作者:史俊庭 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2016/10/28 12:41:21
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我国研究人员合成克拉级高品相钻石

 

 
郑州大学单崇新教授团队利用新方法合成的高品相优白级钻石
 
 日前,郑州大学单崇新教授团队卢英杰博士等人合成出质量1.2克拉以上、颜色优白级、净度SI1级的高品相钻石。
 
 据悉,钻石是指经过精加工的金刚石,地球上的天然钻石是碳元素在地球深部高温高压的特殊条件下(地表以下100- 300千米,压力5- 7百万大气压,温度1200- 1800摄氏度)以及一定含量及比率的铁族金属和石墨或碳条件下历经亿万年的“修炼”而成的,再遇有火山爆发或其它地质运动被带到地表附近。
 
 目前,地球上已探明的钻石贮量约为25亿克拉,但钻石矿床的探寻往往耗资巨大,天然钻石的开采不仅会耗费大量资源,还可能对地球生态环境造成不可挽回的破坏。
 
 同时,部分战乱地区开采的钻石获得的利润被投入到战争中,给当地人民带来了深重的灾难。而合成钻石可以在实验室进行,不会破坏生态,耗费能源有限,也没有“血钻”等道德原罪,是一个绿色的产业。因此,有人预计,人造钻石将逐渐成为首饰市场的主流。
 
 另据悉,人们近年来发现金刚石除了具有天然材料最高硬度的性质以外,还具有很大的禁带宽度、已知天然材料最高热导率、极高的击穿电场、较大的载流子饱和迁移率等显著特点,因此有望成为下一代电力电子器件的优异候选材料。
 
 单崇新介绍说,目前金刚石合成的主流技术是高温高压法,但该方法在合成的过程中,往往会因为有氮或催化剂进入到金刚石中,导致杂质较多, 在电力电子器件等方面的应用面临障碍。
 
 为此,卢英杰等人经过艰苦的探索,开发出化学气相沉积方法合成金刚石单晶和克拉级钻石的工艺。该工艺合成温度不超过1000度,压力不到一个大气压,同时在合成的过程中不使用催化剂,从而保证了合成金刚石的纯度以及钻石的颜色和净度,有望用于珠宝首饰、微波及太赫兹窗口、高能粒子探测、以及电力电子器件等领域。
 

 

 
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