【摘 要】
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对不含杂质性能优异的IIa型金刚石单晶的研究具有重要意义。本文在高温高压条件下使用温度梯度法,将除氮剂Ti添加到FeNi-C体系中沿（111）面合成优质IIa型金刚石大单晶。在此基础上,为了进一步探索Ti/Cu共掺对合成Ⅱa型金刚石晶体的生长特征的影响,使用Ti/Cu、Ti C/Cu和Ti N作为掺杂剂进行金刚石合成。利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、红外光谱（FTIR）和X射线衍射（X
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对不含杂质性能优异的IIa型金刚石单晶的研究具有重要意义。本文在高温高压条件下使用温度梯度法,将除氮剂Ti添加到FeNi-C体系中沿（111）面合成优质IIa型金刚石大单晶。在此基础上,为了进一步探索Ti/Cu共掺对合成Ⅱa型金刚石晶体的生长特征的影响,使用Ti/Cu、Ti C/Cu和Ti N作为掺杂剂进行金刚石合成。利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）对金刚石大单晶样品的颜色、微观形貌、氮含量等特征进行表征分析。实验结果如下:1.在FeNi-C系统中掺杂不同比例的Ti/Cu合成Ⅱa型金刚石晶体结果表明:在FeNi-C体系中当掺杂Ti/Cu比为4:3时（Ti/Cu含量为1.7wt%/1.275wt%）,生长出氮量含量小于1ppm的优质Ⅱa型金刚石大单晶。Ⅱa型金刚石与Ⅰb型金刚石的V形区相比,Ti/Cu掺杂的Ⅱa型金刚石的V形区向右上移动,IIa型金刚石V形区下缘温度升高25℃。2.用Ti/Cu、Ti C/Cu不同掺杂量合成金刚石大单晶研究结果表明:Ti和Ti C与N反应过程中会生成Ti N和Ti(C1-x,Nx),这些反应物成为腔体中杂质会影响金刚石晶体质量;Cu分别与Ti、Ti C共掺能促进腔体中Ti C的分解有助于减少合成晶体的缺陷和夹杂物的数量。3.在FeNi-C系统中掺杂Ti N后合成晶体可以发现:Ti N在高温高压的腔体环境中发生反应释放N原子,这增加了晶体中游离氮原子的浓度,降低IIa型金刚石的除氮效率。因此合适的Ti/Cu比例掺杂更有助于合成优质的Ⅱa型金刚石晶体。
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