JP5362993B2 - ダイヤモンド結晶の結晶完全性を改良する方法 - Google Patents
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Description
必要とされる配向の主要面を有し、タイプ、形状、サイズ、形態、複屈折によって推定されるひずみ及びX線トポグラフィーによって測定される拡張欠陥濃度を含み得る基準に対して所望の完全性を有する種を選択するステップと、
主要面が炭素栄養種の最も多量の流れの方向と実質的に垂直であり、好ましい成長領域、好ましくは中央成長領域を生じさせるように、主要面を適当な担体の表面に実質的に平行に配向して種(単数又は複数)を装填するステップと、
適当なサイズ及び高さに成長することを確保するのに十分な時間、HPHT環境で成長を実施するステップと、
結晶を回収するステップと、
X線又はその他の適当な技術を使用して、最高の結晶品質の位置を識別するステップと、
場合により高圧の条件下でこの結晶を高温でアニーリングするステップと、
(X線又はその他の技術によって決定される)最高の結晶品質の領域を含むように、種から十分遠いプレートを選択する(このプレートの面は、代表的にはその種結晶の主要面と平行であり、元の種結晶の好ましい面から生じたある割合の中央成長領域を含み、このプレートは、プレートが好ましい成長領域を横断する領域に対応する完全性の高い区域を含む)ステップと、
機械的又はレーザ切断などの技法を用いて、前記選択されたプレートを取り出し、ラップ仕上げ又はスカイフ研磨などの技法を用いてこの表面を整えるステップと、
高圧下で高温アニーリングによって、このプレート中の完全性の高いダイヤモンドの区域をさらに拡大し、改良するステップと、
場合により上記のステップの1つ又はいくつかの繰返しによって、完全性の高い区域中の結晶品質をさらに改良するステップとを
含むダイヤモンド結晶を成長させる方法を提供する。
(1)質が劣る及び亀裂の入った結晶を排除するための形状選別、
(2)金属包含物を含む結晶を排除するための磁気選別、
(3)代表的には500〜550ミクロンの狭いサイズ範囲を確保するためのふるい選別、
(4)偏光顕微鏡法を使用する、質の劣る表面を排除するための可視選別、
(5)適当な主要(001)面の選択。
その特有の必要条件の結果として、使用される材料について高い要求事項がかけられる一連の光デバイスがある。例としては、強度の高いビームが、ある種の分離を提供することが必要な窓を通して、乱されずに通過することが必要なレーザ窓、及びその他のデバイス、例えば、光反射器、回折格子及びエタロンが含まれる。
本発明の材料は、その他の応用で多くの利益を有することは、当業者であれば明らかである。例えば、材料中の任意の不均一性又は応力が短い寿命をまねく可能性のある、機械的摩耗用途などである。
本発明の方法に基づき、成長したままの合成Ib型HPHT種から温度勾配法を用いて、低窒素濃度を有するHPHT石を成長させた。結晶がそれから得られる母集団を先ず機械的に選別して、良好な材料を得た。この選別は、金属包含物を含む結晶を除去するために、磁気選別によって行った。振動台を用いた形状選別によってさらなる選別を実施して、事実上自形の結晶を選択し、結晶の形状要素を改良した。網目間隔の小さいサイズを持つふるいシステムを用いてさらなる選別を実施して、代表的には550ミクロン以下で500ミクロン以上のサイズを有する粒子が得られた。最後に、上に概説したステップによって処理された、適当な結晶を選択するために、少量の結晶が熟練作業者によって検査されて、(001)配向のような好ましい配向を有する結晶の好ましい面のものを選択した。この選択は、例えば、偏光顕微鏡法によって判明する、結晶完全性、表面及び端の品質並びにひずみの非存在の基準に基づいて実施した。したがって、選択された種は、測定された複屈折、形状、形態及びサイズに応じて選択されたので好ましものであった。
Claims (19)
- X線トポグラフィーで特性決定できる転位及び積層欠陥密度は、1cm 2 当たり転位及び積層欠陥が400個未満である、5ppm未満の窒素濃度を有する成長したIIa型のHPHTダイヤモンド材料。
- 転位及び積層欠陥密度は、1cm 2 当たり転位及び積層欠陥が300個未満である、請求項1に記載のダイヤモンド材料。
- 転位及び積層欠陥密度が0.014cm2を超える面積に及ぶ、請求項1又は2に記載のダイヤモンド材料。
- 窒素濃度が4ppm未満である、1から3までのいずれか一項に記載のダイヤモンド材料。
- 窒素濃度が2ppm未満である、請求項1から4までのいずれか一項に記載のダイヤモンド材料。
- 成長したダイヤモンドを2150から2500℃の間の高温及び6〜8GPaの高圧で加熱するステップを含む、請求項1から5までのいずれか一項に記載のダイヤモンド材料を製造する方法。
- IIa型ダイヤモンドを、温度勾配法によって種結晶上に成長させる、請求項6に記載の方法。
- IIa型ダイヤモンドを、温度勾配法によって種結晶上に成長させ、且つゲッターを使用する、請求項6又は7に記載の方法。
- 成長したダイヤモンドを、高温で0.1から48時間の間加熱する、請求項6から8までのいずれか一項に記載の方法。
- 溶媒触媒を使用する、請求項6から9までのいずれか一項に記載の方法。
- 鉄コバルトを溶媒触媒に使用する、請求項10に記載の方法。
- 鉄ニッケルを溶媒触媒に使用する、請求項10に記載の方法。
- 光学素子としての、請求項1から5までのいずれか一項に記載の材料の使用。
- エレクトロニクスのための基材としての、請求項1から5までのいずれか一項に記載の材料の使用。
- レーザビームを通過させるための光学素子としての、請求項1から5までのいずれか一項に記載の材料の使用。
- 光学レンズとしての、請求項1から5までのいずれか一項に記載の材料の使用。
- シンクロトロン放射のための光学素子としての、請求項1から5までのいずれか一項に記載の材料の使用。
- 装飾用途における、請求項1から5までのいずれか一項に記載の材料の使用。
- CVDのための基材としての、請求項1から5までのいずれか一項に記載の材料の使用。
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