B2O3添加宝石级金刚石单晶的生长特性

摘要

利用温度梯度法,在5.3-5.7 GPa压力、1200-1600℃的温度条件下,将B2O3粉添加到FeNiMnCo+C合成体系内,进行B2O3添加宝石级金刚石单晶的合成.研究得到了FeNiMnCo触媒生长B2O3添加宝石级金刚石单晶的相图分布规律.结果表明B2O3添加会使晶体生长的“V”形区上移和低温六面体单晶生长区间变宽.通过晶体生长实验,研究合成了不同形貌的B2O3添加宝石级金刚石单晶.研究同时证实,B2O3的过量添加会对宝石级金刚石单晶生长带来不利影响.当B2O3的添加量高于约3wt‰、生长时间超过20 h时,很难实现优质B2O3添加宝石级金刚石单晶的生长.但B2O3的适量添加(不超过1wt‰),有助于提高低温板状六面体宝石级金刚石单晶的成品率.通过对晶体生长速度的研究发现,B2O3的添加使得优质晶体的生长速度明显降低,随着晶体生长时间的延长,B2O3添加剂对晶体生长的抑制作用会越发明显.扫描电镜测试结果表明,合成体系内B2O3添加剂的引入,导致晶体表面的平整度明显下降.