JP3422422B2 - 炭化ケイ素宝石 - Google Patents

炭化ケイ素宝石

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、合成の宝石（gemstone）に関する。より詳
しく言えば、本発明は、半透明の単結晶性炭化ケイ素か
ら製作された合成の宝石に関する。
発明の背景 まず、一般的に宝石についてのべると、宝石として有
用である物理的特性を持つ元素と化合物の数は限られて
いる。最も重要であるとして一般に受け入れられている
物理的特性は、硬さ、屈折率、そして色であるが、とは
言え熱的安定性、化学的安定性、そして靱性も、多くの
宝石用途において重要と考えられている。
現在まで、技術的に貴石（precious stone）と見なさ
れる唯一の化学物質は、ダイヤモンド（単結晶性炭素）
とコランダム（サファイアとルビー（単結晶性酸化アル
ミニウム））であるが、と言うのはモーススケールで測
定したそれらの硬度がおおよそ９以上であるからであ
る。モース系は、鉱物の硬度を順位付けるための尺度で
あり、ダイヤモンドは最も硬くて10であり、サファイア
は９、トパーズは８で、一番柔らかい鉱物である硬度１
の滑石（タルク）に至るまで小さくなっていく。エメラ
ルドは、それが稀少であるため、たとえその硬度が7.5
であるとしても貴石として受け入れられているが、その
ほかの宝石（gem）、例えば金緑玉、トパーズ及びガー
ネットといったものは、それらの硬度がより低いことか
ら通常は準貴石（semipresious stone）として分類され
る。硬度は、宝石が引っ掻きに耐える能力を明らかにす
ることから、実用的な値である。
屈折率は、宝石が光を屈折させる能力を明らかにする
ことから重要である。高屈折率の物質から完成した宝石
を作ると、それらはきらめき、そして光にさらすと輝い
て見える。ダイヤモンドの特徴のきらめきは、主として
その屈折率が高いことによる。
宝石の色は、結晶格子に取り入れるのに利用できる不
純物原子から結晶自体の物理的及び電子的構造までの、
様々な因子により決定される。例えば、ルビーは、事実
上、低濃度のクロムの不純物原子を含有しているサファ
イアの結晶（酸化アルミニウム）である。
宝石の熱的及び化学的安定性は、石を装身具に取り付
ける過程で重要なことがある。一般に、色を変化させる
ことなくあるいは周囲のガスと反応させる（それは表面
の仕上げを損なう）ことなく、石を高温に加熱すること
ができるならば有益である。
宝石の靱性は、宝石が割れ、削れ又はひびが入ること
なくエネルギーを吸収する能力に関係している。宝石
は、リングやその他の装身具類に取り付けて使用する寿
命の間に標準的に遭遇する衝撃力に耐えることができな
くてはならない。
硬度、屈折率、色、熱的／化学的安定性、そして靱性
は全て、組み合わさって宝石としての物質の有用性を決
定する特性である。
次に、合成ダイヤモンド宝石について述べると、1960
年代から始まって、米国特許第4042673号明細書を含め
た多数の特許文献により証明されるように、ジェネラル
・エレクトリック社により宝石品質の合成ダイヤモンド
を製造する努力がなされた。これらの努力は、種結晶上
に単結晶性ダイヤモンドを成長させるために非常に高い
圧力と高い温度を使用することに集中していた。宝石品
質の合成ダイヤモンドは一般に、商業的な容認を獲得し
ていない。
次に、研磨材や半導体材料として用いられる合成炭化
ケイ素について述べると、炭化ケイ素は自然界に稀にし
か見いだれない。とは言え、それは、砥粒製品用に、結
晶性の形態で、80年間以上製造されている。自然界と砥
粒製品とに見いだされる炭化ケイ素結晶は、かなりのレ
ベルの不純物原子を含有しているので、黒色であり半透
明ではない。
1960年代と1970年代に、半導体装置の生産に使用する
ため低不純物の炭化ケイ素の大きな（まとまった）結晶
を成長させることを目的として、かなりの開発活動が開
始された。これらの努力は最終的に、1990年における比
較的不純物の少ない半透明の炭化ケイ素結晶の工業的な
利用の可能性という成果をもたらした。これらの炭化ケ
イ素結晶は、半導体装置に有用な非常に薄い緑又は青色
（175〜400μｍ）のスライスとして製造され市販されて
いるに過ぎない。
炭化ケイ素は、硬度が非常に高く（ポリタイプ（原子
配列）と結晶方向とに応じて8.5〜9.25のモース硬
度）、屈折率が高い（ポリタイプに応じ2.5〜2.71）。
