JP2007523819A - 単結晶化学蒸着ダイヤモンドの焼なまし - Google Patents

単結晶化学蒸着ダイヤモンドの焼なまし Download PDF

Info

Publication number
JP2007523819A
JP2007523819A JP2006520305A JP2006520305A JP2007523819A JP 2007523819 A JP2007523819 A JP 2007523819A JP 2006520305 A JP2006520305 A JP 2006520305A JP 2006520305 A JP2006520305 A JP 2006520305A JP 2007523819 A JP2007523819 A JP 2007523819A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
single crystal
diamond
cvd diamond
temperature
raising
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2006520305A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4846578B2 (ja
JP2007523819A5 (ja
Inventor
ヘムリー，ラッセル，ジェイ．
モウ，ホ−クワン
ヤン，チ−シウ
Original Assignee
カーネギー インスチチューション オブ ワシントン
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by カーネギー インスチチューション オブ ワシントン filed Critical カーネギー インスチチューション オブ ワシントン
Publication of JP2007523819A publication Critical patent/JP2007523819A/ja
Publication of JP2007523819A5 publication Critical patent/JP2007523819A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4846578B2 publication Critical patent/JP4846578B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B33/02—Heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/25—Diamond
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/25—Diamond
    • C01B32/26—Preparation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/26—Deposition of carbon only
    • C23C16/27—Diamond only
    • C23C16/274—Diamond only using microwave discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/26—Deposition of carbon only
    • C23C16/27—Diamond only
    • C23C16/277—Diamond only using other elements in the gas phase besides carbon and hydrogen; using other elements besides carbon, hydrogen and oxygen in case of use of combustion torches; using other elements besides carbon, hydrogen and inert gas in case of use of plasma jets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/26—Deposition of carbon only
    • C23C16/27—Diamond only
    • C23C16/279—Diamond only control of diamond crystallography
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/10—Heating of the reaction chamber or the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/10—Heating of the reaction chamber or the substrate
    • C30B25/105—Heating of the reaction chamber or the substrate by irradiation or electric discharge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/04—Diamond
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/76—Television signal recording
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B2220/00—Record carriers by type
    • G11B2220/20—Disc-shaped record carriers
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B2220/00—Record carriers by type
    • G11B2220/60—Solid state media
    • G11B2220/65—Solid state media wherein solid state memory is used for storing indexing information or metadata
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/76—Television signal recording
    • H04N5/765—Interface circuits between an apparatus for recording and another apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/76—Television signal recording
    • H04N5/765—Interface circuits between an apparatus for recording and another apparatus
    • H04N5/775—Interface circuits between an apparatus for recording and another apparatus between a recording apparatus and a television receiver
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/76—Television signal recording
    • H04N5/78—Television signal recording using magnetic recording
    • H04N5/781—Television signal recording using magnetic recording on disks or drums
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/79—Processing of colour television signals in connection with recording
    • H04N9/80—Transformation of the television signal for recording, e.g. modulation, frequency changing; Inverse transformation for playback
    • H04N9/804—Transformation of the television signal for recording, e.g. modulation, frequency changing; Inverse transformation for playback involving pulse code modulation of the colour picture signal components
    • H04N9/8042—Transformation of the television signal for recording, e.g. modulation, frequency changing; Inverse transformation for playback involving pulse code modulation of the colour picture signal components involving data reduction
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/79—Processing of colour television signals in connection with recording
    • H04N9/80—Transformation of the television signal for recording, e.g. modulation, frequency changing; Inverse transformation for playback
    • H04N9/82—Transformation of the television signal for recording, e.g. modulation, frequency changing; Inverse transformation for playback the individual colour picture signal components being recorded simultaneously only
    • H04N9/8205—Transformation of the television signal for recording, e.g. modulation, frequency changing; Inverse transformation for playback the individual colour picture signal components being recorded simultaneously only involving the multiplexing of an additional signal and the colour video signal

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Television Signal Processing For Recording (AREA)

