含硼金刚石结构及其研究..
含硼金刚石结构及应用研究
含硼金刚石结构及其应用研究金刚石主要分为两种：一种是天然金刚石，另一种是人造金刚石。
由于天然金刚石产量稀少，不能满足工业需求，因此世界各国都很重视发展并广泛使用.人造金刚石合成的含硼金刚石聚晶具有超导特性，这进一步引起了人们对含硼金刚石的广泛关注。
但天然的含硼金刚石仅占天然金刚石总量的1～2％12”，远远不能满足工业需求。
因此，如何用人工方法合成出高质量的含硼金刚石成为生产者和使用者追逐的目标。
（一）含硼金刚石的性能一般来说，含硼金刚石与普通金刚石相比，具有抗氧化性强、耐热性好、化学惰性好、抗压性能佳和半导体性能优异等特点。
尤其是含硼金刚石的电学性能极佳，具有禁带宽、载流子迁移率高、介电常数低、导热性能好的特点，特别适合制造高性能的电力电子器件，可以在更高温度和恶劣环境下正常工作，是一种有发展前途的高温、大功率半导体材料。
含硼金刚石晶体中的硼含量一般很低，但对改善和提高金刚石晶体性能的影响是显著的。
研究结果表明，硼元素对金刚石的影响主要在以下几个方面：①颜色在显微镜下观察，金刚石由于硼含量浓度的不同，分别呈无色、蓝色或黑色。
蓝色金刚石晶体在电子工业中用作半导体材料，其它颜色晶体常用作磨料与工具材料。
②耐热性含硼金刚石的表面起始氧化温度比普通金刚石的高150℃～250℃。
其原因是因为硼原子与金刚石表面上的碳原子成键时形成硼碳结构，没有多余价电子与外来缺电子原子如氧原子发生反应，金刚石处于稳定状态，晶体的耐热性提高。
但晶体内硼原子含量的变化，会使表面起始氧化温度有所不同。
③冲击韧性冲击韧性是检测金刚石质量水平的重要手段之一。
黑色含硼金刚石具有良好的冲击韧性，车刀在载荷断续切削共晶硅铝合金、粉末钛合金、玻璃钢等材料时很少崩刃。
④耐磨性含硼金刚石晶体的耐磨性和研磨能力好，特别适用于研磨硬而韧的材料，可用作耐磨涂层、磨料、钻头、切削刀具等。
⑤化学惰性用黑金刚石聚晶做成的车刀，可以切削高硬度的淬山东火钢材。
自锐性含硼金刚石磨削性能研究
摘要 ： 本文通过将 自锐性 含硼金 刚石 和普通 Ｒ Ｖ Ｄ金刚石分别制成树脂砂轮 ， 磨削硬质合金工件 ， 对磨 削比、 磨削功率 、 磨粒出刃高度进行 表征 ， 实验表明 ， 自锐性含硼金刚石磨削 比比普通金刚石高 ２ ２ ％， 主轴功率上升斜 率小 ３ ８ ％， 磨 削过程更稳定 ， 结 合剂把持力更强 ， 砂 轮
表 ２ 磨 削参 表
工 艺 参 数 砂轮转速／ （ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ ）
进 刀方 式
数据
ｌ ５ ０ ０
双 边进 刀
１ ６ ２ ０． ０ ２ ４ ２ ５ ×０． ０ ２
工 作 台纵 向 进 给 速 度／ （ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ ）
工作台横向进 给量／ ｍｍ 单刀进刀量／ ｍ ｍ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ， ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｌ ｆ —ｓ ｈ ａ ｒ ｐ ｅ ｎ ｉ ｎ ｇ ｂ ｏ ｒ ｏ ｎ—ｄ ｏ ｐ ｅ ｄ ｄ ｉ ａ ｍｏ ｎ ｄ ａ ｎ ｄ ＲＶ Ｄ ｄ ｉ ａ ｍｏ ｎ ｄ ｗ ｅ ｒ ｅ ｍａ ｄ ｅ ｉ ｎ ｔ ｏ ｒ ｅ ｓ ｉ ｎ ｇ ｉ ｒ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｗｈ ｅ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ｇ ｒ ｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｃ ａ ｒ ｂ ｉ ｄ ｅ ｗｏ ｒ ｋ ｐ ｉ ｅ ｃ ｅ ．Ｔ ｈ ｅ ｇ ｒ ｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ， ｇ ｒ ｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ａ ｂ ｒ ａ ｓ ｉ ｖ ｅ ｂ ｌ ａ ｄ ｅ ｈ ｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ｗ ｅ ｒ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｚ ｅ ｄ ．Ｅｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｌ ｆ —ｓ ｈ ａ ｐｅ ｒ ｎ ｉ ｎ ｇ ｂ ｏ ｒ ｏ ｎ—ｄ ｏ ｐ ｅ ｄ ｄ ｉ ａ ｍｏ ｎ ｄ ｇ ｉ ｒ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｉ ｓ ２ ２ ％ ｈ ｉ ｇ ｈ ｅ ｒ ｔ ｈ ａ ｎ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ａ ｒ ｙ ｄ ｉ ａ ｍｏ ｎ ｄ， ｔ ｈ ｅ ｓ ｐ ｉ ｎ ｄ ｌ ｅ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｉ ｒ ｓ ｅ ｓ ｌ ｏ ｐ ｅ ｉ ｓ ３ ８ ％ ｌ ｅ ｓ ｓ ， ｔ ｈ ｅ ｇ ｒ ｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｓ ｍｏ ｒ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ， ｔ ｈ ｅ ｂ ｏ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｇ ｅ ｎ ｔ ｉ ｓ ｓ ｔ ｒ ｏ ｎ ｇ ｅ ｒ ， ｔ ｈ ｅ ｒｉ ｇ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｗｈ ｅ ｅ ｌ ｃ ａ ｎ ｋ ｅ ｅ ｐ ｓ ｈ ａ ｐ． ｒ Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｄ ｉ ａ ｍｏ ｎ ｄ；ｂ ｏ ｒ ｏ ｎ ｄ ｉ ａ ｍｏ ｎ ｄ；ｇ ｉ ｒ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｓ ｔ
硼掺杂金刚石的方法
硼掺杂金刚石的方法英文回答：Boron-doped diamond is a type of diamond that has been intentionally impregnated with boron atoms. This process is known as boron doping and is commonly used to modify the electrical and optical properties of diamond for various applications.There are several methods to dope diamond with boron. One common method is called chemical vapor deposition (CVD). In this method, a mixture of a carbon-containing gas (such as methane) and a boron-containing gas (such as diborane)is introduced into a chamber where diamond growth occurs. The boron atoms from the boron-containing gas are incorporated into the growing diamond lattice, resulting in boron-doped diamond.Another method is called ion implantation. In this method, high-energy boron ions are accelerated andbombarded onto the surface of diamond. The high-energy ions penetrate the diamond lattice and become embedded within it, creating boron-doped regions. This method allows forprecise control over the doping concentration and depth, making