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简述人造金刚石晶体生长方法

金刚石(shi)(shi)(shi)晶体(ti)生(sheng)长(zhang)的(de)方法大致可以分为(wei)静压法、动力法、在金刚石(shi)(shi)(shi)亚稳定区(qu)中生(sheng)长(zhang)金刚石(shi)(shi)(shi)三(san)类。其(qi)中静压法应用广泛,以下为(wei)简单(dan)叙述。

第一种(zhong)静(jing)(jing)压(ya)法(fa),分为静(jing)(jing)压(ya)触媒法(fa)、静(jing)(jing)压(ya)直接(jie)转变法(fa),晶(jing)种(zhong)培育(yu)法(fa)三(san)种(zhong)。

静压(ya)触(chu)媒(mei)法以石墨(mo)为(wei)(wei)原料,静压(ya)触(chu)媒(mei)法生产人(ren)造金刚石的压(ya)力约(yue)为(wei)(wei) 4.5-6.5万大气压(ya),温(wen)度约(yue)为(wei)(wei) 1200-1400度,此种方法制得的金刚石均为(wei)(wei)立方结构,此法在工(gong)业中(zhong)应(ying)用较为(wei)(wei)广(guang)泛。

静压直(zhi)接(jie)转变(bian)法以石墨为(wei)(wei)坯料,无(wu)触媒,在(zai)金(jin)(jin)刚石热(re)力学稳定区域内直(zhi)接(jie)转变(bian)为(wei)(wei)金(jin)(jin)刚石。但是这种(zhong)方法因为(wei)(wei)使用的压力温度太高,硬质合(he)金(jin)(jin)顶(ding)砧损坏(huai)非常(chang)严重,故无(wu)法用于生产。

晶(jing)(jing)种培育(yu)法不同于前两种方法,美国通用电气公司(si)用这种方法培育(yu)出了(le)宝石(shi)级(ji)金(jin)刚(gang)(gang)石(shi),标志着人造(zao)金(jin)刚(gang)(gang)石(shi)晶(jing)(jing)体(ti)(ti)生长(zhang)技术的先进水(shui)平。这种方法有(you)(you)两个重要(yao)因素,一是(shi)采用金(jin)刚(gang)(gang)石(shi)晶(jing)(jing)种,二是(shi)精确控制压(ya)腔(qiang)中(zhong)的温(wen)度梯度,这样可(ke)以保证石(shi)墨(mo)尽可(ke)能向晶(jing)(jing)种传递,而不致于形成其他晶(jing)(jing)体(ti)(ti)。在反应(ying)腔(qiang)体(ti)(ti)中(zhong)引入适当的杂质,可(ke)以使金(jin)刚(gang)(gang)石(shi)晶(jing)(jing)体(ti)(ti)的性能得到改变(bian),这类(lei)金(jin)刚(gang)(gang)石(shi)在科学和(he)技术上具有(you)(you)重大的意义。

第(di)二(er)种是(shi)动(dong)力法,也称爆炸(zha)法,就是(shi)利用(yong)烈性炸(zha)药爆炸(zha)所产(chan)(chan)生的冲(chong)击波直(zhi)接(jie)作用(yong)于(yu)石(shi)墨,或者(zhe)由该(gai)冲(chong)击波驱动(dong)一(yi)块(kuai)金属板高速撞(zhuang)击石(shi)墨,从而产(chan)(chan)生足(zu)够(gou)高的压(ya)力和温度,使石(shi)墨转(zhuan)为(wei)金刚(gang)石(shi)的一(yi)种方(fang)法。

第三种,在(zai)金刚石亚稳定区域(yu)内(nei)生长(zhang)金刚石,这(zhei)种方(fang)法(fa)有多(duo)种,比如气相(xiang)(xiang)法(fa),液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)外延生长(zhang)法(fa),气液(ye)(ye)固相(xiang)(xiang)外延生长(zhang)法(fa)(VLS法(fa))和常压(ya)高温(wen)合成法(fa)等。

 

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