NL9002600A - Eenkristaldiamant met zeer hoge thermische geleidendheid en werkwijze ter bereiding daarvan, benevens voorwerpen geheel of gedeeltelijk vervaardigd uit deze diamant. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Eenkristaldiamant met zeer hoge thermische gelei- dendheid en werkwijze ter bereiding daarvan, benevens voorwerpen geheel of gedeeltelijk vervaardigd uit deze diamant.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op de bereiding van eenkristaldiamant met uiterst hoge thermische geleidendheid.

Diamantmaterialen met hoge thermische geleidendheid zijn in de literatuur bekend. Zo heeft bijv. natuurlijke diamant van type IIA, dat gekenmerkt is door een zeer hoge mate van zuiverheid, een thermische geleidendheid bij 25°C (298°K) in de orde van 21 W/cm. eK, het hoogste van ieder materiaal, dat voor de onderhavige uitvinding bekend was. Anderzijds is zijn elektrische geleidendheid zo gering, dat deze verwaarloosbaar is.

Deze eigenschappen maken diamant tot een uitmuntend materiaal cm warmte af te voeren uit warmte-opwekkende voortbrengselen of installaties. Het kan als warmtereservoir gebruikt worden of als geleider/sprei-dingsmiddel cm warmte uit het warmte-opwekkende voortbrengsel of warmte-opwekkende eenheid naar een warmtereservoir van een of ander ander materiaal te leiden.

Er bestaan verschillende gebieden, waarbij warmtegeleiders met een zeer hoge warmtegeleidendheid noodzakelijk zijn. Een voorbeeld is in herhalingsstations voor optische vezelnetwerken. Signalen worden door laserstralen via de vezels van dergelijke netwerken over zeer grote afstanden overgebracht. Aangezien deze signalen over verscheidene kilometers aanmerkelijk in intensiteit afnemen, is het nodig periodiek langs het netwerk "herhalingsstations" te construeren, ten einde de intensiteit van het langs het netwerk doorgelaten licht te verhogen. In een representatief herhalingsstation van dit type gébruikt men een fotode-tector voor het cmzetten van het door vezeloptiek overgebrachte, verzwakte signaal in een elektrisch signaal, dat daarna versterkt, met een licht-emitterende diode weer in een lichtsignaal omgezet en op zijn beurt over het volgende segment van het netwerk overgébracht wordt.

Ten einde het vereiste aantal herhalingsstations tot een minimum terug te brengen is een optimale versterking van het signaal in ieder station gewenst. De hoeveelheid elektrisch opgewekte stralingsenergie van iedere soort is echter evenredig aan de vierde macht van de toegepaste stroom. Hoewel een deel van dergelijke stralingsenergie in de vorm is van licht, gaat de rest daarvan als warmte verloren. In ieder afzonderlijk station worden zodoende zeer grote hoeveelheden warmte opgewekt, wat efficiënte warmtegeleiders vereist om de werkzaamheid van het herha-lingsstation te handhaven.

De toepassing van diamant van natuurlijk type IIA als warmtegeleiders op deze gebieden is niet uitgesloten ondanks de zeer hoge kosten daarvan, aangezien de werkzame warmtegeleidende eenheden zeer klein zijn, in representatieve gevallen ca. 1 mm aan een zijde. Als grotere warmtegeleidende elementen vereist zijn, worden de kostenoverwegingen belangrijk en kan derhalve de toepasing van natuurlijke diamant uitgesloten zijn.

Op gebruikelijke wijze geproduceerde hoge druk synthetische diamant van edelsteenkwaliteit is goedkoper dan natuurlijke diamant. Er kan echter niet op doelmatige wijze een synthetische diamant van dit type met een hoge warmtegeleidendheid dirékt uit grafiet gevormd worden, een— dat een sterke contractie van het volume optreedt bij deze omzetting, waarbij onvolkomenheden in de kristalstructuur worden ingevoerd. Voor het grootste deel is diamant, dat bereid is door lagedruk processen met chemische afzetting uit de damp (hier soms "CVD" genoemd") geen eerikris-taldiamant en heeft het aanzienlijk lagere thermische geleidendheden, in representatieve gevallen in de orde van 12 W/cm. °K bij ca. 300eK (hieronder soms ook "geleidendheid bij kamertenperatuur" genoemd).

