Дефектно-примесный состав монокристаллов алмаза типа Ib кубического габитуса

Abstract

В условиях высоких давлений и температур выращены монокристаллы алмаза типа Ib размером до 5–6 мм и массой до 2,4 карат. С помощью инфракрасной и оптической микроскопии, а также метода избирательного травления исследованы дефектно-примесный состав и дислокационная структура таких кристаллов. Минимизация температуры выращивания позволила получать кристаллы типа Ib кубического габитуса, в которых находятся дефектные области в форме конуса с диаметром основания 0,2–1,8 мм и высотой 0,5–2,5 мм. Исследование конусообразных дефектных областей с применением избирательного травления показало, что ямки травления при выходе их на поверхность граней имеют тетрагональную форму, плотность дислокаций в них превышает в 70–100 раз плотность дислокаций в кристаллах, выращенных при обычных условиях. Наблюдаемые дефектные области образуются в процессе роста кристаллов алмаза при снижении температуры на ~ 30–35 °С на фронте кристаллизации из-за увеличения теплоотвода в направлении затравочного кристалла.

В умовах високих тисків і температур було вирощено монокристали алмазу типу Ib разміром до 5–6 мм і масою до 2,4 карат. За допомогою інфрачервоної та оптичної мікроскопії, а також методу вибіркового травлення досліджено дефектно-домішковий склад і дислокаційну структуру таких кристалів. Мінімізація температури вирощування дозволила отримувати кристали типу Ib кубічного габітусу, в яких знаходяться дефектні області у формі конуса з діаметром основи 0,2–1,8 мм і висотою 0,5–2,5 мм. Дослідження конусоподібних дефектних областей із застосуванням вибіркового травлення показало, що ямки травлення при виході їх на поверхню граней мають тетрагональну форму, щільність дислокацій в них перевищує у 70–100 раз щільність дислокацій в кристалах, отриманих за звичайних умов. Дефектні області, які спостерігаємо, утворюються в процесі росту кристалів алмазу при зниженні температури на ~ 30–35 °С на фронті кристалізації по причині збільшення тепловідводу в напрямку затравочного кристалу.

Under the conditions of high pressure and temperature grown single crystals of diamond type Ib up to 5–6 mm and a weight of up to 2.4 ct. Investigated defect-impurity composition and dislocation structure of crystals by infrared and optical microscopy, as well as the method of selective etching. Minimizing the growth temperature allowed to obtain crystals of type Ib cubic habit, that include defective areas in the form of a cone with a base diameter of 0.2–1.8 mm and a height of 0.5–2.5 mm. Study tapered defective areas using a selective etching showed that the etch pits at an exit surface on its faces have a tetragonal shape; dislocation density in them exceeds the number contained in the crystals grown under standard conditions in 70–100 times .It is concluded that the observed defective areas are formed during the growth of diamond crystal at lower temperature at ~ 30–35 °C at the front because of the increased crystallization heat sink in the direction of the seed crystal.