碳化硅宝石无损检测文献综述

 2023-11-10 11:58:17

文献综述

课题研究的现状及发展趋势:对于钻石替代品的寻找由来已久,先后有尖晶石、蓝宝石、金红石等,碳化硅宝石又称莫桑石,由于其所具有的强火彩和金刚光泽等优异性能而成为钻石新一代替代品。 碳化硅宝石一般为淡黄色、绿色或灰色,而近无色的则较难制得,直到1995年,JanAntony Lely采用升华法生长出高质量的碳化硅宝石。目前市场流通的碳化硅宝石主要由美国c3公司生产,国内山东大学及俄罗斯Lore Kiefert博士也合成了高品质的碳化硅宝石。

通过放大镜观察碳化硅宝石的重影现象,根据碳化硅宝石与钻石的密度差异,使用二碘甲烷观察宝石的沉降速度可以实现宝石的简单辨别。目前相关的检测仪器也已制造出来,如Megger测试仪、反射计、Tester Model 590测试仪等,但都存在着一些缺陷。Megger测试仪可以检测出碳化硅宝石生产过程中由于掺杂杂质所引起的残余磁导率,但无法排除其他不导电的钻石仿制品;反射计可以测量出宝石反光量,但有时会因钻石台面太小或被戒爪挡住而效果不佳;Tester Model 590测试仪根据钻石及碳化硅宝石对长波紫外光穿透性不同区分两者,但无法区分合成碳化硅与中深色的钻石。由于碳化硅宝石与钻石热导率相近,传统热导率检测装置已经难以准确区分两者,今后将会使用多种仪器共同进行无损检测,而更多针对两者性能结构差异的检测仪器也会被研制出来。本人根据实验条件,通过红外光谱、拉曼光谱等无损检测方法测量不同的碳化硅宝石样品,并分析测量结果,以达到无损检测目的。

课题研究的意义和价值:碳化硅既可以作为半导体衬底材料用于外延及光电子器件制备,也可以作为装饰品,宝石级碳化硅因其美丽光泽和亲民价格越来越受人们青睐,而且其作为钻石替代品也具有其他宝石所不具备的优势,因而对其进行无损检测以辨别真伪和区分钻石和碳化硅宝石具有重要意义。钻石存量稀少加工困难,大尺寸高品质的钻石更是难以获得且价格高昂,因而作为其替代品碳化硅宝石会在将来市场逐渐风靡。。随着技术进步可以合成颜色更加多样,外形更加符合审美,性质更加接近钻石的碳化硅宝石,这就使得无损检测技术在鱼龙混杂的市场中越发显得重要,同时也给无损检测提出更高要求;另一方面,无损检测得出的相关数据对于碳化硅宝石的改进研究提供重要参考。

参考文献:

[1] 黄 昆,固体物理学,北京大学出版社,2009,09;

[2] 刘恩科,半导体物理学,电子工业出版社,2010,09;

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