JP2011524847A - 単結晶ダイヤモンドの成長方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(a)少なくとも一つのダイヤモンドのシードを提供すること、
(b)ダイヤモンドの成長用の炭素含有ガスを含み、かつガス窒素含有ガスを含む反応ガスを供給することを含む、化学気相蒸着によりダイヤモンドを成長させるための条件にシードを曝露すること、および
(c)ダイヤモンドが、欠陥やグラファイト内包物なしにステップ成長できるように、反応ガス中の他のガスに対する窒素含有ガスの量を制御すること
を含む方法を提供する。
プレートレットはダイヤモンド格子に挿入された1つまたは2つの追加の原子層からなる。プレートレットの性質は未だにダイヤモンド格子で詳細に分析されている。ただし、対応する赤外バンドは、かなりの量の窒素を含むダイヤモンドにのみ観測されているという事実は、プレートレットが窒素を含み、かつ、おそらく部分的または完全に窒素で構成されていることを示唆している。プレートレットピークの位置は、試料間で1354〜1384cm−1の範囲で変化した。この位置の変化は、AおよびB凝集体の欠陥による、結晶への誘起歪みに対するプレートレットの感受性に起因する。プレートレット吸収の存在は、A凝集体は、B凝集体を形成して拡散を開始することを示す。プレートレットのピーク位置が、プレートレットのサイズと逆相関している。
Claims (17)
- 化学気相蒸着による単結晶ダイヤモンドの形成方法であって、
(a)少なくとも一つのダイヤモンドのシードを提供すること、
(b)ダイヤモンドを成長させるための炭素含有ガスと、窒素含有ガスとを含む反応ガスを供給することを含む、化学気相蒸着によりダイヤモンドを成長させるための条件にシードを曝露すること、
(c)ダイヤモンドが、欠陥やグラファイト内包物なしにステップ成長できるように、反応ガス中の他のガスに対する窒素含有ガスの量を制御すること
を含む、方法。 - 前記反応ガス中の窒素含有ガスの量は、0.0001〜0.02体積%の範囲である、請求項1に記載の単結晶ダイヤモンドの形成方法。
- ジボランを反応ガス中にさらに含む、請求項1に記載の単結晶ダイヤモンドの形成方法。
- 前記ジボランは、0.0002〜0.002体積%の範囲に存在する、請求項3の単結晶ダイヤモンドの形成方法。
- 前記窒素含有ガスは、水素中の窒素、酸素中の窒素、ヘリウム中の窒素、いずれかまたは窒素酸化物中の窒素、およびジボラン中の窒素からなる群より選択される、請求項1に記載の形成単結晶ダイヤモンドの形成方法。
- 前記化学蒸着は、750〜1200℃の範囲の温度でシードを維持することを含む、請求項1に記載の単結晶ダイヤモンドの形成方法。
- 前記化学蒸着は、120〜の160ミリバール範囲の圧力でシードを維持することを含む、請求項1に記載の単結晶ダイヤモンドの形成方法。
- 前記炭素含有ガスはメタンを含む、請求項1に記載の単結晶ダイヤモンドの形成方法。
- 前記反応ガスは、さらに水素を含む、請求項1に記載の単結晶ダイヤモンドの形成方法。
- 前記化学蒸着は、マイクロ波プラズマの存在下で、反応ガス中の水素により発生する、請求項1に記載の単結晶ダイヤモンドの形成方法。
- 前記マイクロ波プラズマは、6000ワット、2.45GHzで動作するマグネトロンによって生成される、請求項10に記載の単結晶ダイヤモンドの形成方法。
- 前記反応ガスは、約30l/時間のガス流量で反応チャンバーを通過する、請求項1に記載の単結晶ダイヤモンドの形成方法。
- 前記シードは(100)結晶配向に配向される、請求項1に記載の単結晶ダイヤモンドの形成方法。
- 前記反応ガスは、メタン:20〜80 SCCM(標準立方センチ/分)、水素:300〜800 SCCM、窒素:0.0005〜0.2 SCCM、ジボラン:0.0001〜0.01 SCCM、及び酸素:1〜10 SCCMの相対量である、請求項1に記載の単結晶ダイヤモンドの形成方法。
- 前記ダイヤモンドのシードサイズは3×3mm×0.5mmの間である、請求項1に記載の単結晶ダイヤモンドの形成方法。
- 請求項1〜15のいずれかの一項に記載の方法により製造される、ダイヤモンド。
- 前記ダイヤモンドは宝石品質のダイヤモンドである、請求項16のダイヤモンド。
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