JP2012530676A - ファンシーな橙色の単結晶cvdダイヤモンドの製造方法及び得られた製品 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
ダイヤモンドに色中心を導入することによって製造されたファンシーな色の合成及び天然ダイヤモンドの例は、先行技術で知られている。例えば、EP0615954A及びEP0316856Aは、結晶内に格子欠陥(侵入型及び孤立空孔)を形成するための合成ダイヤモンド材料の電子ビーム又は中性子ビームによる照射について記載している。その後、ダイヤモンド結晶を所定温度範囲でアニールして色中心を形成する。これらの公報はいずれも橙色のダイヤモンド材料を開示していない。
US2004/0175499(Twitchenら)は、通常褐色又は褐色に近い着色CVDダイヤモンドで出発し、所定の熱処理を施してダイヤモンドに別の所望の色を生じさせる方法を記載している。この先行技術文献は、褐色の単結晶CVDダイヤモンドのスペクトルの可視領域内の吸収バンドの相対強度をアニーリングによって変えることができ、同時にラマンスペクトルの変化が起こり、かつ吸収スペクトルの当該変化は、褐色の天然ダイヤモンドの色を変えるのに必要な温度よりずっと低い温度で観察されると述べている。有意な色の変化は、不活性雰囲気内で大気圧にて1600℃以下の温度でアニールすることによって達成されると言われている。一例は、明るい褐色として等級付けされた0.51カラットのラウンド・ブリリアントに研磨加工された成長したCVDダイヤモンドを表す。1700℃で24時間のアニーリング後にそれは明るい橙色がかったピンクとして等級付けされた。別の例は、橙褐色を有し、アニーリング後にこの色が無色になる成長したCVDダイヤモンドスライスを表す。さらなる例は、ファンシーな暗い橙灰褐色の等級である1.04カラットの方形カット宝石用原石に研磨加工された成長したCVDダイヤモンド層を表す。1600℃での4時間のアニーリング後にこれはファンシーな強烈な褐色がかったピンク色になる。
本発明のいくつかの実施形態では、孤立空孔の濃度[VT]を<0.3ppmの濃度に減少させるように照射及びアニーリング工程を行なう。
本発明の方法で製造されたファンシーな橙色のダイヤモンド材料は宝石用原石として使用可能である。他の用途、例えば色フィルター又は切削工具、例えばメスとしての使用も予想される。
本発明の方法における用意されたCVDダイヤモンド材料は、5ppm未満、必要に応じて4ppm未満、必要に応じて3ppm未満、必要に応じて2ppm未満、必要に応じて1ppm未満の[Ns 0]濃度(中性の単置換型窒素欠陥の濃度である)を有する。用意されたCVDダイヤモンド材料の色は、[Ns 0]濃度、及びダイヤモンド材料が成長した様式によって異なり得る。[Ns 0]欠陥自体は、特に0.3ppmより高い濃度ではダイヤモンド材料に黄色着色を導入することが知られているが、当業者は、色の知見は濃度とダイヤモンドを通る光路長の両方に関係があることを認めるであろう。CVD成長環境における低濃度の窒素の存在が、ダイヤモンド材料が成長するにつれてCVD合成ダイヤモンド材料に取り込まれる他の欠陥の性質と濃度に影響を与え得ること、及びこれらの他の欠陥の少なくともいくつかがCVDダイヤモンド材料の色に寄与し、典型的にダイヤモンド材料に褐色着色を導入する色中心をもたらすことも知られている。NS 0の濃度を計算するための全ての測定はUV励起後に行なわれる。
吸収スペクトルの可視部におけるNs 0欠陥による寄与は、該欠陥が中に存在するいずれのダイヤモンド材料の色にも影響を与え、また典型的に100〜250ppmのNs 0を含むHPHT合成Ib型ダイヤモンド材料の黄色着色の原因であると考えられる。
製造方法、及び成長したままのCVDダイヤモンド材料中の[Ns 0]濃度に応じて、本発明の方法で使われる用意されたCVDダイヤモンド材料は、典型的に無色、ほぼ無色、又は弱い〜中程度の彩度C*及び非常に明るい〜中程度の明度L*(C*及びL*についてはこの明細書で詳細に後述する)を有する黄色若しくは褐色に見え得る。用意されたダイヤモンド材料中の[Ns 0]濃度は、ダイヤモンド材料のいずれの黄色着色をも制限する5ppm未満である。本発明の特定実施形態では、350nm及び510nmにおける吸収係数がそれぞれ3cm-1及び1cm-1未満、必要に応じてそれぞれ2cm-1及び0.8cm-1未満であり、該X欠陥は、原料ガスに窒素を組み入れるCVDプロセスによって成長したダイヤモンド材料中の上記X欠陥による褐色着色の大部分に関与すると考えられるので、これらの波長における吸収係数はダイヤモンド材料の褐色度の尺度である。
