金刚石亚稳相低压合成的微观输运和相变机制的研究

我们在国际上首创提出金刚石低压气相生长的非平衡热力学耦合理论。其基本要点是：低压下石墨变为金刚石的反应是非自发反应，不可能地自发进行。但它与超平衡原子氢的复合反应可以实现“热力学耦合”。结果总的反应成为：石墨与超平衡原子氢作用生成金刚石与氢分子。总反应的吉布斯自由能向着减少的方向进行，这在热力学上是合理的，也是可能进行了。这不仅解答了金刚石低压气相生长的热力学原理，并据此进一步定量地计算出碳氢，碳氧，及三元的碳氢氧体系氧体系的非平衡定态相图。在这些相图中金刚石为稳相，与平衡热力学的结论截然不同。理论与大理实验数据相符。不仅对实际工作有指导意义，也对新材料科学，相图及非平衡热力学理论的重要发展。