CN113423863A - 多晶合成金刚石材料 - Google Patents
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Abstract
公开了制造多晶CVD合成金刚石晶片的方法。使用CVD工艺在基材上生长第一多晶CVD合成金刚石晶片至第一厚度。从多晶CVD合成金刚石晶片切割第二较小的晶片。第二较小的晶片位于载体上，并且在第二较小的晶片上生长另外的多晶CVD合成金刚石材料至第二厚度从而产生具有总厚度为第一和第二厚度之和的多晶CVD合成金刚石材料。
Description
技术领域
本发明涉及多晶化学气相沉积(CVD)合成金刚石材料的制造和制备这样材料的方法。
背景技术
合成金刚石材料的化学气相沉积(CVD)方法是本领域公知的。与石墨相比金刚石处于亚稳的区域，在CVD条件下合成金刚石是由表面动力学而不是由体热力学驱动的。通过CVD的金刚石合成通常在过量的分子氢中使用小分数的碳(通常＜5％)进行，通常为甲烷的形式，尽管也可使用其它含碳气体。如果将分子氢加热至超过2000K的温度，存在原子氢的明显分解。存在合适的基材材料时，可沉积合成金刚石材料。
微波等离子体活化CVD金刚石合成系统通常包含与源气体的供应和与微波功率源连接的等离子体反应器容器。构造等离子体反应器容器从而形成支持微波驻波的谐振腔。将包括碳源和分子氢的源气体加料至等离子体反应器容器中并可通过微波驻波活化以形成在高场区域中的等离子体。如果在等离子体附近提供合适的基材，含有自由基的反应性碳可从等离子体扩散至基材并在其上沉积。原子氢还可从等离子体扩散至基材并从基材选择性蚀刻掉非金刚石碳使得可出现金刚石生长。
使用CVD工艺用于合成金刚石膜生长的一系列可能的等离子体反应器是本领域已知的，包括微波等离子体CVD反应器、热灯丝反应器、等离子体喷射反应器和DC阴极弧喷射反应器。这样的反应器具有各种不同设计。常见的特征包括等离子体腔；设置在等离子体腔中的基材架；形成等离子体的功率源；将工艺气体加料至等离子体腔中并将它们从其中除去的气流系统；和控制基材架上的基材温度的温度控制系统。
使用微波等离子体反应器例如在现有技术中公开的那些，能够通过化学气相沉积在合适的基材例如硅晶片或形成碳化物的耐火金属盘上生长多晶金刚石晶片。这样的多晶CVD金刚石晶片在它们的生长状态下通常是视觉上不透明的，但是可通过抛光晶片的相对面以产生用于光学应用的透明多晶金刚石窗而变得透明。
金刚石材料可用作导热组件因为它具有高热导率。例如，盘形激光器可包含热散布基材，在其上设置激光增益材料的薄盘。薄盘还常被称为主动镜，因为它充当具有激光增益的镜。热散布基材可经受冷却剂以从其提取和去除热量。输出耦合器放置成与主动镜相对以形成光学腔。例如用二极管激光器泵浦主动镜，并且通过输出耦合器发射高功率激光。已知使用多晶CVD合成金刚石晶片作为安装盘状激光器的主动镜的热散布基材。发现了金刚石材料由于它极高的热导率可用于这样的应用中。此外，金刚石材料具有非常低的热膨胀系数使得热吸收低。
多晶CVD合成金刚石样品的热性能取决于样品的物理尺寸(直径和厚度)和形成样品的金刚石材料的“品质”。例如，厚的大面积样品将倾向于具有比薄的小面积样品更好的热散布功能。此外，已知的是热导率受晶粒尺寸、杂质和/或缺陷例如在生长过程中并入金刚石材料中的非金刚石碳的影响。另外，材料品质与晶片几何形状和生长速率密切相关。例如，生长样品至提高的厚度倾向于提高杂质和/或缺陷并入多晶CVD合成金刚石晶片的速率。此外，生长样品至提高的直径倾向于提高杂质和/或缺陷并入多晶CVD合成金刚石样品，特别是样品外围的速率。另外，在提高的生长速率下生长样品倾向于提高杂质和/或缺陷并入多晶CVD合成金刚石样品的速率。