本発明の方法の様々な実施形態では、用意されたCVDダイヤモンドはNs 0を含んでも含まなくてもよい。用意されたCVDダイヤモンドがNs 0を含む場合、本発明の合成CVDダイヤモンド材料中に存在する[Ns 0]の濃度は、<5×1015cm-3のレベルについてはEPRを用いて、より高い濃度についてはUV可視光吸収技術を用いて測定することができる。UV光への曝露後のサンプルにこれらの技術を適用する。
通常のCVDプロセス、例えばWO03/052177に開示されているタイプのプロセスを利用して本発明の用意されたダイヤモンド材料を成長させることができる。該プロセスは、上述したように、いくらかの褐色着色を有するダイヤモンド材料をもたらし得るが、この褐色着色があまり強くない場合には、本発明の方法の成長後照射及びアニーリング処理の結果導入される橙色着色によって褐色着色をマスクすることができる。
用意されたCVDダイヤモンド材料を生成するために使用し得る別の成長プロセスは、原料ガスが、より常套的な炭素、水素及び窒素ではなく、炭素、水素、窒素及び酸素を含む、CVD成長プロセスである。例えば、気相中少なくとも10000ppmの濃度で酸素をプロセスガスに添加してよい。特に、本発明の第1の態様の方法の工程(i)で用意されるCVDダイヤモンド材料を、GB出願GB0922449.4及びUS仮出願USSN61/289,282(これらの全開示内容を参照によって本明細書で援用する)に記載のプロセスで直接成長させてよい。詳細には、本方法は、基体を用意する工程;原料ガスを用意する工程;及び基体上でのホモエピタキシャルダイヤモンド合成を可能にする工程を含み;ここで、合成環境は約0.4ppm〜約50ppmの原子濃度で窒素を含み;かつ原料ガスは以下の原子分率:(a)約0.40〜約0.75の水素の原子分率Hf;(b)約0.15〜約0.3の炭素の原子分率Cf;(c)約0.13〜約0.40の酸素の原子分率Ofを含み;ここで、Hf+Cf+Of=1;ここで、炭素の原子分率と酸素の原子分率の比Cf:Ofが、約0.45:1<Cf:Of<約1.25:1を満たし;ここで、原料ガスは、存在する水素、酸素及び炭素原子の総数の0.05〜0.40の原子分率で水素分子H2として添加された水素原子を含み;かつ原子分率Hf、Cf及びOfは、原料ガス中に存在する水素、酸素及び炭素原子の総数の分率である。このCVDダイヤモンド材料の成長方法を本明細書では「添加酸素CVD成長プロセス」と呼ぶものとする。このプロセスは典型的に(窒素濃度に応じて)無色、ほぼ無色であるか又は低褐色着色を有する用意されたCVDダイヤモンド材料をもたらす。
ダイヤモンド材料内に非補償型ホウ素がある場合、照射して孤立空孔を導入すると、該孤立空孔がホウ素と結合することによって非補償型ホウ素が補償されるので、ホウ素も、当該補償孤立空孔もダイヤモンド材料に如何なる色をも付与しないことが知られている。そのため本発明のいくつかの実施形態では、ダイヤモンド材料が非補償型ホウ素(例えば>5×1015cm-3の濃度で)を含む場合、照射工程を行なって、ホウ素を補償するのみならず、規定の孤立空孔濃度[VT]をも達成するのに十分な孤立空孔を導入することができる。当業者は、ホウ素補償に必要な追加照射のレベルを経験的に決定できるであろう。従って、本発明の方法のいくつかの実施形態では、用意されたダイヤモンド材料に非補償型ホウ素が>5×1015cm-3の濃度で存在し、かつ照射工程は、照射されたダイヤモンド材料中の孤立空孔の全濃度[VT]が、ホウ素を補償するために孤立空孔を使用した後、0.5ppmか又は用意されたCVDダイヤモンド材料中の[Ns 0]濃度(ppm)より50%高い濃度の少なくとも高い方になるのに十分な孤立空孔を導入する。当業者は、ホウ素補償に必要な追加照射のレベルを経験的に決定できるであろう。当業者に周知の技術を利用して材料中の全ホウ素を定量化することができる。例えば二次イオン質量分析(SIMS)を用いて全ホウ素濃度を確認することができる。ダイヤモンドスペクトルの赤外部で測定された誘導吸収を利用するか、又はホール(Hall)若しくは電気輸送測定を介して、当業者に周知の方法で非補償型ホウ素を確認することができる。