Abstract

ＣＶＤダイヤモンドをダイヤモンド安定相外の少なくとも１５００度Ｃの設定温度および少なくとも４．０ ＧＰaの圧に上げることにより、ＣＶＤダイヤモンドが単結晶ＣＶＤダイヤモンドであるＣＶＤダイヤモンドの光学的透明度を改善する方法。

Description

本発明は、参照により本明細書に含めるものとする２００３年７月１４日に申請された米国特許仮出願番号第６０／４８６，４３５号により優先権の恩恵を主張する。
政府の権益の記述
本発明は、国立科学財団(National Science Foundation)からの付与番号ＥＡＲ〜０１３５６２６のもとに米国政府の支持を受けて為された。米国政府は、本発明に一定の権利を有する。
本発明は、ダイヤモンドの焼なまし、更に詳しくは単結晶ＣＶＤダイヤモンドの焼なましに関する。
ダイヤモンドの化学蒸着成長は、前駆体分子を有する気相炭素中にエネルギーを賦与することにより達成される。例えば、マイクロ波エネルギーを用いて、種晶ダイヤモンド上にダイヤモンドを形成するように炭素を蒸着するプラズマを生じさせることができる。最近まで、ダイヤモンドを成長させる全てのＣＶＤ法が、多結晶ダイヤモンドまたは非常に薄い層の単結晶ダイヤモンドに帰した。本明細書の発明者等は、参照により本明細書に含めるものとする２００２年１１月６日に申請された同時係属中の特許出願番号第１０／２８８，４９９号に開示されている大単結晶(large single crystal)ＣＶＤを成長させるマイクロ波プラズマＣＶＤ法を開発した。
本発明者等のマイクロ波プラズマＣＶＤ法は、１時間に１５０マイクロメートルまでの速度で種晶ダイヤモンド例えば黄色のＩｂ型HPHT合成ダイヤモンド上に単結晶ダイヤモンドを成長させることができる。本発明者等のマイクロ波プラズマＣＶＤ法により製造されるダイヤモンドの色は、ダイヤモンドが成長する温度に依存する。更に詳しくは、ダイヤモンドが、プラズマ中の気体の混合物に依存する特定の温度範囲内で成長する時、無色のダイヤモンドを製造することができる。しかしながら、特定の範囲外の温度で製造されるダイヤモンドは、色が黄色または褐色である。
よって、本発明は、関連技術の制限および欠点による一つ以上の問題を実質的に回避する単結晶ＣＶＤダイヤモンドの焼なましに向けられる。
本発明の目的は、単結晶ＣＶＤダイヤモンドの色を淡くするか又は色を取り除くことである。
本発明の別の目的は単結晶ＣＶＤダイヤモンドから欠点を排除することである。
本発明の別の目的は、単結晶ＣＶＤダイヤモンドの光学的特性を強化することである。
本発明の更なる特徴および効果（advantages）は、部分的には後に続く説明にて述べられており、そして部分的にはその説明から明白である、または本発明の実施により知ることができる。本発明の目的および他の効果は、ここに記載された説明および請求項にて特に指摘される構成により理解され、また達成される。
これらの目的および他の効果を達成するには、具体的に示され広く述べられる本発明の目的に従い、単結晶ＣＶＤダイヤモンドの光学的透明度を改善する方法は、ＣＶＤダイヤモンドを少なくとも４．０ ＧＰaの圧で少なくとも１５００度Ｃの設定温度に上げることを含む。
前記一般的説明および次に示す本発明の詳細な説明の両方が、例示的かつ説明的で、請求項に記載の本発明の更なる説明を提供することを意図していることが理解されるであろう。
そこで、本発明の好ましい態様に詳細に言及する。