由于刚性的原因，在一些应用中期望CVD合成金刚石的硬度(stiffness)足以抵抗使用期间(例如当高功率激光束通过金刚石时)的弯曲。提高刚度的一种方式是提高厚度。然而，生长厚度大于约2mm的晶片非常困难，因为生长晶片至提高的厚度、直径和/或生长速率还可导致在合成工艺期间晶片开裂的问题。
提供较厚的金刚石晶片的一种解决方式是例如通过钎焊将两个晶片连接在一起。然而，这导致晶片之间的界面可引入均匀的低热导率的不均匀区域、光的透射可受影响的点和机械上较弱的点，因此这种解决方案是不期望的。
此外，可在几周的时间段内测量生长时间并且在生长作业期间的事件(event)例如断电可使产生的多晶金刚石材料不可用。如果在作业开始时出现问题(例如开裂或污染)，这可能不会被注意到。在作业完成之前可能要几周，因此该作业可能没有提供任何可用的多晶金刚石材料。
发明内容
鉴于以上，本发明某些实施方案的目的是提供生长较不易受作业失败影响的多晶CVD金刚石的稳健方法。
根据第一方面，提供了制造多晶CVD合成金刚石晶片的方法。该方法包括：
在第一CVD反应器中定位基材；
将工艺气体引入第一CVD反应器，其中CVD反应器内的工艺气体包含含碳气体和氢，并且使用该工艺气体形成等离子体；
在基材上生长第一多晶CVD合成金刚石晶片至第一厚度；
从第一CVD反应器除去第一多晶CVD合成金刚石晶片；
从基材除去第一多晶CVD合成金刚石晶片；
从多晶CVD合成金刚石晶片切割至少一个第二较小的晶片；
在载体上定位至少一个第二较小的晶片；
在第二CVD反应器中定位载体和第二较小的晶片；
将工艺气体引入第二CVD反应器，其中第二CVD反应器内的工艺气体包含氮、含碳气体和氢，并且使用该工艺气体形成等离子体；和
在第二较小的晶片上生长另外的多晶CVD合成金刚石材料以产生第二厚度从而产生具有总厚度为第一和第二厚度之和的多晶CVD合成金刚石材料。
在第二较小的晶片上生长的优势在于较小的晶片在跨晶片表面上生长过程中具有较低的温差。此外，较小的晶片的最大线性尺寸与厚度的减小比率意味着较小的晶片在另外的多晶金刚石的生长期间较硬并较不可能弯曲和分层。
作为一种选择，第二CVD反应器是第一CVD反应器。
作为一种选择，从第一多晶CVD合成金刚石晶片的至少中心区域切割第二较小的晶片，其中中心区域为第一多晶CVD合成金刚石晶片总面积的至少70％，并且其中第一多晶CVD合成金刚石晶片在至少其中心区域上基本上没有裂纹使得中心区域没有与第一多晶CVD合成金刚石晶片的两个外部主面相交并且延伸大于2mm长度的裂纹。
基材任选具有位于60mm至200mm、80mm至150mm、90mm至110mm、或95mm至105mm范围内的最大线性尺寸。
作为一种选择，载体包含多晶CVD合成金刚石表面。
第二较小的晶片任选通过钎焊、焊接或机械粘贴中的任何项定位在载体上。
在基材上边缘和中心点之间的温差任选地不大于60℃、40℃、20℃或10℃中的任何项。
该方法任选地还包括从多晶CVD合成金刚石晶片切割多个第二较小的晶片，并且将多个第二较小的晶片中至少一个粘贴至载体。
作为一种选择，从不小于0.2mm、不小于0.5mm、不小于1.0mm、不小于2.0mm、不小于3.0mm和不小于4.0mm中的任何项选择第一厚度。
作为一种选择，从不小于0.2mm、不小于0.5mm、不小于1.0mm、不小于2.0mm、不小于3.0mm和不小于4.0mm中的任何项选择第二总厚度。
基材任选地由形成碳化物的金属形成。
