人工晶体学报

作者：陈珈希, 张喜云, 李尚升, 郭明明, 胡美华, 宿太超, 黄国锋, 李战厂, 周振翔, 聂媛, 王蒙召, 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.焦作大学人事处,焦作 454000;；3.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;；4.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,掺杂,碳酸钙,温度梯度法,晶体生长,高温高压,晶格畸变,

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)

作为天然金刚石生长环境的碳酸盐,研究其掺杂对人造金刚石晶体生长行为的影响具有重要的学术价值。本文运用高温高压下的温度梯度法,将碳酸钙(CaCO3)按照不同比例掺杂到金刚石合成腔体内的碳源中,用以研究其掺杂对金刚石分别沿(100)或(111)晶面生长行为的影响。利用光学显微成像对掺杂合成金刚石晶体形貌的表征表明:随着碳酸钙掺量的增加,沿(100)面生长的金刚石晶形由塔状变为板状且出现了裂晶、连晶现象,晶体颜色先变浅再变黑,内部出现了包裹体;同样,沿(111)面生长的金刚石晶形由板状逐渐变为塔状且出现了裂晶、孪晶现象,晶体颜色逐渐变黑,内部包裹体增多。用激光拉曼光谱对掺杂金刚石晶体质量的表征表明:随着碳酸钙掺量的增加,沿(100)或(111)面生长的掺杂金刚石的拉曼峰位偏移量均增大,半峰全宽均变大。这说明碳酸钙掺杂使得金刚石晶格畸变增加、内应力变大。本文对碳酸钙掺杂影响沿两不同面生长金刚石的晶形、颜色、内部质量等行为的成因进行了分析,为本课题后续研究奠定了基础。

来源：2021年第11期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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