it suitable for specific applications.Boron-doped diamond has unique properties that make it useful in various fields. For example, it exhibitselectrical conductivity, which is unusual for diamond, a typically insulating material. This property makes boron-doped diamond suitable for applications in electronics,such as high-power devices and high-frequency transistors.Furthermore, boron-doped diamond has excellent thermal conductivity, making it ideal for heat management in electronic devices. It can efficiently dissipate heat, preventing overheating and improving device performance and reliability.中文回答：硼掺杂金刚石是一种在金刚石中有意注入硼原子的材料。
金刚石的成因研究(报告)
金刚石的成因研究一、金刚石的基本特征1．化学成分除碳外，还经常含硅、铝、钙、镁、锰、铬、铁、氮和硼等杂质元素。
除氮和硼外，其它杂质元素多以包裹体的形式存在，如磁铁矿、镁铝榴石、铬透辉石、绿泥石、黑云母、橄榄石以及石墨等。
宝石级金刚石含杂质很少，研究证明主要杂质元素是氮和硼，并因此可划分出不同的类型，含氮者称Ⅰ型，其中若氮聚集成片晶，为Ⅰa型，若氮少且成分散状，则为Ⅰb型；不含氮者为Ⅱ型，其中含硼者为Ⅱb型，不含硼者为Ⅱa型。
2．物理性质[1]金刚石纯净的为无色透明，常见的有含石墨包体的呈黑色，含铬的呈天蓝色，含铝或氮的呈黄色，此外还有较常见的褐色、烟灰色及少到罕见的乳白色、浅绿色、玫瑰色、红色、紫色、蓝色等金刚石。
金刚石的硬度是物质中最坚硬的，它的硬度是矿物硬度中最高的，为10（莫斯硬度）。
严格的测量矿物硬度的大小是用绝对硬度—显微硬度计，金刚石的显微硬度为8000-10000kg/mm2，是刚玉的3-4倍，是石英的8倍。
金刚石的比重为3.47~3.56，抗磨性好，熔点高，约为4000℃，化学性质稳定，绝缘性好，耐酸、耐碱。
具发光性，日光曝晒后或强光照射后，夜间在暗室中发出淡青蓝色磷光，在紫外线照射下发绿色、天蓝色或紫色萤光或不发光，不同地区的金刚石所发光色不同。
并且钻石的热导率是所有矿物中最高的。
3．晶体特征金刚石的晶体结构具立方面心晶胞。
碳原子除位于立方体晶胞的角顶及面中心外，把此立方体晶胞划分成八个小立方体，则在相间排列的小立方体中心还存在着碳原子。
图表 1 金刚石的晶体结构每一碳原子周围有四个碳原子围绕，形成四面体配位，整个构造可视为以角顶连接的四面体组合图一。
碳原子间以共价键连结，致使金刚石具有高硬度、高熔点、不导电、化学性质稳定以及很强的抗酸性和抗碱性等特征。
金刚石晶体为立方晶系其结晶习性最常见是八面体，此外，还有立方体、菱形十二面体以及变立方体等。
也有呈磨圆的或呈扁平的，双晶常见。
硼掺杂金刚石半导体的高温导电率
硼掺杂金刚石半导体的高温导电率
硼掺杂金刚石因其卓越的物理化学性质，如高热导率、高击穿场强、化学稳定性好以及优异的半导体性能，在高温环境中具有潜在的优势。
硼原子掺杂进金刚石晶格后，可以转变金刚石为P型半导体，这是因为硼原子取代金刚石晶格中的碳原子时，会贡献一个空穴作为载流子，从而增加了金刚石的导电性。
关于硼掺杂金刚石在高温下的导电率，通常情况下，其导电性在一定的温度范围内随着温度的上升而增加。
然而，对于所有半导体来说，温度过高时，载流子（在这种情况下是空穴）的数量会因为热激发而增多，但同时载流子的平均自由程也会因晶格振动加剧而缩短，这两个效应共同决定了半导体电阻率随温度的变化趋势。
理论上，当温度足够高以至于接近或超过半导体的本征温度时，导电性会达到一个峰值，之后随着温度的继续上升，由于热激发产生的非平衡载流子会超出掺杂水平，导致载流子复合增强，电阻率反而会增大。
硼对人造金刚石表面结构及性能的影响