该方法任选还包括在第二较小的晶片上生长另外的多晶金刚石前加工至少一个第二较小的晶片的表面。
作为一种选择，加工的表面是与基材最初相邻的表面。这是有利的，因为位于该表面的金刚石晶粒比相对表面的金刚石晶粒小。较小的金刚石晶粒更适合于随后生长另外的多晶金刚石。
该方法任选还包括生长第一多晶CVD合成金刚石晶片和使用选自时间、功率密度、压力和气体组成中任何项的不同条件生长另外的多晶CVD合成金刚石材料，使得第一多晶CVD合成金刚石和另外的多晶CVD合成金刚石材料具有不同的性质。
作为一种选择，第一CVD反应器和第二CVD反应器中的任一者是微波等离子体CVD反应器。
根据第二方面，提供了多晶CVD合成金刚石材料，其具有在室温下穿过多晶CVD合成金刚石材料的厚度在1700和2400Wm-1K-1之间的平均热导率，至少2.5mm的总厚度，并且其中厚度包含使用第一生长条件生长的第一多晶金刚石材料的第一厚度和使用第二生长条件生长的第二多晶金刚石材料的第二厚度，第一厚度和第二厚度通过生长事件界面分开。
作为一种选择，该材料具有两个相对的外部主面并且该材料基本上无裂纹使得没有与多晶CVD合成金刚石材料的两外部主面相交的裂纹。
作为一种选择，在室温下穿过多晶CVD合成金刚石材料的厚度的平均热导率选自至少1750Wm-1K-1、1800Wm-1K-1、1850Wm-1K-1、1900Wm-1K-1或1950Wm-1K-1中的任何项。
作为一种选择，多晶CVD合成金刚石材料具有选自至少10mm、至少15mm、至少20mm、至少25mm、至少30mm、至少40mm、至少50mm、至少75mm和至少100mm中的任何项的最大线性尺寸。
作为一种选择，多晶CVD合成金刚石材料的总厚度选自至少2.75mm、3.0mm、3.25mm或3.5mm中的任何项。
生长事件界面任选具有不大于第一厚度的5％、不大于第一厚度的2％和不大于第一厚度的1％的厚度。
第一多晶金刚石材料的第一厚度任选具有与第二多晶金刚石材料的第二厚度不同的组成。
第一多晶金刚石材料的第一厚度任选具有与第二多晶金刚石材料的第二厚度不同的厚度。
根据第三方面，提供了根据以上在第一方面描述的方法制成的多晶CVD合成金刚石材料。
附图说明
现在将通过实例的方式并参照附图描述非限制性实施方案，其中：
图1是显示示例性步骤的流程图；
图2示意说明图1工艺的平面图；
图3是显示根据图1的方法生长的多晶CVD合成金刚石材料的横截面显微照片；
图4是图2的多晶CVD合成金刚石的裁剪的且较高放大倍率图像；
图5是图3的横截面的DiamondviewTM图像；和
图6是抛光的生长表面的微分干涉对比(DIC)图像。
图7示意说明生长状态的多晶CVD金刚石材料的厚度变化和加工多晶CVD金刚石材料的表面的效果的侧视图(未按比例)；和
图8示意说明使用与基材相邻的晶片表面作为新生长表面的效果的侧视图(未按比例)。
具体实施方式
发明人意识到可通过以下方式实现较高的产量和失败生长作业的早期识别：将多晶CVD金刚石晶片生长至第一厚度，将该晶片的可用部分切割成一个或多个较小的多晶CVD金刚石晶片并然后在较小的多晶CVD金刚石晶片上继续金刚石生长。以这种方式，如果在生长作业开始时出现问题，当加工第一多晶CVD金刚石晶片以形成较小的晶片时早期识别该问题。此外，如果在较小的晶片上继续金刚石生长具有如80％的产量，这是相对于整个作业都不会提供可用产量的现有技术的改进。该方法的另外优势在于，可生长在穿过最终材料厚度的不同点处具有不同性质的金刚石。该方法的另外优势在于，可以接近最终形状生长多晶CVD金刚石，从而需要较少的加工来形成最终的产品。
在图1的流程图中说明该工艺，其中以下编号对应于流程图的编号：
