优质金刚石合成的一般规律及分析VIP专享

- 1 - 优质金刚石合成的一般规律及分析 目前，我国人造金刚石的生产工艺水平与国外发达国家相比横很落后，某些优质品种仍难合成。低品级金刚石泛滥，而高品级金刚石供不应求的矛盾将表现得越来越突出。根据有关资料表明，我国每年进口的特种高品级金刚石呈逐年上升的趋势。因此，如何促进我国人造金刚石行业向高水平、多元化、优质、高效的方向发展已成为当务之急。若干年来，我国的生产厂家及科研机构在金刚石合成方面的研究力度也在逐渐加大，并取得了一些可喜成果，但这些成果在高品质金刚石合成方面的应用成效并不大。本人从晶体生长的最基本规律出发，提出一些新的观点，希望在高品质金刚石的合成方面给人有所启发。 1 金刚石的晶体结构特征 金刚石晶体为等轴晶系，晶体结构特征表现于碳原子位于立方晶胞的八个角顶和六个面的中心，为立方面心格子构造，并在其八个小立方格的半数中心相间地分布着四个碳原子，每个碳原子都与周围四个碳原子相连接。并且每两个相邻碳原子之间的距离相等，为 1.54埃。金刚石结构中的碳原子之间形成四个共价键，键角为 109°28′16″，如图 1所示： - 2 - 图1 金刚石晶体结构图 Fig1 Configu ration of diamond cry stal 金刚石根据其成分和发光性、导热性等物理性质的不同，分为Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型金刚石成分中含氮，氮形成极细的聚氰 C3N 分散于金刚石的晶体结构中，该种金刚石导热性较低，在紫外光照射后发淡紫色磷光等。Ⅱ型金刚石不含氮，导热性高，对紫外线呈透明，不发光。目前国内生产的金刚石基本上为Ⅰ型。Ⅱ型金刚石由于具有较理想的物理性质而体现出更高的经济价值。 2 金刚石晶体生长的一般规律 金刚石生长的过程是一个相当复杂的过程，但它首先必须遵守晶体生长的一般规律。它的一般生长过程是：在高温高压条件下，碳原子获得充足的能量挣脱原来的原子团而成为自由原子，这一过程称为碳原子的活化。活化的碳原子达到一定的浓度时，在适宜条件下相互结合形成金刚石晶核， - 3 - 在晶核的基础上由内向外一层原子面一层原子面的向外生长推移，晶核慢慢长大而成为晶体。当生长停止时，其最外层的原子面便表现出实际的晶面，每两个相邻原子面相交的公共原子列即表现为实际的晶棱，整个晶体则为晶面所包围而形成占有一定空间的封闭几何多面体——结晶多面体，从而表现出晶体的自范性。因而，晶体的自范性较好即晶形较好，晶体的内部结构就有规律，其物理性质（如：高强、...