申請號：201380056310.9
　　申請人：六號元素技術有限公司
　　發明人：H·K·德黑隆 I·弗萊爾 D·J·臺特申 S·L·喬赫甘 H·J·加侖 N·珀金斯 P·M·馬丁內烏

　　摘要：一種著色的單晶CVD合成金剛石材料，其包含：多個層；其中所述多個層包括至少兩組層，所述至少兩組層在它們的缺陷組成和顏色方面不同，其中所述至少兩組層各自的缺陷類型、缺陷濃度和層厚度為：如果將所述著色的單晶CVD金剛石材料制造成圓形明亮式切割金剛石，該圓形明亮式切割金剛石包含臺面和底尖，并且具有大于1mm的臺面至底尖深度,那么至少在通過臺面至底尖的方向上于標準環境觀察條件下通過肉眼觀察時，該圓形明亮式切割金剛石包含均勻的顏色。

　　主權利要求：1.一種著色的單晶CVD合成金剛石材料，其包含：多個層；其中所述多個層包括至少兩組層，所述至少兩組層在它們的缺陷組成和顏色方面不同，其中所述至少兩組層各自的缺陷類型、缺陷濃度和層厚度為：如果將所述著色的單晶CVD金剛石材料制造成圓形明亮式切割金剛石，該圓形明亮式切割金剛石包含臺面和底尖，并且具有大于1mm的臺面至底尖深度,那么至少在通過臺面至底尖的方向上于標準環境觀察條件下通過肉眼觀察時，該圓形明亮式切割金剛石包含均勻的顏色。
　　2.根據權利要求1的著色的單晶CVD合成金剛石材料，其中所 述多個層是平行的層。
　　3.根據權利要求1或2的著色的單晶CVD合成金剛石材料，其 中所述多個層包含至少5、10、20、30、40或50個層。
　　4.根據任何前述權利要求的著色的單晶CVD合成金剛石材料， 其中在從底尖至臺面的方向上于標準環境觀察條件下通過肉眼觀察 時，該圓形明亮式切割金剛石包含均勻的顏色。
　　5.根據任何前述權利要求的著色的單晶CVD合成金剛石材料， 其中在垂直于臺面至底尖方向的方向上從側面于標準環境觀察條 件下通過肉眼觀察時，該圓形明亮式切割金剛石包含均勻的顏色。
　　6.根據任何前述權利要求的著色的單晶CVD合成金剛石材料， 其中該圓形明亮式切割金剛石具有不小于0.01ct、0.02ct、0.05ct、 0.10ct、0.5ct、0.75ct、1.0ct、2.0ct或5ct的尺寸。
　　7.根據任何前述權利要求的著色的單晶CVD合成金剛石材料， 其中該圓形明亮式切割金剛石具有不大于10ct、8ct、5ct、3ct、 2ct或1ct的尺寸。
　　8.根據任何前述權利要求的著色的單晶CVD合成金剛石材料， 其中所述至少兩組層包含第一組層和第二組層，所述第一組層包含硼 摻雜劑，該硼摻雜劑的濃度足以產生藍色著色，所述第二組層包含較 低濃度的硼摻雜劑。
　　9.根據權利要求8的著色的單晶CVD合成金剛石材料，其中所 述第一組層包含不小于0.01ppm、0.03ppm、0.09ppm、0.15ppm、 0.20ppm、0.50ppm、1.00ppm、1.50ppm、2.00ppm、3ppm或4 ppm的未補償的硼摻雜劑濃度。
　　10.根據權利要求8或9的著色的單晶CVD合成金剛石材料， 其中所述第一組層包含不大于5.00ppm、4.00ppm、3.00ppm、2.00 ppm、1.00ppm、0.50ppm或0.10ppm的未補償的硼摻雜劑濃度。
　　11.根據權利要求8至10中任一項的著色的單晶CVD合成金剛 石材料，其中所述第一組層包含濃度低于硼摻雜劑濃度的單取代氮。
　　12.根據權利要求8至11任一項的著色的單晶CVD合成金剛石 材料，其中所述第二組層包含濃度低于單取代氮濃度的硼摻雜劑。