In het Amerikaanse octrooisdhrift 3.895.313 worden verschillende diamantmaterialen beschreven, waarvan vermeld wordt, dat zij zeer hoge thermische geleidendheden bezitten en waarvan gesteld wordt, dat ze geschikt zijn als optische elementen voor laserstralen van zeer hoog vermogen. In het bijzonder wordt vermeld, dat synthetische diamant gekweekt uit isotcpisch zuiver koolstof-12 of koolstof-13 hiervoor geschikt zou zijn, waarbij geleidendheidswaarden bij kamertemperatuur in het traject van 10-20 W/cm. °K genoemd worden. Dit is natuurlijk de orde van grootte van diamant van natuurlijk type IIA en ook van diamant geproduceerd door chemische afzetting uit de damp. Verder wordt gesuggereerd, dat bij een temperatuur van 70°K (-203 °C), beneden de temperatuur van vloeibare stikstof, een thermische geleidendheid van meer dan 200 W/cm. °K verkregen kan worden, wellicht in diamant met een hoge isotcpische zuiverheid en "relevante eigenschappen, die de door de theorie van de perfecte vaste toestand voorspelde grenzen dicht benaderen" (d.w.z. in de eenkris-talvorm verkeren). Er worden echter geen werkwijzen voor de bereiding van dergelijk diamant voorgesteld en de stand der techniek is tot dusver niet in staat geweest ze in het bezit van het publiek te stellen.

De onderhavige uitvinding verschaft een werkwijze voor de bereiding van eenkristaldiamant met zeer hoge chemische en isotqpische zuiverheid. Het uitgangsmateriaal voor deze diamant is zelf diamant, waardoor de volumecontractie, die optreedt bij de hogedruk omzetting van grafiet in diamant wordt uitgeschakeld. De thermische geleidendheid van de zo gevormde diamant bleek hoger te zijn dan die van enige tot dusver bekende stof, met inbegrip van diamant van natuurlijke type IIA, en ook hoger dan de waarden in het bovengenoemde Amerikaanse octrooischrift 3.895.313. Derhalve is dit produkt uitmuntend geschikt voor toepassing als warmtegeleider en ook op talrijke andere gebieden.

Volgens een van de aspecten verschaft de uitvinding een werkwijze ter bereiding van eenkristaldiamant met hoge isotqpische zuiverheid, omvattende de stappen, dat men: (A) diamant bereid bestaande uit isotopisch zuiver koolstof-12 of koolstof-13; en (B) deze diamant in eenkristaldiamant cmzet door diffusie onder hoge druk door een materiaal van een metallieke katalysator-cplosmiddel naar een gebied, dat een diamant-entkristal bevat.

Een essentieel kenmerk van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding is de toepassing van isotopisch zuiver koolstof-12 of kool-stof-13. Zoals hieronder nader verklaard wordt, is gebleken dat de toename van de thermische geleidendheid, die een gevolg is van de toepassing van chemisch en isotopisch zuiver koolstof veel groter is dan te verwachten was op basis van theoretische overwegingen. In het algemeen dient de isotqpische zuiverheid van de koolstof ten minste 99,2 gew.% te bedragen; d.w.z. dat het andere isotoop aanwezig dient te zijn in een maximale hoeveelheid van 8 delen per 1000. Een isotopische zuiverheid van ten minste 99,9 gew.% verdient de voorkeur. De koolstof dient ook een hoge mate van chemische zuiverheid te bezitten.

m stap A kan men verschillende methoden toepassen ter bereiding van diamant in isotopisch zuivere vorm. Zo kan bijv. een gasvormige koolstofverbinding, zoals koolmonoxide, met behulp van verschillen in diffusievermogen gescheiden worden in koolstof-12 en koolstof-13 materiaal en daarna in vaste koolstof worden omgezet volgens in de techniek bekende middelen, zoals verbranding in een reducerende vlam in het geval van koolmonoxide. De zo gevormde koolstof kan dan onder gebruikelijke omstandigheden, zoals omstandigheden van hoge temperatuur en druk of CVD omstandigheden in diamant worden omgezet.