更に、炭化ケイ素は非常に強靱な物質であり、また空気
中で損傷を被ることなく2000゜Ｆ（1093℃）より高くま
で加熱することができる極めて安定な物質である。
炭化ケイ素は、おのおのが異なる物理的及び電子的特
性を有する、150を超える様々なポリタイプを形成する
複雑な物質系である。これらの様々なポリタイプは、三
つの基本的な形態、すなわち立方晶、菱面体晶及び六方
晶に分類することができる。菱面体晶及び六方晶の両方
の形態は、原子の積み重なる順番に応じていろいろにな
る多数の様々な原子配列でもって生じることができる。
発明の要約 本発明は、一つの広い側面において、現在非常に薄い
半導体装置の製造用の材料として使われている比較的低
不純物の半透明の単結晶炭化ケイ素を、所望の色を持た
せて成長させ、その後切断し、小面を刻み、そして研磨
して、（ｉ）ダイヤモンドの硬度に近い硬度、（ii）優
れた靱性、（iii）優れた熱的／化学的安定性、及び（i
v）ダイヤモンドより輝いていないとしても炭化ケイ素
をブリリアントカットの宝石にする高い屈折率を有す
る、合成の完成した（仕上げ済みの）宝石にすることが
できるという発見である。本発明のこの側面によれば、
好ましくは色むらのない、炭化ケイ素の単結晶を、例え
ば米国再発行特許第34861号明細書に開示された昇華手
法のような、適当な手法により成長させる。大きな結晶
をスライスしてたくさんの薄いスライスにする代わり
に、これらの結晶は、切断されて重量が例えば1/4から
５カラットまで程度の未仕上げの合成宝石にされるブー
ルとして用いられる。その後、これらの未仕上げの宝石
は完成した合成炭化ケイ素宝石にされる。小面を刻む手
法と研磨の手法は、ダイヤモンドに関係して用いられて
いる処理を取り入れて、ルビーやサファイアといったよ
うな着色した宝石の小面を刻み研磨するのに関連して現
在用いられている手法から得られる。
上述のように、炭化ケイ素の好ましくは単結晶を、半
導体用途向けに必要な低不純物レベルを有する結晶を生
産するために使用される同じ又は同様の条件下で成長さ
せるが、もちろんながら、宝石の用途に適した半透明性
及びその他の光学的特性を持つ材料についての必要性に
合致する容認される範囲内で、より高い不純物レベルが
許容可能であろうことが認められる。
炭化ケイ素結晶は、ドーパント（例えば窒素やアルミ
ニウム）を適切に選びそして正味のドープ密度（濃度）
を変更することによって、広い範囲の色（緑、青、赤、
紫、黄、黒を含む）と各色の範囲内での色相とでもって
成長させることができる。六方晶又は菱面体晶の形態の
ドープされていない炭化ケイ素結晶は無色であって、ダ
イヤモンドの輝きに一致し、あるいはそれを越える。
未仕上げの炭化ケイ素宝石は大きな単結晶から切りだ
され、次いで通常の着色した宝石やダイヤモンドに関連
して現在使用されている手法を組み合わせて仕上げ済み
の宝石にされる。炭化ケイ素の硬度と靱性は、石に非常
に鋭いエッジの小面を刻むのを可能にし、従って石の全
体的な外観と輝きを向上させる。
図面の簡単な説明 目的のうちのいくつかを述べたが、このほかの目的
は、添付の図面に関連して理解すれば、説明が進行する
につれて明らかになろう。添付図面において、 第１図は炭化ケイ素の一つのポリタイプの大きな単結
晶を含むブールの図であり、 第２図は第１図の単結晶から切りとった未仕上げの合
成宝石の拡大図であり、 第３図は第２図の未仕上げの宝石から作られた完成し
た合成炭化ケイ素宝石の拡大図である。
発明の詳細な説明 以下においては、本発明を実施する好ましい様式の側
面が示されている添付の図面を参照して本発明をより十
分に説明するとは言うものの、以下に掲げる説明の最初
に、当業者はこの発明の有利な成果をなおも達成しなが
らここに記載された発明を改変してもよいということを
理解すべきである。それゆえに、以下に掲げる説明は当
業者向けの幅の広い、教示用の開示であると理解すべき
であり、本発明を限定するものと解されるべきではな
い。
図面を参照すれば、第１図は、重さがおよそ716カラ
ットある炭化ケイ素の大きな単結晶11を含む「ブール」
を示しており、これからおよそ105個の５カラットの未
仕上げの合成宝石（第２図）を切りとることができる。
５カラットの各未仕上げの宝石は、完成した宝石にされ
ると、２カラット程度の適度の大きさにされた宝石をも
たらす。結晶11は実質的に円筒状であり、高さがおよそ
