆性极大,打开合成压块之后,金刚石颗粒会裸露在断面上;同时由于铁基触媒磁性较大,在磁场作用下易于分离;从而为采用机械及物理方法提纯金刚石提供了可能。针对上述特点,提出了一种针对铁基触媒的机械式提纯金刚石的新方法。试验证明,这种新方法工艺简单,易于操作,成本低廉,金刚石提纯效率较高,损失较少。同时也为推广应用粉末冶金铁基触媒和逐步解决金刚石行业因电化学或化学方法提纯带来的环境污染问题提出了新的技术思路。 展开更多

关键词 铁基触媒 人造金刚石 提纯 环境污染

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硼含量对含硼金刚石单晶电学性能的影响 被引量：4

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作者 张娜 李木森 +1 位作者 张元培 田斌 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期295-298,303,共5页

采用碳化硼添加量不同的铁基触媒,在高温高压下合成含硼金刚石单晶。用数字电桥和自制的电阻测量夹具测量了含硼金刚石单晶的电阻;用阴极射线发光光谱测量了金刚石单晶的光子频数;用XRD检测了不同硼含量掺杂的金刚石单晶的晶体结构。结... 采用碳化硼添加量不同的铁基触媒,在高温高压下合成含硼金刚石单晶。用数字电桥和自制的电阻测量夹具测量了含硼金刚石单晶的电阻;用阴极射线发光光谱测量了金刚石单晶的光子频数;用XRD检测了不同硼含量掺杂的金刚石单晶的晶体结构。结果表明:随着触媒中碳化硼添加量的增加,含硼金刚石单晶的电阻率降低,可呈现半导体电阻特性。其原因是硼元素的掺入促进了金刚石单晶的(111)晶面生长,使受主能级提高,晶体的带隙变窄,载流子浓度提高。 展开更多

关键词 含硼金刚石 碳化硼 高温高压合成 电阻

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高温高压下Fe-Ni-C系中金刚石层状生长的机理探讨 被引量：2

7

作者 李和胜 亓永新 李木森 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2008年第5期7-11,15,共6页

采用以单质金属粉为主要原料的粉末冶金铁基触媒在国产六面顶压机上进行金刚石合成试验。利用扫描电镜(SEM)、场发射扫描电镜(FESEM)和原子力显微镜(AFM)对金刚石/金属包覆膜界面的微观形貌进行了细致表征。结果发现,未得以充分生长的... 采用以单质金属粉为主要原料的粉末冶金铁基触媒在国产六面顶压机上进行金刚石合成试验。利用扫描电镜(SEM)、场发射扫描电镜(FESEM)和原子力显微镜(AFM)对金刚石/金属包覆膜界面的微观形貌进行了细致表征。结果发现,未得以充分生长的金刚石表面存在宏观的晶体缺陷和明显的层状堆叠形貌;金属包覆膜上也会存在相应的复型和典型的台阶状形貌。充分生长的金刚石单晶表面依然存有大量高十几纳米的阶梯状或锯齿状生长台阶以及明显的位错蚀坑和形状规则的螺旋状生长台阶;金属包覆膜上也发现有阶梯状生长台阶的复型。分析认为,由于高温高压下金刚石晶体在触媒熔体中生长,作为杂质的触媒原子会在金刚石晶体表面造成大量的位错,金刚石依靠位错在晶体表面造成的台阶克服了形成二维晶核所需的较高的过饱和度和能量势垒,以层状堆叠的方式完成长大,即金刚石在高温高压下的生长是一种位错机制主导的层状生长。 展开更多

关键词 人造金刚石 Fe-Ni-C系 层状生长机制 高温高压

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含硼金刚石与普通金刚石半导体性及抗氧化性比较 被引量：1

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作者 宫建红 林淑霞 +1 位作者 阮立群 高军 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期1877-1879,共3页

通过在铁基合金中加入硼粉的方法,制成含硼量0.2%(质量分数)的Fe-Ni-C-B系触媒,用静压法合成含硼金刚石。研究了普通金刚石和含硼金刚石的形貌、晶体结构、电阻-温度曲线和抗氧化性。实验表明,合成的含硼金刚石具有良好的半导体性,电离... 通过在铁基合金中加入硼粉的方法,制成含硼量0.2%(质量分数)的Fe-Ni-C-B系触媒,用静压法合成含硼金刚石。研究了普通金刚石和含硼金刚石的形貌、晶体结构、电阻-温度曲线和抗氧化性。实验表明,合成的含硼金刚石具有良好的半导体性,电离能ΔE=0.368eV;起始氧化温度比普通金刚石高185℃,耐热性明显改善。此方法为低成本、大批量的制备半导体金刚石提供了新的途径。 展开更多

