合成钻石的形成机制

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　　合成钻石在实验室中试制成功已有40多年了，但由于长期以来，在实验室技术和理论计算上还存在着一些问题，所以至今对合成钻石形成的理论及机制仍在深入探讨之中。

 

　　合成钻石的形成过程，既遵守一般相变(使非钻石结构碳转变成钻石结构碳)的成核和生长的共性规律，又具有特殊相变的成核和生长的个性规律。Bundy，F。P根据合成钻石的实验数据，以及石墨和钻石熔化温度的测定，并参照前人( Rossini，F。D。Berman，R，Simon，F。等人)的有关工作和锢、锗的实验数据，作了计算和类推，得到一个粗略的碳的相图，如图13 -6所示。从相图可以看出，在不同压力、温度范围内碳的存在形式也有所不同。固相区有固相I-石墨，固相Ⅱ--钻石，固相III-金属碳(其密度比钻石大15%N20%，具有金属性质)，还有液相区。在较大的压力、温度范围内，钻石是稳定相。实验表明，在钻石稳定区和亚稳区(如图13 -6中固相I区是石墨稳定区，钻石形成后，也可以在这个区域所表示的温度压力条件下存在，但不如石墨在这样的条件下稳定，故称为钻石的亚稳区)的一些部位，用不同技术方法均可使碳质原料转变为钻石。

 

　　制造合成钻石的三种方法，都需要有个成核和生长过程。直接法以自发成核为主，触媒法和外延法以非自发成核为主。只有sp3型或易于进一步转变为sp3型杂化状态的碳原子及其集团才是合成钻石的碳源。目前，主要以石墨为碳源合成钻石。