44mm、直径が40mmである。本発明を実施する好ましい様
式では、結晶11は、広い十分なエネルギーバンドギャッ
プを持つ（正味の電気的に活性な不純物原子が十分に少
ない）単一のポリタイプ、例として、例えば6H SiCとい
ったような、六方晶形態から構成され、そして結晶を宝
石として使用するのに十分半透明にするのに十分少ない
正味の不純物レベルを有する。
結晶11は、大きな（まとまった）炭化ケイ素単結晶を
成長させるのに使用される適当な昇華又は堆積又はその
ほかの成長手法により成長させられ、より好ましい方法
は種結晶上での昇華による成長である。この好ましい手
法によれば、所望のポリタイプの炭化ケイ素の研磨した
単結晶性の種結晶を昇華系の炉へケイ素と炭素を含有し
ている原料ガス又は粉体（原料物質）とともに導入して
結晶11を成長させる。原料物質は、原料物質に種結晶の
成長面へ気化したSi、Si2C及びSiC2を堆積させる蒸気フ
ラックスを生じさせる温度まで加熱する。Si、Si2C及び
SiC2の一定のフラックスを維持することと、原料物質と
種結晶との間の熱勾配を制御することによって、種結晶
上での単一の選択されたポリタイプの再現性のある成長
を達成する。
昇華手法により成長させた結晶は、半導体装置を生産
するのに使用するため非常に薄いスライスを得る材料と
して使用されてきた。これらのスライス（175μｍ〜400
μｍ）は、成長の過程で選ばれた濃度の選ばれたドーパ
ントで意図的にドーピングして得られた色（そして所望
の電気的性質）を有する結晶と同じように、緑あるいは
青色であった。
ドープされていない（本来の）炭化ケイ素は、工業的
に成長させられていない。ドープされていない炭化ケイ
素の極めて低い導電性は、半導体製品の製作においてそ
れをほとんどあるいは少しも実用的価値のないものにし
よう。ところが、炭化ケイ素の六方晶及び菱面体晶ポリ
タイプはエネルギーバンドギャップが広い（＞2.7電子
ボルト）ので、それらをドープせずに（あるいは、同等
の場合として、非常に低レベルの不純物原子又は非常に
低レベルの電気的に活性な不純物原子を用いて）成長さ
せると、結晶は無色になる、ということが見いだされ
た。ドープされていない無色の炭化ケイ素単結晶を成長
させるためには、結晶成長系を、当該技術においてよく
知られているように低圧の焼成手法を利用して結晶が成
長するときに結晶を意図せずドーピングすることになる
望まれない気体の又は気化した不純物原子が実質的にな
い状態にしておく。無色の炭化ケイ素宝石のために好ま
しいポリタイプは、6H及び4H SiCである。そのような宝
石用の単結晶の成長を開始させるための種は、それぞれ
同じ6H及び4H SiCのポリタイプを有する種である。
様々な色の六方晶炭化ケイ素を作るためには、特定の
不純物原子を意図的に加えなくてはならない。六方晶又
は3C形の炭化ケイ素は、エネルギーバンドギャップがよ
り狭いために、不純物原子をドープされていないときは
黄色に見える。炭化ケイ素の種々の原子配列が多数存在
する（そのうちのどれも多数の種々のドーパントを様々
な組み合わせと濃度でもってドープすることができる）
ので、広範囲の色と色相の宝石を製造することが可能で
ある。6Hのポリタイプにあって、は普通に使用されるド
ーパントは窒素（ｎ型）とアルミニウム（ｐ型）であっ
て、濃度は一般に立方センチメートル当たり1015のキャ
リヤ原子程度の低い範囲から立方センチメートル当たり
1019のキャリヤ原子程度の高い範囲までの範囲に及ぶ。
このほかのドーパント、例としてホウ素の如きものを、
所望の色と色相を得るのに十分な濃度で使用してもよ
い。下記の表は、いくつかの基本的な色を生じさせる種
々の原子配列とドーパントを示している。
無色 6H SiC ドープなし 無色 4H SiC ドープなし 青 6H SiC Alをドープ 紫 6H SiC 大量のAlをドープ 紫 24R SiC Ｎをドープ 緑 6H SiC Ｎをドープ 黄 3C SiC ドープなし 黄緑 3C SiC Ｎをドープ 赤 27R SiC Ｎをドープ 淡褐色 4H SiC 少量のＮをドープ 黄橙 8H SiC Ｎをドープ 上記の組み合わせは広範囲の様々な色をもたらすとは
言うものの、これらの結晶の全ては共通して二つの非常
に重要な特性、すなわち（１）高い硬度と（２）高い屈
折率、を有する。炭化ケイ素の硬度と屈折率を、その他
の宝石材料と比較して、密度の比較とともに示せば、次
のとおりである。