本発明者等は、彼等のマイクロ波プラズマＣＶＤ法を用いて種晶ダイヤモンド例えばＩｂ型｛１００｝HPHT合成ダイヤモンド上に１ミリメートルを越える厚さで単結晶ダイヤモンドを成長させた。成長速度を約５０〜１５０μm／ｈに増大させ、平滑｛１００｝面成長を促進するために、単結晶ＣＶＤダイヤモンドを、Ｎ2／ＣＨ4＝０．２〜５．０％、ＣＨ4／Ｈ2＝１２〜２０％の雰囲気下で１２０〜２２０トールの総合圧を用い９００〜１５００度Ｃの温度で成長させた。ラマンスペクトルは、ダイヤモンドが＜９５０℃または＞１４００℃で成長する場合に単結晶ＣＶＤダイヤモンドを褐色または黄色にする少量の水素化無定形炭素（ａ−Ｃ：Ｈ）4および窒素含有ａ−Ｃ：Ｈ（Ｎ：ａ−Ｃ：Ｈ）4を示す。更に、光ルミネセンス（ＰＬ）スペクトルは、窒素−空格子点(vacancy)（Ｎ−Ｖ）不純物を示す。
ＣＶＤ単結晶ダイヤモンドは、より高い温度の１４００〜１５００度でより速く成長するが、その結果できたダイヤモンドは褐色を有する。色にかかわらず、本発明者等のマイクロ波プラズマＣＶＤ法によりできる単結晶ＣＶＤダイヤモンドは、依然として不純物を有する場合がある。当然のことながら、より淡い色のダイヤモンド、より半透明のダイヤモンドまたは無色のダイヤモンドが望ましい。
褐色の天然ダイヤモンドの褐色を淡くすること、および高圧高温焼なましによる不純物の減少が、I. M. Reinitz 等 Gems & Gemology 36, 128-137 (2000) により報告された。しかしながら、本発明者等は、従来の高圧高温装置内の反応容器を用いる１８００〜２９００℃の温度および５〜７ ＧＰａの圧で約１〜６０分間の単結晶黄色または褐色ＣＶＤダイヤモンドのＨＰＨＴ焼なましが、いくつかの単結晶褐色ＣＶＤダイヤモンドを透明な無色の単結晶ダイヤモンドに変えることを発見した。更に詳しくは、４〜５％のＮ2／ＣＨ4比を含む雰囲気下で約１４００〜１４６０度Ｃの温度にて高い成長速度で成長した単結晶黄色または淡褐色ＣＶＤダイヤモンドを、無色の単結晶ダイヤモンドになるように焼なましすることができる。更に、このような焼なまししたＣＶＤダイヤモンドのラマンおよびＰＬスペクトルは、このような無色単結晶ダイヤモンド中の水素化無定形炭素の消失およびＮ−Ｖ不純物の顕著な減少を示す。これらの変化は、褐色の天然ダイヤモンドのＨＰＨＴ焼なましによりもたらされる透明度の増大のI. M. Reinitz 等による報告と類似していると考えられる。
反応容器は、セル、例えば参照により本明細書に含めるものとする米国特許第３，７４５，６２３号または第３，９１３，２８０号に記載されているものであってもよい。セル全体を、１分という短さ又は１時間という長さであってもよい時間にわたりセルまたは反応容器の圧／温度条件が黒鉛安定相内または丁度ダイヤモンド安定相内にあるように４．０ ＧＰａより大きい例えば５〜７ ＧＰａの圧に供し、１５００度Ｃより高い例えば１８００〜２９００度Ｃの温度に加熱する。単結晶ＣＶＤダイヤモンドが黒鉛にならないように圧を解除する前にセルを冷ます。
実施例１
単結晶ＣＶＤダイヤモンドを、ワシントンのカーネギー研究所(Carnegie Institution)にて黄色のＩｂ型ＨＰＨＴ合成ダイヤモンド上に約１５００度Ｃの温度で５％のＮ2／ＣＨ4比を用いて成長させた。単結晶ダイヤモンドＣＶＤダイヤモンドの寸法は、１センチメートル四方で厚さが１ミリメートルより僅かに厚かった。単結晶ダイヤモンドＣＶＤダイヤモンドの色は、褐色であった。次いで、Ｉｂ型ＨＰＨＴ合成種晶ダイヤモンド上の褐色単結晶ＣＶＤダイヤモンドを、反応容器内に試料として入れた。
