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金刚石/金属触媒界面表征及金刚石生长的热力学分析

钮震 , 许斌 , 田彬 , 高才 , 马中全

人工晶体学报

利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和X射线能谱仪(EDS)研究了高温高压触媒法合成金刚石后金刚石/触媒界面的物相组成,发现铁镍元素与碳元素的原子比为3.1: 1,并分析得出高温高压下界面中存在Fe3C、Ni3C物相结构.据此,利用热力学中经典的ΔG<0判定法,计算Me3C(Me:Fe,Ni)物相分解出金刚石的自由能变化.结果表明:在触媒法合成金刚石条件下(1500～1700 K、5～6 GPa),Me3CC(金刚石)+3Me比石墨金刚石的ΔG更负.因此,从热力学角度看,Me3C的形成,尤其是铁基触媒中Fe3C、Ni3C的形成,说明触媒法合成金刚石单晶是来自于Me3C型碳化物的分解,而并非石墨结构的直接转变.

关键词: 高温高压 , 热力学 , 金刚石生长 , Gibbs自由能 , 界面

氮气氛下金刚石薄膜生长过程中的光发射谱研究

李灿华 , 廖源 , 常超 , 王冠中 , 马玉蓉 , 方容川

无机材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2001.01.013

利用原位光发射谱对衬底附近的化学气相性质进行了研究. 研究表明，氮气的引入使得金刚石生长的气相化学和表面化学性质发生了很大变化. 含氮基团的萃取作用提高了金刚石表面氢原子的脱附速率，从而提高了金刚石膜的生长速率. 而含氮基团的选择吸附使金刚石(100)取向变得化学糙化，这种化学糙化使得(100)晶面生长速率远大于其它晶面，最终使金刚石薄膜呈现(100)织构. 还利用化学气相沉积方法研究了氮气浓度对金刚石生长的影响，结果与光发射谱分析是一致的.

关键词: 热丝CVD , 光发射谱 , 含氮基团 , 金刚石生长

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