王蒙召，许安涛，李尚升，高广进，胡美华，宿太超， 黄国锋，李战厂，周振翔，聂 媛，陈珈希，周绪彪

(1.河南理工大学材料科学与工程学院，河南省深地材料科学与技术重点实验室，焦作 454003; 2.焦作师范高等专科学校，焦作 454000; 3.赤峰学院，内蒙古自治区高压相功能材料重点实验室，赤峰 024000; 4.北京中材人工晶体研究院有限公司，北京 100018)

0 引 言

自从 20 世纪 50 年代首次在实验室中合成金刚石以来，金刚石的研究就受到了科学工作者的广泛关注。金刚石是一种集最大硬度、最大热导率、最宽透光波段、抗强酸强碱腐蚀、抗辐射、击穿电压高、载流子迁移率大等诸多优异性能于一体的极限功能材料，被广泛应用于机械加工、国防、航天等领域[1-3]。20 世纪70年代，美国通用电气公司采用温度梯度法成功合成出优质金刚石大单晶[4]。自此，温度梯度法合成金刚石的方法开始广泛用于金刚石合成研究中。

石墨向金刚石转变的压力和温度非常高，过渡金属催化剂的使用可以显著降低这两相之间的转变压力和温度[5]。一般情况下，石墨在金属催化剂熔体中溶解，在高温高压作用下析出金刚石。这些金属催化剂一般是Fe、Ni、Co、Mn、Cr等的单质或合金[6]。高温高压条件下的温度梯度法是目前合成金刚石大单晶最有效的方法[7]。在高温高压温度梯度法合成金刚石晶体中，可以有效控制合成环境且生长条件稳定，使合成的金刚石单晶质量高、重现性好。天然金刚石由于地球内部生长条件复杂多变，通常含有许多晶体缺陷、大量杂质和众多的内部应变，而高温高压合成的金刚石晶体具有良好的晶体质量和金刚石个体之间的重现性[8-10]。……