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Ib型金刚石单晶生长及合成腔体温度场分布研究
1
作者 肖宏宇 李勇 +7 位作者 田昌海 张蔚曦 王强 肖政国 王应 金慧 鲍志刚 周振翔 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第6期959-966,共8页
本文利用六面顶压机,在5.7 GPa、1560~1600 K的压力温度条件下,分别采用ϕ15 mm和ϕ30 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... 本文利用六面顶压机,在5.7 GPa、1560~1600 K的压力温度条件下,分别采用ϕ15 mm和ϕ30 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ϕ30 mm合成腔体温度场的均匀性要明显优于ϕ15 mm合成腔体。其次,金刚石晶体生长实验结果表明,采用ϕ15 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ϕ30 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。 展开更多
关键词 ib型金刚石 高温高压 温度梯度法 触媒 温度场 多晶
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Ib型金刚石NV色心系综的制备及磁检测
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作者 林朝东 王芳 +2 位作者 张少文 王生毅 高健 《微纳电子技术》 北大核心 2018年第1期45-50,共6页
弱磁探测在材料科学、基础物理和磁强计等众多领域都具有重要的研究意义。由于金刚石氮空位（NV）色心的弱磁探测兼具高灵敏度与高空间分辨的优点,因此对利用Ib型金刚石NV色心系综进行磁检测的技术进行了研究。通过电子辐照并高温真空... 弱磁探测在材料科学、基础物理和磁强计等众多领域都具有重要的研究意义。由于金刚石氮空位（NV）色心的弱磁探测兼具高灵敏度与高空间分辨的优点,因此对利用Ib型金刚石NV色心系综进行磁检测的技术进行了研究。通过电子辐照并高温真空退火的方法制备了Ib型金刚石NV色心系综,并对其光致发光光谱进行了测试与分析;利用自主搭建的共聚焦系统成功检测了在不同微波功率作用下的NV色心系综电子自旋共振谱;测试并分析了常温常压中不同磁场条件下的NV色心系综电子自旋共振谱。结果表明,金刚石〈100〉晶轴方向的磁场使得NV色心系综基态的ms=＋1态与ms=-1态的共振峰产生4.053 MHz/Gs的能级分裂,利用此金刚石NV色心系综可实现4.98μT的弱磁检测。 展开更多
关键词 NV色心 电子辐照 电子自旋共振 弱磁检测 ib型金刚石
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合成腔体尺寸对Ib型六面体金刚石单晶生长的影响 被引量：3
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作者 肖宏宇 秦玉琨 +3 位作者 隋永明 梁中翥 刘利娜 张永胜 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期87-94,共8页
利用液压缸直径为550 mm的大缸径六面顶压机,在5.6 GPa,1200—1400?C的高压高温条件下,分别采用单晶种法和多晶种法,开展了Ib型六面体宝石级金刚石单晶的生长研究,系统考察了合成腔体尺寸对Ib型六面体金刚石大单晶生长的影响.首先,阐述... 利用液压缸直径为550 mm的大缸径六面顶压机,在5.6 GPa,1200—1400?C的高压高温条件下,分别采用单晶种法和多晶种法,开展了Ib型六面体宝石级金刚石单晶的生长研究,系统考察了合成腔体尺寸对Ib型六面体金刚石大单晶生长的影响.首先,阐述了合成腔体尺寸对合成设备油压传递效率的影响,研究得到了设备油压与腔体内实际压力的关系曲线;其次,选择尺寸为Φ14 mm的合成腔体,分别采用单晶种法和多晶种法(5颗晶种),进行Ib型六面体金刚石大单晶的生长实验,研究阐述了Φ14 mm合成腔体的晶体生长实验规律;再次,为了解决液压缸直径与合成腔体尺寸不匹配的问题,将合成腔体尺寸扩大到26 mm,并开展了多晶种法六面体金刚石大单晶的生长研究,最多单次生长出14颗优质3 mm级Ib型六面体金刚石单晶,研究得到了Φ26 mm合成腔体生长3 mm级Ib型六面体金刚石单晶的实验规律,并就两种腔体合成金刚石单晶的总体生长速度与生长时间的关系进行了讨论;最后,借助于拉曼光谱,将合成的优质六面体金刚石单晶与天然金刚石单晶进行对比测试,对所合成晶体的结构及品质进行了表征. 展开更多
关键词 高温高压 温度梯度法 ib型金刚石 多晶种法
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华北克拉通南缘碱性基性岩金刚石成因探讨——来自红外光谱的证据 被引量：5
