人工合成金刚石表面三角锥缺陷的存在机理研究  

Research on the Existence Mechanism of Surface Trigon Defect on {111} Surfaces of Synthetic Diamond

作　　者：臧传义[1] 陈奎[1] 谌伦建[1] 陈孝洲[1] 陈立学[2] 

机构地区：[1]河南理工大学材料科学与工程学院,焦作454000 [2]吉林大学超硬材料国家重点实验室,长春130012

出　　处：《人工晶体学报》2010年第6期1417-1421,共5页Journal of Synthetic Crystals

基　　金：河南省教育厅自然科学基金(2009A430014);吉林大学超硬材料国家重点实验室开放课题(200801);河南理工大学博士基金(648195)

摘　　要：天然金刚石主要生长面为{111},在其表面经常会存在大量凹陷的金字塔状或者底面平整的三角锥蚀坑缺陷,这种缺陷很少出现在人工合成金刚石单晶的表面。本研究在高温高压5.4 GPa、1550 K的条件下,以FeNi合金作为触媒,FeS为添加剂,利用温度梯度法(TGM)直接合成金刚石单晶的{111}表面同样发现有大量凹陷的金字塔状或者底面平整的三角锥蚀坑缺陷。而在体系中加入微量单质B时,高温高压直接合成金刚石单晶的{111}表面不仅存在大量金字塔状的三角锥蚀坑,还出现了天然金刚石表面不曾发现的大量规则的三角凸起平台和凸起的金字塔状或者顶面平整的三角锥缺陷。由此推断,尽管天然金刚石{111}表面经常出现的三角锥缺陷可能是在自然环境中后期腐蚀出现的,而在FeNi-C-FeS体系高温高压直接合成的金刚石单晶{111}表面出现的三角锥缺陷却是在晶体生长过程中直接形成的,FeS在这种表面缺陷的形成过程中起着不可或缺的作用。Both pyramidal and flat-bottomed trigons are found uncommonly on {111} surfaces of large diamond crystals grown by temperature gradient method（TGM） under high temperature and high pressure（HPHT） of about 5.4 GPa and 1550 K,with conventional FeNi alloy as metal solvent.Pyramidal trigon depressions,which are present in {111} surfaces of almost all natural diamond crystals,are also found on {111} surfaces of HPHT synthetic diamond crystals in FeNi-C-FeS systems with FeS content of ~1.0 wt%.Whereas,with boron and FeS co-doped in the FeNi-C systems,upwards pyramidal and flat-bottomed trigons appear only in {111} surfaces of large diamond crystals,and these surface patterns are not found on natural diamond crystals.So it is concluded that,although trigons on natural diamond surfaces are established to be post-growth etch pits,on {111} surfaces of diamond crystals grown in FeNi-C-FeS systems,trigons should be produced in the growth process,and FeS should play important roles for the appearance of trigons.

关 键 词：高温高压 三角蚀坑 金刚石单晶 表面缺陷 

分 类 号：O771[理学—晶体学]