钻石中杂质的类型

钻石中杂质的类型

二、钻石中杂质的类型

1.Ⅰ型钻石中氮的形式

氮(N)取代钻石晶格中的碳(C)原子的形式相当的多样，不同的形式还会引起钻石物理性质的变化，目前已经知道，氮至少以五种不同的形式存在于钻石的晶格中。

(1)孤氮。氮在晶格中以单原子形式出现，取代一个碳原子位置，并被其他的碳原子包围。孤氮具有1 130cm－1波数的红外吸收。以孤氮形式为主的钻石称为Ⅰb型，以各种氮原子团为主的钻石称为Ⅰa型。天然的Ⅰb型钻石很少，仅占Ⅰ型钻石总数的0.1%左右，但是合成钻石，如不经特殊处理，绝大部分属于Ⅰb型。

(2)双原子氮(A集合体)。两个氮(N)代替晶格中两个相邻的碳原子，并形成缔合体稳定下来，这种形式被称为A集合体。A集合体能导致在蓝光区478nm的弱吸收和红外光1 282cm－1吸收(图14-3-1)。这类钻石称为ⅠaA型。

(3)三原子氮(N₃中心)。三个氮原子取代三个相邻的碳原子(N₃色心)，组成三角形的原子团，并在三角型原子团的中央产生一个结构空位。N₃色心导致在紫光区的吸收，是钻石产生黄色体色的主要原因。这类钻石称为Ⅰa型。

(4)B集合体。有4～9个氮原子占据晶格中相邻碳原子位置，并伴随有一个结构空位，在红外光区产生1 175cm－1的吸收(图14-3-2)，一些文献称这类集合体为B₁集合体，这类钻石属ⅠaB型。

图14-3-1　ⅠaA型钻石的红外吸收光谱

图14-3-2　ⅠaAB型钻石的红外吸收光谱

(5)片晶氮。当钻石的氮含量超过0.10%时，通常会导致片晶氮的产生。在电子显微镜下可直接观察到这种“片晶”，其红外吸收峰约为1 370cm－1。这类钻石也属于ⅠaB，或称为ⅠaB₂。钻石中片晶氮吸收和B集合体吸收常同时存在。

2.Ⅱ型钻石中的杂质类型

天然的不含氮的Ⅱ型钻石也相当稀少，在所开采出的钻石中仅占2%左右。大多数的Ⅱ型钻石属于Ⅱa型。在Ⅱ型钻石中，有少量钻石具有更为特殊的性质，如短波紫外光下具有蓝色或红色磷光、较高的电导率(半导体)，具有这些性质的Ⅱ型钻石被进一步划分成Ⅱb型。Ⅱb型的钻石大约仅占Ⅱ型钻石的0.1%，所有蓝色的钻石都属于Ⅱb型钻石。