上記の表により示されるように、炭化ケイ素は、特定
のドーパント原子を制御して導入して所定の原子配列で
もって製造した場合には、コランダム及びエメラルドの
物理的特性に有利に匹敵し、あるいはそれらを上回る物
理的特性を有する優れた着色宝石材料になる。ドープし
ていない六方晶及び菱面体晶の形態では（特に原子の６
個の層ごとに同じ原子配列を繰り返す六方晶形態、すな
わち6Hでは）、炭化ケイ素はダイヤモンドの特性を再現
するための知られている最良の候補である。
宝石の加工 もう一度図面を参照すれば、ことによって716カラッ
トの炭化ケイ素結晶11（第１図）を切断して、選ばれた
重量の、例えば５カラットの、多数の未仕上げの合成宝
石12（一つを第２図に示す）にする。この未仕上げの宝
石12は、好ましくは立方晶あるいはおおよそ立方晶型で
ある。第３図に例示したような完成した宝石を製造する
ためには、未仕上げの宝石12を、炭化ケイ素の物理的特
性の利点を取り入れるのに最もよく適した新しい方法に
従って完成した宝石にする。この方法は、炭化ケイ素材
料の靱性と硬度の最大限の利点を取り入れるため正確な
角度と非常に鋭いへり（エッジ）とをもたらす、小面を
刻む手法を取り入れながら、着色した石について使用さ
れるものにより類似したその他の手法を取り入れる。こ
の加工方法のより完全な説明を、加工の一般的な簡単な
検討とルビー、サファイア及びエメラルド等の着色した
宝石を加工することのいくつかの側面の簡単な検討に続
いて、下記に示す。
一般的な加工（従来技術） 宝石の加工は、四つの手法、すなわち小面を刻むこ
と、タンブリングすること、キャビング（cabbing）す
ること、そしてカービング（carving）することを包含
する。小面を刻む作業は宝石に多くの異なる形状の平ら
な面（小面）を作る。標準的に、透明な及び非常に半透
明な宝石に小面が刻まれる。それほど半透明でない材料
と不透明な材料は、小面を刻むことに関連する光学的特
性が石の内側からの光の反射に依存しているため、通常
はタンブリング、キャビング、あるいはカービングされ
る。
宝石の形状は、それを取り付けたときにそれが見える
ようにする位置で、上に向けたその輪郭である。球状以
外の形状はファンシー（fancy）と呼ばれる。いくつか
の人気のあるファンシー形状には、よく知られているエ
メラルドカット、クッション、アンティーククッショ
ン、長円形（オーバル）、ペア、そしてマーキスが含ま
れる。宝石細工人はファンシー形状を利用することによ
り最初の宝石の重量をより多く保つことができ、従って
重量収率を向上させることができることから、着色した
石（及び３カラットを超えるダイヤモンド）は一般にフ
ァンシー形状に切断される。
ダイヤモンドにおいて見られる正確な、標準化された
小面刻み加工は、着色した石においては稀である。一つ
の理由は、一部の着色した石では、硬度と靱性が低いた
めに、割れ又は削れなしに小面を刻んで鋭い角度にする
ことができないことである。もう一つは、専門家や消費
者がダイヤモンドに期待することがほかの石に対してと
異なることである。「オリエンタル又はネイティブカッ
ト」は、形状が歪んでおり小面が不規則に配置されてい
て、着色した石においてより普通である小面付きの宝石
を説明するのに使用される用語である。宝石装飾産業
は、完全でない小面付きの着色した石を受け入れる。大
抵の着色した石は、光を入らせるのに十分なだけ小面を
刻まれる。
大抵の小面付きの宝石には、三つの部分、すなわちク
ラウン、ガードル、及びパビリオンがある。クラウンは
上の部分であり、ガードルはクラウンとパビリオンの間
の境界を形成する狭い部分であり、それは宝石のセッテ
ィングエッジである。パビリオンは底部である。着色し
た石は通常、パビリオンとクラウンに小面を持つ。
着色した石用の加工法一般（従来技術） 着色した石の小面加工業者は、着色した未仕上げの宝
石を研削して完成した石のおおよその形状と寸法にする
ことから開始する。これは予備成形（プレフォーミン
グ）と呼ばれている。予備成形は粗い研磨材を採用す
る。ニッケルめっきした銅の円板にダイヤモンド砥粒を
埋め込んだものが、非常に固い着色した石（コランダ
ム、金緑石、スピネル及び炭化ケイ素）を予備成形する
のに最良の選択である。
水は、予備成形と小面を刻む処理の残りにおける湿潤
剤である。宝石細工人は、砥石を湿らせておくためにい
ろいろな配置を使用する。予備成形は、石の全ての周囲
