激光诱导合成金刚石的机理

摘要

本文对激光诱导合成金刚石的机理进行了多方面较深入的探索。首次估算了石墨直接转化成金刚石所必须越过的势垒值为8.565×104J·mo1-1，说明了宏观高压并非是这一转化的必要条件。对于激光诱导合成金刚石，其激光源的功率密度不应低于2．534×105W·cm-2。提出并计算了有利于激光诱导合成金刚石的若干因素：靶前激光维持爆轰波的压力可达几个Gpa数量级；粒径为4nm的石墨微粒。其晶体本身表面高压可达3．32GPa；石墨被加热后，其晶体自身的热压力可达几百Mpa；晶体表面原子振幅远大于体内，其动能可达1.6 × 10-19J；被激光照射时，石墨原子的平均振幅大到常温时的8倍以上。用细微石墨颗粒作原料更易于合成金刚石。将宏观的热力学理论与微观的物质结构及相变的微观机理结合起来，能较好地阐明该相变机理。