In plaats daarvan kan men andere methoden toepassen, zoals schok-vorming en CVD-prooessen onder omstandigheden, die een mengsel van diamant en grafiet produceren. Bij werkwijzen van dit laatste type consen-treert het koolstof-13 materiaal zich in de diamantfase en het kool-stof-12 materiaal in de grafietfase. Andere voorprodukten van diamant, die in verrijkte vorm toegepast kunnen worden, zijn bijv. pyrolytisch grafiet, amorfe of glasachtige koolstof, vloeibare koolwaterstoffen en polymeren.

Gewoonlijk blijkt, dat gebruikelijke methoden van CVD diamantvor-ming het meest geschikt zijn voor de bereiding van isotopisch zuivere diamant. Bij dergelijke methoden wordt een laag diamant afgezet op ten minste een substraat. Men kan ieder substraatxnateriaal gebruiken, dat geschikt is om het diamant op af te zetten; voorbeelden van dergelijke materialen zijn boor, boomitride, platina, grafiet, molybdeen, koper, aluminiumrutride, zilver, ijzer, nikkel, silicium, aluminiumoxide en siliciumdioxide, benevens combinaties daarvan. Metallieke molybdeensub-straten zijn onder vele omstandigheden bijzonder geschikt en verdienen vaak de voorkeur.

De werkwijze voor de chemische dampafzetting van diamant op het substraat is bekend en de details behoeven hier niet herhaald te worden. In het kort vereist dit hoge energie-activering van een mengsel van waterstof en een koolwaterstof, in representatieve gevallen methaan, waarna het waterstofgas wordt omgezet in atomaire waterstof, die met de koolwaterstof reageert onder vorming van elementaire koolstof. Deze koolstof wordt dan in de vorm van diamant op het substraat afgezet. De activering kan met gebruikelijke middelen bereikt worden, waarbij activering met hoge energie betrokken is, die atomaire waterstof uit moleculaire waterstof vormt; als dergelijke middelen zijn te noemen thermische middelen, waarbij in representatieve gevallen verhitte filamenten betrokken zijn, vlammiddelen, middelen met gelijkstrocmontlading en middelen met straling, waarbij straling met de frekwentie van microgolven of radiofrekwentie betrokken zijn of dergelijke.

Thermische ai in het bijzonder filamentmethoden, waarbij een of meer weerstandsverhittingseeriheclen toegepast worden, die verhitte draden of filamenten bevatten, verdienen vaak voor de doeleinden van de onderhavige uitvinding de voorkeur. Bij dergelijke methoden zijn de filamenten in representatieve gevallen van metalliek wolfram, tantaal, molybdeen en reniura; wegens de betrekkelijk lage prijs en bijzonder goede geschiktheid verdient wolfram vaak de voorkeur. Filamentdiameters van ca. 0,2-1,0 mm zijn representatief, waarbij een diameter van ca. 0,8 mm vaak de voorkeur verdient. De afstanden van de filamenten tot het (de) substraat (substraten) liggen in het algemeen in de orde van 5-10 mm.

Deze filamenten worden in representatieve gevallen op temperaturen van ten minste 2000 °C verhit en de optimale substraattemperatuur ligt in het traject van 900-1000°C. De druk in het afzettingsvat wordt op een waarde tot ca. 760 torr gehouden, in representatieve gevallen in de orde van 10 torr. Het waterstof-koolwaterstofinengsel bevat in het algemeen koolwaterstof in een hoeveelheid tot ca. 2 vol%, betrokken op de totale gassen. Voor een beschrijving van representatieve CVD methoden voor de diamantbereiding wordt verwezen naar de Amerikaanse octrooiaanvragen Serial No. 07/389.210 en 07/389.212 van dezelfde aanvraagster.

Bij toepassing van de CVD methode wordt isotopisch zuivere koolwaterstof gébruikt. Ten einde verontreiniging daarvan te vermijden is het essentieel apparatuur toe te passen, die geen natuurlijke koolstof als verontreiniging bevat. Voor dit doel dient de CVD kamer geconstrueerd te zijn uit materialen, die praktisch niet in staat zijn koolstof op te lossen. Representatieve materialen van dit type zijn kwarts en keper.