反応容器を、従来のＨＰＨＴ装置に入れた。初めに圧を５．０ ＧＰａの圧に上げ、次いで、温度を迅速に２２００度Ｃに上げた。試料を、これらの焼なまし条件で５分間維持し、次いで、圧を解除する前に、温度を約１分にわたり室温に下げた。
試料を反応容器から取り出し、光学顕微鏡下で調査した。褐色単結晶ＣＶＤダイヤモンドは、淡い緑色に変わり、黄色Ｉｂ型ＨＰＨＴ合成ダイヤモンドにしっかり接着したままであった。合成Ｉｂ型ダイヤモンドの黄色は、より淡い黄色又はより半透明の黄色になった。
実施例２
焼なまし条件を１時間維持したことを除いては上記の実施例１と同じであった。暗褐色単結晶ＣＶＤダイヤモンドは、実施例１でできた淡い緑色よりも半透明である淡い緑色に変わり、黄色Ｉｂ型ＨＰＨＴ合成ダイヤモンドにしっかり接着したままであった。Ｉｂ型ＨＰＨＴ合成ダイヤモンドの黄色は、より淡い黄色又はより半透明の黄色になった。
実施例３
単結晶ＣＶＤダイヤモンドを、ワシントンのカーネギー研究所にて黄色の合成Ｉｂ型ダイヤモンド上に約１４５０度Ｃの温度で５％のＮ2／ＣＨ4比を用いて成長させた。単結晶ダイヤモンドＣＶＤダイヤモンドの寸法は、１センチメートル四方で厚さが１ミリメートルより僅かに厚かった。単結晶ダイヤモンドＣＶＤダイヤモンドの色は、淡い褐色または黄色であった。言い換えると、上記実施例１における単結晶ＣＶＤダイヤモンドの褐色ほど暗くはない淡い褐色であった。次いで、Ｉｂ型ＨＰＨＴ合成種晶ダイヤモンド上の黄色または淡い褐色単結晶ＣＶＤダイヤモンドを、反応容器内に試料として入れた。
反応容器を、従来のＨＰＨＴ装置に入れた。圧を約５．０ ＧＰａの圧に上げ、次いで、温度を迅速に約２２００度Ｃに上げた。試料を、これらの焼なまし条件で５分間維持し、次いで、圧を解除する前に、温度を約１分にわたり室温に下げた。
試料を反応容器から取り出し、光学顕微鏡下で調査した。淡い褐色または黄色単結晶ＣＶＤダイヤモンドは無色になり、黄色Ｉｂ型ＨＰＨＴ合成ダイヤモンドにしっかり接着したままであった。Ｉｂ型ＨＰＨＴ合成ダイヤモンドの黄色は、やはり、より淡い黄色又はより半透明の黄色になった。
実施例４
無色のマイクロ波プラズマ単結晶ＣＶＤ成長ダイヤモンドをＮ2／ＣＨ4＝５％の雰囲気下で〜１２００度Ｃの温度で焼なまししたことを除いては実施例１と同じであった。焼なましした後、マイクロ波プラズマ単結晶ＣＶＤ成長ダイヤモンドは青色であった。この青色のマイクロ波プラズマ単結晶ＣＶＤ成長ダイヤモンドは、＞２０ ＭＰａ ｍ1/2の非常に高い靱性(toughness)を有した。硬さ(hardness)は、約〜１４０ ＧＰａであった。
実施例５
無色のマイクロ波プラズマ単結晶ＣＶＤ成長ダイヤモンドをＮ2／ＣＨ4＝．５％の雰囲気下で〜１２００度Ｃの温度で焼なまししたことを除いては実施例１と同じであった。マイクロ波プラズマ単結晶ＣＶＤ成長ダイヤモンドは、依然として無色であった。この無色のマイクロ波プラズマ単結晶ＣＶＤ成長ダイヤモンドは、〜１６０ ＧＰａの硬さおよび〜１０ ＭＰａ ｍ1/2の靱性を有した。
本発明はその精神または不可欠な特性から逸脱することなくいくつかの形態で実施することができることから、上述の実施態様は特に断らない限り前記の説明の細部により制限されないことはやはり理解されるべきであり、むしろ付記する請求項で定義されるその精神および範囲内でひろく解釈されるべきであり、従って、請求項の境界および範囲、またはこのような境界および範囲と同等なものの内側にある全ての変更および改変は、従って付記する請求項により包含されるものとする。

