金刚石是自然界中天然形成的交代矿物,其主要来源于地下120-200千米深的上地幔层,经过火山喷发随地幔岩浆被带到地表。由于金刚石形成条件的苛刻及形成环境的多样性,在金刚石形成过程中捕获了环境中的物质成分并保存于金刚石内部形成金刚石包裹体。这些包裹体为我们研究金刚石形成机制提供了直观的素材,也为研究地球地幔物质循环的提供素材。天然金刚石形成环境的探索是研究金刚石形成机制至关重要的一步,碳素来源、形成条件、如何结晶成金刚石晶体等问题的线索均可以通过金刚石内部的包裹体中寻找蛛丝马迹。研究发现,金刚石其内部含有的杂质元素有氮、氢、氧、硼、硫等50多种,但是广泛存在于金刚石中的只有氮、氢、氧三种元素。氮元素是最早被发现的,也是研究最广泛的杂质元素。其次,氢元素作为仅次于氮的另一重要元素,近年来也越来越得到各国学者的重视。还有就是氧元素,氧存在于金刚石晶体中的认识由来已久,而且金刚石包裹体的物质成分绝大部分都含有氧,氧在地球内部的含量也是非常高的,但是关于氧掺杂金刚石的研究国际上很少。对天然金刚石来说,氮、氢、氧在金刚石成核、生长过程中均起到至关重要的作用。因此,在研究金刚石形成机制的过程中不能将三者割裂开来研究,应该将他们同时存在于金刚石生长环境中,这对于研究金刚石形成机制以及研究地球地幔物质循环具有重要意义。本论文借助于高压设备—国产六面顶液压机,采用温度梯度法,在NiMnCo-C体系中通过添加含氮、氢、氧的有机化合物作为添加剂成功合成出了氮氢氧共掺杂大尺寸金刚石单晶;并对氮氢氧共掺杂金刚石单晶进行高温高压退火制备出了IaA型金刚石单晶。主要研究成果如下:1、通过添加C₃H₅N₃O、C₃H₈N₄O₂和CH₆N₄O作为添加剂为金刚石合成环境提供氮、氢、氧成分进行高温高压金刚石单晶合成实验,分别研究了合成环境中氮、氢、氧不同原子比对金刚石生长的影响。2、首次对氮氢氧共掺杂体系中合成的金刚石进行高温高压退火实验,成功制备出类“天然”IaA型金刚石单晶。