含硼金刚石结构及其研究..
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含硼金刚石结构及应 用研究
嘻嘻嘻
金刚石主要分为两种：一种是天然金刚石， 另一种是人造金刚石 。
天然金刚石 人造金刚石（含硼）
2013.12
2013.12
2013.12
2013.12
为什么要研究人造金刚石？
由于天然金刚石产量稀少，不能满足工业需求， 因此世界各国都很重视发展并广泛使用.人造金刚 石合成的含硼金刚石聚晶具有超导特性，这进一 步引起了人们对含硼金刚石的广泛关注。但天然 的含硼金刚石仅占天然金刚石总量的1～2％”， 远远不能满足工业需求。因此，如何用人工方法 合成出高质量的含硼金刚石成为生产者和使用者 追逐的目标。
2013.12
2013.12
利用X射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)、 拉曼光谱仪(Raman)、红外光谱仪(Infrared Ray)和透射电子显微镜(TEM)对Di—A， Di—Bl型和Di．B2型金刚石的晶体结构， 内部杂质和微观结构进行分析。
2013.12
XRD实验
Di．B2型金刚石的(111)面的衍射强度与其它晶面的 强度比值明显高于Di．A和Di—Bl型金刚石。说明掺 杂的硼原子促进了金刚石(111)面的生长
2013.12
含硼金刚石的性能
具有抗氧化性强 耐热性好、化学惰性好、抗压性能佳和半导体性 能优异 电学性能极佳，具有禁带宽、载流子迁移率高、 介电常数低、导热性能好 硼含量一般很低，但对改善和提高金刚石晶体性 能的影响是显著的。 应用：制造高性能的电力电子器件，可以在更高 温度和恶劣环境下正常工作，是一种有发展前途 的高温、大功率半导体材料。
2013.12
EPMA分析
金刚石表面硼元素的浓度随着触媒中硼 含量的增加而增加。同一金刚石颗粒的(100 晶面与(111)晶面上硼元素浓度是不同的(111)、 面的浓度较高 。
2013.12
Raman光谱
实验结果证明，三种金刚石都具有高结晶 度。Di．A型金刚石的Raman特征峰(1 333cm。)与天然金刚石的Raman峰(1 332．5。)非常接近，说明缺陷浓度很低。 Di．Bl和Di—B2型金刚石因为硼原子的掺 入，使其特征峰向低频率方向漂移，半峰 宽也逐渐宽化。
2013.12
半导体 ：金刚石晶体中掺入硼、氮或磷元 素之后，可由绝缘体转变为半导体甚至导 体。具有三个价电子的硼原子进入金刚石 晶格后会以替位形式取代碳原子成为受主 中心，晶格中产生空穴载流子，金刚石成 为空穴半导体（P型掺杂）。随硼含量的增 加，金刚石的电导率增加。
2013.12
耐热性更高：因为硼原子与金刚石表面上的 碳原子成键时形成硼碳结构，没有多余价电 子与外来缺电子原子如氧原子发生反应，金 刚石处于稳定状态，晶体的耐热性提高
有良好的冲击韧性 耐磨性更强
ห้องสมุดไป่ตู้
2013.12
含硼金刚石的合成方法
掺硼触煤法制备方法： 粉末冶金法 触媒片渗硼法
2013.12
2013.12
嘻嘻嘻
金刚石主要分为两种：一种是天然金刚石， 另一种是人造金刚石 。
天然金刚石 人造金刚石（含硼）
2013.12
2013.12
2013.12
2013.12
为什么要研究人造金刚石？
由于天然金刚石产量稀少，不能满足工业需求， 因此世界各国都很重视发展并广泛使用.人造金刚 石合成的含硼金刚石聚晶具有超导特性，这进一 步引起了人们对含硼金刚石的广泛关注。但天然 的含硼金刚石仅占天然金刚石总量的1～2％”， 远远不能满足工业需求。因此，如何用人工方法 合成出高质量的含硼金刚石成为生产者和使用者 追逐的目标。
2013.12
2013.12
利用X射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)、 拉曼光谱仪(Raman)、红外光谱仪(Infrared Ray)和透射电子显微镜(TEM)对Di—A， Di—Bl型和Di．B2型金刚石的晶体结构， 内部杂质和微观结构进行分析。
2013.12
XRD实验
Di．B2型金刚石的(111)面的衍射强度与其它晶面的 强度比值明显高于Di．A和Di—Bl型金刚石。说明掺 杂的硼原子促进了金刚石(111)面的生长
2013.12
含硼金刚石的性能
具有抗氧化性强 耐热性好、化学惰性好、抗压性能佳和半导体性 能优异 电学性能极佳，具有禁带宽、载流子迁移率高、 介电常数低、导热性能好 硼含量一般很低，但对改善和提高金刚石晶体性 能的影响是显著的。 应用：制造高性能的电力电子器件，可以在更高 温度和恶劣环境下正常工作，是一种有发展前途 的高温、大功率半导体材料。
2013.12
EPMA分析
金刚石表面硼元素的浓度随着触媒中硼 含量的增加而增加。同一金刚石颗粒的(100 晶面与(111)晶面上硼元素浓度是不同的(111)、 面的浓度较高 。
2013.12
Raman光谱
实验结果证明，三种金刚石都具有高结晶 度。Di．A型金刚石的Raman特征峰(1 333cm。)与天然金刚石的Raman峰(1 332．5。)非常接近，说明缺陷浓度很低。 Di．Bl和Di—B2型金刚石因为硼原子的掺 入，使其特征峰向低频率方向漂移，半峰 宽也逐渐宽化。
2013.12
半导体 ：金刚石晶体中掺入硼、氮或磷元 素之后，可由绝缘体转变为半导体甚至导 体。具有三个价电子的硼原子进入金刚石 晶格后会以替位形式取代碳原子成为受主 中心，晶格中产生空穴载流子，金刚石成 为空穴半导体（P型掺杂）。随硼含量的增 加，金刚石的电导率增加。
2013.12
耐热性更高：因为硼原子与金刚石表面上的 碳原子成键时形成硼碳结构，没有多余价电 子与外来缺电子原子如氧原子发生反应，金 刚石处于稳定状态，晶体的耐热性提高
有良好的冲击韧性 耐磨性更强
ห้องสมุดไป่ตู้
2013.12
含硼金刚石的合成方法
掺硼触煤法制备方法： 粉末冶金法 触媒片渗硼法
2013.12
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