JP6047846B2 - 均一な色を有する単結晶化学蒸着合成ダイヤモンド材料 - Google Patents
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Description
上記に加えて、単結晶CVDダイヤモンド材料の色は、合成後に材料をアニールおよび/または照射することによって変化させることができる。一連の色は、出発材料の正確なタイプ、ならびに照射およびアニール処理の性質によって達成し得る。例えば、単結晶CVDダイヤモンド材料をアニールすることによって、WO2004/022821に記載されているようにその色を変化させることができる。無色またはほぼ無色の単結晶CVD合成ダイヤモンド材料は、WO2010/149779において記載されているように、照射されるとき青色となる。照射され、次いで、およそ700℃超の温度に加熱される場合、最初に無色またはほぼ無色である単結晶CVD合成ダイヤモンド材料は、WO2010/149777に記載されているようにオレンジ色に、またはWO2010/149775に記載されているようにピンク色に変換させることができる。他の色はまた、出発材料の正確なタイプ、任意のアニールステップの温度および期間、任意の照射ステップのエネルギーおよび線量、ならびに照射およびアニールステップの任意の組合せの数および順序によって到達し得る。
均一な色を実現する1つの方法は、CVD成長プロセス全体に亘りドーピングを一定のレベルで注意深く制御して、材料の成長方向における色の不均一性を防止することを確実にすることである。さらに、ドーピングを、成長方向に対し垂直な方向において一定のレベルで制御して、成長した状態の材料の横方向に亘って色の不均一性を防止することを確実にすることも重要である。気体流、基板温度、およびマイクロ波プラズマの均一性は、ドーパント取込みの速度に影響を与え得るため、注意深く制御する必要がある。
しかし、技術的実現可能性に加えて、合成プロセスが商業的に成功したものとなるために、これはまた経済的に実行可能でなくてはならない。単結晶CVDダイヤモンド合成プロセスが経済的に実行可能となるために、これは、十分に高い成長速度および十分に高い収率を有さなくてはならない。材料の色を変化させるために単結晶CVDダイヤモンド成長プロセス中にドーパントを組み込むことは、これらのパラメーターの両方に影響を与えることができる。
上記に加えて、一連の異なる着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料は、出発材料の正確なタイプによって、ならびに様々な照射および/またはアニール処方を適用することによって達成することができることが公知である一方、全ての色が今日まで達成されているとは限らず、達成されてきた特定の色は宝飾品用途における美的外観のために最適でない。例えば、特定の成長および成長後の照射およびアニール処方によって達成される特定の色は、濃すぎる。特定の場合において、成長および成長後の処理処方の組合せを使用して、特定の所望の明るい上等な色を達成するために正しい比の欠陥を得ることは困難である。
複数の層は、これらの欠陥組成および色に関して異なる少なくとも2組の層を含み、
少なくとも2組の層のそれぞれについての欠陥タイプ、欠陥濃度、および層厚さは、着色した単結晶CVDダイヤモンド材料が、テーブルおよびキューレットを含み、かつ1mm超のテーブルからキューレットまでの深さを有するラウンドブリリアントカットダイヤモンドに製造される場合、ラウンドブリリアントカットダイヤモンドが、テーブルからキューレットへの少なくとも1つの方向において、標準環境の観察条件下でヒトの裸眼で見たとき、均一な色を含むようなものである。
単結晶CVD合成ダイヤモンド成長プロセスにおいて少なくとも1つのドーパントガス濃度を変化させ、これらの欠陥組成および色に関して異なる複数の層を含む着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料を形成させることを含み、
ドーパントガス濃度およびドーパントガス濃度における変動の期間は、着色した単結晶CVDダイヤモンド材料が、テーブルおよびキューレットを含み、かつ1mm超のテーブルからキューレットまでの深さを有するラウンドブリリアントカットダイヤモンドに製造される場合、ラウンドブリリアントカットダイヤモンドが、テーブルからキューレットへの少なくとも1つの方向において、標準環境の観察条件下でヒトの裸眼で見たとき、均一な色を含むように制御される。
上記に関して、例えば、光学顕微鏡下で観察したとき、材料の層が異なる色を有するための必要条件は、異なる層が異なる色相を有することを必要としないことに留意すべきである。例えば、本発明による材料は、明るい青色の材料の層および濃い青色の材料の層を含み得る。
(i)主要な発色層におけるドーパント濃度、およびこれらの層内のドーパントの分布;
(ii)主要な発色ドーパントを補償して、このように色を低減させることができる、主要な発色層における他のドーパントの存在および濃度(例えば、ホウ素ドープ層中に存在する窒素は、具体的には、赤色領域における吸収をもたらし、したがって透過して青呈色をもたらす非補償型ホウ素を低減させることによって、ホウ素を補償して青呈色を低減させる);