に霜のように白くなった表面を残して、ガードルのおお
よその外形とクラウン及びパビリオンのおおよその全般
的輪郭を形成する。小面の研削を行う前に、宝石細工人
は着色した石をドップスティックに取り付けなくてはな
らない。この処理はドッピングと呼ばれる。石を静かに
加熱し、次いで、溶融したドッピングワックスに浸して
おいたドップの端に持ってゆく。予備成形体を所定の位
置にはめ込んだら、それを冷却するため別のところに置
いておく。
着色した石の小面は、ラップと呼ばれる水平に回転す
る砥石で研削及び研磨する。宝石細工人は、小面を研削
してそれらの表面を徐々に滑らかにするために、段々と
細かくなる砥粒を用いた一連の研削用ラップを使用す
る。次に、宝石細工人は特別な研磨用ラップで最終の研
磨を行う。
研磨用ラップは、様々な材料から作られる。これらに
用いられる研磨材は非常に細かく粉砕された粉体であっ
て、ダイヤモンド、コランダム、酸化セリウム、そして
酸化スズを含む。一貫して同じ所望の角度で切削しそし
て研磨するために、小面の加工者は石がラップに接触す
るときに石を所定の位置に保持する装置にドップスティ
ックを取り付ける。多くの着色宝石店で用いられている
伝統的な装置は、ジャムペグである。これは、垂直の柱
に取り付けたブロックを有する。ドップスティックは、
このブロックの側面の一連の穴の一つにはまる。各穴の
位置は小面をカットする特定の角度（ガードル平面から
の）を設定する。この穴のドップスティックを回転する
と、石の周囲をめぐる同じ角度の同じタイプの全部の小
面が設けられる。
炭化ケイ素宝石用の加工法 大抵のダイヤモンドの美しさはきらめき、明るさ、そ
して火のような輝き（色でない）によるので、カット業
者はこれらの特性に影響を及ぼすカットの因子を注意深
く制御しなくてはならない。ダイヤモンドのカットを着
色した宝石に適用するのは非常に困難である。
炭化ケイ素の屈折率はダイヤモンドや着色した石のそ
れより大きいので、本発明によれば、炭化ケイ素宝石を
タングとして知られるダイヤモンドの手工具を使って精
密なダイヤモンドカットに仕上げる。タングは、カット
作業者が小面の角度を設定しそして調整すること、予め
調節される着色した石の手工具ではカット業者が行うこ
とのできないこと、を可能にする。カット作業者がダイ
ヤモンドの角度と比率（プロポーション）を使用して本
発明の炭化ケイ素宝石に「鋭いエッジ」をもたらすこと
を可能にするのは、ダイヤモンドの手工具であるタング
である。とは言え、炭化ケイ素はダイヤモンドほど固く
はないので、小面を刻む工程では伝統的な着色した石の
ラップ砥石（lap wheel）を、ダイヤモンドの砥石用に
典型的に使用される速度よりも遅い回転速度で、すなわ
ち3000RPM未満、好ましくは300RPM程度の回転速度で、
使用する。
本発明の炭化ケイ素加工手法のもっと詳しい説明に移
ると、炭化ケイ素の未仕上げの宝石をドップスティクに
取り付けて、一番上のタングに固定する。最初に研削砥
石でエッジのガードルを切削する。これが石の形状を決
定する。
次に、テーブル、すなわち石全体で最大の小面である
平らな上面を、やはりテーブルタングを使って切削す
る。次いで、このテーブルを、粗いグリット寸法から滑
らかなグリット寸法へと進むラップ（ディスク、砥石、
又はサイアブ（sciave））の四工程の加工処理を利用し
研磨する。研磨は、600グリットのラップから始めて120
0グリットに移り、次いで3000グリットに移り、そして
有効のグリット寸法が0.5〜１μｍである、一番滑らか
であるセラミックディスクで終える。
次に、ドップを一番上のタングへ移して上面を切削
し、四つの基部（Basic）（小面）からなるクロスワー
ク（Crosswork）を作る。次いで、ドップを一番下のタ
ングへ移し、底面を切削して四つの基部（小面）からな
るクロスワークにする。この時点で、石を目視検査によ
り調べてその精密度を決定する。この検査後、テーブル
について概説した四つのラップによる研磨加工処理を基
部について繰り返す。
ドップを一番上のタングへ移し、そして上面のスター
小面（そこにはこれらが８個がある）を上方ガードル小
面（16個の小面）と一緒に切削する。ドップを一番下の
タングへ移して、下方ガードル小面（16個の小面）を切
削する。テーブルと基部とについて概説した四つのラッ
プによる研磨加工処理を残りのガードル小面について繰
り返す。かくして、未仕上げ品は、第３図に示したよう
