Diamond hydrosynthesis from the liquid phase

• Autorzy: Szymański, A.M.

Warianty tytułu

PL

Hydrotermalna synteza diamentu z fazy ciekłej

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Diament stanowi wyjątkowy materiał przydatny w licznych przypadkach w obszarze technologii zaawansowanych. Jest niezbędnym składnikiem różnorodnych podzespołów optycznych i elektronicznych, które wymagają bezbarwnego diamentu monokrystalicznego. Już od roku 1970 firmy General Electric i DeBeers oraz badacze z Japonii, Rosji i Ukrainy dążyli do opanowania długotrwałej syntezy wysokociśnieniowej i wysokotemperaturowej (HP/HT) diamentów o rozmiarach umożliwiających ich cięcie na elementy kształtowe. Niestety, diament syntetyzowany ta techniką, na zarodziach, cechuje ciemne zabarwienie (żółtozielone), jest on nieużyteczny dla przemysłu optycznego i elektronicznego oraz dla jubilerstwa. Równolegle opracowyane procesy osadzania cienkich warstw diamentu z bazy gazowej (CVD), realizowane w obszarze stabilności fazy grafitowej węgla i niestabilności fazy diamentowej, tworzą materiał wadliwy, termicznie naprężony i ulegający destrukcji do stanu polikrystalicznego w procesach formowania podzespołów elektronicznych. Okazuje się on przydatny do stosowania jako tzw. zimne podłoże, natomiast nie nadaje się do formowania struktur podzespołowych w elemencie czipowy. Przedmiotem artykułu jest analiza naturalnych procesów rozrostu diamentów w warunkach pneumatoliczno-hydrotermalnych i eksperymentalne potwierdzenie możliwości przyszłej produkcji wysokiej jakości monokrystalicznych diamentów w procesach hydrotermalnych z roztworów wodnych.

EN

Diamond is an exceptional material for developing the several high-technology applications. For optical and electronic sub-assemblies a large colourless single-crystals with very low concentrations of physical and chemical defects are required. Since 1970 General Electric Co., DeBeers Co., Japanese, Russian and Ukrainian scientists succeeded in the practical application of the high-pressure and high-temperature (HP/HT) production of cuttable synthetic diamonds. Diamonds synthetised on seeds are deeply coloured and useless for optical, electronic or jewelry industries. Parallely, low-pressure chemical vapour deposition processes (CVD) realised at the stable range of graphite and the metastable range of diamond phases of carbon, generated a faulty, thermally tight and unstable, semimonocrystalline structure of the growing diamond layers, with limited usefulness in the electronic industry. The objective of presented paper is to describe the premisses for original process based on the new results concerning the formation of diamond in the pneumatolytic-hydrothermal process as the future option of high-quality single-crystals production.

Słowa kluczowe

PL

diament; synteza hydrotermalna; faza ciekła

EN

diamond; hydrosynthesis; liquid phase

• Czasopismo: Archiwum Nauki o Materiałach
• Rocznik: 1998
• Tom: t. 19, nr 2
• Strony: 93-105
• Opis fizyczny: Bibliogr. 36 poz., rys.

Twórcy

autor

Szymański, A.M.

• Faculty of Chemistry, Warsaw University of Technology ul. Koszykowa 75, 00-0662 Warszawa