典型的に、用意されたCVDダイヤモンド材料中の[Ns 0]濃度(ppm)は照射工程(本発明の方法の工程(ii))によって実質的に不変のままであろう。[Ns 0]濃度は、この明細書で後で説明するように、アニーリング工程(本発明の方法の工程(iii))によって変化するであろう。
一般に、照射線量が多いほど、生成される孤立空孔の数が多い。孤立空孔の数は、照射線量の時間のみならず、用意されたCVDダイヤモンド材料中の欠陥の数と性質に左右され得る。従って、電子放射線の所望線量を計算するため、当業者には知られているように、所定照射条件について孤立空孔生成速度をも計算する。
任意に、用意されたダイヤモンド材料を第1の照射工程前に1400〜2500℃の温度範囲でアニールしてよい。
本発明の方法の工程(iii)は、照射されたダイヤモンド材料を少なくとも700℃、多くても900℃の温度で少なくとも2時間アニールする工程を含む。このアニーリング工程が、照射されたダイヤモンド材料内の孤立空孔に及ぼす効果は、照射されたダイヤモンド材料にNs 0欠陥が存在するか、またNs 0欠陥がどれだけ存在するかによって決まる。ダイヤモンド材料にNs 0欠陥がある場合、最初の700℃〜900℃でのアニーリングがNV中心を形成するであろう。各NV中心はNs 0欠陥が単一の孤立空孔と結合した結果である。この場合、Ns 0欠陥が存在するとき、空孔鎖が生じ始めるのは、主に最大数のNV中心が形成された後である。しかし、全てのNs 0欠陥がNV中心に変換されるわけではなく、これは一部のNs 0欠陥の分布に起因すると考えられる。一旦NV中心の濃度が飽和されたら、NV中心を形成するために使い尽くされなかったいずれの孤立空孔も相互に結合して空孔鎖を形成することが可能である。これらの空孔鎖が本発明の処理されたダイヤモンド材料に橙色を与えると考えられる。従って、本発明の方法において、用意されたCVDダイヤモンド材料の少なくとも一部に孤立空孔Vを導入するような、用意されたCVDダイヤモンド材料の照射は、照射されたダイヤモンド材料中の孤立空孔の全濃度[VT]が、(a)0.5ppmと、(b)[NS 0]濃度(ppm)より50%高い濃度の少なくとも大きい方になるような照射なので、結合してNV中心を形成する孤立空孔に加えて、一緒に結合して空孔鎖を形成できる十分過剰な孤立空孔がある。
用意されたCVDダイヤモンド材料にNs 0欠陥がない場合(かつホウ素のような他の非補償型元素が存在しないという条件で)、本発明の方法のアニーリング工程(iii)を行なうと、照射工程中に形成された孤立空孔が即座に群れを成し始めて空孔鎖になるであろう。
多くの実施形態では、最適アニールは、孤立空孔の空孔鎖への最高の転化率を生じさせるであろうアニールである。このような実施形態は、高いC*値、典型的にC*>20を有するビビッドな橙色の材料をもたらし得る。
スペクトルの可視部自体にはないが、250nmに中心がある吸収の増加は橙色着色の特性を示し、橙色の彩度はこの特徴に対応する。従って、空孔鎖濃度の尺度は250nmの吸収である。いくつかの実施形態では、照射及びアニーリング後、0.5ctのラウンド・ブリリアント・カットダイヤモンド石について、室温で測定したときの250nmの吸収は、スペクトルを800nmで0cm-1に合わせた場合>5cm-1、必要に応じて>7cm-1、必要に応じて>10cm-1である。当業者は、規定された吸収係数を生じさせるためには経路長が異なるダイヤモンド石に合わせて空孔濃度を変える必要があることを知っているだろう。
CVDダイヤモンド材料を照射することのさらなる利益は、典型的に該材料の色が、未処理CVDダイヤモンドと比較して低温アニーリング及びUV光(少なくとも5.5eVのエネルギーを有する)への曝露に対して安定性が高いことである。この安定化効果は、GB出願第0911075.0号及びUS仮出願第61/220,663号(両方とも2009年6月26日に出願された)、並びにGB出願第0917219.8号及びUS仮出願第61/247,735号(両方とも2009年10月1日に出願された)で考察されている。これらの全開示内容を参照によって本明細書で援用する。