Claims (9)

  1. ＣＶＤダイヤモンドをダイヤモンド安定相外の少なくとも１５００度Ｃの設定温度および少なくとも４．０ ＧＰaの圧に上げることにより、ＣＶＤダイヤモンドが単結晶ＣＶＤダイヤモンドであるＣＶＤダイヤモンドの光学的透明度を改善する方法。
  2. ＣＶＤダイヤモンドが別の材料上の単結晶被覆物である、請求項１の方法。
  3. 単結晶ＣＶＤダイヤモンドの温度を上げる工程が、単結晶ＣＶＤダイヤモンドを約１８００度Ｃから約２９００度Ｃの設定温度に上げる工程を更に含む、請求項１の方法。
  4. 単結晶ＣＶＤダイヤモンドの温度を上げる工程が、単結晶ＣＶＤダイヤモンドの温度を設定温度で約１分未満にわたり維持する工程を更に含む、請求項１の方法。
  5. 単結晶ＣＶＤダイヤモンドの温度を上げる工程が、約１分から５分の間にわたり単結晶ＣＶＤダイヤモンドの温度を少なくとも１５００度Ｃに上げる工程を更に含む、請求項１の方法。
  6. 単結晶ＣＶＤダイヤモンドの温度を上げる工程が、約５．０ ＧＰaの圧でＣＶＤダイヤモンドの温度を約２２００度Ｃに上げる工程を含む、請求項１の方法。
  7. 設定温度に達した後、単結晶ＣＶＤダイヤモンド上の圧を維持しながらＣＶＤの温度を環境温度に下げる工程を更に含む、請求項１の方法。
  8. 単結晶ＣＶＤダイヤモンドが、初めに茶色であり、そして無色になる、請求項１の方法。
  9. ４−５％Ｎ2／ＣＨ4を含む雰囲気下で約１４００〜１４６０度Ｃの温度で単結晶褐色ダイヤモンドを成長させる工程を更に含む、請求項１の方法。
JP2006520305A 2003-07-14 2004-07-14 単結晶化学蒸着ダイヤモンドの焼なまし Active JP4846578B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US48643503P 2003-07-14 2003-07-14
US60/486,435 2003-07-14
PCT/US2004/022612 WO2005007937A2 (en) 2003-07-14 2004-07-14 Annealing single crystal chemical vapor deposition diamonds

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2007523819A true JP2007523819A (ja) 2007-08-23
JP2007523819A5 JP2007523819A5 (ja) 2011-09-22
JP4846578B2 JP4846578B2 (ja) 2011-12-28

Family

ID=34079231

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006520305A Active JP4846578B2 (ja) 2003-07-14 2004-07-14 単結晶化学蒸着ダイヤモンドの焼なまし
JP2006520303A Pending JP2007531679A (ja) 2003-07-14 2004-07-14 強靭なダイヤモンド及びその製法
JP2006520304A Active JP4960090B2 (ja) 2003-07-14 2004-07-14 極度に硬いダイヤモンド及びその製法

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006520303A Pending JP2007531679A (ja) 2003-07-14 2004-07-14 強靭なダイヤモンド及びその製法
JP2006520304A Active JP4960090B2 (ja) 2003-07-14 2004-07-14 極度に硬いダイヤモンド及びその製法

Country Status (14)