S1.将基材定位在第一CVD反应器中。合适的CVD反应器的实例描述于WO 2104/026930。可使用任何合适的基材例如耐火的形成碳化物的金属、涂覆有金刚石的基材，如本领域技术人员公知的那样。加工基材以获得低表面粗糙度。在CVD金刚石生长前，可清洁耐火金属基材以确保去除了来自加工的所有污染和/或引晶以帮助在其上金刚石生长的成核。基材的典型尺寸范围为60mm-200mm、80mm-150mm、90mm-110mm或95mm-105mm。
S2.引入工艺气体，将其离子化以在基材附近形成等离子体。工艺气体包括氢和含碳气体例如甲烷。如果需要掺杂多晶金刚石还可添加其它气体。其它类型气体的实例包括含硼气体和含氮气体。
可通过技术人员已知的任何合适方法来形成等离子体，例如使用微波等离子体CVD反应器、热灯丝反应器、等离子体喷射反应器和DC阴极弧喷射反应器中的任何项。
虽然发现了高功率密度和高压力条件有利于某些等级的多晶金刚石材料以高生长速率合成，但是如果使功率密度和压力太高则生长条件变得较不稳定并且较难以均匀的方式控制。
可部分通过微波功率和部分通过使用邻近基材流动的冷却气体来控制基材的温度。通常，在基材上边缘和中心点之间的温差不大于60℃、49℃、20℃或10℃。期望低的温差以减小基材和基材上生长的金刚石材料内的应变，但这可能难以实现。随着基材的最大线性尺寸提高，变得更难以控制温差。
S3.在基材上生长第一多晶CVD合成金刚石晶片至第一厚度。
S4.从第一CVD反应器除去第一多晶CVD合成金刚石晶片。还可从基材除去它。
S5.如图2a中显示，加工多晶CVD合成金刚石晶片1以从多晶CVD合成金刚石晶片切割第二较小的晶片2。图2a显示多晶CVD合成金刚石晶片1的平面图和侧视图。可使用任何合适的切割技术，例如激光切割、放电加工(EDM)(如果金刚石具有合适的导电组成)、机械切割等。然后还可清洁第二较小的晶片2以除去石墨和其它污染，并可进一步加工从而产生具有要求粗糙度、平整度和均匀(或受控)厚度的表面。如图2a中显示，可从多晶CVD合成金刚石晶片1切割多个第二较小的晶片2。注意到不是所有的多晶CVD合成金刚石晶片1可具有充分的品质用于另外的金刚石生长。裂纹、杂质和夹杂物可使部分多晶CVD合成金刚石晶片1不合适。通常，这样的区域将朝向多晶CVD合成金刚石晶片的周边，并且仅中心部分的多晶CVD合成金刚石晶片1可为可用的。
S6.如图2b中显示，第二较小的晶片2通过任何合适的方式定位在载体3上。这样方式的实例包括钎焊、焊接和机械粘贴。在大多数情况下，重要的是在第二较小的晶片2和载体3之间具有均匀的热接触以确保可控制跨第二较小的晶片2表面的温度和温度变化，并且确保在第二较小的晶片2和载体3之间没有出现热点。载体可包括其它较小的晶片、形成碳化物的金属、具有如技术人员已知的多晶金刚石或其它合适材料的涂层的形成碳化物的金属。注意，多个第二较小的晶片2可位于载体上。
S7.载体3和第二较小的晶片2(或多个晶片)定位在第二CVD反应器中。第二CVD反应器可为与用于生长第一多晶CVD合成金刚石晶片相同的CVD反应器，或它可为不同的CVD反应器。
S8.将工艺气体引入反应器并离子化以在基材附近形成等离子体。工艺气体包括含碳气体例如甲烷、氢，并且工艺气体形成等离子体。如果需要掺杂多晶金刚石还可添加其它气体。其它类型气体的实例包括含硼气体和含氮气体。生长条件通常类似于以上在流程图的S2中描述的那些。但注意，生长条件可明显不同以产生具有不同性质的金刚石。例如，可期望具有这样的金刚石材料：其具有第一金刚石层(具有高耐磨损性)，和第二层(具有高热导率)。
