金刚石这个人间尤物，有着公认的完美结构；有着让人着迷的璀璨光辉；有着无与伦比的超强性能；充满着我们可以想到的任何美好幻想。然而再美好的事物都有些许不完美，也正是这些不完美激发了我们不断探索的欲望，也许拥有不完美才是最完美。本文对人造金刚石的缺陷做一个简单的介绍，旨在抛砖引玉，希望能在研究者们的探索之路上提供一些灵感。
人造金刚石中通常会发现多种形式的缺陷，比如空位、杂质替换、位错、裂隙和气、固包裹体等，它们严重影响着金刚石的物理化学性质。但也有一些缺陷是可以为我们利用的，这也是最重要的。比如可以通过向金刚石中掺杂适当的元素从而改变某种性能，以实现科技应用上的特殊需求。所以这里简单总结一下金刚石晶体的缺陷类型。
一
夹杂物
在人造金刚石中，即使是优质金刚石也含有少量的包裹体。包裹体大体上可分为两种类型，即大块片状包裹体和微粒包裹体。片状包裹体主要平行于晶面分布，而微粒包裹体沿金刚石晶体生长线呈线性分布。金刚石的品质越高，包裹体相对较少，且以微粒包裹体形成的有规律分布杂质线为主。（如图a,b,c,d）（a）包裹体较少（b）包裹体较多（c）片状包裹体（d）微粒状沿生长线的包裹体人造金刚石中的包裹体从这种类型的缺陷来看，晶形规则、完整,晶面光滑无缺陷,透明度好的金刚石比晶形不完整,晶面不光滑,有凹坑及条纹,透明度差的金刚石强度要大得多；而晶体内含黑色杂质少的比多的强度高。由此可见,晶形、缺陷及包裹体对金刚石单晶强度影响很大；提高合成金刚石晶形晶面的完整程度,降低缺陷及有害包裹体的发生率是提高金刚石强度的重要因素。二
点缺陷
点缺陷是发生在一个或若干个质点范围内所形成的晶格缺陷。最常见的点缺陷表现形式有以下几种。（1）空位：晶格中应有质点占据的位置因缺失质点而造成空位。（2）间隙质点：也称填隙。在晶体结构中正常排列的质点之间，存在多余的质点填充晶格空隙的现象。这种填隙质点既可以是晶体自身固有成分中的质点，也可为其他杂质成分的质点。（3）杂质质点，也叫替位。指杂质成分的质点代替了晶体本身固有成分的质点，并占据了被替代质点的晶格位置的现象。由于替位与被替位质点间的半径、电价等方面存在差异，因而可造成形式不同、程度不等的晶格畸变。在离子晶格中，点缺陷还可以俘获电子或空穴。当光波入射晶体时，可使电子发生迁移并与缺陷发生作用，吸收某些波长光波的能量而显色。这种能吸收某些光波能量而使晶体显色的点缺陷又称为色心。人造金刚石中最普遍的点缺陷是杂质氮、硼原子引起的。使得金刚石呈现多种颜色。而这些点缺陷也不一定都是有害的杂质，相反我们可以利用这些缺陷改变金刚石的某些特殊性能。比如，含硼金刚石抗氧化性优于一般普通金刚石，金刚石抗氧化温度随着硼含量的增加而增高。含硼金刚石由于抗氧化性优越，因此经高温作用后，其抗压强度降低不甚明显，耐磨性也比同样条件下普通金刚石高。含硼金刚石普遍应用于砂轮磨料中。而在培育钻石的颜色上，添加硼也可以使培育钻石呈现蓝色。三
晶格的线缺陷和面缺陷
线缺陷：线缺陷是指在晶体内部结构中沿某条线（行列）方向上的周围局部范围内所产生的晶格缺陷。它的表现形式主要是位错。位错是实际晶体中广泛发育的一种微观到亚微观的线状晶体缺陷，如果点缺陷扰乱了晶体局部的短程有序，那么位错扰乱了晶体面网的规则平行排列，位错周围的质点排列偏离了长程有序的周期重复规律。即在晶体中的某些区域内，一列或数列质点发生有规律的错乱排列现象。它可视为在应力作用下晶格中的一部分沿一定的面网相对于另一部分的局部滑移而造成的结果。滑移面的终止线，即滑动部分和未滑动部分的分界线称位错线。位错存在着多种形式，最常见的是所谓的刃位错和螺旋位错。（A）完整晶体（B）刃位错（C）螺旋位错面缺陷：面缺陷是指沿晶格内或晶粒间某些面的两侧局部范围内所出现的晶格缺陷。面缺陷主要是同种晶体内的平移界面、堆垛层错等。在立方体和八面体的人造金刚石晶体上观察到螺旋生长台阶，就是这种位错的存在导致的。人造金刚石表面的滑移线是少的，但由于金刚石生长速度的影响，其中的堆垛层错就很普遍。然而缺陷不一定是缺点，科学家们利用了这些缺陷，开发出了可以适应各种具体需求的耐磨材料、光学材料、终极半导体材料。使得金刚石在精密切削刀具、耐磨器件、半导体及电子器件、低磁探测、光学窗口、声学应用、生物医学、珠宝首饰等方面得到广泛应用。相信随着不断地探索和发现，金刚石会服务于我们生活中的每个角落。名企推荐
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