Country Link
US (7) US7157067B2 (ja)
EP (3) EP1663866A4 (ja)
JP (3) JP4846578B2 (ja)
KR (3) KR101111690B1 (ja)
CN (3) CN100402421C (ja)
AU (3) AU2004258193B2 (ja)
BR (3) BRPI0412647A (ja)
CA (3) CA2532227A1 (ja)
HK (3) HK1093334A1 (ja)
IL (4) IL173102A0 (ja)
RU (3) RU2323281C2 (ja)
TW (3) TWI371506B (ja)
WO (3) WO2005007937A2 (ja)
ZA (3) ZA200600883B (ja)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2003259418A1 (en) * 2002-09-06 2004-03-29 Element Six Limited Coloured diamond
US7157067B2 (en) * 2003-07-14 2007-01-02 Carnegie Institution Of Washington Tough diamonds and method of making thereof
EP1953273A3 (en) * 2003-12-12 2011-10-12 Element Six Limited Method of incorporating a mark in CVD diamond
CN101023028A (zh) * 2004-09-10 2007-08-22 华盛顿卡内基研究所 超硬cvd单晶金刚石及其三维生长
JP5002982B2 (ja) * 2005-04-15 2012-08-15 住友電気工業株式会社 単結晶ダイヤモンドの製造方法
US8641999B2 (en) * 2005-07-11 2014-02-04 SCIO Diamond Technology Corporation Carbon grit
TWI410538B (zh) * 2005-11-15 2013-10-01 Carnegie Inst Of Washington 建基於以快速生長速率製造之單晶ｃｖｄ鑽石的新穎鑽石的用途／應用
JP5284575B2 (ja) * 2006-10-31 2013-09-11 住友電気工業株式会社 ダイヤモンド単結晶及びその製造方法
WO2009045445A1 (en) * 2007-10-02 2009-04-09 Carnegie Institution Of Washington Low pressure method annealing diamonds
WO2009114130A2 (en) 2008-03-13 2009-09-17 Michigan State University Process and apparatus for diamond synthesis
EP2286459A4 (en) * 2008-05-05 2014-03-12 Carnegie Inst Of Washington ULTRA-RESISTANT BORDOTIC CRYSTAL DIAMOND
US20100028556A1 (en) * 2008-05-09 2010-02-04 Apollo Diamond Gemstone Corporation Chemical vapor deposition colored diamond
EP2376681B1 (en) * 2008-11-25 2014-06-11 Carnegie Institution Of Washington Production of single crystal cvd diamond rapid growth rate
US20100192474A1 (en) * 2009-01-30 2010-08-05 Lehigh University Ultrahard stishovite nanoparticles and methods of manufacture
TR201816224T4 (tr) * 2009-06-26 2018-11-21 Element Six Tech Ltd Fantezi soluk mavi veya fantezi soluk mavi/yeşil tek kristalli CVD elmas yapmak için usul ve elde edilen ürün.
US9255009B2 (en) * 2009-06-26 2016-02-09 Element Six Technologies Limited Diamond material
CN101705478B (zh) * 2009-12-04 2011-06-01 北京科技大学 一种提高自支撑金刚石膜强度的方法
US9023307B2 (en) 2010-05-17 2015-05-05 Carnegie Institution Of Washington Production of large, high purity single crystal CVD diamond
SG179318A1 (en) * 2010-09-27 2012-04-27 Gemesis Company S Pte Ltd Method for growing white color diamonds by using diborane and nitrogen in combination in a microwave plasma chemical vapor deposition system
GB201121642D0 (en) 2011-12-16 2012-01-25 Element Six Ltd Single crtstal cvd synthetic diamond material
GB201205743D0 (en) * 2012-03-30 2012-05-16 Element Six Ltd Pressure cartridge
JP5527628B2 (ja) * 2012-04-09 2014-06-18 住友電気工業株式会社 ダイヤモンド単結晶
US9469918B2 (en) 2014-01-24 2016-10-18 Ii-Vi Incorporated Substrate including a diamond layer and a composite layer of diamond and silicon carbide, and, optionally, silicon
US11753740B2 (en) * 2019-11-18 2023-09-12 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Diamond substrate and method for manufacturing the same
CN111778553A (zh) * 2020-07-29 2020-10-16 哈尔滨工业大学 用于提升cvd单晶金刚石品质的籽晶连续减薄等离子体退火方法
CN113816737B (zh) * 2021-09-09 2022-10-11 四川大学 一种高效制备透明金刚石材料的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07331441A (ja) * 1994-03-11 1995-12-19 General Electric Co <Ge> 強化された化学蒸着ダイヤモンド
US20030084839A1 (en) * 2001-11-07 2003-05-08 Hemley Russell J. Apparatus and method for diamond production

