基于有限元法模拟分析宝石级金刚石合成腔体内对流扩散场

本文利用有限元热-电-流-固多物理场耦合法，模拟分析了宝石级金刚石腔体内对流扩散场。模拟结果表明，腔体内对流扩散完整过程可分为溶解———析出———获得动力———再溶解四个过程。在碳素对流扩散场内，对流扩散呈不均匀分布，在绝缘管与碳源边缘接触附近的区域，碳素的扩散能力强。在晶体生长区域，碳素在此区域扩散能力非常弱，且越靠近碳源边缘，碳素扩散能力越强。根据模拟结果预测：碳源经过合成一段时间后，剩余形状将变成中间厚边缘薄的凸球面状。该预测结果与合成实验结果吻合。宝石级金刚石的对流扩散场的理论分析模型的成功构建，对促进我国优质宝石级金刚石的合成和腔体优化设计具有指导意义。