触媒法金刚石单晶合成的高温高压相变机理

序

前言

第1章 概述

1.1 引言

1.2 人造金刚石单晶合成技术的发展

1.2.1 高温高压法

1.2.2 低压法

1.2.3 其他合成方法

1.3 高温高压触媒法金刚石单晶的合成

1.3.1 触媒法金刚石单晶合成机理的研究

1.3.2 金刚石单晶合成用触媒的研究

1.3.3 金刚石单晶合成工艺的研究

1.4 人造金刚石单晶金属包膜的研究

1.4.1 金属包膜的组成和形貌

1.4.2 金属包膜在金刚石单晶合成过程中的作用

1.5 余氏理论和程氏理论

1.5.1 余氏理论

1.5.2 程氏理论

1.5.3 余氏理论和程氏理论的关系

1.5.4 余氏理论和程氏理论在金刚石单晶合成机理研究中的应用

1.6 计算机模拟方法在物相结构研究中的应用

1.6.1 蒙特卡罗方法

1.6.2 经典分子动力学方法

1_6.3 第一性原理计算方法

1.7 高温高压金刚石单晶合成的热力学基础及研究概况

1.7.1 石墨一金刚石的P-T相图

1.7.2 金刚石结晶的“V”形区

1.7.3 石墨向金刚石转变的热力学动力

1.8 本书主要内容

第2章 实验方法及理论计算方法

2.1 高温高压触媒法金刚石单晶合成实验

2.1.1 原材料及触媒制备

2.1.2 高温高压合成实验

2.2 铁基金属包膜与合成后触媒的组织结构和成分分析

2.2.1 铁基金属包膜与合成后触媒的SEM分析

2.2.2 铁基金属包膜与合成后触媒的EPMA分析

2.2.3 铁基金属包膜与合成后触媒的XRD分析

2.2.4 铁基金属包膜与合成后触媒的TEM分析

2.2.5 铁基金属包膜的精细结构分析

2.3 金刚石单晶／铁基金属包膜界面的精细结构分析

2.3.1 铁基金属包膜界面的FESEM和EDS分析

2.3.2 铁基金属包膜界面及界面层的物相结构分析

2.3.3 铁基金属包膜界面的AFM分析

2.3.4 铁基金属包膜界面的XPS分析

2.3.5 铁基金属包膜界面及界面层的电子结构分析

2.4 第一性原理计算方法

2.4.1 密度泛函理论

2.4.2 平面波基组及赝势

2.4.3 VASP软件包

2.5 固体与分子经验电子理论的计算方法

2.5.1 键距差（BLD）方法

2.5.2 键距差分析的几个问题

2.5.3 固溶体计算的价电子结构模型

2.5.4 异相界面价电子结构的计算

2.6 热力学理论计算方法

2.7 本章小结

第3章 金属包膜与合成后触媒的成分和物相结构分布

3.1 引言

3.2 铁基金属包膜与合成后触媒的成分

3.2.1 铁基金属包膜的成分及其分布

3.2.2 合成后触媒的成分及其分布

3.3 铁基金属包膜与合成后触媒的组织形貌

3.3.1 使用铁基触媒合成的金刚石单晶

3.3.2 铁基金属包膜与合成后触媒的SEM形貌

3.3.3 铁基金属包膜与合成后触媒的SEM组织

3.4 铁基金属包膜与合成后触媒的相结构

3.4.1 铁基金属包膜与合成后触媒的XRD分析

……

第4章 金刚石单晶／铁基金属包膜界面的精细结构

第5章 高温高压下相关物相的晶格常数

第6章 高温高压下相关物相的价电子结构

第7章 高温高压下金刚石单晶的相变机理分析

第8章 高温高压下金刚石单晶的相变热力学

参考文献

附录原子状态杂化表

《触媒法金刚石单晶合成的高温高压相变机理》研究讨论了触媒法金刚石单晶合成的高温高压相变机理。通过金属包膜不同区域的微观结构和成分分布分析，以及金刚石单晶／铁基金属包膜界面和界面层的精细结构（包括电子结构）等的系统表征，获得了金属触媒催化金刚石单晶合成的直接实验证据；采用拟合法和第一性原理方法精确获得了金刚石、石墨和金属包膜组成物相在高温高压下的晶格常数，为各种物相的价电子理论计算奠定了基础；利用余氏理论和程氏理论研究了金刚石、石墨等物相之间的高温高压相变规律，完成了各物相高温高压相变的热力学分析，验证了金属触媒催化金刚石单晶合成的高温高压相变机理。
　　《触媒法金刚石单晶合成的高温高压相变机理》可供从事超硬材料合成的科技工作者以及材料等相关专业的研究生和高校教师阅读参考。