に小面を刻まれ研磨された丸い、ブリリアント型の宝石
13となる。
所定の図示した態様に関連して本発明を説明したけれ
ども、本発明の正確な精神と範囲からそれることなく改
変を行ってもよいことが認められよう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バービエスト，ダーク アメリカ合衆国，ノース カロライナ 27510，カーボーロ，ハイランド ヒル ズ エヌ５，ビーピーダブリュ クラブ ロード 180 (56)参考文献 英国特許1565221（ＧＢ，Ｂ) Ｗｏｏ Ｓｉｋ Ｙｏｏ ｅｔ ａ ｌ．，Ｂｕｌｋ ｃｒｙｓｔａｌ ｇｒ ｏｗｔｈ ｏｆ ６Ｈ−ＳｉＣ ｏｎ ｐｏｌｙｔｙｐｅ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅ ｄ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ ｔｈｒｏｕ ｇｈ・・・ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔ ｉｏｎ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙ ｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ，1991年12月 ２日，Ｎｏ．１−４，ｐ．733−739 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00 ＣＡ（ＳＴＮ) ＥＵＲＯＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims (51)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】宝石の内側からの内部反射のために宝石中
    へ光を導くのを可能にするのに十分な程度まで研磨され
    た小面を持つ半透明の合成炭化ケイ素の単結晶を含む仕
    上げ済み合成炭化ケイ素宝石。
  2. 【請求項２】前記合成炭化ケイ素が6H SiC及び4H SiCか
    らなる群より選ばれた結晶構造を有する、請求項１記載
    の仕上げ済み合成炭化ケイ素宝石。
  3. 【請求項３】宝石の内側からの内部反射のために宝石中
    へ光を導くのを可能にするのに十分な程度まで研磨され
    た小面を持つ無色の合成炭化ケイ素の単結晶を含む模造
    ダイヤモンド宝石。
  4. 【請求項４】前記小面がダイヤモンドカットの特徴を示
    す、請求項３記載の模造ダイヤモンド宝石。
  5. 【請求項５】前記ダイヤモンドカットが丸いブリリアン
    トカットである、請求項４記載の模造ダイヤモンド宝
    石。
  6. 【請求項６】前記合成炭化ケイ素が6H SiC及び4H SiCか
    らなる群より選ばれた結晶構造を有する、請求項３記載
    の模造ダイヤモンド宝石。
  7. 【請求項７】前記無色の合成炭化ケイ素の結晶が本質的
    な炭化ケイ素である、請求項６記載の模造ダイヤモンド
    宝石。
  8. 【請求項８】目で認識できる色を生じさせるのに十分な
    濃度のドーパント原子を含有している半透明の合成炭化
    ケイ素の単結晶を含む宝石であり、宝石の内側からの内
    部反射のために宝石中へ光を導くのを可能にするのに十
    分な程度まで研磨された小面を持つ、着色した仕上げ済
    み合成炭化ケイ素宝石。
  9. 【請求項９】下記のものからなる群より選ばれた色、結
    晶構造、及びドーピング特性を持つ、請求項８記載の仕
    上げ済み合成炭化ケイ素宝石。 色 結晶構造 ドーピング特性 青 6H SiC Alをドープ 紫 6H SiC 大量のAlをドープ 紫 24R SiC Ｎをドープ 緑 6H SiC Ｎをドープ 黄 3C SiC ドープなし 黄緑 3C SiC Ｎをドープ 赤 27R SiC Ｎをドープ 淡褐色 4H SiC 少量のＮをドープ 黄橙 8H SiC Ｎをドープ
  10. 【請求項１０】前記ドーパント原子が立方センチメート
    ル当たり1015〜1019のキャリヤ原子の範囲内の濃度で前
    記合成炭化ケイ素の結晶中に存在している、請求項８記
    載の仕上げ済み合成炭化ケイ素宝石。
  11. 【請求項１１】前記ドーパント原子が立方センチメート
