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目录1

前言1

第一篇　关于超硬材料的人工合成1

第一章　导言1

第二章　关于超硬材料的概述6

第一节　固体碳6

第二节　金刚石的结构和性能7

一．金刚石的结构7

二．金刚石的性能8

第三节　金刚石的分类10

第四节　类金刚石固体12

第五节　关于立方氮化硼14

一．立方氮化硼的发展概况14

二．立方氮化硼的结构及特性17

第六节　低价硼氧化物BxO超硬材料20

第二篇　高压高温间接静压法合成金刚石工艺的研究22

第三章　金刚石高压高温合成设备之发展23

第一节　布里奇曼（BRIDGMAN）和布里奇曼的对顶砧压力机23

第二节　高压高温间接静压法合成金刚石的初期开发工作24

第三节　高压高温间接静压法合成金刚石的先驱26

第四节　高压高温间接静压法合成金刚石的现状28

第一节　高压高温间接静压法合成金刚石的热力学特征30

第四章　高压高温间接静压法合成金刚石的热力学30

第二节　高压高温间接静压法合成金刚石的热力学条件33

第五章　合成金刚石用六面顶砧压力机之技术改进37

第一节　铰链式六面顶砧压力机简介37

第二节　六面顶砧压力机之技术改进38

一．六面顶砧压力机的技术改进要点38

二．改进之六面顶砧压力机的工艺特点39

第三节　六面顶砧压力机合成腔体之增容42

第六章　高压高温间接静压法合成金刚石之传压与密封介质44

第一节　合成金刚石用传压介质之改进44

二．合成腔体之白云石传压管的技术效能45

一．合成腔体之白云石传压管的设计45

第二节　合成金刚石用介质传压效果的实验研究方法47

一．实验研究方法的基本思想和材料47

二．实验研究方法48

三．实验结果及其分析50

四．讨论与结论50

第七章　高压高温间接静压法合成金刚石用之石墨片及其处理52

第一节　合成金刚石用之石墨片52

第二节　用水溶性多元化合物处理合成金刚石专用石墨片54

第三节　化学气相沉积预处理之专用石墨片56

一．特种天然石墨微粉及其特点58

第四节　用天然石墨合成金刚石之尝试58

二．用特种天然石墨微粉合成金刚石59

三．结论60

第八章　高压高温间接静压法合成金刚石用之触媒61

第一节　高压高温合成金刚石用之触媒61

一．镍锰钴NiMnCo合金触媒62

二．铁镍锰FeNiMn合金触媒62

三．铁镍锰钴（FeNiMnCo）合金触媒63

四．镍Ni—铜Cu基多元触媒64

五．国外触媒的研究动态64

一．镍锰钴Ni70Mn25Co5触媒的制备66

第二节　触媒中氧含量对合成金刚石效果的影响66

二．利用镍锰钴Ni70Mn25Co5触媒合成金刚石之实验67

三．实验结果的分析与讨论68

第三节　关于高压高温合成金刚石用触媒形状的新构想69

一．触媒与石墨的比表面积70

二．合成腔体受力的分析70

三．触媒模型71

第九章　高压高温间接静压法合成金刚石的温度与压力之控制73

第一节　金刚石合成的工艺要素对合成温度的影响及装载方式73

一．实验方法73

二．影响合成温度的基本规律73

第二节　高压高温间接静压法合成金刚石之非恒功率加热77

三．结论77

一．非恒功率加热合成金刚石的理论基础78

二．非恒功率加热技术的实现79

三．实验结果79

第三节　高压高温间接静压法合成金刚石的两种典型升压过程80

一．再结晶石墨抑制金刚石成核原理80

二．实验研究方法80

三．结果和讨论81

第十章　特种金刚石的合成工艺概要85

第一节　含硼B金刚石的合成85

一．实验结果86

二．对金刚石样品的观察与分析87

三．合成含硼B金刚石的工艺要素88

四．结论89

第二节　高压高温间接静压法合成金刚石聚晶体90

一．一般性评述90

二．合成D—D型金刚石聚晶体90

第十一章　高压高温间接静压法合成金刚石与合成体系之关系97

第一节　实验方法97

第二节　金刚石晶粒生长与合成系统之特性97

一．原材料之稳定100

二．合成设备应有良好的状态100

第三节　稳定金刚石合成体系的重要性及其工艺措施100

三．合成设备所处之环境是组成合成体系的一部分101

四．操作技艺的影响101

五．合成腔体热容的影响101

