Движущей силой процесса
образования алмаза из графита является разность химических потенциалов Др.
графита и алмаза. Для выращивания крупных монокристаллов необходимо,
чтобы значение Др. было небольшим и сохранялось длительное
время.
При выращивании крупных
монокристаллов основные технические трудности связаны с реализацией
методов достоверного контроля и поддержания температуры и давления в
реакционной зоне ячейки высокого давления. Дополнительные сложности
вызывает то, что параметры Р и Т меняются
в процессе роста алмаза, поскольку фазовый переход Г->А
сопровождается уменьшением удельного объема (в 1,5 раза), а также
изменением электрофизических свойств шихты.
Метод температурного градиента
позволяет создать условия для стабильного роста монокристаллов алмаза
на специально введенной затравке. В реакционной зоне ячейки высокого
давления преднамеренно создается температурный градиент. Источник
углерода (алмаз или графит) помещается в область с более высокой
температурой, а затравочные кристаллы алмаза — с более низкой. Источник
углерода, находящийся при более высокой температуре, растворяется в
расплаве металла, а углерод диффундирует через расплав и кристаллизуется
на затравочных кристаллах алмаза при более низкой температуре. В начальный
период синтеза возможно частичное растворение затравочного
кристалла.
Повышение эффективности процесса
выращивания алмаза на затравке методом температурного градиента
является важной практической задачей. Ее решение может быть
осуществлено посредством оптимизации параметров реакционной ячейки и
созданием условий для получения кристаллов с заданными свойствами. Для
этого необходимо: осуще-