    ル当たり1015〜1019のキャリヤ原子の範囲内の濃度で前
    記合成炭化ケイ素の結晶中に存在している、請求項９記
    載の仕上げ済み合成炭化ケイ素宝石。
  12. 【請求項１２】前記合成炭化ケイ素が6H SiC及び4H SiC
    よりなる群より選ばれた結晶構造を有する、請求項８記
    載の仕上げ済み合成炭化ケイ素宝石。
  13. 【請求項１３】仕上げ済みダイヤモンド宝石の平滑特性
    の程度になるまで研磨した小面を持つ無色の合成炭化ケ
    イ素の単結晶を含む模造ダイヤモンド宝石。
  14. 【請求項１４】前記小面がダイヤモンドカットの特徴を
    示す、請求項13記載の模造ダイヤモンド宝石。
  15. 【請求項１５】前記ダイヤモンドカットが丸いブリリア
    ントカットである、請求項14記載の模造ダイヤモンド宝
    石。
  16. 【請求項１６】前記合成炭化ケイ素が6H SiC及び4H SiC
    よりなる群より選ばれた結晶構造を有する、請求項13記
    載の模造ダイヤモンド宝石。
  17. 【請求項１７】前記無色の合成炭化ケイ素の結晶が本質
    的な炭化ケイ素である、請求項16記載の模造ダイヤモン
    ド宝石。
  18. 【請求項１８】モース硬度が8.5〜9.25であり、密度（S
    G）がおよそ3.2であり、そして屈折率が2.50〜2.71であ
    る仕上げ済みの宝石を製造する方法であって、 所望の色特性の半透明炭化ケイ素の単一ポリタイプの単
    結晶を成長させる工程、 この炭化ケイ素の結晶に小面を刻む加工をしそして研磨
    して仕上げ済みの宝石にする工程、 を含む仕上げ済み宝石の製造方法。
  19. 【請求項１９】無色の形態の炭化ケイ素の単結晶を成長
    させる工程を含む、請求項18記載の方法。
  20. 【請求項２０】昇華系でもって種結晶から炭化ケイ素の
    単結晶を成長させる工程を含む、請求項19記載の方法。
  21. 【請求項２１】前記単結晶を6H SiCとして成長させる工
    程を含む、請求項19記載の方法。
  22. 【請求項２２】前記単結晶を本質的な6H SiCとして成長
    させる工程を含む、請求項21記載の方法。
  23. 【請求項２３】前記単結晶を4H SiCとして成長させる工
    程を含む、請求項19記載の方法。
  24. 【請求項２４】前記単結晶を本質的な4H SiCとして成長
    させる工程を含む、請求項23記載の方法。
  25. 【請求項２５】炭化ケイ素の結晶を成長させる前記工程
    がその結晶について所望の色と色相を作りだすため結晶
    に選択的にドープすることを含む、請求項18記載の方
    法。
  26. 【請求項２６】仕上げした宝石の色、及びその色を作り
    だす炭化ケイ素結晶の結構構造とトーピング特性を、下
    記のものからなる群より選ぶ、請求項25記載の方法。 色 結晶構造 ドーピング特性 青 6H SiC Alをドープ 紫 6H SiC 大量のAlをドープ 紫 24R SiC Ｎをドープ 緑 6H SiC Ｎをドープ 黄 3C SiC ドープなし 黄緑 3C SiC Ｎをドープ 赤 27R SiC Ｎをドープ 淡褐色 4H SiC 少量のＮをドープ 黄橙 8H SiC Ｎをドープ
  27. 【請求項２７】小面を刻む加工をしそして研磨する前記
    工程が炭化ケイ素の結晶に小面を刻んでダイヤモンドカ
    ットを施すことを含む、請求項18記載の方法。
  28. 【請求項２８】小面を刻む加工をしそして研磨する前記
    工程がより大きなグリット寸法から段々と小さくなるグ
    リット寸法で小面を研磨することを含む、請求項27記載
    の方法。
  29. 【請求項２９】成長させたままの単結晶を切断して複数
    の未仕上げの合成宝石にする工程を更に含む、請求項18
    記載の方法。
  30. 【請求項３０】炭化ケイ素の単結晶から合成炭化ケイ素
    の仕上げ済みの宝石を製造する方法であって、 半透明の合成炭化ケイ素の単結晶を切断して複数の未仕
    上げの合成宝石にする工程、 この未仕上げの合成宝石の一つに小面を刻む加工をしそ
    して研磨して仕上げ済みの宝石にする工程、 を含む製造方法。
  31. 【請求項３１】仕上げ済みの模造ダイヤモンド宝石を製
    造する方法であって、 結晶成長系において、当該系を望まれない程度の色を与