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3913280A (en) 1971-01-29 1975-10-21 Megadiamond Corp Polycrystalline diamond composites
US3745623A (en) 1971-12-27 1973-07-17 Gen Electric Diamond tools for machining
JP2620252B2 (ja) * 1987-09-17 1997-06-11 住友電気工業株式会社 窒素含有硬質炭素膜の製造方法
US4985226A (en) * 1988-06-20 1991-01-15 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Hole-burning material and production thereof
JP2921063B2 (ja) * 1990-08-22 1999-07-19 住友電気工業株式会社 高品質ダイヤモンドの気相合成方法
JP3077206B2 (ja) * 1991-01-10 2000-08-14 住友電気工業株式会社 ダイヤモンド膜及びその製造方法
US5397428A (en) * 1991-12-20 1995-03-14 The University Of North Carolina At Chapel Hill Nucleation enhancement for chemical vapor deposition of diamond
US5443032A (en) * 1992-06-08 1995-08-22 Air Products And Chemicals, Inc. Method for the manufacture of large single crystals
RU2006538C1 (ru) * 1992-07-14 1994-01-30 Акционерное общество "Компакт Лтд" Способ выращивания алмазов
JP3484749B2 (ja) * 1994-04-04 2004-01-06 住友電気工業株式会社 ダイヤモンドの合成法
US5451430A (en) * 1994-05-05 1995-09-19 General Electric Company Method for enhancing the toughness of CVD diamond
JP3728465B2 (ja) * 1994-11-25 2005-12-21 株式会社神戸製鋼所 単結晶ダイヤモンド膜の形成方法
US5653800A (en) * 1995-08-03 1997-08-05 Eneco, Inc. Method for producing N-type semiconducting diamond
JPH0948694A (ja) * 1995-08-04 1997-02-18 Kobe Steel Ltd 単結晶ダイヤモンド膜の形成方法
RU2099283C1 (ru) * 1996-06-05 1997-12-20 Закрытое акционерное общество "Техно-ТМ" Покрытие на основе алмазоподобного материала и способ его получения
JP3125046B2 (ja) * 1997-11-21 2001-01-15 工業技術院長 ダイヤモンド単結晶薄膜製造方法
US6582513B1 (en) * 1998-05-15 2003-06-24 Apollo Diamond, Inc. System and method for producing synthetic diamond
AU1198900A (en) * 1998-10-01 2000-04-17 Uab Research Foundation, The A process for ultra smooth diamond coating on metals and uses thereof
GB2383588B (en) 2000-06-15 2004-05-05 Element Six Single crystal diamond prepared by CVD
RU2202513C1 (ru) * 2001-10-03 2003-04-20 Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет Способ выращивания слоя твердого углерода
US6811610B2 (en) * 2002-06-03 2004-11-02 Diamond Innovations, Inc. Method of making enhanced CVD diamond
US7157067B2 (en) * 2003-07-14 2007-01-02 Carnegie Institution Of Washington Tough diamonds and method of making thereof
JP4547493B2 (ja) * 2006-02-08 2010-09-22 独立行政法人産業技術総合研究所 ダイヤモンド単結晶の製造方法及びダイヤモンド単結晶

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07331441A (ja) * 1994-03-11 1995-12-19 General Electric Co <Ge> 強化された化学蒸着ダイヤモンド
US20030084839A1 (en) * 2001-11-07 2003-05-08 Hemley Russell J. Apparatus and method for diamond production