S9.在第二较小的晶片2上生长另外的多晶CVD合成金刚石材料4以产生多晶CVD合成金刚石材料的第二总厚度。
S10.将第二较小的晶片2从第二CVD反应器除去，并且如果必要从用于进一步加工的载体除去以形成最终产品例如热散布器或光学窗。或者，可进一步加工第二较小的晶片并且重复步骤S6至S9以产生具有三个或更多个层的金刚石材料。
当检查产生的金刚石材料时，生长事件界面在S2和S3中生长的金刚石层和在步骤S8和S9中生长的金刚石层之间明显。这个界面甚至在生长条件相同时也明显。这可观察作为发光或纹理的改变。即使生长条件在步骤S2和S8中是相同的，倾斜升温(ramp up)至生长条件将留下可见的生长界面。
在示例性工艺中，将具有直径为100mm的形成碳化物的金属盘形式的基材抛光，以得到小于1μm的表面粗糙度Ra。金刚石合成工艺使用功率密度为3.5W mm-2、压力为约200乇和包括氢和含碳气体的工艺气体的微波等离子体CVD反应器。第一多晶CVD金刚石晶片生产为约2.5mm的厚度。
将第一多晶CVD金刚石晶片激光切割成多个第二较小的晶片，每个具有25mm的直径。通过在酸中煮沸以去除石墨和其它污染从而清洁每个第二较小的晶片。
提供涂覆有多晶CVD合成金刚石的第二钨盘。将第二较小的晶片结合到钨盘的涂覆表面。
将具有第二较小晶片的第二钨盘返回CVD反应器并进行生长作业从而将第二层生长至0.8mm的厚度，使总厚度为3.3mm。
图3是显示最终多晶CVD合成金刚石材料5的横截面显微图像。图4是图3的多晶CVD合成金刚石1的裁剪的且较高放大倍率图像。
金刚石材料的第一层6包括一些显微特征和其它缺陷。显微特征描述于WO 2013/087702。多晶金刚石样品的光学显微术大体上揭示了微观裂纹状特征的存在，被称为在单个晶粒内合成期间形成的“显微组织”，这最可能是晶粒间应力的结果。这些显微组织具有不同的形状，然而通常具有约50-100μm的半径，并且显示出对金刚石材料的某些物理性质具有负面影响。可以约x 50的放大倍率在显微镜下观察到显微特征。
另外的金刚石材料的第二层7比第一层2具有更少的显微特征。发现在第一层6和第二层7之间的界面8基本上不含空隙并且甚至当机械加工第二层3的表面时在第一层6和第二层7之间也没有出现分层。
图5是图4的横截面的DiamondviewTM图像，其中原始材料具有特性蓝色和红色着色。Diamondview通过用短波紫外光照射金刚石从而揭示表面荧光。红色着色从多晶金刚石的晶粒内的氮空位中心产生。蓝色着色从位错和晶界产生。观察到两个层；第一层6含有一些红色着色并且第二层7含有极少的红色着色。
图6是第二层7的抛光的生长表面的微分干涉对比(DIC)图像。这显示如预期的具有很少缺陷的高品质材料的表面，其中除了一些暴露的晶粒和没有空隙之外没有可辨别的特征。
当生长多晶CVD金刚石时，跨金刚石表面的厚度变化通常为约10％的厚度。图7a示意说明小的晶片2的侧视图。小晶片的表面9粗糙并且厚度变化了平均厚度的约10％。
如在图7b中显示，一旦在较小的晶片2上生长另外的金刚石10，可在较小的晶片2和另外的金刚石10之间看到生长事件界面11。生长事件界面通常具有的厚度为约10％的较小晶片2的平均厚度。如果代替以下步骤S1至S10，在生长两层之间简单地改变生长条件，则也将观察到生长事件界面。
如果加工第二晶片的表面以降低生长表面上的表面粗糙度并降低第二晶片2的厚度变化，则可观察到薄得多的生长事件界面，如图7c中显示。这个厚度可不大于第一厚度的5％、不大于第一厚度的2％或不大于第一厚度的1％。这样的加工对本领域技术人员是公知的，并且可包括研磨、磨光、抛光和其它公知技术。