(iii)主要な発色層およびこれらの間に配置されている他の層の間のコントラストに影響を与える、他の層におけるドーパント濃度;
(iv)主要な発色層の厚さ;
(v)主要な発色層の間に配置されている他の層の厚さ;ならびに
(vi)層状構造を通る光の路長を決定する宝石サイズ
を含めていくつかのパラメーターによって決まることを本発明者らは気付いた。
図4(a)は、固定されたサイズのラウンドブリリアントカット単結晶CVD合成ダイヤモンドについて、青色のホウ素ドープ層の個々の可視性が、ホウ素濃度の増加および層厚さの増加と共に増加することを例示する。図4(b)は、ホウ素ドープ層において固定されたホウ素濃度を有するラウンドブリリアントカット単結晶CVD合成ダイヤモンドについて、青色のホウ素ドープ層の個々の可視性が、層厚さの増加および宝石用原石のサイズの増加と共に増加することを例示する。
(i)主要な発色層におけるドーパント/欠陥の濃度の増加と共に増加し、
(ii)主要な発色層における補償ドーパントの濃度の増加と共に減少し、
(iii)他の層におけるドーパント濃度の増加と共に減少し、これは主要な発色層およびこれらの間に配置されている他の層の間のコントラストを低下させ、
(iv)主要な発色層の厚さの増加と共に増加し、
(v)主要な発色層の間に配置されている他の層の厚さの増加と共に増加し、
(vi)宝石サイズと共に増加し、宝石サイズは層状構造を通る光の路長を決定し、図1において例示されているように光が内部反射されるとき、ドープ層の面を通るより大きな路長によって個別層はより個々に可視であるものとなる。
CVD成長の間にホウ素で単結晶合成ダイヤモンド材料をドープすることは、青色CVD合成宝石用原石を作製するのに適した青色材料をもたらすことができる。ダイヤモンド材料を通過する光は、減法による呈色によって青色のように見える。青色(飽和)の量は、下記の式によって決定され、
非補償型ホウ素を含有する単結晶CVD合成ダイヤモンド材料はまた、内因的な2フォノン吸収を差し引くことによって明らかにすることができる、2457cm-1(304.5meV)で特徴的な吸収を示す。1282cm-1での特性が、弱すぎて非補償型ホウ素濃度を計算するのに使用可能ではないとき、非補償型ホウ素濃度は、関係:非補償型ホウ素濃度(ppm)=0.00142×2457cm-1(meV.cm-1)での積分吸収係数を使用して、2457cm-1にてバンドの積分吸収係数から得ることができる。
非補償型ホウ素濃度はまた、紫外線陰極線ルミネセンス分光法を使用して測定することができる。高品質のホウ素をドープしたダイヤモンドの紫外線陰極線ルミネセンススペクトル(77Kで記録)は、5.22eV(237.5nm)で強力なホウ素結合励起子発光、および5.27eV(235.2nm)で遊離励起子発光を示す。およそ1ppmまでのホウ素濃度を有する高品質ダイヤモンドについて、77Kで測定したこれらの2つの発光の積分強度の比と非補償型ホウ素の濃度との間におおよその比例関係が存在する。これは、関係:非補償型ホウ素濃度(ppm)=1.86×I(B結合励起子強度)/I(遊離励起子強度)によって示される。広範囲のホウ素濃度に亘って、試料に亘る異なる位置におけるこの比の測定を使用して、非補償型ホウ素濃度の大きさおよび均一性を判断することができる。帯電効果を防止するため試料を薄い(5nm)均一な層の金でコーティングし、走査型電子顕微鏡において77Kでマウントし、15kVの加速電圧、0.2マイクロアンペアの電流および10μm×10μm未満のスポットサイズによってUV陰極線ルミネセンススペクトルを得る。単結晶CVD合成ダイヤモンド試料全体に亘る非補償型ホウ素の濃度の代表的なマップは、試料の断面全体の複数の点においてスペクトルを集めることによって作成することができる。
全ての上記の測定方法において、十分な空間解像度が、層状構造を検出するために必要とされる。より単純な非定量的アプローチはまた、伝送モードの光学顕微鏡下で材料の断面を調査することによって、見掛け上均一に着色した試料において層状構造を検出することが可能である。この方法は、十分な光学的コントラストを有する層について適切である。
したがって、本発明者らは、ホウ素ドープ材料および窒素ドープ材料の交互層を伴う単結晶CVD合成ダイヤモンドを成長させることを目的とし、平均成長速度における増強をもたらし、一方では全体的な青色を生じさせ、ここでは材料が切子面のある宝石用原石にカットおよび研磨されたとき、層が標準周囲観察条件下でヒトの裸眼に対して可視でない。
例3は、厚さ54μmのホウ素ドープ層および厚さ375μmの窒素ドープ層、すなわち例1と同様の層厚さを伴って製造された単結晶CVD合成ダイヤモンド構造である。およそ2ppmの固体ホウ素ドーパント濃度が、ホウ素ドープ層において実現された。1.16ctのサイズの(すなわち、例1より大きい)ラウンドブリリアントカットダイヤモンドに研磨されたとき、ラウンドブリリアントカットダイヤモンドは、計器類の補助なしに目によって観察したときに、可視層形成を示した。