Also Published As

Publication number Publication date
IL173100A (en) 2010-12-30
IL207054A (en) 2011-12-29
JP2007531680A (ja) 2007-11-08
EP1664373A4 (en) 2010-05-05
WO2005007937A3 (en) 2006-02-02
KR101151768B1 (ko) 2012-06-15
EP1664394B1 (en) 2017-11-22
TW200504254A (en) 2005-02-01
AU2004258193B2 (en) 2010-09-16
TWI371506B (en) 2012-09-01
EP1663866A4 (en) 2010-05-05
JP4846578B2 (ja) 2011-12-28
CA2532227A1 (en) 2005-01-27
WO2005007936A3 (en) 2006-07-20
RU2325323C2 (ru) 2008-05-27
KR20060035757A (ko) 2006-04-26
CN100402421C (zh) 2008-07-16
EP1664394A2 (en) 2006-06-07
US7713507B2 (en) 2010-05-11
AU2004258192A1 (en) 2005-01-27
KR20060126891A (ko) 2006-12-11
BRPI0412536A (pt) 2006-09-19
IL173102A0 (en) 2006-06-11
WO2005007935A3 (en) 2006-02-02
ZA200600884B (en) 2007-03-28
CA2532362A1 (en) 2005-01-27
JP4960090B2 (ja) 2012-06-27
RU2324764C2 (ru) 2008-05-20
TW200502444A (en) 2005-01-16
ZA200600885B (en) 2007-04-25
WO2005007935A2 (en) 2005-01-27
IL173101A (en) 2011-02-28
HK1095611A1 (en) 2007-05-11
CN1823008A (zh) 2006-08-23
KR20060063887A (ko) 2006-06-12
RU2323281C2 (ru) 2008-04-27
AU2004258191B2 (en) 2009-03-12
EP1664373A2 (en) 2006-06-07
US20070077192A1 (en) 2007-04-05
CN100519831C (zh) 2009-07-29
EP1663866A2 (en) 2006-06-07
EP1664394A4 (en) 2010-05-05
BRPI0411984A (pt) 2006-08-29
US20060185583A1 (en) 2006-08-24
BRPI0412647A (pt) 2006-09-26
CA2532384A1 (en) 2005-01-27
CA2532384C (en) 2014-04-01
HK1101705A1 (en) 2007-10-26
US7309477B2 (en) 2007-12-18
ZA200600883B (en) 2007-04-25
RU2006104551A (ru) 2006-07-27
US20050011433A1 (en) 2005-01-20
KR101277228B1 (ko) 2013-06-26
TWI345000B (en) 2011-07-11
US20070290408A1 (en) 2007-12-20
US7157067B2 (en) 2007-01-02
CN1942610B (zh) 2010-06-09
IL173100A0 (en) 2006-06-11
IL173101A0 (en) 2006-06-11
JP2007531679A (ja) 2007-11-08
TWI342902B (en) 2011-06-01
AU2004258192B2 (en) 2008-12-04
CN1942610A (zh) 2007-04-04
WO2005007936A2 (en) 2005-01-27
US7754180B2 (en) 2010-07-13
CN1853001A (zh) 2006-10-25
KR101111690B1 (ko) 2012-02-17
US20080241049A1 (en) 2008-10-02
US20050034650A1 (en) 2005-02-17
HK1093334A1 (en) 2007-03-02
RU2006104555A (ru) 2006-08-27
US20050025886A1 (en) 2005-02-03
IL207054A0 (en) 2010-12-30
CA2532362C (en) 2012-06-26
WO2005007937A2 (en) 2005-01-27
US20060144322A9 (en) 2006-07-06
US7115241B2 (en) 2006-10-03
RU2006104552A (ru) 2006-09-10
AU2004258193A1 (en) 2005-01-27
AU2004258191A1 (en) 2005-01-27
TW200513552A (en) 2005-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4846578B2 (ja) 単結晶化学蒸着ダイヤモンドの焼なまし
TW200923146A (en) Low pressure method of annealing diamonds
TW201035393A (en) Production of single crystal CVD diamond at rapid growth rate
JP2013532109A (ja) 大形、高純度、単結晶のｃｖｄダイヤモンドの生成
Mitsuda et al. Effect of high supersaturation at the initial stage on diamond nucleation phenomena

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100713

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20100930

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20101007

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101209

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110201

A524 Written submission of copy of amendment under article 19 pct

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A524

Effective date: 20110601

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20110808

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110913

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111012

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141021

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4846578

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250