　　13.根據權利要求8至12任一項的著色的單晶CVD合成金剛石 材料，其中所述第二組層包含濃度不大于1.0ppm、0.75ppm、0.5ppm、 0.25ppm、0.15ppm、0.09ppm、0.03ppm、0.01ppm或0.005ppm 的硼摻雜劑。
　　14.根據權利要求8至13任一項的著色的單晶CVD合成金剛石 材料，其中第二組層包含濃度不大于10ppm、7ppm、5ppm、3ppm、 2.5ppm、2.0ppm、1.5ppm或1ppm的單取代氮摻雜劑。
　　15.根據權利要求8至14任一項的著色的單晶CVD合成金剛石 材料，其中所述第二組層包含濃度不小于0.01ppm、0.05ppm、0.10 ppm、0.5ppm或0.8ppm的單取代氮摻雜劑。
　　16.根據權利要求8至15任一項的著色的單晶CVD合成金剛石 材料，其中所述第二組層的層厚度大于所述第一組層。
　　17.根據權利要求8至16任一項的著色的單晶CVD合成金剛石 材料，其中所述第一組層具有不大于0.1mm、0.08mm或0.06mm 的層厚度。
　　18.根據權利要求8至17任一項的著色的單晶CVD合成金剛石 材料，其中所述第一組層具有不小于0.001mm、0.01mm、0.015mm 或0.02mm的層厚度。
　　19.根據權利要求8至18任一項的著色的單晶CVD合成金剛石 材料，其中所述第二組層具有不小于0.1mm、0.15mm、0.20mm、 0.25mm或0.30mm的層厚度。
　　20.根據權利要求8至19任一項的著色的單晶CVD合成金剛石 材料，其中所述第二組層具有不大于0.400mm、0.375mm、0.350、 0.325mm、0.300mm、0.250mm、0.200mm或0.175mm的層厚度。
　　21.根據權利要求8至20任一項的著色的單晶CVD合成金剛石 材料，其中個體層的可見性的品質因數(FM)不大于0.15、0.13、 0.11、0.09、0.07或0.05，其中按如下乘積來計算個體層的可見性 的品質因數：FM＝第一組層的層厚度(mm)×第二組層的層厚度(mm) ×第一組層中固體硼濃度(ppm)×圓形切割明亮式深度(mm)。
　　22.制造根據任一前述權利要求所述的著色的單晶CVD合成金 剛石材料的方法，該方法包括： 在單晶CVD合成金剛石生長過程中改變摻雜劑氣體濃度以形成 包含多個層的著色的單晶CVD合成金剛石材料，所述多個層在它們的 缺陷組成和顏色方面不同， 其中控制摻雜劑氣體濃度以及摻雜劑氣體濃度變化的時間周期， 使得如果著色的單晶CVD金剛石材料被制造成圓形明亮式切割金剛 石，該圓形明亮式切割金剛石包含臺面和底尖并且具有大于1mm的臺 面至底尖深度,那么至少在通過臺面至底尖的方向上于標準環境觀 察條件下通過肉眼觀察時，該圓形明亮式切割金剛石包含均勻的顏 色。
　　23.根據權利要求22的方法，其中所述多個層包括含第一摻雜 劑的第一組層以及含第二摻雜劑的第二組層，并且其中在第一層和第 二層之間的過渡點處，首先以較高的濃度引入第二摻雜劑并然后在第 二層的生長期間減少以便補償第一摻雜劑，在第一層和第二層之間的 過渡點之后所述第一摻雜劑繼續被納入第二層。
　　24.根據權利要求22或23的方法，進一步包括對所述著色的 單晶CVD合成金剛石材料進行輻照。
　　25.根據權利要求22至24任一項的方法，進一步包括對所述 著色的單晶CVD合成金剛石材料進行退火。