対象とする最も大きな単結晶CVD合成ラウンドブリリアントカット宝石用原石は、サイズがほぼ10ct程度である可能性が高く、これは概ね8.4mmのテーブルからキューレットまでの深さと等しい。「標準」サイズは、ほぼ0.5ct程度であり、これはラウンドブリリアントカット宝石用原石について、概ね3.1mmの深さを有する。対照的に、「メレ」サイズは、概ね0.02ctのサイズから始まってもよく、これは、ラウンドブリリアントカット宝石用原石について、概ね1.1mmの深さを有する。したがって、本発明の特定の実施形態において、ラウンドブリリアントカットダイヤモンドは、0.01ct以上、0.02ct以上、0.05ct以上、0.10ct以上、0.5ct以上、0.75ct以上、1.0ct以上、2.0ct以上、または5ct以上のサイズを有し得る。さらに、本発明の特定の実施形態において、ラウンドブリリアントカットダイヤモンドは、10ct以下、8ct以下、5ct以下、3ct以下、2ct以下、または1ct以下のサイズを有し得る。本発明の特定の実施形態において、ラウンドブリリアントカットダイヤモンドは、少なくとも5層、10層、20層、30層、40層または50層を含み得る。
上記を所与として、サイズ10ctの非常に淡い青色の層状のラウンドブリリアントカット単結晶CVD合成ダイヤモンドは、[B0]>0.2/(2×8.4)=0.012ppmまたは2.1×1015cm-3を有するホウ素ドープ層を必要とする。サイズ0.5ctの層状のラウンドブリリアントカット単結晶CVD合成ダイヤモンドは、[B0]>0.2/(2×3.1)=0.032ppmまたは5.7×1015cm-3を有するホウ素ドープ層を必要とする。サイズ0.02ctの層状のラウンドブリリアントカット単結晶CVD合成ダイヤモンドは、[B0]>0.2/(2×1.1)=0.091ppmまたは1.6×1016cm-3を有するホウ素ドープ層を必要とする。
図5(a)は、ホウ素ドープ層および窒素ドープ層の交互層6を含む、本発明による成長した状態の単結晶CVD合成ダイヤモンド材料の断面の写真を示す。層状構造は成長した状態の材料の写真において可視である一方、このような材料からカットされた宝石用原石において層は肉眼に見えない。図5(b)は、図5(a)に示す成長した状態の単結晶CVD合成ダイヤモンド材料から製造したラウンドブリリアントカットダイヤモンドの写真であって、テーブルからキューレットへの方向から見たときに、該材料の層状構造に伴う可視的な多角環形状の条線を呈していない写真を示す。
図5および6における例示した実施形態は、上記のようなホウ素ドープ層および窒素ドープ層を含み、宝石用原石にカットされたとき、視覚的に均一な青呈色を示す。さらに、層状の単結晶CVD合成ダイヤモンド材料は、均一にホウ素ドープされた単結晶CVD合成ダイヤモンド材料の単一の層から形成された同等の青色の材料について達成可能なものより非常に高い成長速度で成長した。
(1)非層状の同等物と比較して、増加した成長速度で均一に着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料を生成すること;
(2)非層状の同等物と比較して、より明るい色を有する均一に着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料を生成すること;
(3)非層状の単結晶CVD合成ダイヤモンド材料において従前に到達可能でなかった新規な色を伴う均一に着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料を生成すること;ならびに
(4)成長の間にドーパントが結晶形態の変化をもたらし、ストレスおよびクラッキングの原因となる、非層状の同等物と比較して、増加した収率を有する均一に着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料を生成すること。
本発明は、また、以下の態様であり得る。
〔1〕複数の層を備える着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料であって、
前記複数の層は、欠陥組成および色に関して異なる少なくとも2組の層を含み、
前記少なくとも2組の層のそれぞれの欠陥タイプ、欠陥濃度、および層厚さは、前記着色した単結晶CVDダイヤモンド材料が、テーブルおよびキューレットを備え、かつ1mm超のテーブルからキューレットまでの深さを有するラウンドブリリアントカットダイヤモンドに製造される場合、前記ラウンドブリリアントカットダイヤモンドが、前記テーブルから前記キューレットへの少なくとも1つの方向から、標準環境の観察条件下でヒトの裸眼で見たとき、均一な色を有するようなものである、着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
〔2〕前記複数の層が、平行層である、前記〔1〕に記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
〔3〕前記複数の層が、少なくとも5層、10層、20層、30層、40層または50層を含む、前記〔1〕または〔2〕に記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