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作者 蔡逸涛 张洁 +9 位作者 施建斌 周琦忠 马玉广 刘吉强 徐敏成 万方来 徐华 肖丙建 吴祥珂 袁秋云 《地质学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期2736-2747,共12页
我国最主要的金刚石产地均位于华北克拉通。目前在华北克拉通苏皖北部的碱性基性岩中发现大量的微粒金刚石,经确认这是一种不同于母岩为金伯利岩和钾镁煌斑岩的新类型金刚石。本文利用傅里叶可变红外光谱对这些金刚石进行测试和分析。... 我国最主要的金刚石产地均位于华北克拉通。目前在华北克拉通苏皖北部的碱性基性岩中发现大量的微粒金刚石,经确认这是一种不同于母岩为金伯利岩和钾镁煌斑岩的新类型金刚石。本文利用傅里叶可变红外光谱对这些金刚石进行测试和分析。研究结果表明,大多数金刚石中包含单原子氮(C心),少部分包含双原子氮(A心)和聚集氮(B心),其中Y心(1145~1150cm-1)与C心伴生,指示了这些金刚石大多为天然的Ib型、Ib/IaA型和IaAB型,其中以Ib型为主。N元素是金刚石中最常见的与晶格缺陷有关的杂质。该地区出土的金刚石N的含量普遍不高,通过对其中IaAB型金刚石的计算,认为该区IaAB型金刚石在地幔中赋存时间为550Ma左右,温度在1225℃左右,相当于地下150km深度。而大量Ib型金刚石的出现,说明在金刚石的初生阶段就被带出稳定区域。导致了N元素没有发生向A心的转化。 展开更多
关键词 红外光谱 ib型金刚石 碱性基性岩 华北克拉通 苏北 皖北
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降温工艺对宝石级金刚石单晶品质的影响 被引量：5
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作者 肖宏宇 秦玉琨 +6 位作者 刘利娜 鲍志刚 唐春娟 孙瑞瑞 张永胜 李尚升 贾晓鹏 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第14期98-104,共7页
在国产六面顶压机上,采用温度梯度法,在5.6 GPa,1200—1400?C的高压高温条件下,裂晶问题频繁出现的合成周期内,围绕裂晶现象开展了Ib型宝石级金刚石单晶的生长研究,系统考察了降温工艺对宝石级金刚石单晶品质的影响.针对宝石级金刚石单... 在国产六面顶压机上,采用温度梯度法,在5.6 GPa,1200—1400?C的高压高温条件下,裂晶问题频繁出现的合成周期内,围绕裂晶现象开展了Ib型宝石级金刚石单晶的生长研究,系统考察了降温工艺对宝石级金刚石单晶品质的影响.针对宝石级金刚石单晶常见的裂纹缺陷,借助于扫描电子显微镜,分别对优质金刚石单晶和存在裂纹金刚石单晶的表面形貌进行了表征;利用微区傅里叶转换红外光谱测试手段,对上述两类晶体的N杂质含量分别进行了测试,依据测试结果,对裂晶出现的原因进行了分析;分别采用传统断电降温和缓慢降温工艺,考察了晶体生长结束后的降温工艺对宝石级金刚石单晶品质的影响.结果表明,缓慢降温工艺在很大程度上可以有效抑制裂晶问题出现.另外,从宝石级金刚石单晶品质和单晶受到的外应力两个方面着手,分别对裂晶出现的机理和采用缓慢降温工艺有效解决裂晶问题的机理进行了讨论. 展开更多
关键词 高温高压 ib型金刚石 裂晶问题 缓慢降温工艺
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籽晶尺寸对宝石级金刚石单晶生长的影响 被引量：4
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作者 秦玉琨 肖宏宇 +6 位作者 刘利娜 孙瑞瑞 胡秋波 鲍志刚 张永胜 李尚升 贾晓鹏 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期49-56,共8页
本文在国产六面顶压机上,在5.6 GPa, 1250—1450℃的高压高温条件下,分别选用边长0.8, 1.5和2.2 mm三种尺寸的籽晶,系统开展了Ib型宝石级金刚石单晶的生长研究.文中系统考察了籽晶尺寸对宝石级金刚石单晶生长的影响.首先,考察了籽晶尺... 本文在国产六面顶压机上,在5.6 GPa, 1250—1450℃的高压高温条件下,分别选用边长0.8, 1.5和2.2 mm三种尺寸的籽晶,系统开展了Ib型宝石级金刚石单晶的生长研究.文中系统考察了籽晶尺寸对宝石级金刚石单晶生长的影响.首先,考察了籽晶尺寸变化对宝石级金刚石单晶裂晶问题带来的影响.研究得到了籽晶尺寸变大,裂晶出现概率增加的晶体生长规律.其次,在25 h的生长时间内,考察了上述三种尺寸籽晶生长金刚石单晶时,生长时间与单晶极限生长速度的关系.得到了选用大尺寸籽晶,可以提高优质单晶合成效率、降低合成成本的研究结论.借助扫描电子显微镜和光学显微镜,对三种尺寸籽晶生长金刚石单晶的表面形貌进行了标定.最后,傅里叶微区红外测试,对三种尺寸籽晶生长宝石级金刚石单晶的N杂质含量进行了表征.研究得到了选用大尺寸籽晶实现快速生长金刚石的同时,晶体的N杂质含量会随之升高的晶体生长规律. 展开更多
关键词 高温高压 ib型金刚石 籽晶 极限生长速度
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