一般に、照射工程の完了後にアニーリング工程を行なうであろう。しかし、照射プロセスとアニーリングプロセスがいくらか重なることも予想され、例えば照射工程が完了する前にアニーリング工程を開始してよく、或いはこの2つのプロセスを実質的に同時に行ない、開始かつ終了させてもよい。
典型的に不活性な雰囲気、例えばアルゴン雰囲気又は真空下でアニーリングを行なう。典型的に<100mBarでアニーリングを行なう。
本発明の第2の態様は、0.5カラットのrbcの形のときファンシーな橙色等級であるCVDダイヤモンド材料を提供する。
ファンシーな橙色ダイヤモンド材料という用語法は、クリアかつ明確な橙色を有するダイヤモンドとして定義される(Diamond grading ABC The Manual, by Verena Pagel-Theisen, Rubin & Son, Belgium, 9th Edition, 2001, Page 67)。
本発明の第3の態様は、等価な0.5ctのラウンド・ブリリアント・カット(rbc)ダイヤモンドについて69〜90の範囲の色相角を有するCVD合成単結晶ダイヤモンドを提供する。
いずれの特定のダイヤモンド石の知覚色もダイヤモンドのサイズとカットによって決まる。従って、色相角(色を決定する)、又は任意の色に基準を与える場合、本技術分野では、標準的サイズ、通常0.5カラット、及び標準的カット、通常ラウンド・ブリリアント・カット(RBC又はrbcとして知られることが多い)のダイヤモンド石についてこれを見積もるのが普通である。いずれの所定のダイヤモンド石についても、たとえ0.5カラットより大きいか又は小さく、或いはラウンド・ブリリアント・カット又はいずれの他のカットであっても、モデルを利用して、標準的なサイズとカットについての当該色に色を調整することができる。従って、本発明の第1の態様の方法で使われる用意されたダイヤモンド材料はいずれのサイズ又はカットを有してもよいが、規定されている場合の色パラメーターは、引用値の比較のための標準的な0.5カラットのサイズ、及び標準的なラウンド・ブリリアント・カットの等価な材料ダイヤモンド石についての当該パラメーターに調整してある。
本発明の実施形態は、等価な0.5ctのラウンド・ブリリアント・カット(RBC)ダイヤモンド石についての以下の色特性の1つ以上を有し得る。
照射及びアニールされたダイヤモンドの色は、「CIE L*a*b*色度座標」を利用して、確立された方法で定量化が可能である。ダイヤモンドにおけるCIE L*a*b*色度座標の使用は、参照によって開示全体を本明細書で援用するWO2004/022821に記載されている。a*及びb*をグラフのx軸及びy軸としてプロットし、正のa*軸から正のb*軸に向けて色相角を測定する。従って90°より大きく、180°未満の色相角はa*b*グラフの左上象限にある。色を描写するためのこのスキームでは、L*が明度であり、第4座標C*が彩度である。
物体の知覚色は、物体の透過率/吸光度スペクトル、照明光源のスペクトルパワー分布及び観察者の目の応答曲線によって決まる。以下に述べるように、本明細書で引用するCIE L*a*b*色度座標(ひいては色相角)を導いた。標準的なD65照明スペクトル並びに目の標準的な(赤、緑及び青)応答曲線を用いて(G. Wyszecki and W. S. Stiles, John Wiley, New York-London-Sydney, 1967)、平行面のある平板ダイヤモンドのCIE L*a*b*色度座標を、その透過率スペクトルから、1nmのデータ間隔で350nm〜800nmの下記関係を利用して導いた。
Sλ=波長λでの透過率
Lλ=照明のスペクトルパワー分布
xλ=目の赤応答関数
yλ=目の緑応答関数
zλ=目の青応答関数
X=Σλ[SλxλLλ]/Y0
Y=Σλ[SλyλLλ]/Y0
Z=Σλ[SλzλLλ]/Y0
ここで、Y0=ΣλyλLλ
L*=116(Y/Y0)1/3-16=明度 (Y/Y0>0.008856について)
a*=500[(X/X0)1/3-(Y/Y0)1/3] (X/X0>0.008856、Y/Y0>0.008856について)
b*=200[(Y/Y0)1/3-(Z/Z0)1/3] (Z/Z0>0.008856について)
C*=(a*2+b*2)1/2=彩度
hab=逆正接(b*/a*)=色相角