硼对人造金刚石表面结构及性能的影响徐 岩，周金海，荣春玲，李亚选（郑州华晶金刚石股份有限公司，河南 郑州 450000）摘 要：硼对金刚石晶体性能有明显影响。
文章结合以往的文献资料，重点介绍了硼对金刚石表面结构及性能的影响，希望为相关人员提供一定的借鉴。
关键词：硼；人造金刚石；表面结构；性能；影响中图分类号：O649 文献标志码：A 文章编号：1672-3872（2019）16-0241-01——————————————作者简介： 徐岩（1988—），男，河南郑州人，工程师，研究方向：人造金刚石。
1 含硼金刚石的合成方法现在，多数含硼金刚石单晶都是在具有超高温高压的铰链六侧超压缩机上使用掺杂硼的石墨或掺杂硼的催化剂合成的。
在这中间，硼掺杂催化剂的制备方法：粉末冶金法和触媒片渗硼法。
详细的实验操作方法：在碳源方面，以片状的含硼镍锰合金为触媒、含硼石墨为主，经轴向交替分层为叶蜡石后在高压容器中合成。
一些学者使用碳化硼（b4c）作为碳源，以合成腔合成的ni70mn25co5和fe55ni2lco 合金作为催化剂，就会得到含硼量大于1wt%的高含硼黑色金刚石。
由于被b 和c 分隔的碳原子数量很少，因此金刚石的生长速度缓慢，并且金刚石中铁磁杂质含量极低。
使用含硼T641的石墨做为渗硼剂，原料则使用不含硼的含氮人造金刚石，在超高压高温条件下通过将ni70mn25co5硼的石墨夹层复合阳离子为碳源，高温高压合成含硼金刚石的工艺方法。
CICS 的阶数越低，所合成的金刚石含硼量越高，其抗氧化温度和导电性也会有显著的提升。
2 实验过程实验过程期间，操作人员需要将合成好的金刚石，按照技术规范与操作原理要求，进行提纯、筛分、分选以及称重等工作。
与此同时，需要利用相关设备及时测量出金刚石的实际抗压强度以及氧化温度等参数数据。
一般来说，在金刚石抗压强度测量设备的选择方面，最好选用JDY-1型单颗粒抗压强度测定仪。
另外，在金刚石氧化温度的测量方面，最好选用LCP-1型差热膨胀仪设备。
含硼聚晶金刚石复合片(B-PDC)的研究
金刚石与磨料磨具工程
Ｄ ａ ｎ ＆ Ａｂ ａ ｉｅ ｇｎ ｅ ｉ ｇ ｉ ｍｏ ｄ ｒ ｓｖ ｓＥｎ ｉ ｅ ｒｎ
Ｆ ｂ． ０１ ｅ ２ ２ Ｎｏ． Ｖ０ ． ２ Ｓ ｒａ ．１ ７ １ １ ３ ｅ ｉ１ ８
ｍａ ｅ ｃ ｂ ｃ ｒ ｓ ． Ｔｈ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｓ ｆ ｄ ｆｅｅ ｔ ａ ｌｓ ｄ ｕ ｉ ｐ ｅ ｓ ｅ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ｉ ｒ ｎ ｓ ｍｐｅ ｗｅ ｅ ｅ ｔ ｄ ｎ ｔ ｅ ｅ ｕｌ ｗｅ ｅ ｉｃ ｓ ｅ ａ ｄ ｆ ｒ ｔ ｓｅ ａ ｄ ｈ ｒ ｓ ｔ ｓ ｒ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ ｎ
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人造 金 刚石 烧 结 体 的发 展 始 于上 个 世纪 ６ ０年 代
初期 ， 国 Ｇ Ｅ 公司在 ７ 美 ．． ０年 代 初 率 先研 制 成 功 金 刚
而 成 的带硬质 合 金 衬底 的多 晶金 刚石 产 品 ， 泛 应 用 广
摘要
利 用 国产六 面顶压机 ， 高温 高压 的条件 下 ， 用黏 结 剂 Ｃ 在 采 ｏ熔渗 催化 方 法合成含 硼 聚 晶金 刚石 复
合 片。对加 入 不 同体 积分数 的含 硼金 刚石 合成 的样 品进行 性 能测试 ， 最后 对样 品 的性 能 测试 结果 进 行讨
论 分析 ， 并对 聚 晶金 刚石 层微观 结 构做 了扫描 电镜 观察 和 Ｘ Ｄ物 相 分析 。结 果表 明 ： 品的抗 冲击韧 性 Ｒ 样 和 耐热性 比普 通金 刚石 复合 片有显 著提 高 ， 当添加 含硼金 刚石微粉 体积 分数 为 ２ ％ ～ ａ 时综合 性 能 最 ａ ３％
硼掺杂金刚石硼浓度计算
硼掺杂金刚石硼浓度计算硼掺杂是一种重要的金刚石改性方法，它能够显著改善金刚石的性能，使其在工业应用中更加出色。
硼是一种常见的掺杂元素，它能够通过提高晶格的稳定性和改变能带结构来增强金刚石的硬度、热导率和化学稳定性。
因此，硼掺杂金刚石被广泛应用于高压高温领域、电子器件制造以及其他重要的工业应用中。
为了实现理想的硼掺杂金刚石，我们需要计算硼的浓度。
