大型单晶钻石的高压,高温异质形生长
Hao Wang1, Zhenxiang Zhou2, Yilong Pan1
1Institute of High-Pressure Physics, School of Physical Science and Technology, Ningbo University, Ningbo, 315211, China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|May 30, 2025
概括
研究人员在碳化 (SiC) 种子上生长了大型钻石,实现了迄今为止报告的最低位移密度. 这一突破为高质量的异质形钻石晶体提供了途径,与在钻石基板上生长的钻石晶体相似.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 晶体学 晶体学是指结晶学.
- 钻石合成 钻石合成
背景情况:
- 化学蒸汽沉积 (CVD) 能够使异质形钻石生长,但导致高位移密度.
- 高压,高温 (HPHT) 方法产生低位位密度的钻石,但尚未应用于大型异质形单晶.
- 克服同位素质基质的尺寸限制需要在异位素质钻石生长方面取得进展.
研究的目的:
- 在非钻石种子 (立方化和碳化) 上报告大钻石的第一次生长.
- 调查使用温度梯度方法用于异质形钻石合成的可行性.
- 为了在大型单晶异质形钻石中实现低位移密度.
主要方法:
- 采用了5.5GPa的温度梯度方法,在立方化 (cBN) 和碳化 (SiC) 种子上生长钻石.
- 在cBN.培养的钻石中分析了结晶质量和含量.
- 利用选择性蚀刻来确定在SiC上生长的钻石中的位移密度.
- 在早期生长阶段研究了一种新的不适应性适应机制.
主要成果:
- 在cBN种子上种植的钻石显示出高分离含量 (C中心) 和低质量的晶体.
- 在SiC种子上生长的钻石显示出异常低的位移密度,大约为2.5 × 10^4 cm^-2.
- 确定了一种独特的不适合性适应机制,涉及增加的平面间距离和无形钻石缓冲区 (≥40 nm).
- 缓冲区减轻了晶格不匹配,导致脱位密度降低,随着合成的进展,晶体质量得到改善.
结论:
- 通过使用温度梯度方法,在SiC种子上成功地实现了大型钻石的异质形生长.
- 该研究表明,一种新的不适合性适应机制对于减少异质形钻石缺陷至关重要.
- 通过这种方法培养的异质形钻石可以达到与同质形钻石相比的晶体质量.
