高温高压合成含硼金刚石的研究进展

在掺杂金刚石中,含硼金刚石凭借其诸多优良的物化性能成为了近年来的研究热点之一。文章简单介绍了含硼金刚石的结构特征和性能,并以触媒掺硼和石墨掺硼两个分类,对高温高压合成含硼金刚石近年来的研究进行了概括综述。并对采用石墨层间化合物配合触媒合成含硼金刚石进行了总结分析,探讨目前含硼金刚石在导电性能方面所面临的难题,并对其发展进行了展望。

B_4C作碳源高压合成金刚石的EPR谱特性

与传统用石墨作碳源不同，首次用Ｂ４Ｃ作碳源，在高温高压与过渡金属合金触媒作用下，合成出高含硼黑色金刚石。这种金刚石的ＥＰＲ谱不再具有由孤立替位氮引起的三共振峰，而是一条线宽为７×１０－４特斯拉、ｇ＝２．００２３、浓度约为２×１０１８自旋数／厘米３的罗伦兹型单峰。分析表明：这可能是金刚石中硼杂质引起的受主中心，抵消了氮原子的未偶电子顺磁性后，所产生的共振现象。由于Ｂ４Ｃ分离出碳原子少，金刚石生长速度较慢，金刚石中铁磁杂质含量低，因此，它们引起的共振现象不明显。

高含硼金刚石的一阶Raman谱特性分析

对B4C为碳源、分别以FeNiCo与NiMnCo合金为触媒,高温高压下合成出的高含硼金刚石(B含量大于1wt%),进行了拉曼谱测试。实验表明:这类金刚石的室温一阶拉曼谱线位移分别为1324cm-1与1320cm-1,半峰宽(FWHM)分别为22cm-1及28cm-1。对比不同含硼量金刚石的拉曼谱发现,随着硼含量增加,拉曼位移的红移量增加,线宽加宽,峰值下降。这与硼杂质原子进入金刚石。

石墨粉中添加含硼化合物合成金刚石的颜色与热稳定性

为了研究不同含硼添加剂对合成金刚石的颜色和耐热性能的影响,以石墨和触媒粉末作原料,分别用碳化硼、硼酸和硼酸氨作添加剂,在高温高压下合成出含硼金刚石。在相同的合成工艺条件下,当反应体系中的含硼量接近时,不同的添加剂合成的金刚石颜色差异较大。添加硼酸和硼酸氨的溶液时,易于合成出黄色透明的金刚石。采用动态空气流条件下的热重和差示扫描量热方法对金刚石进行了热稳定分析,结果表明:用三种添加含硼化合物合成金刚石的初始氧化温度超过830℃,最高达到990℃;在1200℃时,金刚石的失重在38%-85%之间;氧化反应放热峰在1000℃左右。

用含硼T643石墨合成导电金刚石的实验

介绍了导电金刚石的合成实验方法、条件、工艺与结果。讨论了影响导电金刚石合成效果的因素。指出了进一步提高导电金刚石合成质量及性能的途径与方法。

用含硼T641石墨炭源合成耐热性金刚石

介绍了含硼T641石墨炭源合成耐热性高、抗氧化性好与化学惰性强的金刚石及其性质。讨论了含硼金刚石高耐热性的形成及其氧化机理。指出了进一步提高质量、耐热性、抗氧化性与化学惰性金刚石的合成途径及方法。

特殊类型含硼、氮金刚石晶体的结构、性质与应用

为了促进对含硼、氮金刚石的研究和开发 ,使金刚石的品种、质量与应用技术等得到迅速的发展 ,介绍了硼、氮元素对合成金刚石晶体的结构、性质与应用技术的影响 ,详细叙述了含硼、氮金刚石的耐热性 ,化学性能、力学性能、电学性能和光学性能 。