Рефераты
Полезная примесь
У каждого материала есть характеристики, и на какие-то из них мы можем влиять. Сильный интерес к изменению одних параметров материала бывает вызван особо удачными значениями каких-то других параметров.
У алмаза сразу несколько особо удачных свойств: теплопроводность, химическая стойкость, прозрачность в уникально широком диапазоне частот, естественно, твёрдость и другие. Поэтому любое изменение прочих его параметров, вроде величины и типа проводимости, представляет интерес. Особенно, если оно приводит к появлению центров окраски — дефектов, из-за которых алмаз поглощает свет с определённой длиной волны.
Для создания таких дефектов можно ввести в решётку атомы кремния, германия, олова или свинца. Они имеют большой размер, поэтому требуется, чтобы рядом были две вакансии, между которыми они расположатся. Ввести эти атомы можно, бомбардируя кристалл потоком соответствующих ионов, но тогда нарушается структура алмаза. Альтернатива — встроить их в процессе роста самого кристалла, добавив указанные вещества в среду, где вожделенный алмаз и будет расти. Однако с увеличением размера примесного атома и уменьшением его сродства к углероду в ряду Si, Ge, Sn, Pb, начиная уже с германия, сложно обеспечить сорбцию этих атомов на растущей поверхности алмаза и их «врастание» в алмаз из-за конкуренции с компонентами ростовых сред. Исследователи из Института физики высоких давлений им. Л. Ф. Верещагина и Института ядерных исследований РАН (г. Троицк), а также ФИАНа им. П. Н. Лебедева попробовали вырастить алмаз из систем олово-графит и свинец-графит. В этом случае олову и свинцу не пришлось ни с кем конкурировать, и они «смирились» с необходимостью врастать в алмаз. Авторы подобрали температуру и давление для синтеза алмаза в среде графита и олова либо графита и свинца и получили кристаллы алмаза со встроенным в них оловом и свинцом — в виде включений и вакансий. Для этого потребовались температура 1500—1600°С и давление 7,7—9,4 ГПа в случае олова и более 2000°С и 9,4 ГПа для свинца — почти 10 тысяч атмосфер.