根据金刚石内部氮元素的存在形式和状态,可将金刚石划分为 I 型与 II 型
两大类。I 型金刚石以高氮含量为特征,而 II 型则几乎不含氮元素。基于氮的存
在形式及其他杂质差异,上述两类可进一步细分为 Ia、Ib、IIa 及 IIb 型[4],如图
1.2 所示。Ia 型金刚石以氮的聚集态分布为核心特征,常见于天然金刚石中。其包含两个亚类:IaA 型:氮元素以 A 中心(替位式氮原子对)形式存在,红外光
谱主吸收峰位于 1282 cm−1 附近;IaB 型:氮原子形成四面体结构的 B 中心,红
外特征吸收峰位于 1175 cm−1。此类金刚石在可见光波段无吸收,宏观呈无色透
明。Ib 型金刚石则普遍通过人工合成获得,其氮杂质以孤立单原子形式(孤氮)
分散于晶格中,红外光谱特征峰分布于 1130 cm−1 与 1344 cm−1 区域。此类材料
因光吸收特性常呈现黄色或黄绿色调,天然 Ib 型金刚石占比极低,主要通过高
温高压工艺制备。现代合成技术已能精准调控其氮含量(数十至数千 ppm)。IIa
型金刚石的氮含量很低(通常< 1 ppm),常见于化学气相沉积合成产物,宏观
表现为无色透明。其红外光谱在 1000–1400 cm−1 及 2800 cm−1 区间均无明显特
征吸收峰。IIb 型金刚石因含微量硼杂质而呈现蓝色,并表现出 P 型半导体特性。
此类金刚石在自然界中极为罕见(不足 0.1 %),需通过特殊工艺引入硼元素实
现功能化调控。
