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中文摘要：
研究高温高压条件下Fe-Ni-C-B系催化剂合成高品质半导体金刚石单晶的形核长大机制、金属包膜结构以及晶体缺陷与杂质相；阐明硼在合成的金刚石单晶中成为受主中心，具有P型半导体特性的物理本质；证明金属包膜中可以形成Fe3(C,B),这是硼进入金刚石单晶的主要中间过渡相，其数量是决定含硼金刚石单晶半导体性能的关键；严格控制氮含量，净化硼原子扩散通道和稳定其点阵位置，是保证含硼金刚石单晶质量的重要条件；进行含硼金刚石单晶的微观结构表征、性能检测、催化剂成分优选和合成工艺优化，研制出具有优异半导体性能和高温大功率特点的金刚石单晶，为新一代半导体芯片和元器件的研制与产品开发提供新型半导体单晶材料。
结论摘要：
本项目主要研究高品质半导体金刚石单晶的制备方法与合成机理。通过优选合成金刚石催化剂的成分、优化高温高压合成工艺、表征金刚石单晶的结构与性能，研制出粒度粗、强度高、晶型好、黑色的优质含硼金刚石单晶。该金刚石单晶具有负的电阻-温度系数，呈现半导体特性，而其制备方法简单、工艺成本较低、易于推广应用。本项目重点研究了含硼金刚石单晶的形核长大机制、金刚石单晶表面包覆金属膜的作用机理，探讨了硼元素从金刚石催化剂组分在高温高压工艺条件下经过合成反应有效进入金刚石的转化途径，以及含硼金刚石单晶呈现半导体特性的物理本质。通过实验观测和理论分析，提出所合成的含硼金刚石单晶的生长规律符合"溶剂-催化"理论；金属包覆膜中存在的含硼碳化物是供给金刚石碳、硼原子的主要来源；而包覆膜中大量存在的γ-（Fe,Ni）是一种起催化作用的金属中间相，它与含硼碳化物直接反应，可以促使其发生分解，因而为金刚石生长提供了所需的充足碳、硼原子。本项目已经按期完成，并基本达到预期的研究目的，取得的研究成果对研制新型半导体金刚石单晶材料和开发高温、大功率半导体器件都将有重要的学术意义和应用价值。
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