单晶金刚石及其制造方法技术

一种单晶金刚石，其中，X射线衍射摇摆曲线的半值宽度为20秒以下，拉曼分光光谱的拉曼位移为1332cm

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】单晶金刚石及其制造方法


[0001]本公开涉及单晶金刚石及其制造方法。本申请主张基于2021年3月31日申请的日本专利申请的日本特愿2021
‑
061208号的优先权。该日本专利申请中记载的全部记载内容通过参照而援引于本说明书中。

技术介绍

[0002]以往，金刚石被用于散热器、拉丝用模具、精密加工用刀具、光学部件、激光窗口、分光用晶体、单色仪、超高压发生装置用砧座、半导体金刚石衬底等各种用途。在这些用途中，尤其是在光学部件、激光窗口、分光用晶体、单色仪、超高压发生装置用砧座、半导体金刚石衬底的领域中，为了提高性能，开发了晶体缺陷和应变少的金刚石(例如，专利文献1～专利文献3)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本特开平7
‑
116494号公报
[0006]专利文献2：日本特开平7
‑
148426号公报
[0007]专利文献3：日本特开平9
‑
165295号公报

技术实现思路

[0008]本公开为一种单晶金刚石，其中，
[0009]X射线衍射摇摆曲线的半值宽度为20秒以下，
[0010]所述X射线衍射摇摆曲线的半值宽度按照以下方式进行测定：在基于双晶法的X射线衍射中，第一晶体使用金刚石晶体，(004)面平行配置，通过CuKα射线进行测定，
[0011]拉曼分光光谱的拉曼位移为1332cm
‑1以上且1333cm
>‑1以下的峰的半值宽度为2.0cm
‑1以下，
[0012]蚀坑密度为10000个/cm2以下，
[0013]所述蚀坑密度通过蚀刻实验来测定，
[0014]氮的原子数基准的含有率为0.0001ppm以上且0.1ppm以下，
[0015]13
C的原子数基准的含有率为0.01％以上且1.0％以下。
[0016]本公开为上述单晶金刚石的制造方法，其中，
[0017]所述单晶金刚石的制造方法具备：
[0018]准备晶种衬底的工序；以及
[0019]使用高温高压合成法使单晶金刚石在所述晶种衬底上生长的工序，
[0020]关于所述晶种衬底的主面的尺寸，其内切圆的直径大于1.0mm，
[0021]所述主面的蚀坑密度为1
×
105个/cm2以下，
[0022]所述晶种衬底的主面所包含的生长扇区为2个以下。
附图说明
[0023]图1是用于对单晶金刚石中的NV中心进行说明的图。
[0024]图2是表示在实施方式2所涉及的单晶金刚石的制造方法中使用的金刚石晶种衬底的另一个例子的图。
[0025]图3是表示在实施方式2所涉及的单晶金刚石的制造方法中使用的金刚石晶种衬底的另一个例子的图。
[0026]图4是表示在实施方式2所涉及的单晶金刚石的制造方法中使用的试样室的结构的示意图。
具体实施方式
[0027][本公开所要解决的问题][0028]为了得到晶体缺陷和应变少的单晶金刚石，重要的是极力减少氮等杂质，在氮较多的单晶中，难以减少晶体缺陷和应变。近年来，在关注于磁传感器等的新应用的过程中，尽管含有氮，也需要减少晶体缺陷和应变。
[0029]近年来，作为金刚石的新用途，将核自旋用于存储器的用途受到关注。例如为量子中继器、量子计算机等。在该用途中，为了提高存储器功能和存储器稳定性，尽管在置换型配置中添加有氮，但期望进一步减少晶体缺陷以及应变。
[0030]因此，本公开的目的在于提供一种虽然含有氮但是减少了晶体缺陷以及应变的单晶金刚石。
[0031][本专利技术的效果][0032]根据本公开，能够提供一种虽然含有氮但是减少了晶体缺陷以及应变的单晶金刚石。
[0033][本公开的实施方式的说明][0034]首先列举本公开的实施方式进行说明。
[0035](1)本公开为一种单晶金刚石，其中，
[0036]X射线衍射摇摆曲线的半值宽度为20秒以下，
[0037]所述X射线衍射摇摆曲线的半值宽度按照以下方式进行测定：在基于双晶法的X射线衍射中，第一晶体使用金刚石晶体，(004)面平行配置，通过CuKα射线进行测定，