〔4〕前記ラウンドブリリアントカットダイヤモンドが、前記キューレットから前記テーブルへの方向から、標準環境の観察条件下でヒトの裸眼で見たとき、均一な色を有する、前記〔1〕から〔3〕のいずれかに記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
〔5〕前記ラウンドブリリアントカットダイヤモンドが、前記テーブルからキューレットへの方向に対し垂直な方向の側方から、標準環境の観察条件下でヒトの裸眼で見たとき、均一な色を有する、前記〔1〕から〔4〕のいずれかに記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
〔6〕前記ラウンドブリリアントカットダイヤモンドが、0.01ct以上、0.02ct以上、0.05ct以上、0.10ct以上、0.5ct以上、0.75ct以上、1.0ct以上、2.0ct以上、または5ct以上のサイズを有する、前記〔1〕から〔5〕のいずれかに記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
〔7〕前記ラウンドブリリアントカットダイヤモンドが、10ct以下、8ct以下、5ct以下、3ct以下、2ct以下、または1ct以下のサイズを有する、前記〔1〕から〔6〕のいずれかに記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
〔8〕前記少なくとも2組の層が、青呈色を生じるのに十分な濃度でホウ素ドーパントを含む第1組の層、およびより低い濃度のホウ素ドーパントを含む第2組の層を含む、前記〔1〕から〔7〕のいずれかに記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
〔9〕前記第1組の層が、0.01ppm以上、0.03ppm以上、0.09ppm以上、0.15ppm以上、0.20ppm以上、0.50ppm以上、1.00ppm以上、1.50ppm以上、2.00ppm以上、3ppm以上、または4ppm以上の非補償型ホウ素ドーパント濃度を含む、前記〔8〕に記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
〔10〕前記第1組の層が、5.00ppm以下、4.00ppm以下、3.00ppm以下、2.00ppm以下、1.00ppm以下、0.50ppm以下、または0.10ppm以下の非補償型ホウ素ドーパント濃度を含む、前記〔8〕または〔9〕に記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
〔11〕前記第1組の層が、前記ホウ素ドーパントの濃度より低い濃度で単一置換窒素を含む、前記〔8〕から〔10〕までのいずれか1項に記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
〔12〕前記第2組の層が、前記単一置換窒素の濃度より低い濃度でホウ素ドーパントを含む、前記〔8〕から〔11〕までのいずれか1項に記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
〔13〕前記第2組の層が、1.0ppm以下、0.75ppm以下、0.5ppm以下、0.25ppm以下、0.15ppm以下、0.09ppm以下、0.03ppm以下、0.01ppm以下、または0.005ppm以下の濃度でホウ素ドーパントを含む、前記〔8〕から〔12〕までのいずれか1項に記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
〔14〕前記第2組の層が、10ppm以下、7ppm以下、5ppm以下、3ppm以下、2.5ppm以下、2.0ppm以下、1.5ppm以下、または1ppm以下の濃度で単一置換窒素ドーパントを含む、前記〔8〕から〔13〕までのいずれか1項に記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
〔15〕前記第2組の層が、0.01ppm以上、0.05ppm以上、0.10ppm以上、0.5ppm以上、または0.8ppm以上の濃度で単一置換窒素ドーパントを含む、前記〔8〕から〔14〕までのいずれか1項に記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
〔16〕前記第2組の層が、前記第1組の層より大きな層厚さを有する、前記〔8〕から〔15〕までのいずれか1項に記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
〔17〕前記第1組の層が、0.1mm以下、0.08mm以下、または0.06mm以下の層厚さを有する、前記〔8〕から〔16〕までのいずれか1項に記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
