人工晶体学报

作者：聂媛, 许安涛, 李尚升, 胡美华, 赵法卿, 赵桂平, 黄国锋, 李战厂, 周振翔, 王蒙召, 陈珈希, 周绪彪

单位：1.河南理工大学材料科学与工程学院,河南省深地材料科学与技术重点实验室,焦作 454003; ；2.焦作师范高等专科学校,焦作 454000; ；3.焦作市东星炭电极有限公司,焦作 454150; ；4.赤峰学院,内蒙古自治区高压相功能材料重点实验室,赤峰 024000; ；5.中材人工晶体研究院有限公司,北京 100018

关键词：Fe3P,掺杂,(111)面,金刚石大单晶,温度梯度法,超硬材料,

基金：国家自然科学基金(52072113);内蒙古自治区高压相功能材料重点实验室开放课题(cfxygy202003);河南省自然科学基金(182300410279);河南省科技攻关项目(182102210311);河南理工大学博士基金(B2017-54)

掺杂是调控金刚石性能的一种重要手段。本文采用温度梯度法,在5.6 GPa、1 312 ℃的条件下,选用Fe3P作为磷源进行磷掺杂金刚石大单晶的合成。金刚石样品的显微光学照片表明,随着Fe3P添加比例的增加,金刚石晶体的颜色逐渐变深,包裹体数量逐渐增加,晶形由板状转变为塔状直至骸晶。金刚石晶形的变化表明Fe3P的添加使生长金刚石的V形区向右偏移,这是Fe3P改变触媒特性的缘故。红外光谱分析表明,Fe3P的添加使金刚石晶体中氮含量上升,这说明磷的进入诱使氮原子更容易进入金刚石晶格中。激光拉曼光谱测试表明,随着Fe3P添加比例的增加,所合成的掺磷金刚石的拉曼峰位变化不大,其半峰全宽(FWHM)值变大,这说明磷的进入使得金刚石晶格畸变增加。XPS测试结果显示,随着Fe3P添加比例的增加,金刚石晶体中磷相对碳的原子百分含量也会增加,这意味着添加Fe3P所合成的金刚石晶体中有磷存在。

来源：2022年第4期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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