合成金刚石的同步辐射形貌研究

【摘要】： 本文采用同步辐射白光貌相术的方法,并结合FTIR技术对合成金刚石晶体进行了研究。介绍了晶体缺陷空间走向的实验方法、计算原理,分析了晶体的各种缺陷,探求了降低晶体缺陷,提高合成金刚石质量的方法。 金刚石自中心至边缘的显微红外光谱研究表明:氮和氢两种元素在金刚石中的分布是不均匀的,这说明金刚石在整个生长过程中的物质环境是有差异的。 利用白光貌相术分析并计算了金刚石晶体中位错的空间分布及走向。位错线的分布特征为:D11-1号样品中的位错线主要沿111方向生长,D11-5号样品中位错线主要沿112方向生长,D11-6号样品中的位错线分别沿112和113方向生长。 D11-1号金刚石样品中存在一个较大的层错,其晶面指数为(111),位于金刚石内部,既不是Frank抽出或插入型层错,也不是Shockley滑移型层错,其成像原因有待进一步研究。D11-5号金刚石中存在堆垛层错,平行于(111)面,根据层错的消像规律,确定此层错为Frank插入型层错。D11-6号金刚石存在一种比较常见的体缺陷-生长带,其方向平行于{110}和{113}方向,与位错线垂直。 通过对晶体缺陷的分析可以得出晶体的生长方向。D11-1号样品主要沿{111}生长,D11-5号样品主要沿{112}生长,D11-6号金刚石主要沿{112}与{113}生长。 在这三颗合成金刚石中存在的位错线主要起源于晶体的籽晶表面,说明籽晶表面存在较多的缺陷。因此通过减少籽晶表面的缺陷,保持生长条件的稳定,适当地进行物质环境的变换将有利于金刚石的生长,提高合成金刚石晶体的质量。