〔18〕前記第1組の層が、0.001mm以上、0.01mm以上、0.015mm以上、または0.02mm以上の層厚さを有する、前記〔8〕から〔17〕までのいずれか1項に記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
〔19〕前記第2組の層が、0.1mm以上、0.15mm以上、0.20mm以上、0.25mm以上、または0.30mm以上の層厚さを有する、前記〔8〕から〔18〕までのいずれか1項に記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
〔20〕前記第2組の層が、0.400mm以下、0.375mm以下、0.350mm以下、0.325mm以下、0.300mm以下、0.250mm以下、0.200mm以下、または0.175mm以下の層厚さを有する、前記〔8〕から〔19〕までのいずれか1項に記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
〔21〕個別層の可視性の良度指数(FM)が、0.15以下、0.13以下、0.11以下、0.09以下、0.07以下、または0.05以下であり、個別層の可視性についての前記良度指数が、次式の積:FM=前記第1組の層の層厚さ(mm)×前記第2組の層の層厚さ(mm)×前記第1組の層における固体ホウ素濃度(ppm)×ラウンドカットブリリアントの深さ(mm)として計算される、前記〔8〕から〔20〕までのいずれか1項に記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
〔22〕前記〔1〕から〔21〕のいずれかに記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料を製造する方法であって、
単結晶CVD合成ダイヤモンドの成長プロセスにおいてドーパントガス濃度を変化させて、欠陥組成および色に関して異なる複数の層を備える着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料を形成させることを含み、
前記ドーパントガス濃度およびドーパントガス濃度の変動期間は、前記着色した単結晶CVDダイヤモンド材料が、テーブルおよびキューレットを含み、かつ1mm超のテーブルからキューレットまでの深さを有するラウンドブリリアントカットダイヤモンドに製造される場合、前記ラウンドブリリアントカットダイヤモンドが、前記テーブルから前記キューレットへの少なくとも1つの方向から標準環境の観察条件下でヒトの裸眼で見たとき、均一な色を有するように制御される方法。
〔23〕前記複数の層が、第1のドーパントを含む第1組の層、および第2のドーパントを含む第2組の層を含み、第1の層および第2の層の間の移行点において、前記第2のドーパントが、より高い濃度で最初に導入され、次いで、前記第2の層の成長中に低減することにより、前記第1および第2の層の間の前記移行点の後で前記第2の層中に組み込まれ続ける前記第1のドーパントを補償する、前記〔22〕に記載の方法。
〔24〕前記着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料を照射することをさらに含む、前記〔22〕または〔23〕に記載の方法。
〔25〕前記着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料をアニールすることをさらに含む、前記〔22〕から〔24〕までのいずれか1項に記載の方法。
Claims (14)
- 複数の層を備える着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料であって、
前記複数の層は、欠陥組成および色に関して異なる少なくとも2組の層を含み、
前記少なくとも2組の層のそれぞれの欠陥タイプ、欠陥濃度、および層厚さは、前記着色した単結晶CVDダイヤモンド材料が、テーブルおよびキューレットを備え、かつ1mm超のテーブルからキューレットまでの深さを有するラウンドブリリアントカットダイヤモンドに製造される場合、前記ラウンドブリリアントカットダイヤモンドが、前記テーブルから前記キューレットへの少なくとも1つの方向から、標準環境の観察条件下でヒトの裸眼で見たとき、均一な色を有するようなものであり、
前記少なくとも2組の層が、青呈色を生じるのに十分な濃度でホウ素ドーパントを含む第1組の層、および窒素ドーパントを含む第2組の層を含み、
個別層の可視性の良度指数(FM)が、0.15以下であり、個別層の可視性の前記良度指数が、次式の積:FM=前記第1組の層の層厚さ(mm)×前記第2組の層の層厚さ(mm)×前記第1組の層における固体ホウ素濃度(ppm)×ラウンドカットブリリアントの深さ(mm)として計算される、
着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。 - 前記複数の層が、少なくとも5層、10層、20層、30層、40層または50層を含む、請求項1に記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