注意，这种加工可应用于每个较小晶片2的表面，或可在将其切割成较小的晶片2之前应用于多晶CVD合成金刚石晶片1的表面。
在另外的实施方案中，加工并形成用于另外的金刚石材料10的生长表面的较小晶片2的表面是在最初生长阶段中与基材最初相邻的表面。随着生长CVD多晶金刚石，晶粒变粗，因此在生长开始时与基材相邻的晶粒通常小于与基材相邻的表面相对表面处的晶粒。这在图8中说明。
图8a显示了具有粗糙表面9的较小晶片2和与基材最初相邻的相对表面11。注意，相对的表面还将具有会需要加工的表面粗糙度(未显示)。翻转较小的晶片2并加工两个主要表面9、11以产生低表面粗糙度和均匀的厚度(在图8b和8c中显示)。
粗糙表面9的平均晶粒尺寸大于相对表面的平均晶粒尺寸。因为较小的晶粒尺寸产生较均匀的多晶金刚石材料，所以相对表面11用作其上生长另外的多晶CVD金刚石10的表面。
虽然参考优选实施方案特别显示和描述了这个发明，但是本领域技术人员将理解，可做出形式和细节上的各种改变而不脱离由所附权利要求书限定的本发明范围。
Claims (24)
1.制造多晶CVD合成金刚石晶片的方法，该方法包括：
在第一CVD反应器中定位基材；
将工艺气体引入第一CVD反应器，其中CVD反应器内的工艺气体包含含碳气体和氢，并且使用该工艺气体形成等离子体；
在基材上生长在基材上生长第一多晶CVD合成金刚石晶片至第一厚度；
从第一CVD反应器除去第一多晶CVD合成金刚石晶片；
从基材除去第一多晶CVD合成金刚石晶片；
从多晶CVD合成金刚石晶片切割至少一个第二较小的晶片；
在载体上定位至少一个第二较小的晶片；
在第二CVD反应器中定位载体和第二较小的晶片；
将工艺气体引入第二CVD反应器，其中第二CVD反应器内的工艺气体包含氮、含碳气体和氢，并且使用该工艺气体形成等离子体；和
在第二较小的晶片上生长另外的多晶CVD合成金刚石材料至第二厚度从而产生具有总厚度为第一和第二厚度之和的多晶CVD合成金刚石材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其中第二CVD反应器是第一CVD反应器。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中从第一多晶CVD合成金刚石晶片的至少中心区域切割第二较小的晶片，其中中心区域为第一多晶CVD合成金刚石晶片总面积的至少70％，并且其中第一多晶CVD合成金刚石晶片在至少其中心区域上基本上没有裂纹，使得中心区域没有与第一多晶CVD合成金刚石晶片的两个外部主面相交并且延伸大于2mm长度的裂纹。
4.根据权利要求1、2或3中的任一项所述的方法，其中基材具有位于60mm至200mm、80mm至150mm、90mm至110mm、或95mm至105mm范围内的最大线性尺寸。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中载体包含多晶CVD合成金刚石表面。
6.根据权利要求5所述的方法，其中第二较小的晶片通过钎焊、焊接或机械粘贴中的任何项定位在载体上。