Bibliografia

• [1] A. Szymański, Arch. Miner, 50, 13 (1994).
• [2] A. Szymański, A. Abgarowicz, A. Bakoń, A. Niedbalska, R. Sałaciński, J. Sentek, Diam. and Rel. Mat. Letters, 4, 234 (1995).
• [3] St. J. Thugutt, Revue Sci., 61 (4) 97 (1923).
• [4] H. Kanda, O. Fukunaga, Adv. in Earth and Planet Sci., 12, 525 (1984).
• [5] R. C. Burns, V. Cvetkovic, C. N. Dodge, D. J. F. Evans, M. L. T. Rooney, P. M. Spear, C. M. Welbourn, J. Cryst. Growth, 104, 257 (1990).
• [6] E. Shigley, E. Fritsch, I. Reinitz, M. Moon, Gem & Gemmology, 28 (Summer) 116 (1992).
• [7] J. C. Angus, H. A. Will J, W. S. Stanko, J. Appl. Phys, 39, 2915 (1968).
• [8] B. V. Deryagin, D. B. Fedoseev, Rost almaza i grafita iz gazowoj fazy, Nauka, Moscva,1977, p. 115.
• [9] R. Mania, R. Pampuch, L. Stobierski, Swerchtwiordyje Mat, 3, 3 (1981).
• [10] R. Mania, L. Stobierski, R. Pampuch, Cryst Res. and Technol., 16, 785 (1981).
• [11] A. Niedbalska, A. Szymański, New concept of the diamond growth in the Earth crust. Proc. XXVEHPRG Conf., Potsdam, in: High Pressure Geosciences and Materials Synthesis, Berlin, H. 17, p. 34.
• [12] C. J. Brannon, S. L. McCollum, Proc. 2nd ICNDST, Washington 1991, p. 117.
• [13] R. C. DeVries, R. Roy, S. Somiya, S. Yamada, Trans. Mater. Res. Soc. Jpn., 19B, 641-667 (1994).
• [14] A. R. Badzian, R. C. DeVries, Mat. Res. Bull., 23, 385 (1988).
• [15] J. C. Angus, C. C. Hayman, Science, 241, 913 (1988).
• [16] S. Yamaoka, M. Akaishi, H. Kanda, T. Ohsawa, J. Cryst Growth, 125, 375 (1992).
• [17] K. Maślankiewicz, Kamienie szlachetne, Geol. Pub, Warszawa 1983, p. 131.
• [18] F. P. Bundy, Science, 137, 1057 (1962).
• [19] L. Vereshchagin, N. Jakovlev, M. Buczniev, B. Dymov, Tiepłofiz. Wys. Temp.,15, (2) 316 (1977).
• [20] H. M. Strong, R. H. Wentorf, Die Naturwissenschaften, 59 (1) 1 (1972).
• [21] R. Crowningshield, Gems and Gemmology, 13, 302 (1971).
• [22] R. M. Chrenko, H. M. Strong, R. E. Tuft, Phil. Mag, Ser. 8, 23, 313 (1971).
• [23] A. T. Collins, P. M. Spear, J. of Phys. D, Appl. Phys. 15, L183 (1982).
• [24] V. L. Tauson, M. G. Abramowicz, Fizyko-chemiczeskije priewraszczenija realnych kristallow w mineralych systemach, Nauka, Novosybirsk 1988.
• [25] E. Moy, A. W. Neumann, Theoretical approches for estimating solid-liquid interfacial tensions, in: Surfaces Thermodynamics, A. W. Neumann, J. K. S p e 1 1, eds.; Marcel Dekker Inc., N.Y., 1996, p. 333.
• [26] L. S. G. Plano, Diamond: Electronic Properties and Applications, L. S. Pan, D. R. Kania, eds., Kluwer Acad. Pub, Boston 1995, p. 61.
• [27] A. Niedbalska, A. Szymański, Proc. ICAM'91 Congr., Pretoria 1991, paper 56.
• [28] G. D. Guthrie, G. D. Uthrie, D. R. Veblen, O. Navon, G. R. Rossman, Earth and Planetary Sci. Letters, 105, 1 (1991).
• [29] A. Szymański, J. Chem. Vap. Dep, 4 (4) 278 (1996).
• [30] A. Szymański, Szkło i Ceramika, 47, 25 (1996).
• [31] N. S. Nikolskii, DokL AN SSSR, 256, (4) 954 (1981).
• [32] V. Mironow, B. Antonyuk, Arch. Miner, 50, (2) 3 (1994).
• [33] P. J. Wyllie, The dynamic Earth, J. Wiley and Sons, N. Y, 1980, p. 416.
• [34] M. A. Cappelli, US Pat. No: 5,417,953. 1994.
• [35] Y. G. Gogotsi, K. G. Nickel, Ceram. Eng. and Sci. Proc., 18, 747 (1997).
• [36] A. Polański, Geochemia ogólna i organiczna, WUW, Warszawa 1986.