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金刚石的晶体质量评定探究之拉曼光谱研究

来源:  发布时间:2017-02-09 09:52:38  浏览量:

  本次研究样品共4颗,其中天然金刚石样品2颗(样品HD-502和LW-8),分别来自湖南砂矿和辽宁瓦房店原生矿床,颜色分别为黄色和褐色;俄罗斯高温高压合成金刚石样品1颗(样品HR-S4),颜色为深黄色;实验室CVD合成金刚石1颗(样品CVD-2),颜色为无色-浅灰色。四颗金刚石重0.08-0.14ct,均透明,形状为不规则扁平状或近正方形扁平状。
  拉曼光谱
  一般天然金刚石的本征峰位为1331~1346cm-1, 理论上完美的金刚石的本征峰位为1332.5cm-1 ,该峰位与诸多因素有关,如金刚石的来源、晶格完美性、测试时的室温以及金刚石中同位素含量的影响,通常若金刚石的本征峰位移值越高,则金刚石的结构越偏离立方结构,即其中的内应力越大。由图4、表2可知,四个样品均存在极强的金刚石sp3C结构的1332.5cm-1的本征峰,但峰位均向高波数段移了3~4cm-1 ,均存在一定的内应力,除样品高温高压合成金刚石中内应力稍小外(1335.87cm-1),其它三个样品中内应力均较大, 本征峰位在1336cm-1左右,最大的为湖南金刚石(1336.77cm-1)。
图4  金刚石的拉曼光谱

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表2  金刚石样品的拉曼本征峰位移及半高宽

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  拉曼本征峰半高宽主要与其内部存在的微区晶格缺陷有关, 如分散的杂质、点缺陷等,天然完美的金刚石可低至1.5cm-1,CVD生长的单晶金刚石膜也可低至1.6~1.8cm-1。从表2中可知,四个样品的拉曼 本征峰半高宽在10~14cm-1, 均存在较多晶格缺陷,其中样品HD-502的本征峰半高宽达14.01cm-1,可见其中晶格缺陷较大或由于晶格缺陷引起的微区域应力较大,这与红外测试时该样品中片晶氮尺寸较大或由 此引起的应力较大结果一致。
  样品CVD-2还存在3124cm-1、1436cm-1宽峰,有研究资料表明3124cm-1峰属于1580cm-1附近石墨晶格振动G峰的倍频峰。1436cm-1 宽带与非晶态碳有关,在CVD金刚石中较常见,且此处峰的散射强度也较明显,说明实验合成CVD金刚石相仍不纯。有资料显示,该非晶碳的无序结构为氢化的四面体非晶碳,说明与合成CVD钻石时加入的H2有关。

       以上就是金刚石的晶体质量评定探究之拉曼光谱研究!

 
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