a*をx軸に対応させ、b*をy軸に対応させて、a*及びb*座標をグラフにプロットするのが標準的である。正のa*及びb*値は色相のそれぞれ赤成分及び黄成分に対応する。負のa*及びb*値はそれぞれ緑成分及び青成分に対応する。従ってグラフの正象限は黄色〜橙色〜赤色の範囲の色相をカバーし、開始点からの距離で彩度(C*)が与えられる。
光路長が異なるにつれて、所定の吸収係数スペクトルを有するダイヤモンドのa*b*座標がどのように変化するかを予測することができる。これを行なうためには、測定された吸光度スペクトルからまず反射損を差し引かなければならない。次に異なる光路長を斟酌するため吸光度を率に合わせて決め(scaled)、除外していた反射損を加え戻す。次に吸光度スペクトルを透過率スペクトルに変換し、これを用いて新たな厚さについてCIE L*a*b*座標を導く。このようにして光路長に対する色相、彩度及び明度の依存性をモデル化して、単位厚当たり所定の吸収特性を有するダイヤモンドの色が、どのように光路長に依存するかを理解することができる。
0-10 弱い
10-20 弱い〜中程度
20-30 中程度
30-40 中程度〜強い
40-50 強い
50-60 強い〜非常に強い
60-70 非常に強い
70-80+ 非常に非常に強い
同様にL*数を以下の明度範囲に分割することができる。
5-15 非常に非常に暗い
15-25 非常に暗い
25-35 暗い
35-45 中間/暗い
45-55 中間
55-65 明るい/中間
65-75 明るい
75-85 非常に明るい
85-95 非常に非常に明るい
明度と彩度の以下の組合せで定義される4つの基本的な色調がある。
鮮やか:明るく、彩度が高い、
淡い:明るく、彩度が低い、
深い:彩度が高く、暗い、
鈍い:彩度が低く、暗い。
好ましい色相角、並びにa*、b*、C*及びL*値は、定量的尺度を本発明の合成CVDダイヤモンド材料の品質及び色に与える。これらの色特性は、ダイヤモンドに橙色を付与するので有利であり、宝石類のための宝石用原石のような装飾目的のため、又は着色フィルター等のために使用することができる。
本明細書で言及される全ての室温吸収スペクトルは、Perkin Elmer Lamda-19分光計を用いて収集された。平行面を持つプレートの反射損について表形式の屈折率データ及び標準式を用いて反射損スペクトルを作製した。ピーターの方程式(Peter's equation)[Z. Phys. 15 (1923), 358-368]に従って屈折率を決定し、引き続き標準的なフレネル方程式(Fresnel equation)を用いて反射損を導いた。測定された吸光度データから反射損スペクトルを差し引き、結果として生じるスペクトルから該サンプルの吸収係数スペクトルを作製した。吸収係数が800nmでゼロになるように、吸収係数データをシフトさせた。
異なる欠陥、[NV+/-]及び[V0/-]について本明細書で与えるppmでの濃度は、普通は液体窒素温度で収集されたダイヤモンドの吸収スペクトルからピーク面積を積分し、かつ濃度計算用に比較のため公表された係数を用いて、既知の標準的方法で計算し得る。NV中心及び孤立空孔の濃度のためには、液体窒素を用いてサンプルを冷却して、-196℃(77K)でスペクトルを得るのが有利である。なぜなら当該温度では、約741nm及び約394nmにV0及びV-に起因しうる鋭いピークがあり、575nm及び637nmはそれぞれNV0及びNV-欠陥に起因しうると考えられるからである。本明細書でNV中心及び孤立空孔の濃度の計算のために使用する係数は、下表2に詳細に示すように、G. DaviesがPhysica B, 273-274 (1999), 15-23に示した当該係数である。
本発明の方法で使われる用意されたCVDダイヤモンド材料、また本発明の方法の結果として生じる照射されたCVDダイヤモンド材料は、より大きいダイヤモンド材料片の一部を形成してもしなくてもよい。例えば、より大きいダイヤモンド材料片の一部のみを照射してよく、及び/又はより大きいダイヤモンド材料片の一部のみが、規定された吸収特性を有してよい。当業者には明らかなように、複数層を照射することもでき、及び/又は複数層が所要の吸収特性を有することがあるので、本発明の方法で使われる用意されたCVDダイヤモンド材料が一部、例えばより大きいダイヤモンド材料片の1つ又は複数の層を形成してよい。照射の浸透深さが照射のエネルギーに左右されることは周知である。そのため好ましい実施形態では、照射がCVDダイヤモンド材料の深さの一部だけに浸透するように照射エネルギーを選択する。これは、孤立空孔は、照射されたCVDダイヤモンド材料の浸透部分だけに導入されるので、CVDダイヤモンド材料の当該浸透部分が、本発明の方法によって形成された「ダイヤモンド材料」であることを意味する。