[0038]拉曼分光光谱的拉曼位移为1332cm
‑1以上且1333cm
‑1以下的峰的半值宽度为2.0cm
‑1以下，
[0039]蚀坑密度为10000个/cm2以下，
[0040]所述蚀坑密度通过蚀刻实验来测定，
[0041]氮的原子数基准的含有率为0.0001ppm以上且0.1ppm以下，
[0042]13
C的原子数基准的含有率为0.01％以上且1.0％以下。
[0043]在本公开的单晶金刚石中，虽然含有氮，但是减少了晶体缺陷以及应变。因此，在将本公开的单晶金刚石的核自旋用于存储器的用途的情况下，存储器功能和存储器稳定性提高。
[0044](2)优选地，所述X射线衍射摇摆曲线的半值宽度为10秒以下，
[0045]所述拉曼分光光谱的拉曼位移为1332cm
‑1以上且1333cm
‑1以下的峰的半值宽度为
1.9cm
‑1以下，
[0046]所述蚀坑密度为1000个/cm2以下，
[0047]在X射线形貌图像中确认的缺陷数为1000个/cm2以下。
[0048]由此，进一步减少单晶金刚石的晶体缺陷以及应变。
[0049](3)优选地，所述单晶金刚石的每单位厚度的相位差的平均为30nm/mm以下。由此，进一步减少单晶金刚石的晶体缺陷以及应变。
[0050](4)优选地，所述相位差的平均为10nm/mm以下。由此，进一步减少单晶金刚石的晶体缺陷以及应变。
[0051](5)优选地，所述单晶金刚石包含NV中心，所述NV中心的含有率为0.1ppm以下。由此，NV中心在彼此的自旋中不会产生干扰，能够单一且稳定地存在，与金刚石内部的具有核磁的稳定的原子相互作用，能够保有存储器功能。
[0052](6)优选地，所述NV中心的含有率为0.00001ppm以上且0.1ppm以下。由此，能够在金刚石中找出孤立稳定的单一NV中心，并进行检测，与金刚石内部的具有核磁的稳定的原子相互作用，能够使单晶金刚石保有存储器功能。
[0053](7)优选地，所述单晶金刚石的硼的原子数基准的含有率为所述氮的原子数基准的含有率以下。由此，存在NV
‑
中心，且进一步降低单晶金刚石的应变。
[0054](8)优选地，所述硼的原子数基准的含有率为所述氮的原子数基准的含有率的10％以下。硼成为捕获电子的位点，将捕获位点减少到一定量以下，能够高效地产生向存储器原子输入输出信息的功能的NV
‑
中心。
[0055](9)优选地，所述硼的原子数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种单晶金刚石，其中，X射线衍射摇摆曲线的半值宽度为20秒以下，所述X射线衍射摇摆曲线的半值宽度按照以下方式进行测定：在基于双晶法的X射线衍射中，第一晶体使用金刚石晶体，(004)面平行配置，通过CuKα射线进行测定，拉曼分光光谱的拉曼位移为1332cm
‑1以上且1333cm
‑1以下的峰的半值宽度为2.0cm
‑1以下，蚀坑密度为10000个/cm2以下，所述蚀坑密度通过蚀刻实验来测定，氮的原子数基准的含有率为0.0001ppm以上且0.1ppm以下，
13
C的原子数基准的含有率为0.01％以上且1.0％以下。2.根据权利要求1所述的单晶金刚石，其中，所述X射线衍射摇摆曲线的半值宽度为10秒以下，所述拉曼分光光谱的拉曼位移为1332cm
‑1以上且1333cm
‑1以下的峰的半值宽度为1.9cm
‑1以下，所述蚀坑密度为1000个/cm2以下，在X射线形貌图像中确认的缺陷数为1000个/cm2以下。3.根据权利要求1或2所述的单晶金刚石，其中，所述单晶金刚石的每单位厚度的相位差的平均为30nm/mm以下。4.根据权利要求3所述的单晶金刚石，其中，所述相位差的平均为10nm/mm以下。5.根据权利要求1至4中任一项所述的单晶金刚石，其中，所述单晶金刚石包含NV中心，所述NV中心的含有率为0.1ppm以下。6.根据权利要求5所述的单晶金刚石，其中，所述NV中心的含有率为0.00001pp...

【专利技术属性】
技术研发人员：左亦康，李真和，西林良树，寺本三记，小林丰，角谷均，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：