Voor wat betreft de keus tussen koolstof-12 en koolstof-13, verdient de eerstgenoemde om verschillende redenen gewoonlijk de voorkeur. In de eerste plaats is koolstof-12 in veel grotere hoeveelheden dan koolstof-13 in de natuur aanwezig, waarbij deze laatste in representatieve gevallen voorkomt in hoeveelheden van niet meer dan ca. 1 gew.%; derhalve brengt de toepassing van koolstof-12 minimale kosten met zich mee. In de tweede plaats is de thermische geleidendheid omgekeerd evenredig aan het kwadraat van het massagetal van het isotoop en derhalve valt te verwachten, dat diamant bereid uit koolstof-12 een thermische geleidendheid heeft, die ca. 17% groter is dan die van diamant bereid uit koolstof-13. Voor sommige toepassingen verdient echter koolstof-13 de voorkeur en zijn bereiding en toepassing maken deel uit van de uitvinding.

De dikte van de op het substraat afgezette CVD-diamantlaag is niet kritisch. In het algemeen is het geschikt ten minste zoveel diamant af te zetten als nodig is cm eenkristal van de gewenste grootte te vormen. Natuurlijk komt de vorming van een grotere hoeveelheid CVD diamant voor toepassing ter vervaardiging van verscheidene kristallen eveneens in aanmerking.

Het is mogelijk het produkt van het CVD proces direkt in diamant met grote thermische geleidendheid cm te zetten met middelen van hoge druk, zoals hieronder wordt beschreven, waarbij het materiaal gebruikt wordt in de vorm van een plak, plaat of gebroken stukken daarvan. De werkwijze van de onderhavige uitvinding wordt echter het meest efficiënt uitgevoerd, als de isotopisch zuivere diamant eerst verkleind wordt.

Het verkleinen kan worden uitgevoerd met in de techniek bekende middelen, zoals fijnmaken en verpoederen. De deeltjesgrootte ervan is niet kritisch, mits een voldoende mate van verkleining bereikt wordt; de vorm, die in de techniek békend is als ''gruisdiamant" is geschikt.

Stap B, de vorming van eenkristaldiamant is gebruikelijk, behalve dat de bij stap A gevormde isotopisch zuivere diamant het gébruikte uitgangsmateriaal is. Er worden twee zaken bereikt door diamant in plaats van grafiet of enig ander allotroop van koolstof als uitgangsmateriaal te gébruiken: er kan een gemakkelijk verkregen isotopisch zuiver materiaal gébruikt worden en de volumecontractie, die optreedt bij de omzetting van grafiet en andere allotropen in diamant wordt vermeden, waardoor vorming van een eenkristal van regelmatige structuur en goede kwaliteit mogelijk is.

De werkwijze voor de bereiding van eenkristaldiamant onder hoge druk is ook in de literatuur békend en een nadere beschrijving daarvan wordt niet noodzakelijk geacht. Er wordt bijv. verwezen naar Encyclope-dia of Riysical Science & Technology, vol. 6, blz. 492-506 (Academie Press, Ine., 1987); Streng, The Ehysics Teacher, januari 1975, blz. 7-13; en de Amerikaanse octrooischriften 4.073.380 en 4.082.185 voor algemene beschrijvingen van het proces. In het algemeen omvat dit diffusie van de als bronmateriaal gébruikte koolstof door een vloeistofbad van een materiaal van metaalkatalysator-cplosmiddel onder drukken in de orde van 50.000-60.000 atmosfeer en temperaturen in het traject van ca. 1300-1500°C. Bij voorkeur wordt een negatieve temperatuurgradiënt, in representatieve gevallen van ca. 50eC, géhandhaafd tussen het materiaal dat wordt omgezet en het afzettingsgebied, dat een entmateriaal van diamant bevat, waarop de kristalgroei kan beginnen.

Katalysator-cplosmiddelmaterialen, die geschikt zijn bij stap B, zijn in de techniek békend. Als voorbeelden hiervan zijn te noemen ijzer; mengsels daarvan met nikkel, aluminium, nikkel en kobalt, nikkel en aluminium en nikkel, kobalt en aluminium; en mengsels van nikkel en aluminium. IJzer-aluminiummengsels verdienen vaak de voorkeur voor de bereiding van eenkristaldiamant, waarbij een materiaal bestaande uit 95% (per gewicht) ijzer en 5% aluminium in het bijzonder de voorkeur verdient voor de doeleinden van de uitvinding.