本発明のいくつかの実施形態では、ダイヤモンド石の少なくとも50%又は少なくとも60%又は少なくとも70%又は少なくとも80%又は少なくとも90%又は実質的に全体が実質的に同色を有し得る。
本発明の他の実施形態では、ダイヤモンド石が、同色のダイヤモンド材料の層又はポケットを含み得る。
以下、添付図面及び実施例を参照しながら本発明の実施形態を例として説明する。
(成長段階)
1) CVDダイヤモンド反応器を使用清浄器の先端に予め適合させて、入ってくるガス流中の意図しない混入種を80ppb未満に減らした。
2) 50/40/3000sccm(毎秒標準立方センチメートル)のO2/Ar/H2及び760℃の基体温度を用いてin situ酸素プラズマエッチングを行なった。
3) これを中断せずにガス流からのO2を除去して水素エッチングに移行した。
4) 炭素源(この場合CH4)及びドーパントガスを添加してこれを成長プロセスに移行した。これらの実施例では、165sccmでCH4が流れ、表3に示すように、窒素はサンプルによって異なるレベルでプロセスガス中に存在し、較正原料、例えばAr中の空気又はH2中のN2として100ppbのN2を含む原料から供給され、いくつかの実施例では、プロセスガス中にO2も存在した。
6) これが、約3.1×5×5mmの典型的な寸法を有するCVDサンプルをもたらした。
この成長したCVDダイヤモンドが、本出願の請求項で規定される「用意されたダイヤモンド」である。
Isotron plcで見られるような電子ビーム源を用いて、50%のスキャン幅及び20mAのビーム電流で4.5MeVの電子ビームを実施例に電子照射した。照射すべきダイヤモンドサンプルを水冷銅ブロック上のインジウムにマウントして、サンプルが77℃(350K)以上に加熱されないようにする。次にサンプルをEliteチューブ炉(モデルTSH 16/50/180-2416CG及び2716O/T)内でアニールした。典型的に橙色のダイヤモンド材料を生じさせるためには5.8×1018e-/cm2の線量(50%のスキャン幅及び20mAのビーム電流で4.5MeVの電子ビーム用いて6時間の照射に相当)後、800℃での8時間のアニールを利用した。
上述したように、CVDダイヤモンド材料を照射することのさらなる利益は、典型的に、未処理CVDダイヤモンドに比べて低温アニーリング及びUV光への曝露に対して材料の色の安定性が高くなることである。我々は、実施例1を加熱すると、2つの状態間のC*の変化が<1であることを見い出し、この利益を実証している。
Claims (22)
- ファンシーな橙色の合成CVDダイヤモンド材料の製造方法であって、
(i)CVDによって成長し、かつ5ppm未満の[Ns 0]濃度を有する単結晶ダイヤモンド材料を用意する工程;(ii)この用意されたCVDダイヤモンド材料の少なくとも一部に孤立空Vを導入するように前記用意されたCVDダイヤモンド材料を照射する工程、ここで、この照射されたダイヤモンド材料中の孤立空孔の全濃度[VT]が、(a)0.5ppmと、(b)前記用意されたダイヤモンド材料中の[Ns 0]濃度(ppm)より50%高い濃度との少なくとも高い方になるようにする、及び(iii)この照射されたダイヤモンド材料をアニールして、前記導入された孤立空孔の少なくともいくつかから空孔鎖を形成する工程
を含む方法。 - 前記アニーリングを、少なくとも700℃、高くても900℃の温度で行なう、請求項1に記載の方法。
- 前記アニーリングを、少なくとも2時間行なう、請求項1に記載の方法。
- 前記照射及びアニーリング工程が、前記ダイヤモンド材料中の孤立空孔の濃度を減少させ、これによって前記照射及びアニールされたダイヤモンド材料中の孤立空孔の濃度が<0.3ppmになる、請求項1、2、又は3に記載の方法。
