[發明專利]單晶金剛石材料、單晶金剛石芯片和穿孔工具

有效

• 申請號: 201680006136.0
• 申請日: 2016-07-22
• 公開（公告）號: CN107109691B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 西林良樹;辰巳夏生;角谷均;植田曉彥;小林豐
• 申請（專利權）人: 住友電氣工業株式會社;住友電工硬質合金株式會社
• 主分類號: C30B29/04
• 分類號: C30B29/04;B23B51/00;C23C16/27;C30B25/20
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 王海川;穆德駿

1.一種單晶金剛石材料，其中，

非置換型氮原子的濃度為200ppm以下，置換型氮原子的濃度低于所述非置換型氮原子的濃度，并且所述單晶金剛石材料具有相對于{100}面的偏角為20°以下的晶體生長主表面，

所述晶體生長主表面與所述晶體生長主表面相反側的主表面之間的從平行偏離的角度小于2°，所述晶體生長主表面相反側的主表面具有最大高度差Dm為10μm/mm以下的起伏，并且具有0.1μm以下的算術平均粗糙度Ra，

在所述晶體生長主表面的X射線形貌照片中，晶體缺陷點的組聚集而存在，各個所述晶體缺陷點是到達所述晶體生長主表面的晶體缺陷線的前端點，所述晶體缺陷線表示其中存在晶體缺陷的線，

所述晶體缺陷點的密度大于2mm^-2，并且

全部氮原子的濃度通過SIMS(二次離子質譜法)進行測定，所述置換型氮原子的濃度通過ESR(電子自旋共振法)進行測定，并且所述非置換型氮原子的濃度是指通過從所述全部氮原子的濃度中減去置換型氮原子的濃度而獲得的濃度。

2.根據權利要求1所述的單晶金剛石材料，其中，

所述晶體生長主表面具有小于7°的偏角。

3.根據權利要求1或2所述的單晶金剛石材料，其中，

所述置換型氮原子的濃度小于80ppm。

4.根據權利要求1或2所述的單晶金剛石材料，其中，

作為所述非置換型氮原子和所述置換型氮原子的全體的全部氮原子的濃度為0.1ppm以上。

5.根據權利要求1或2所述的單晶金剛石材料，其中，

所述晶體缺陷點中的組合位錯點的密度大于2mm^-2，各個所述組合位錯點是到達所述晶體生長主表面的組合位錯的前端點，所述組合位錯由多個刃型位錯和多個螺旋位錯中的至少一者的組合產生。

6.根據權利要求1或2所述的單晶金剛石材料，其包含多個單晶金剛石層。

7.根據權利要求6所述的單晶金剛石材料，其中，

所述晶體缺陷線在各個所述單晶金剛石層之間的界面處新產生或支化，并且所述晶體生長主表面中的所述晶體缺陷點的密度高于所述晶體生長主表面相反側的主表面中的所述晶體缺陷點的密度。

8.根據權利要求1或2所述的單晶金剛石材料，其中，

多個晶體缺陷線狀聚集區域平行存在，并且在所述多個晶體缺陷線狀聚集區域的各個中，所述晶體缺陷點的組聚集并以線狀延伸。

9.根據權利要求1或2所述的單晶金剛石材料，其中，

所述非置換型氮原子的濃度為1ppm以上。

10.根據權利要求1或2所述的單晶金剛石材料，其中，

當所述單晶金剛石材料具有500μm的厚度時，對波長400nm的光的透射率為60％以下。

11.一種單晶金剛石芯片，其中，

非置換型氮原子的濃度為200ppm以下，置換型氮原子的濃度低于所述非置換型氮原子的濃度，所述單晶金剛石芯片具有相對于{100}面的偏角為20°以下的主表面，并且所述單晶金剛石芯片的主表面是由-5以上且5以下的整數密勒指數表示的低指數面，

在所述單晶金剛石芯片的晶體生長主表面和平行于所述晶體生長主表面的主表面中的一者的X射線形貌照片中，晶體缺陷點的組聚集而存在，各個所述晶體缺陷點是到達所述晶體生長主表面和所述平行于所述晶體生長主表面的主表面中的一者的晶體缺陷線的前端點，所述晶體缺陷線表示其中存在晶體缺陷的線，

所述晶體缺陷點的密度大于2mm^-2，并且

全部氮原子的濃度通過SIMS(二次離子質譜法)進行測定，所述置換型氮原子的濃度通過ESR(電子自旋共振法)進行測定，并且所述非置換型氮原子的濃度是指通過從所述全部氮原子的濃度中減去置換型氮原子的濃度而獲得的濃度。