张维加，雷扬

（1.北京大学物理系，北京100871；2.北京大学元培计划委员会，北京100871）

CVD 人造金刚石晶体的异常五重对称现象及研究

张维加1,2，雷扬1

（1.北京大学物理系，北京100871；2.北京大学元培计划委员会，北京100871）

在CVD法生成人造金刚石的实验中，我们观察到了金刚石样品的表面有很少的具有五次对称轴的结构出现，这在晶体学上是不允许的.为此，经过深入的研究与计算，我们认为，正二十面体晶粒可能是由孪晶造成的.五重旋转对称从正十二面体晶核引入的,然后20个表面就恰好可以由金刚石111面沿正十二面体晶核的20个顶点生长形成.正十二面体时的比表面积比正八面体小.因此从热力学观点看,当金刚石晶体呈正二十面体形状并且每个表面均为111时,可以最大限度地满足晶体生长的吉布斯条件.所以只要存在适当的正十二面体晶核,金刚石晶体就会长大成为正二十面体形状.

人造金刚石；五重对称；孪晶

1 引言

金刚石在所有已知物质中具有最高的硬度，室温下有最高的热导率，对光线而言从远红外区到深紫外区完全透明，有最低的可压缩性，极佳的化学惰性，其生物兼容性超过了钛合金等等.然而由于天然金刚石数量稀少，价格昂贵，尺寸有限等因素，人们很难利用金刚石的上述优异的性能.根据天然金刚石存在的事实以及热力学数据，人们一直想通过碳的另一同素异形体石墨来合成金刚石.但由于金刚石与石墨之间存在着巨大的能……