- 前記用意されたダイヤモンド材料の350nm及び510nmでの吸収係数が、それぞれ3cm-1及び1cm-1未満である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記用意されたダイヤモンド材料中の原子ホウ素濃度[B]が5×1015cm-1未満である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記用意されたダイヤモンド材料に非補償型ホウ素が>5×1015cm-3の濃度で存在し、かつ前記照射工程(ii)が、孤立空孔を用いて前記ホウ素を補償した後に、照射されたダイヤモンド材料中の孤立空孔の全濃度[VT]が、(a)0.5ppmと、(b)前記用意されたダイヤモンド材料中の[Ns 0]濃度(ppm)より50%高い濃度の少なくとも高い方になるのに十分な孤立空孔を導入する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記用意されたダイヤモンド材料を2以上の面から照射する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記用意されたCVDダイヤモンドの少なくとも50%が単成長セクターから形成された、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記照射工程(ii)及びアニーリング工程(iii)後に、照射及びアニールされたダイヤモンド材料の250nm領域の吸収が、室温で測定した場合、>5cm-1である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記用意されたダイヤモンド材料が、その吸収特性の少なくとも1つに、第1の状態と第2の状態で測定可能な差異を示し、ここで、前記第1の状態は少なくとも5.5eVのエネルギーを有する放射線への曝露後の状態であり、第2の状態は525℃(798K)での熱処理後の状態である、かつ前記方法の前記照射及びアニーリング工程後には、前記第1の状態と第2の状態のダイヤモンド材料間の色の彩度値C*の変化が、前記用意されたダイヤモンド材料の前記第1の状態と第2の状態のダイヤモンド材料間の色の彩度値C*の変化に比べて少なくとも0.5減少する、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記方法の前記照射及びアニーリング工程後に、第1の状態と第2の状態のダイヤモンド材料の色の彩度C*の変化が1未満であり、前記第1の状態は少なくとも5.5eVのエネルギーを有する放射線への曝露後の状態であり、第2の状態は525℃(798K)での熱処理後の状態である、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 前記用意されたダイヤモンド材料を、前記照射工程前に1400℃〜2500℃の範囲の温度でアニールする、請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法。
- 前記方法請求項1のアニーリング工程(iii)を、前記方法請求項1の照射工程(ii)後に行なう、請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1〜14のいずれか1項に記載の方法で製造された場合のCVDダイヤモンド材料。
- 等価な0.5カラットのラウンド・ブリリアント・カット(RBC)についてファンシーな橙色の等級である、CVDダイヤモンド材料。
- 孤立空孔の濃度が<0.3ppmである、請求項15〜17のいずれか1項に記載のCVDダイヤモンド材料。
- 等価な0.5ctのラウンド・ブリリアント・カットダイヤモンド石について、室温で測定した場合の250nm領域の吸収が>5cm-1である、請求項15〜18のいずれか1項に記載のCVDダイヤモンド材料。
- 第1の状態と第2の状態の前記ダイヤモンド材料の彩度C*の変化が、1未満であり、前記第1の状態は少なくとも5.5eVのエネルギーを有する放射線への曝露後の状態であり、第2の状態は525℃(798K)での熱処理後の状態である、請求項15〜19のいずれか1項に記載のCVDダイヤモンド材料。
- 請求項15〜20のいずれか1項に記載のダイヤモンド材料と、このダイヤモンド材料用の台枠とを含んでなる宝石類。
- 請求項15〜20のいずれか1項に記載のダイヤモンド材料を含んでなるラウンド・ブリリアント・カットダイヤモンド宝石用原石。
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