Na de bereiding van de eenkristaldiamant met de werkwijze van de onderhavige uitvinding verdient het vaak de voorkeur het aan het ent-kristal toe te schrijven deel door slijpen te verwijderen. Dit geldt in het bijzonder, als het entkristal niet isotopisch zuiver is.

Onderzoeken aan eenkristaldiamant bereid volgens de uitvinding en met verschillende maten van isotqpische zuiverheid hébben aangetoond, dat bij zuiverheidsgraden van koolstof-12 van 99,2, 99,5 en 99,9 gew.% de geieidendheden bij kamertemperatuur resp. 10%, 25% en 40% groter zijn dan die van diamant van natuurlijk type IIA. Bij lagere temperaturen zijn zelfs nog grotere verschillen in thermische geleidendheid te verwachten. Deze thermische geieidendheden zijn hoger dan die van enig eerder bekend materiaal. Eenkristaldiamant van dit type is een ander aspect van de uitvinding, evenals diamant vervaardigd volgens de hier beschreven werkwijze.

De redenen voor de uiterst hoge warmtegeleidendheid van de eenkristaldiamant van de onderhavige uitvinding worden niet volledig begrepen. Er wordt echter aangenomen, dat het verschijnsel in hoofdzaak een functie is van de gemiddelde vrije weg van de fononen (d.w.z. de roos-ter-vibratiesoorten) in de diamantkristallen. Thermische geleidendheid is recht evenredig aan soortelijke warmte, de geluidssnelheid in het kristal en de gemiddelde vrije weg van een fonon in het kristal en iso-tocpeffecten op soortelijke warmte en geluidssnelheid zijn verwaarloosbaar.

Volgens een vereenvoudigde berekening kan de reciproke van de gemiddelde vrije fononweg beschouwd worden als gelijk te zijn aan de scan van de reciproken van de gemiddelde vrije wegen toe te schrijven aan fonon-fononverstrooiïng en aan isotoqpeffecten. Er is berekend, dat de met isotoop verbandhoudende gemiddelde vrije weg 34.000 A en de met fo-nonverstrooiïng verbandhoudende weg 19.000 A bedraagt; derhalve zou het isotoopeffect slechts verantwoordelijk zijn voor een afname in de gemiddelde vrije weg in de orde van slechts ca. 5,2%. Een mogelijke reden voor het aanzienlijke grotere waargenomen isotoopeffect op de thermische geleidendheid is dat in tegenstelling tot de theorie de isotoopsamen-stelling van de diamant een direkt effect heeft op de gemiddelde vrije weg, die aan fonon-fononverstrooiïng is toe te schrijven. Dit effect is blijkbaar niet eerder onderkend.

Ten gevolge van de bovengenoemde hoge thermische geleidendheids-waarde en praktisch niet bestaande elektrische geleidendheid is de isotopisch zuivere eenkristaldiamant van de onderhavige uitvinding uitzon- derlijk geschikt als geleider van warmte uit elektronische inrichtingen en dergelijke warmte opwekkende bronnen. Voortbrengselen, die een dergelijke bron omvatten in contact met deze diamant als warmtegeleider vormen een ander aspect van de uitvinding.

Een verder aspect is slijpvoortbrengselen, die deze diamant bevatten. Van dergelijke voortbrengselen is te verwachten, dat zij een buitengewoon lange levensduur bezitten, dankzij hun vermogen om tijdens hun gébruik opgewekte wrijvingswarmte te verstrooien. Als representatieve toepassingsgebieden zijn te noemen slijpkorrels, inzetstukken van diamant, draadtrekmatrij zen, zaagbladen, ritsgereedschappen, boren, slijp-instrumenten voor gereedschap en slijp- en pol ij stgereedschap voor optische produkten, steen en edelstenen, met inbegrip van diamanten, en daaruit vervaardigde voortbrengselen.

Nog een ander aspect wordt gevormd door voortbrengselen voor het filteren van licht, die deze diamant met een speldeprik-qpening daarin bevatten. Zij zijn bijv. geschikt als ruimtefilters voor laserbundels en dergelijke. Voortbrengselen van dit type, die vervaardigd zijn uit natuurlijke diamant, zijn onderhevig aan door straling veroorzaakte schade, die waarschijnlijk thermisch van aard is. Te verwachten is, dat de aanmerkelijk hogere thermische geleidendheid van de diamant van de onderhavige uitvinding schade van deze soort in sterke mate vermindert.

