高氮含量宝石级金刚石单晶的高温高压合成

摘要

氮是金刚石(包括天然金刚石和人工合成金刚石)中最普遍的杂质,长期以来广受研究者的关注.人工合成出类似天然金刚石的具有较高氮含量的金刚石晶体是极富挑战性的研究课题.本工作通过在合金溶剂和石墨碳源中添加含氮物质,利用温度梯度法在国产六面顶高压设备上合成出了系列大尺寸、高氮含量的宝石级金刚石单晶.借助显微红外光谱,对合成的金刚石晶体中的氮含量进行了测定.研究发现随着含氮物质添加量的提高晶体中氮含量基本呈线性增加.最终合成出了氮含量高达1707 ppm的毫米级高氮含量金刚石单晶,以及最大尺寸达3.5 mm,氮含量达1520 ppm的绿色高氮宝石级金刚石单晶.