Фазовые превращения в системе Fe–Mg–C при высоких давлениях

Abstract

Исследованы особенности дефектно-примесного состава монокристаллов алмаза, выращенных в условиях высоких давлений и температур методом спонтанной кристаллизации в растворителях на основе сплавов Fе и Mg. Изучены особенности образования дефектно-примесных центров в алмазе с участием атомов бора, кремния, водорода, а также агрегации азота при Р=7,7 ГПа и Т=1900°С. Показано, что с увеличением содержания магния в ростовой системе от 30 до 70 ат. % концентрация некомпенсированной примеси бора в кристаллах увеличивается в ~3 раза, от 5,76*10¹⁶ до 1,70*10¹⁷ см⁻³; для растворителя с содержанием 50 ат. % Mg наблюдается агрегация парамагнитного азота в центры типа А до уровня 4,0*10¹⁹ см⁻³. Впервые установлено существование тройного карбида (Fe,Mg)₄C, который обнаружен с использованием рентгенофазового анализа во всем диапазоне концентраций исследованных сплавов после их «закалки» из области кристаллизации алмаза к комнатной температуре и атмосферному давлению.

Досліджено особливості дефектно-домішкового складу монокристалів алмазу, вирощених в умовах високих тисків та температур методом спонтанної кристалізації на основі сплавів Fe та Mg. Досліджено особливості утворення дефектно-домішкових центрів в алмазі за участю атомів бору, кремнію, водню, а також агрегації азоту при Р=7,7 ГПа и Т=1900°С. Показано, що зі збільшенням вмісту магнію в ростовій системі від ЗО до 70 ат. % концентрація нескомпенсованої домішки бору збільшується в ~3 рази, від 5,76*10¹⁶ до 1,70*10¹⁷ см⁻³; для розчинника з вмістом 50 ат. % Mg спостерігається агрегація парамагнітного азоту в центри типу А до рівня 4,0*10¹⁹ см⁻³. Вперше встановлено існування потрійного карбіду (Fe,Mg)₄C, який було виявлено з використанням рентгенофазового аналізу у всьому діапазоні концентрацій сплавів, що досліджувались, після їх «загартування» з області кристалізації алмазу до кімнатної температури та атмосферного тиску.

The features of defect-impurity composition of diamond single crystals grown under high pressure high temperature by spontaneous crystallization method in Fe-Mg-based alloy-solvents system have been studied. Formation of defect-impurity centers in diamond with boron, silicon, hydrogen, and nitrogen aggregation at P = 7,7 GPa and T = 1900°C has been investigated. It has been shown that with increasing of magnesium content in the growth system from 30 to 70 at. % concentration of uncompensated boron impurity in crystals increased in ~ 3 times, from 5,76*10¹⁶ tо 1,70*10¹⁷ cm⁻³; for solvent with 50 at. % Mg paramagnetic nitrogen aggregation in А-centers up to 4,0*10¹⁹ cm⁻³ has been observed. For the first time the existence of the ternary carbide (Fe, Mg)₄C, which is detected using X-ray diffraction throughout the range.