    えかねない気体の又は気化した不純物原子が実質的にな
    いよう維持しながら、炭化ケイ素の単一ポリタイプの無
    色の単結晶を成長させる工程、 この炭化ケイ素の結晶に小面を刻む加工をしそして研磨
    して仕上げ済みの宝石にする工程、 を含む製造方法。
  32. 【請求項３２】小面を刻む加工をしそして研磨する前記
    工程が炭化ケイ素の結晶に小面を刻んでダイヤモンドカ
    ットを施す工程を含む、請求項31記載の方法。
  33. 【請求項３３】小面を刻む加工をしそして研磨する前記
    工程がより大きなグリット寸法から段々と小さくなるグ
    リット寸法で小面を研磨することを含む、請求項32記載
    の方法。
  34. 【請求項３４】研磨する前記工程が、ラップ砥石をより
    大きなグリット寸法から段々と小さくなるグリット寸法
    で使用することを含む、請求項33記載の方法。
  35. 【請求項３５】前記ラップ砥石を3000RPM未満の速度で
    操作する工程を含む、請求項34記載の方法。
  36. 【請求項３６】前記ラップ砥石を300RPM未満の速度で操
    作する工程を含む、請求項35記載の方法。
  37. 【請求項３７】成長させたままの単結晶を切断して複数
    の未仕上げの合成宝石にする工程を更に含む、請求項31
    記載の方法。
  38. 【請求項３８】仕上げ済みの模造ダイヤモンド宝石を製
    造する方法であって、 無色の炭化ケイ素の単結晶を成長させる工程、 この炭化ケイ素の結晶を成形し、所定の寸法に合わせ小
    面を施し、そしてそれらの小面を仕上げ済みダイヤモン
    ド宝石の光学的平滑特性の程度まで研磨して、仕上げ済
    みの模造ダイヤモンド宝石を製造する工程、 を含む製造方法。
  39. 【請求項３９】0.5〜１μｍの有効グリット寸法で最終
    の研磨工程を行う、請求項38記載の方法。
  40. 【請求項４０】前記成形し、所定の寸法に合わせ、研磨
    するのをより大きなグリット寸法から段々と小さくなる
    グリット寸法を用いて行う、請求項38記載の方法。
  41. 【請求項４１】請求項38記載の方法により製造された模
    造ダイヤモンド宝石。
  42. 【請求項４２】請求項39記載の方法により製造された模
    造ダイヤモンド宝石。
  43. 【請求項４３】目で認識できる色を持つ仕上げ済みの炭
    化ケイ素宝石を製造する方法であって、 半透明の炭化ケイ素の単結晶を成長させる工程、 この結晶成長工程の間に、結晶に色と色相を与えること
    ができるドーパント原子を加えることにより結晶に選択
    的にドープする工程、 炭化ケイ素の結晶を成形し、所定の寸法に合わせ小面を
    施し、そしてそれらの小面を仕上げ済み宝石の光学的平
    滑特性の程度まで研磨して、目で認識できる色を持つ小
    面を刻んだ宝石を製造する工程、 を含む製造方法。
  44. 【請求項４４】0.5〜１μｍの有効グリット寸法で最終
    の研磨工程を行う、請求項43記載の方法。
  45. 【請求項４５】前記ドーパント原子を立方センチメート
    ル当たり1015〜1019のキャリヤ原子の範囲内の濃度で加
    える、請求項43記載の方法。
  46. 【請求項４６】請求項43記載の方法により製造された仕
    上げ済みの炭化ケイ素宝石。
  47. 【請求項４７】請求項44記載の方法により製造された仕
    上げ済みの炭化ケイ素宝石。
  48. 【請求項４８】無色の合成炭化ケイ素の単結晶から作ら
    れた未仕上げの宝石に小面を刻み研磨して、光が宝石に
    入りそして宝石の内側から反射するのを可能にする形状
    及び研磨特性を持つ仕上げ済みの模造ダイヤモンド宝石
    を製造することを含む、仕上げ済み模造ダイヤモンド宝
    石の製造方法。
  49. 【請求項４９】前記仕上げ済み模造ダイヤモンド宝石が
    丸いブリリアント形状を有する、請求項48記載の方法。
  50. 【請求項５０】前記合成炭化ケイ素が6H SiCと4H SiCと
    からなる群より選ばれる結晶構造を有する、請求項48記
    載の方法。
  51. 【請求項５１】半透明の合成炭化ケイ素単結晶の宝石と
    しての使用。
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