[發(fā)明專利]金剛石單晶、其制造方法以及單晶金剛石工具

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380034864.9
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN104395508A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 植田曉彥;西林良樹;角谷均
• 申請（專利權(quán)）人: 住友電氣工業(yè)株式會社
• 主分類號: C30B29/04
• 分類號: C30B29/04;C01B31/06;C23C16/27
• 代理公司: 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 楊海榮;穆德駿

1.一種金剛石單晶，其是利用化學(xué)氣相合成法合成的，且對波長為350nm的光具有25cm^-1以上且80cm^-1以下的吸收系數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1的金剛石單晶，其中所述吸收系數(shù)為30cm^-1以上且80cm^-1以下。

3.一種金剛石單晶，其是通過氣相合成法制得的，

其中所述金剛石單晶包含對波長為350nm的光具有不同吸收系數(shù)的兩層以上金剛石單晶層，

具有一個主面的一個金剛石單晶層對波長為350nm的光具有小于25cm^-1的吸收系數(shù)，且具有另一個主面的另一個金剛石單晶層對波長為350nm的光具有25cm^-1以上且80cm^-1以下的吸收系數(shù)，并且

所述兩層以上金剛石單晶層中的任意者對波長為350nm的光都具有80cm^-1以下的吸收系數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3的金剛石單晶，其中所述金剛石單晶包含兩層以上金剛石單晶層，且從具有一個主面且對波長為350nm的光具有小于25cm^-1的吸收系數(shù)的金剛石單晶層向具有另一個主面且對波長為350nm的光具有25cm^-1以上且80cm^-1以下的吸收系數(shù)的金剛石單晶層，對波長為350nm的光的吸收系數(shù)單調(diào)增加。

5.一種制造金剛石單晶的方法，包括：

將碳以外的離子注入至金剛石單晶籽晶基板的主面中，從而降低波長為800nm的光的透射率，所述主面相對于{100}面具有7°以下的偏角；和

在氣相中含碳分子的數(shù)目N_C對氫分子的數(shù)目N_H的比N_C/N_H為10％以上且40％以下，氣相中氮分子的數(shù)目N_N對含碳分子的數(shù)目N_C的比N_N/N_C為0.1％以上且10％以下，并且籽晶基板溫度T為850℃以上且小于1000℃的合成條件下，

利用化學(xué)氣相合成法在所述籽晶基板的離子注入后的主面上均相外延生長金剛石單晶。

6.根據(jù)權(quán)利要求5的制造金剛石單晶的方法，進(jìn)一步包括：

在氣相中含碳分子的數(shù)目N_C對氫分子的數(shù)目N_H的比N_C/N_H大于0％且小于10％、或者氮分子的數(shù)目N_N對含碳分子的數(shù)目N_C的比N_N/N_C小于0.1％，并且籽晶基板溫度T小于1000℃的合成條件下，

利用化學(xué)氣相合成法在已均相外延生長了金剛石單晶的生長表面上均相外延生長金剛石單晶。

7.根據(jù)權(quán)利要求5或6的制造金剛石單晶的方法，其中所述偏角為3°以下。

8.根據(jù)權(quán)利要求5～7中任一項的制造金剛石單晶的方法，進(jìn)一步包括將所述籽晶基板與在所述籽晶基板上均相外延生長的金剛石單晶分離。

9.一種單晶金剛石工具，包含由根據(jù)權(quán)利要求3或4的金剛石單晶制成的刀尖，其中所述刀尖具有由所述金剛石單晶的主面形成的前刀面，且所述主面對波長為350nm的光具有小于25cm^-1的吸收系數(shù)。

10.一種單晶金剛石工具，包含接合至所述工具的柄的金剛石單晶，其中所述金剛石單晶包含通過離子注入至所述金剛石單晶的與所述柄接合一側(cè)的晶面中而形成的離子注入層。

11.根據(jù)權(quán)利要求10的單晶金剛石工具，其中所述單晶金剛石工具是單晶金剛石切削工具。

12.根據(jù)權(quán)利要求10或11的單晶金剛石工具，其中，在具有所述離子注入層的金剛石單晶中，垂直于離子注入層的方向的波長為800nm的光的透射率因離子注入層的除去而變化10％以上。

13.根據(jù)權(quán)利要求10～12中任一項的單晶金剛石工具，其中所述離子注入之前的金剛石單晶對垂直于金剛石單晶的形成離子注入層的面的方向的波長為350nm的光具有25cm^-1以上且80cm^-1以下的吸收系數(shù)。