高温高压下Cu在Ⅱa型金刚石大单晶Ti除氮反应中的作用机理（英文）
来源期刊：新型炭材料2020年第5期
论文作者：郭明明 李尚升 冯璐 胡美华 宿太超 高广进 王君卓 尤悦 聂媛
文章页码：559 - 566
关键词：高温高压;大单晶;Ⅱa型金刚石;Ti/Cu除氮剂;
摘 要：研究Cu在高温高压下Ti除氮反应中的作用机理,对合成优质的Ⅱa型金刚石晶体具有重要意义。本研究在FeN iC体系中添加Ti和Ti/Cu或TiC和TiC/Cu,在5.6 GPa和1 543 K的条件下使用温度梯度法制备了金刚石大单晶,并使用光学显微镜和红外光谱仪对样品进行表征。结果表明,Ti或TiC分别与N反应生成TiN和Ti(C1-x,Nx)。这种情况下,单独添加Ti或TiC除氮效果差,所合成金刚石晶体中会出现大量的包裹体和凹坑。这是由于反应生成的TiN、TiC和Ti(C1-x,Nx)杂质严重影响晶体质量的结果。Ti或TiC分别与Cu共掺杂,可以促进TiC的分解释放Ti,提高除氮效率,并逐渐减少晶体合成中的缺陷和包裹体数量。这说明Cu的添加量应明显小于Ti,这与普通Ti和Cu的添加比例1∶1不同。最终结果表明,当Ti/Cu质量分数为1.70%/1.06%（Ti∶Cu=1∶0.625）时,可以合成出高质量的Ⅱa型金刚石晶体。
郭明明1,2，李尚升1,2，冯璐1，胡美华1,2，宿太超1,2，高广进1,2，王君卓1,2，尤悦1,2，聂媛1,2
1. 河南理工大学材料科学与工程学院河南省深地材料科学与技术重点实验室2. 焦作先进功能材料高压制备工程技术研究中心
摘 要：研究Cu在高温高压下Ti除氮反应中的作用机理,对合成优质的Ⅱa型金刚石晶体具有重要意义。本研究在FeN iC体系中添加Ti和Ti/Cu或TiC和TiC/Cu,在5.6 GPa和1 543 K的条件下使用温度梯度法制备了金刚石大单晶,并使用光学显微镜和红外光谱仪对样品进行表征。结果表明,Ti或TiC分别与N反应生成TiN和Ti(C1-x,Nx)。这种情况下,单独添加Ti或TiC除氮效果差,所合成金刚石晶体中会出现大量的包裹体和凹坑。这是由于反应生成的TiN、TiC和Ti(C1-x,Nx)杂质严重影响晶体质量的结果。Ti或TiC分别与Cu共掺杂,可以促进TiC的分解释放Ti,提高除氮效率,并逐渐减少晶体合成中的缺陷和包裹体数量。这说明Cu的添加量应明显小于Ti,这与普通Ti和Cu的添加比例1∶1不同。最终结果表明,当Ti/Cu质量分数为1.70%/1.06%（Ti∶Cu=1∶0.625）时,可以合成出高质量的Ⅱa型金刚石晶体。
关键词：高温高压;大单晶;Ⅱa型金刚石;Ti/Cu除氮剂;
