人工晶体学报

作者：肖宏宇, 李勇, 田昌海, 张蔚曦, 王强, 肖政国, 王应, 金慧, 鲍志刚, 周振翔

单位：1.铜仁学院物理与电子工程系,铜仁 554300;；2.洛阳理工学院数理部,洛阳 471023;；3.北京中材人工晶体研究院有限公司,北京 100018

关键词：Ib型金刚石,高温高压,温度梯度法,触媒,温度场,多晶,

基金：国家自然科学基金(12064038);贵州省科技厅项目(黔科合基础-ZK〔2023〕一般467,ZK〔2021〕重点019,ZK〔2021〕一般021,ZK〔2021〕一般034,ZK〔2021〕一般031,ZK〔2023〕重点049);铜仁学院科研启动基金(trxyDH2221)

本文利用六面顶压机,在5.7 GPa、1 560~1 600 K的压力温度条件下,分别采用15 mm和30 mm两种尺寸合成腔体,系统开展了Ib型金刚石单晶的晶体生长工作,并借助于有限元法对两种尺寸合成腔体的温度场分布进行了研究。首先,借助于有限元法分别对两种尺寸合成腔体的触媒温度场分布进行了模拟。模拟结果揭示了30 mm合成腔体温度场的均匀性要明显优于15 mm合成腔体。其次,金刚石晶体生长实验结果表明,采用15 mm合成腔体很难实现质量超过1.2 ct(1 ct=0.2 g)的优质Ib型金刚石单晶的生长,而30 mm合成腔体更适合用于生长大尺寸优质Ib型金刚石单晶。再次,扫描电子显微镜表面形貌测试结果表明,合成腔体尺寸的扩大不会对Ib型金刚石单晶的表面结晶质量产生显著影响。最后,拉曼光谱的测试结果表明,除了多晶金刚石的结晶质量较差,本研究两种腔体合成的其他金刚石单晶测试样品均具有较好的结晶质量。本研究对宝石级金刚石单晶大尺寸合成腔体的设计、大尺寸金刚石单晶的生长,以及多晶种法金刚石单晶合成技术的完善均具有一定的学术参考价值。

来源：2024年第6期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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