关键词 金刚石 硼 半导体性能 抗氧化性

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Fe-Ni-C体系高温高压生长金刚石单晶的碳源供给

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作者 李和胜 李木森 崔建军 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期119-123,共5页

在Fe-Ni-C体系中高温高压生长金刚石单晶,通过对触媒和金属包覆膜的物相结构表征、相图分析以及热力学计算等方法探讨金刚石形核长大的碳源供给。研究发现:在金刚石形核的初期,由于石墨的不断熔入,触媒熔体会迅速形成对碳的过饱和溶液,... 在Fe-Ni-C体系中高温高压生长金刚石单晶,通过对触媒和金属包覆膜的物相结构表征、相图分析以及热力学计算等方法探讨金刚石形核长大的碳源供给。研究发现:在金刚石形核的初期,由于石墨的不断熔入,触媒熔体会迅速形成对碳的过饱和溶液,并析出初生渗碳体。金刚石单晶合成之后触媒和金属包覆膜的组织与物相均以渗碳体为主。相图分析发现,金刚石的形核长大伴随有渗碳体的分解。热力学计算表明,在金刚石稳定生长区域,渗碳体向金刚石转变的相变自由能比石墨-金刚石的相变自由能更负。由此说明,Fe-Ni-C体系高温高压生长金刚石单晶的直接碳源并非石墨,而是渗碳体,即金刚石单晶来源于渗碳体高温高压的金刚石化而不是石墨的直接转化。 展开更多

关键词 人造金刚石 碳源供给 铁基触媒 高温高压

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射频辉光放电等离子体辅助化学气相沉积法制备类金刚石碳膜工艺与性能表征 被引量：2

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作者 陈冲 费振义 +5 位作者 亓永新 曹宁 张益博 王风 吕震 李木森 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2009年第5期7-12,共6页

使用射频辉光放电等离子体辅助化学气相沉积技术(简称RFGDPECVD)在玻璃载玻片表面沉积类金刚石薄膜。用原子力显微镜(AFM)、摩擦试验仪、划痕试验机测定了其表面形貌、耐磨性及附着性。采用X射线光电子能谱(XPS)、分光光度计对两种气源(... 使用射频辉光放电等离子体辅助化学气相沉积技术(简称RFGDPECVD)在玻璃载玻片表面沉积类金刚石薄膜。用原子力显微镜(AFM)、摩擦试验仪、划痕试验机测定了其表面形貌、耐磨性及附着性。采用X射线光电子能谱(XPS)、分光光度计对两种气源(C4H10、C2H2)制备的DLC薄膜微观组成和透光率进行了检测和对比。结果表明:DLC薄膜的表面光滑、平整,表面粗糙度随沉积时间的增加单调递增;耐磨性及附着性优良;与C4H10相比使用C2H2作为碳源气体可以得到较高sp3含量和较低sp1含量的DLC膜;C2H2制备DLC薄膜的透光率低于C4H10;同一种碳源气体,反应流量比例越小,则DLC薄膜的透光性越好。 展开更多

关键词 射频辉光放电等离子体辅助化学气相沉积 类金刚石薄膜 放电特性

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深井水位地震监测数据统计分析与同震响应特征 被引量：2

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作者 刘兵 孔祥斌 +1 位作者 王风 李木森 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2013年第S2期51-53,57,共4页

基于矿震引起震源周围地质结构的应力状态发生变化,导致含水层的受力状态发生相应改变,致使水井的水位出现反常变化。结合邹城矿区的特殊地质结构,对岳庄深水井记录的水位变化和水震波进行了统计分析,并对其同震响应特征进行了研究。结... 基于矿震引起震源周围地质结构的应力状态发生变化,导致含水层的受力状态发生相应改变,致使水井的水位出现反常变化。结合邹城矿区的特殊地质结构,对岳庄深水井记录的水位变化和水震波进行了统计分析,并对其同震响应特征进行了研究。结果表明:岳庄深水井具有良好的应震能力,对ML4.3级以上地震和ML2.2级以上矿震均呈现出明显的同震响应。因此,利用该深水井的水位变化统计数据和水震波的反常现象进行地(矿)震监测是可行的。 展开更多

关键词 地矿震 水位监测 水震波 同震响应

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