De uitvinding wordt toegelicht door een voorbeeld, waarin een laag CVD diamant eerst werd afgezet op een substraat van molybdeen in een kamer, die vervaardigd is uit kwarts en koper, welke materialen beide geen aanmerkelijke hoeveelheden koolstof oplossen. Het substraat werd verticaal aangebracht in een vlak evenwijdig aan en qp een afstand van 8-9 mm van het vlak van een wolframfilament met een diameter van ca. 0,8 mm. Het vat werd geëvacueerd tot een druk van ca. 10 torr, het filament werd door doorleiden van een elektrisch stroom op 2000°C verhit en een mengsel van 98,5 vol% waterstof en 1,5% methaan werd in het vat geleid. De gébruikte methaan was praktisch vrij van verontreinigingen en 99,9% daarvan bevatte het koolstof-12 isotoop. Na verwijdering en massa-spectroscqpische analyse van de zo verkregen diamant, bleek, dat 99,91% van de koolstof daarin koolstof-12 was.

Thermische geleidendheid van de isotopisch zuivere CVD diamant werd gemeten volgens een gébruikelijke methode door detectie van de afspiegeling van thermische golven, die opgewekt werden door een gemoduleerde argonionenbundel, die de diamantkristallen treft. De geleidendheid bij kamertemperatuur bleek ca. 12 W/cm. °K te bedragen. Een contra- lemonster van overeenkomstige CVD diamant, bereid uit methaan met de natuurlijk voorkomende isotopenverdeling (98,96% C-12, 1,04% C-13) had praktisch dezelfde geleidendheid.

De isotopisch zuivere CVD diamant werd fijngemaakt en gepoederd en als koolstofbron gébruikt voor de groei van een eenkristaldiamant onder omstandigheden van hoge druk en hoge temperatuur. Meer in het bijzonder werd een gebruikelijk bandapparaat toegepast bij 52.000 at en 1400°c onder toepassing van een katalysator-oplosmicMelmengsel van 95 gew.% ijzer en 5% aluminium. Een kleine (0,005 karaat) eenkristal-entdiamant met normale isotopenverdeling werd gébruikt cm de groei op gang te brengen en een negatieve temperatuurgradiënt van ca. 50°C werd gehandhaafd tussen de CVD diamant en het entkristal. De werkwijze werd voortgezet tot een eenkristal van 0,95 karaat gevormd was. Met analyse werd aangetoond, dat 99,93% van de koolstof daarin de C-12 isotoop was.

De diamant werd op een standaard slijpinrichting voor diamant geslepen on het entkristal te verwijderen en zijn geleidendheid bij kamertemperatuur werd vergeleken met die van verscheidene andere materialen, met inbegrip van een controle eenkristaldiamant bereid uit de CVD diamant met normale isotopenverdeling. De resultaten waren als volgt, waarbij alle waarden gegeven zijn in W/cm. °K:

Isotopisch zuivere C-12 diamant (onderhavige uitvinding) 31,5

Controle 21,18

Natuurlijk voorkomende diamant van type IIA 21,2 CVD diamant 12,0

Kubisch boriumnitride 7,6

Siliciumcarbide 4,9

Keper 4,0

Berylliumoxide 3,7

Boorfosfide 3,6

Muminiumnitride 3,2

Silicium 1,6

Muminiumoxide 0,2

Zodoende is de geleidendheid bij kamertenperatuur van de diamant van de onderhavige uitvinding 48,7% groter dan die van de controle. Hij is ook veel hoger dan de geleidendheid bij kamertenperatuur van enig ander diamant- of niet-diamant-materiaal, dat gemeten is.

Bij 70°K, dus beneden het kookpunt van vloeibare stikstof, is theoretisch voorspeld, dat de diamant van de onderhavige uitvinding een geleidendheid heeft van ca. 2675 W/αη. °K, meer dan 13 maal de minimum waarde, die voorspeld is in het bovengenoemde Amerikaanse octrooischrift 3.895.313.