- 前記ラウンドブリリアントカットダイヤモンドが、前記キューレットから前記テーブルへの方向から、標準環境の観察条件下でヒトの裸眼で見たとき、均一な色を有する、請求項1または2に記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
- 前記ラウンドブリリアントカットダイヤモンドが、前記テーブルからキューレットへの方向に対し垂直な方向の側方から、標準環境の観察条件下でヒトの裸眼で見たとき、均一な色を有する、請求項1から3のいずれかに記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
- 前記ラウンドブリリアントカットダイヤモンドが、0.01ct以上、0.02ct以上、0.05ct以上、0.10ct以上、0.5ct以上、0.75ct以上、1.0ct以上、2.0ct以上、または5ct以上のサイズを有する、請求項1から4のいずれかに記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
- 前記第1組の層が、0.01ppm以上、0.03ppm以上、0.09ppm以上、0.15ppm以上、0.20ppm以上、0.50ppm以上、1.00ppm以上、1.50ppm以上、2.00ppm以上、3ppm以上、または4ppm以上で、かつ5.00ppm以下、4.00ppm以下、3.00ppm以下、2.00ppm以下、1.00ppm以下、0.50ppm以下、または0.10ppm以下の非補償型ホウ素ドーパント濃度を含む、請求項1〜5のいずれかに記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
- 前記第2組の層が、0.01ppm以上、0.05ppm以上、0.10ppm以上、0.5ppm以上、または0.8ppm以上で、かつ、10ppm以下、7ppm以下、5ppm以下、3ppm以下、2.5ppm以下、2.0ppm以下、1.5ppm以下、または1ppm以下の濃度で単一置換窒素ドーパントを含む、請求項1〜6のいずれかに記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
- 前記第2組の層が、前記第1組の層より大きな層厚さを有する、請求項1〜7のいずれかに記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
- 前記第1組の層が、0.1mm以下、0.08mm以下、または0.06mm以下で、かつ、0.001mm以上、0.01mm以上、0.015mm以上、または0.02mm以上の層厚さを有する、請求項1〜8のいずれかに記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
- 前記第2組の層が、0.1mm以上、0.15mm以上、0.20mm以上、0.25mm以上、または0.30mm以上で、かつ、0.400mm以下、0.375mm以下、0.350mm以下、0.325mm以下、0.300mm以下、0.250mm以下、0.200mm以下、または0.175mm以下の層厚さを有する、請求項1〜9のいずれかに記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
- 個別層の可視性の良度指数(FM)が、0.13以下、0.11以下、0.09以下、0.07以下、または0.05以下である、請求項1〜10のいずれかに記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料。
- 請求項1から11のいずれかに記載の着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料を製造する方法であって、
単結晶CVD合成ダイヤモンドの成長プロセスにおいてドーパントガス濃度を変化させて、欠陥組成および色に関して異なる複数の層を備える着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料を形成させることを含み、
前記ドーパントガス濃度およびドーパントガス濃度の変動期間は、前記着色した単結晶CVDダイヤモンド材料が、テーブルおよびキューレットを含み、かつ1mm超のテーブルからキューレットまでの深さを有するラウンドブリリアントカットダイヤモンドに製造される場合、前記ラウンドブリリアントカットダイヤモンドが、前記テーブルから前記キューレットへの少なくとも1つの方向から標準環境の観察条件下でヒトの裸眼で見たとき、均一な色を有するように制御される方法。 - 前記複数の層が、第1のドーパントを含む第1組の層、および第2のドーパントを含む第2組の層を含み、第1の層および第2の層の間の移行点において、前記第2のドーパントが、より高い濃度で最初に導入され、次いで、前記第2の層の成長中に低減することにより、前記第1および第2の層の間の前記移行点の後で前記第2の層中に組み込まれ続ける前記第1のドーパントを補償する、請求項12に記載の方法。
- 前記着色した単結晶CVD合成ダイヤモンド材料をアニールすることをさらに含む、請求項12または13に記載の方法。
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