7.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，其中在基材上在边缘和中心点之间的温差不大于60℃、40℃、20℃或10℃。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，还包括从多晶CVD合成金刚石晶片切割多个第二较小的晶片并且将多个第二较小的晶片中至少一个粘贴至载体。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中从不小于0.2mm、不小于0.5mm、不小于1.0mm、不小于2.0mm、不小于3.0mm和不小于4.0mm中的任何项选择第一厚度。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的方法，其中从不小于0.2mm、不小于0.5mm、不小于1.0mm、不小于2.0mm、不小于3.0mm和不小于4.0mm中的任何项选择第二总厚度。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的方法，其中基材是形成碳化物的金属。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的方法，还包括在第二较小的晶片上生长另外的多晶金刚石前加工至少一个第二较小的晶片的表面。
13.根据权利要求12所述的方法，其中加工的表面是与基材最初相邻的表面。
14.根据权利要求1至13中的任一项所述的方法，还包括生长第一多晶CVD合成金刚石晶片和使用选自时间、功率密度、压力和气体组成中的任何项的不同条件生长另外的多晶CVD合成金刚石材料，使得第一多晶CVD合成金刚石和另外的多晶CVD合成金刚石材料具有不同的性质。
15.根据权利要求1至14中的任一项所述的方法，其中第一CVD反应器和第二CVD反应器中的任一者是微波等离子体CVD反应器。
16.多晶CVD合成金刚石材料，具有：
在室温下穿过多晶CVD合成金刚石材料的厚度在1700和2400Wm-1K-1之间的平均热导率；
至少2.5mm的总厚度；并且
其中厚度包含在第一生长条件期间生长的第一多晶金刚石材料的第一厚度和在第二生长条件期间生长的第二多晶金刚石材料的第二厚度，第一厚度和第二厚度通过生长事件界面分开。
17.根据权利要求16所述的多晶CVD合成金刚石材料，其中该材料具有两个相对的外部主面并且该材料基本上无裂纹使得没有与多晶CVD合成金刚石材料的外部主面相交的裂纹。
18.根据权利要求16或17所述的多晶CVD合成金刚石材料，其中在室温下穿过多晶CVD合成金刚石材料的厚度的平均热导率选自至少1750Wm-1K-1、1800Wm-1K-1、1850Wm-1K-1、1900Wm-1K-1或1950Wm-1K-1中的任何项。
19.根据权利要求16至18中的任一项所述的多晶CVD合成金刚石材料，其中多晶CVD合成金刚石材料具有选自至少10mm、至少15mm、至少20mm、至少25mm、至少30mm、至少40mm、至少50mm、至少75mm和至少100mm中的任何项的最大线性尺寸。
20.根据权利要求16至19中的任一项所述的多晶CVD合成金刚石材料，其中总厚度选自至少2.75mm、3.0mm、3.25mm或3.5mm中的任何项。
21.根据权利要求16至20中的任一项所述的多晶CVD合成金刚石材料，其中生长事件界面具有的厚度选自不大于第一厚度的5％、不大于第一厚度的2％和不大于第一厚度的1％中的任何项。
22.根据权利要求16至21中的任一项所述的多晶CVD合成金刚石材料，其中第一多晶金刚石材料的第一厚度具有与第二多晶金刚石材料的第二厚度不同的组成。
23.根据权利要求16至22中的任一项所述的多晶CVD合成金刚石材料，其中第一多晶金刚石材料的第一厚度具有与第二多晶金刚石材料的第二厚度不同的厚度。
24.根据权利要求1至15中的任一项的方法制成的多晶CVD合成金刚石材料。
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