金刚石(Diamond)

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟

金刚石(Diamond)

C【化学组成】成分中可含有N、B、Si、Al、Na、Ba、Fe、Cr、Ti、Ca、Mg、Mn 等元素。其中N、B 最为重要，是目前金刚石分类的基本依据。首先

根据是否含N 分为两类：一是含N 者为Ⅰ型，Ⅰ型又据N 的存在形式进一步

分为Ⅰa 型和Ⅰb 型。Ⅰa 型中N 含量大于0.1%，以细小片状的形式存在，增强了金刚石的硬度、导热性、导电性。天然金刚石中98%为Ⅰa 型。Ⅰb 型中

N 含量很小，N 以单个原子置换金刚石中的C，Ⅰb 型绝大多数见于人造金刚

石中，而仅占天然金刚石的1%左右。二是不含N 或含量极微(＜0.001%)，又根据是否含B 进一步分为Ⅱa 型和Ⅱb 型。Ⅱa 型一般不含B。天然的金刚石中Ⅱa 型含量很小。具良好的导热性是Ⅱa金刚石的特性。Ⅱb 型含B 杂质元素，往往呈天蓝色，具半导体性能，Ⅱb 型金刚石在自然界中也罕见。此外，

还可出现混合型金刚石，即同一颗粒金刚石内，氮的分布不均匀，既有Ⅰ型区，又有Ⅱ型区；或既有Ⅰa 型区，又有Ⅰb 型区。

【晶体结构】等轴晶系；；a0=0.356nm;Z=8。

在金刚石的晶体结构(图Z-5)中C 分布于立方晶胞的8 个角顶和6 个面中心,

在将晶胞平均分为8 个小立方体时，其中的4 个相间的小立方体中心分布有

C(图Z-5(a))。金刚石结构中的C 以共价键与周围的另外4 个C 相连,键角

109°28′16″，形成四面体配位(图Z-5(b))。金刚石具有紧密的结构，原子间以强共价键相连，这些特征造成了它具有高硬度、高熔点、不导电的特性。由于结构在{111}方向上原子的面网密度大，其间距也大，故产生{111}中等解理。

图Z-5 金刚石的晶体结构

(引自潘兆橹等，1993)