BN納米晶體，cu納米晶體，關(guān)于C(金剛石)單晶的溫度梯度法生長實驗

今天小編整理并分享關(guān)于C(金剛石)單晶的溫度梯度法生長實驗：

金剛石單晶（Diamond Single Crystal）指的是一種具有高度純凈、結(jié)晶完美的金剛石晶體。金剛石是由碳元素組成的晶體結(jié)構(gòu)，在自然界中以礦石的形式存在。

實驗過程：

高壓設(shè)備采用國產(chǎn)SDP6×1200型六面頂壓機,溫度梯度法生長寶石級金剛石單晶的典型組裝示意圖如圖1。

碳源為人造高純石墨,置于腔體高溫端;籽晶為粒度0.8 mm的高品級六八面體單晶,機械鑲嵌在晶床上,籽晶{ 100|面被用作晶體生長面;觸媒置于碳源和籽晶之間,整體厚度2.0 mm,由片狀 NiMnCo合金觸媒(質(zhì)量分數(shù)70;25:5)和高純Cu片間隔疊放組成，NiMnCo片厚度0.4 mm,Cu片厚度0.2 mm,間隔疊放的目的是為了實現(xiàn)熔融后合金成分的均一化。

觸媒中的Cu的體積分數(shù)變化通過調(diào)整Cu片和NiMnCo片的數(shù)量來實現(xiàn)。除了觸媒中的Cu片體積分數(shù)有變化外,所有實驗組裝均保持不變,壓力控制在5.5 GPa,溫度約1250 ℃,利用光學(xué)顯微鏡觀察和分析寶石級金剛石單晶的生長情況。

結(jié)果發(fā)現(xiàn),Cu片在觸媒中的放置位置和其在金屬觸媒中所占體積分數(shù)對寶石級金剛石單晶的生長具有明顯影響.

當(dāng)Cu片放置在碳源和觸媒之間時,將不會有充足的碳源擴散到籽晶上,晶體無法生長;但放在觸媒中其他位置,體積分數(shù)適當(dāng)時,不會對晶體生長有明顯影響.

隨著Cu體積分數(shù)增加,優(yōu)質(zhì)晶體生長將變得困難,當(dāng)體積分數(shù)在20%時,晶體有生長,但晶體內(nèi)部跟表面明顯存在由于包裹體存在造成的生長坑洞;當(dāng)體積分數(shù)在40%左右時,晶體將不再生長.不過當(dāng)Cu在觸媒中的體積分數(shù)適當(dāng)時,會降低碳源在觸媒中的輸運,從而對抑制自發(fā)核生長起到一定的作用。

金剛石單晶具有以下特點：

硬度：金剛石是地球上最硬的物質(zhì)，具有很高的摩氏硬度（10級）。這使得金剛石在工業(yè)領(lǐng)域中用于切割、磨削和鉆孔等高強度加工過程。

導(dǎo)熱性：金剛石具有很高的導(dǎo)熱性，是眾所周知的優(yōu)良導(dǎo)熱材料。這種特性使得金剛石在散熱、制冷和電子器件中有廣的應(yīng)用。

光學(xué)性質(zhì)：金剛石具有廣泛的透光性，在紫外到紅外光譜范圍內(nèi)透明。這使得金剛石單晶在光學(xué)元件制造領(lǐng)域（如激光窗口、透鏡等）具有重要應(yīng)用價值。

化學(xué)穩(wěn)定性：金剛石在大部分化學(xué)環(huán)境下是穩(wěn)定的，不容易受到化學(xué)侵蝕。

金剛石單晶通常通過高溫高壓合成（High-Pressure High-Temperature, HPHT）或化學(xué)氣相沉積（Chemical Vapor Deposition, CVD）等技術(shù)制備。這些方法可以獲得高質(zhì)量、大尺寸的金剛石單晶，適用于各種高科技領(lǐng)域的應(yīng)用，包括光學(xué)、電子和高壓實驗等。

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