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高温高压下掺硼宝石级金刚石单晶生长特性的研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TQ163[化学工程—高温制品工业]
  • 作者机构:[1]河南理工大学材料学院,焦作454000, [2]洛阳理工学院数理部,洛阳471023, [3]中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,应用光学国家重点实验室,长春130033
  • 相关基金:国家自然科学基金青年科学基金(批准号:61007023); 河南省教育厅项目(批准号:13A140792,12A430010,13B140140)资助的课题感谢吉林大学超硬材料国家重点实验室贾晓鹏、马红安教授对本研究的支持和张健琼、李战厂博士的讨论.
中文摘要:

本文在5.1—5.6 GPa,1230—1600℃的压力、温度条件下,以FeNiMnCo作为触媒,进行单质硼添加宝石级金刚石单晶的生长研究.借助于有限元法,对触媒内的温度场进行模拟.研究得到了FeNiMnCo-C-B体系下,金刚石单晶生长的P-T相图.该体系下合成金刚石单晶的最低压力、温度条件分别为5.1 GPa,1230℃左右.研究发现,在单晶同一{111}扇区内部,硼元素呈内多外少的分布规律.有限元模拟结果给出,该分布规律是由在晶体生长过程中,{111}扇区的增长速度逐渐减小所致.{111}晶向的晶体生长实验结果表明,硼元素优先从{111}次扇区进入晶体.研究发现,这是该扇区增长速度相对较快,硼元素扩散逃离可用时间短导致的.另外,同磨料级掺硼金刚石单晶生长相比,对于温度梯度法生长掺硼宝石级金刚石单晶,由于晶体的增厚速度较慢,即使硼添加量相对较高,也可以实现表面无凹坑缺陷的优质金刚石单晶的生长.

英文摘要:

In this paper, by choosing catalyst of FeNiMnCo alloy, boron-doped diamond single crystals are synthesized under5.1—5.6 GPa and 1230—1600℃; the temperature field is studied by finite element method(FEM). First, the P-T phase diagram for diamond single crystal growth, in the synthesis system of FeNiMnCo-C-B, is obtained, and the lowest synthesis conditions of 5.1 GPa and 1230℃ is found in the studies. By simulation with FEM, it is found that the content of boron element should be less and less in the growth of diamond single crystal in the {111} sector, and the reason is that the growth speed is reduced in the sectors. By growing diamond crystals with {111} faces, it is also found that the content of boron element in {111} secondary sector is greater than that in {111} primary sector, which is duo to the rapid growth of {111} secondary sector. Compared with the synthesis of diamond single crystal by film growth method, the diamond crystals thus obtained has no pits, the doping content of boron can be greater, and the diamond can be synthesized by temperature gradient method.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876