六．时间延续效应101

第三篇　化学气相沉积金刚石薄膜之实验研究102

第十二章　关于化学气相沉积金刚石研究之发展102

第十三章　关于化学气相沉积金刚石薄膜的经验规律107

第一节　化学气相沉积金刚石的经验规律107

二．碳原子C的迁移109

一．形成悬空键，稳定沉积碳原子C的表面109

第二节　氢原子H在化学气相沉积金刚石过程中的作用及核化过程109

三．蚀除非金刚石碳相，保存金刚石碳相110

第十四章　热丝法化学气相沉积金刚石薄膜之研究111

第一节　电子辅助的热丝法化学气相沉积合成金刚石薄膜之实验研究112

一．实验研究的原理、装置112

二．研究方法112

三．合成机理的分析118

第二节　采用热丝法在难熔金属衬底上生长金刚石薄膜的实验研究119

一．在难熔金属衬底上沉积的工艺参数119

二．在难熔金属衬底上的沉积过程119

三．实验结果的整理122

四．关于实验结果的讨论123

五．实验结果及评价127

第十五章　等离子体增强的化学气相沉积金刚石薄膜之研究129

第一节　一般性评述129

第二节　微波等离子体增强的化学气相沉积之研究131

一．一般性评述131

二．微波等离子体增强的化学气相沉积金刚石薄膜的方法131

第三节　磁场辅助的微波等离子体增强的化学气相沉积金刚石薄膜141

一．磁场辅助的、微波等离子体增强的化学气相沉积装置141

二．电子回旋技术（ECR）简述142

三．磁场微波等离子体化学气相沉积金刚石的实验研究143

第四节　低压强射频辉光放电等离子体增强的化学气相沉积之研究145

第五节　直流弧光放电等离子体增强的化学气相沉积之研究148

一．以甲烷CH4为碳源的衬底非电极式直流弧光放电等离子体化学气相沉积148

二．衬底电极式直流弧光放电等离子体化学气相沉积之研究150

第六节　直流电弧放电等离子体喷射化学气相沉积金刚石薄膜之研究153

一．直流电弧放电等离子体喷射化学气相沉积金刚石工艺之讨论153

二．直流电弧放电等离子体喷射化学气相沉积金刚石薄膜生长特性之研究158

三．不同碳源混合气体的直流等离子体喷射沉积金刚石薄膜之比较160

四．大口径等离子体喷射沉积金刚石薄膜工艺之研究163

第十六章　燃烧火焰法合成金刚石薄膜之研究167

第一节　乙炔C2H2—氧O2火焰的构造和机理167

二．实验结果及讨论171

第二节　燃烧火焰法生长高质量金刚石薄膜之研究171

一．实验方法及实验工具171

第三节　燃烧火焰法合成金刚石薄膜的形貌175

一．实验方法和结果175

二、讨论与分析178

三．结论180

第四篇　人工合成超硬材料之综论181

第十七章　关于高压高温间接静压法合成金刚石181

第一节　晶粒大小的控制182

第二节　晶粒形态的控制183

一．金刚石晶粒形态的控制183

二．立方氮化硼的颜色和杂质的控制184

第四节　超硬材料的聚（多）晶体之合成184

二．立方氮化硼晶粒形态的控制184

一．金刚石的颜色和杂质的控制184

第三节　化学性质、掺杂过程及杂质的控制184

第十八章　关于化学气相沉积186

第一节　氢原子H的迁移方程186

第二节　氢原子H的再复合长度、寿命、和漂移距离187

第三节　氢原子H风189

第四节　热扩散190

第五节　化学气相沉积过程的一般性问题190

第六节　非等离子体化学气相沉积过程193

一．关于热丝法化学气相沉积194

二．关于电子辅助的热丝法化学气相沉积197

第七节　等离子体增强的化学气相沉积过程198

一．微波等离子体增强的化学气相沉积199

二．低压强辉光放电等离子体增强的化学气相沉积200

三．低压强射频放电等离子体增强的化学气相沉积200

四．高压强直流弧光放电法201

第八节　化学气相沉积金刚石薄膜的临界参数201

一．衬底及其制备201

四．碳源混合气体压强和注入速率202

五．注入碳源混合气体的添加剂202

三．碳源混合气体的组分202

二．衬底表面温度202

六．衬底的位置203

七．衬底的大小203

八．电场和磁场的影响203

第九节　关于化学气相沉积基础理论问题的评述203

一．核化过程204

二．金刚石表面上的生长物样205

三．杂质207

四．金刚石薄膜表面的形貌208

参考文献210