浓度计算是合成硼掺杂金刚石的前提和基础，它能够帮助我们了解金刚石的具体结构和性质。
下面，我将详细介绍硼掺杂金刚石的浓度计算方法。
第一步是选择合适的理论方法。
硼掺杂金刚石的浓度计算通常使用第一性原理计算方法，如密度泛函理论（DFT）。
DFT是一种基于量子力学原理的计算方法，它能够准确地描述原子和分子的结构和性质。
在选择DFT方法时，我们需要考虑其计算精度、计算效率以及适用的计算范围。
第二步是建立模型。
在进行计算之前，我们需要构建包含硼掺杂金刚石结构的模型。
模型可以采用周期性边界条件，以保证计算结果的准确性。
同时，我们还需要选择适当的体系尺寸和超胞大小来确保模型的稳定性。
第三步是确定硼的掺杂位置和浓度。
掺杂位置通常选择为晶格内的间隙位置，例如位置4和6。
而硼的浓度则可以通过改变硼原子的数目来实现，一般以原子的百分比来表示。
第四步是进行计算。
通过数值优化和能量计算，我们可以得到硼掺杂金刚石的稳定结构和能量。
同时，还可以计算硼掺杂金刚石的晶格常数、电子结构、电子态密度等性质。
最后，我们需要对计算结果进行分析和比较。
通过比较不同硼浓度下的结构与性质，我们可以选择最优的硼浓度，以满足具体应用需求。
总之，硼掺杂金刚石的浓度计算是合成功能优化的关键一步，它可以指导我们合理设计和合成具有理想性能的硼掺杂金刚石材料。
通过选择适当的计算方法、建立合理的模型、确定掺杂位置和浓度，并进行准确的计算和分析，我们能够为金刚石材料的设计和应用提供科学依据和技术支持。
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2013.12
含硼金刚石的合成方法
掺硼触煤法制备方法： 粉末冶金法 触媒片渗硼法
2013.12
2013.12
2013.12
2013.12
利用X射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)、 拉曼光谱仪(Raman)、红外光谱仪(Infrared Ray)和透射电子显微镜(TEM)对Di—A， Di—Bl型和Di．B2型金刚石的晶体结构， 内部杂质和微观结构进行分析。
2013.12
XRD实验
Di．B2型金刚石的(111)面的衍射强度与其它晶面的 强度比值明显高于Di．A和Di—Bl型金刚石。说明掺 杂的硼原子促进了金刚石(111)面的生长
含硼金刚石结构及应 用研究
嘻嘻嘻
金刚石主要分为两种：一种是天然金刚石， 另一种是人造金刚石 。
天然金刚石 人造金刚石（含硼）
2013.12
2013.12
2013.12
2013.12
为什么要研究人造金刚石？
由于天然金刚石产量稀少，不能满足工业需求， 因此世界各国都很重视发展并广泛使用.人造金刚 石合成的含硼金刚石聚晶具有超导特性，这进一 步引起了人们对含硼金刚石的广泛关注。但天然 的含硼金刚石仅占天然金刚石总量的1～2％”， 远远不能满足工业需求。因此，如何用人工方法 合成出高质量的含硼金刚石成为生产者和使用者 追逐的目标。
2013.12
半导体 ：金刚石晶体中掺入硼、氮或磷元 素之后，可由绝缘体转变为半导体甚至导 体。具有三个价电子的硼原子进入金刚石 晶格后会以替位形式取代碳原子成为受主 中心，晶格中产生空穴载流子，金刚石成 为空穴半导体（P型掺杂）。随硼含量的增 加，金刚石的电导率增加。
2013.12
耐热性更高：因为硼原子与金刚石表面上的 碳原子成键时形成硼碳结构，没有多余价电 子与外来缺电子原子如氧原子发生反应，金 刚石处于稳定状态，晶体的耐热性提高
2013.12
EPMA分析
金刚石表面硼元素的浓度随着触媒中硼 含量的增加而增加。同一金刚石颗粒的(100 晶面与(111)晶面上硼元素浓度是不同的(111)、 面的浓度较高 。
2013.12
Raman光谱
实验结果证明，三种金刚石都具有高结晶 度。Di．A型金刚石的Raman特征峰(1 333cm。)与天然金刚石的Raman峰(1 332．5。)非常接近，说明缺陷浓度很低。 Di．Bl和Di—B2型金刚石因为硼原子的掺 入，使其特征峰向低频率方向漂移，半峰 宽也逐渐宽化。
2013.12
含硼金刚石的性能
具有抗氧化性强 耐热性好、化学惰性好、抗压性能佳和半导体性 能优异 电学性能极佳，具有禁带宽、载流子迁移率高、 介电常数低、导热性能好 硼含量一般很低，但对改善和提高金刚石晶体性 能的影响是显著的。 应用：制造高性能的电力电子器件，可以在更高 温度和恶劣环境下正常工作，是一种有发展前途 的高温、大功率半导体材料。