Claims (25)

1. Eenkristaldiamant bestaande uit ten minste 99,2 gew.% isoto-pisch zuiver koolstof-12 of koolstof 13, welke diamant een thermische geleidendheid bij 300 °K heeft, die ten minste 10% groter is dan die van diamant van natuurlijk type IIA.

2. Diamant volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat hij uit kool-stof-12 bestaat.

3. Werkwijze ter vervaardiging van een eenkristaldiamant met hoge isotopische zuiverheid, met het kennerk, dat men: (A) diamant vervaardigt bestaande uit isotopisch zuiver kool-stof-12 of koolstof -13; en (B) de diamant in eenkristaldiamant cmzet door diffusie onder hoge druk door een metalliek katalysator-cplosmiddelmateriaal in een ruimte, die een diamant-entkristal bevat.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de koolstof koolstof-12 is.

5. Werkwijze volgens conclusie 3 of 4, met het kenmerk, dat de koolstof voor ten minste 99,2% isotopisch zuiver is.

6. Werkwijze volgens conclusies 3-5, met het kenmerk, dat de diamant van stap A vervaardigd wordt door chemische afzetting uit de damp.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat men bij stap A apparatuur gébruikt, die vervaardigd is uit materialen, die praktisch niet in staat zijn koolstof op te lossen.

8. Werkwijze volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat men stap A uitvoert bij een filamentterrperatuur van ten minste 2000°C, een stubstraattemperatuur in het traject van 900-1000°C en een druk van ca. 10 torr.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de filamenten van wolfram zijn en het substraat van molybdeen is.

10. Werkwijze volgens conclusies 6-9, met het kenmerk, dat men uitgaat van een koolwaterstof, waarin de koolstof ten minste 99,9% isotopisch zuiver is.

11. Werkwijze volgens conclusies 3-10, met het kennerk, dat het produkt van stap A verkleind wordt.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kennerk, dat het materiaal verkleind wordt tot de deeltjesgrootte van korreldiamant.

13. Werkwijze volgens conclusies 3-12, met het kenmerk, dat men als katalysator-oplosmiddelmateriaal bij stap B een ijzer-alumiiüummeng-sel gébruikt.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat men als katalysator-oplosmiddelmateriaal bij stap B een mengsel van 95 gew.% ijzer en 5 gew.% aluminium gébruikt.

15. Werkwijze volgens conclusies 3-14, met het kenmerk, dat men bij stap B een negatieve terrperatuurgradiënt handhaaft tussen het om te zetten materiaal en het afzettingsgébied.

16. Werkwijze volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat de tempe-ratuurgradiënt ca. 50°C bedraagt.

17. Werkwijze volgens conclusies 3-16, met het kenmerk, dat in stap B de druk in het traject van 50.000-60.000 atmosfeer en de temperatuur in het traject van ca. 1300-1500°C ligt.

18. Werkwijze volgens conclusies 3-17, met het kenmerk, dat het entkristal een eerikristaldiamant met normale isobopische verdeling is.

19. Werkwijze volgens conclusies 3-18, met het keranerk, dat het van het entkristal afkomstige deel van het diamantprodukt door slijpen verwijderd wordt.

20. Voortbrengsel omvattende een warmte opwekkende bron in contact met een diamant volgens conclusie 1 of 2 als warmtegeleider.

21. Slijpvoortbrengsel, bevattende een diamant volgens conclusie 1 of 2.

22. Voortbrengsel voor het filtreren van licht, bevattende een diamant volgens conclusie 1 of 2 met daarin een speldeprik-qpening,

23. Eerikristaldiamant bestaande uit ten minste 99,5 gew.% isoto-pisch zuiver koolstof-12 of koolstof-13, welke diamant bij 300°K een warmtegeleidendheid heeft, die ten minste 25% groter is dan die van diamant van het natuurlijke type IIA.

24. Eenkristaldiamant bestaande uit ten minste 99,9 gew.% isoto-pisch zuiver koolstof-12 of koolstof-13, welke diamant bij 300°K een warmtegeleidendheid heeft, die ten minste 40% groter is dan die van diamant van natuurlijk type IIA.

25. Eenkristaldiamant vervaardigd volgens de werkwijze van conclusies 3-19.