人造金刚石合成技术的发展.ppt

2.2 低压化学气相沉积(CVD)法
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❖ CVD法是在金刚石的亚稳定区，用加热、放 电等方法激活碳基气体(如甲烷)，使之离解出碳 原子和氢原子，碳原子在甲基和氢原子的作用下 在固相基片如籽晶上沉积形成金刚石薄膜(单晶或 多晶)。
2.3 动态超高压高温合成法
冲击波法
爆轰波法
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爆轰产物法
钢铁时代 单晶硅时代
大单晶金刚石合成技术的进一步 提高和成本下降；一旦金刚石半 导体研制成功并广泛应用到各个 领域，人类的物质文明将更上一 层楼。
钻石时代
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2.4 还原热解催化合成（水热法）
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❖ 该方法采用一种全新的还原热解催化合成化学 路线，即通过改进的武慈(Wurtz)反应，用CCl4 为碳源(sp3)，过量的金属钠为反应剂及熔剂，以 Ni-Co-Mn合金为催化剂，在高压釜中，700℃ 条件下合成金刚石。该法在催化剂的作用下，通过 碳(sp3)-碳(sp3)偶联形成正四面体网状结构，可 形成金刚石。
水热法
大幅度降低反应温度
产量低；重复性差
2.5 其他方法
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❖ 如激光法等。使用激光器为人造金刚石提供温 度和压力，将不再使用金属溶剂而直接向石墨加 温加压．这样一来不仅可以避免晶体中掺杂的金 属熔剂包裹体，而且可以更有效的控制金刚石的 生长过程，使人造金刚石的质量大大提高。
3 结语
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硬度最高 膨胀系数低 击穿电压高
金刚石 优异性能
热导率最大 抗强酸强碱抗辐射
最宽透光波段
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2 合成方法
1
来自百度文库
静态高压高温(HPHT)法
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2
低压化学气相沉积(CVD)法
3
动态超高压高温合成法
4
还原热解催化合成（水热法）
2.1 静态高温高压法
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如果我们在模仿大自然的高温高压条件下，克 服二者之间存在的巨大能量势垒，则可以将石墨转 化为金刚石。常用的方法为合成条件较低的添加触 媒催化的高温高压合成，即静态高温高压法。
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方法
优点
缺点
静态高温高压法 低压化学气相沉积法
制造工艺较简单，生长速 度快
产品尺寸小，反应条件高
品质高；解决了金刚石大 面积和复杂形状的应用问
题
后续加工困难；生产成本 过高且生长速度慢
爆轰产物法
产品具有纳米特性；工艺
简单，合成成本相对较低； 难点在于爆轰生产的提纯
产品品质可调控
和硬团聚体的分散
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人造金刚石合成技术的发展
Contents
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1
前言
2
金刚石的合成方法
3
结语
1 前言
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❖ 金刚石由成正四面体排列的碳原子构 成，中心碳原子以4个sp3杂化轨道与4个 邻近的碳原子成键，形成4个共价键。与 其他材料相比，金刚石具有最大原子密度， 最大可能多的单位原子共价键数目，极强 的原子键合能，从而这也就决定了为什么 金刚石会具有如此多的卓越性能。
利用高速飞 片撞击石墨 靶板，使石 墨在撞击过 程中生成微 米级的金刚 石颗粒。
将石墨与高 能炸药混合， 在炸药爆轰 的过程中压 缩石墨使其 变为金刚石。
利用富氧平衡炸药 在爆轰时，没有被 氧化的碳原子在爆 轰瞬间的高温高压 条件下，经过聚集、 晶化等一系列物理 化学过程，形成纳 米尺度的碳颗粒集 团，用氧化剂除去 非金刚石相，就得 到纳米金刚石。