【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及合成单晶金刚石及其制造方法。本申请主张基于在2021年6月15日申请的日本专利申请的日本特愿2021-099431号的优先权。将该日本专利申请所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
1、单晶金刚石非常硬，因此除了精密切削加工用刀具、木工用刀具等切削工具、或者磨削磨石用修整器、拉丝用模头、划线工具、水射流用节流孔、导丝等耐磨工具以外，在广泛的用途中被工业利用。
2、天然产出的单晶金刚石(以下，也记为“天然金刚石”)大多以几百～几千ppm左右的浓度包含氮杂质作为聚集型杂质(ia型)。天然金刚石由于在地球内部生成时的复杂的热历程，在其杂质的分布中不均大，不均匀。另外，由于在天然金刚石的生长中受到的应力、热的各种各样的变动，在晶体内部包含大量的内部应变、各种各样的晶体缺陷。因此，硬度、强度等作为工具而重要的机械特性在晶体内也存在大的偏差，由个体差异引起的差异也大，品质、工具性能不稳定。
3、一部分天然金刚石是以几ppm以下的浓度包含氮杂质的高纯度品(iia型)。但是，该天然金刚石的内部应变、缺陷多，不适于工具用途。
4、这样，在天然金刚石中包含形式丰富的内部应变、结构缺陷，为了使用于工业用途，需要对晶体进行严格选择。另外，天然金刚石的成本变动、供给不稳定的风险也很大。
5、另一方面，在高压高温下人工制作的合成单晶金刚石在一定的压力、温度条件下合成，因此能够稳定地供给相同品质的合成单晶金刚石。因而，作为工业用途，在品质偏差小的方面，合成单晶金刚石远优于天然金刚石
6、但是，通常合成金刚石中包含的氮杂质的浓度为100ppm左右，但由于以孤立取代型(分散型)包含(ib型)，因此使硬度、强度降低。因此，如果使用该合成金刚石作为切削工具，则存在工具寿命容易变得不充分的倾向。
技术实现思路
1、本公开的合成单晶金刚石是以原子数基准计包含50ppm以上且1000ppm以下的浓度的氮原子的合成单晶金刚石，其中，
2、所述合成单晶金刚石包含由一个空位和与所述空位相邻地存在的两个取代型氮原子构成的聚集体，
3、所述合成单晶金刚石的第二努普压痕的长的一方的对角线的长度b相对于第一努普压痕的长的一方的对角线的长度a之比b/a为0.90以下，
4、所述第一努普压痕是在所述合成单晶金刚石的{110}面中的<110>方向上，依据jis z 2251：2009，在温度为23℃±5℃、以及试验载荷为4.9n的条件下将努普压头压入的状态下，形成于所述合成单晶金刚石的表面的压痕，
5、所述第二努普压痕是在解除所述试验载荷后残留在所述合成单晶金刚石的表面的努普压痕。
6、本公开的合成单晶金刚石的制造方法是上述合成单晶金刚石的制造方法，其中，
7、所述合成单晶金刚石的制造方法具备：
8、第一工序，在该第一工序中，通过使用了溶剂金属的温度差法，合成以原子数基准计包含50ppm以上且1000ppm以下的浓度的氮原子的金刚石单晶；
9、第二工序，在该第二工序中，向所述金刚石单晶照射赋予10mgy以上且1000mgy以下的能量的电子束以及粒子束中的一方或双方；以及
10、第三工序，在该第三工序中，对所述第二工序后的所述金刚石单晶，在压力为1pa以上且100kpa以下的非活性气体中进行加热处理，得到所述合成单晶金刚石，
11、所述第三工序的所述加热处理中的温度x为1500℃以上且1800℃以下，且加热时间y为1分钟以上且360分钟以下。
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1.一种合成单晶金刚石，所述合成单晶金刚石以原子数基准计包含50ppm以上且1000ppm以下的浓度的氮原子，其中，
2.根据权利要求1所述的合成单晶金刚石，其中，在使用荧光分光光度计对所述合成单晶金刚石照射波长为457nm的激发光而得到的荧光光谱中，在波长503±2nm的范围内、以及波长510nm以上且550nm以下的范围内的一方或双方中存在发光峰。
3.根据权利要求1或2所述的合成单晶金刚石，其中，在所述合成单晶金刚石的使用紫外可见分光光度计而得到的吸收光谱中，在波长503±2nm的范围内、以及波长470nm以上且500nm以下的范围内的一方或双方中存在吸收峰。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的合成单晶金刚石，其中，在使用荧光分光光度计对所述合成单晶金刚石照射波长为830nm的激发光而得到的荧光光谱中，在波长986±2nm的范围内、以及波长1000nm以上且1300nm以下的范围内的一方或双方中存在发光峰。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的合成单晶金刚石，其中，在所述合成单晶金刚石的使用紫外可见分光光度计而得到的吸收光谱
6.根据权利要求1至5中任一项所述的合成单晶金刚石，其中，所述合成单晶金刚石不包含孤立取代型氮原子。
7.一种合成单晶金刚石的制造方法，所述合成单晶金刚石的制造方法是权利要求1至6中任一项所述的合成单晶金刚石的制造方法，其中，
8.根据权利要求7所述的合成单晶金刚石的制造方法，其中，所述第三工序中的所述温度x℃和所述加热时间y分钟满足下述的式1，
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种合成单晶金刚石，所述合成单晶金刚石以原子数基准计包含50ppm以上且1000ppm以下的浓度的氮原子，其中，
2.根据权利要求1所述的合成单晶金刚石，其中，在使用荧光分光光度计对所述合成单晶金刚石照射波长为457nm的激发光而得到的荧光光谱中，在波长503±2nm的范围内、以及波长510nm以上且550nm以下的范围内的一方或双方中存在发光峰。
3.根据权利要求1或2所述的合成单晶金刚石，其中，在所述合成单晶金刚石的使用紫外可见分光光度计而得到的吸收光谱中，在波长503±2nm的范围内、以及波长470nm以上且500nm以下的范围内的一方或双方中存在吸收峰。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的合成单晶金刚石，其中，在使用荧光分光光度计对所述合成单晶金刚石照射波长为830nm的激发光而得到的...
【专利技术属性】
技术研发人员：角谷均，李真和，寺本三记，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：
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