СЛОЙ БЕСЦВЕТНОГО АЛМАЗА

1. Способ изготовления слоя бесцветного монокристаллического ХОПФ-алмаза (полученного химическим осаждением из паровой фазы), включающий:
i) подготовку подложки,
ii) использование атмосферы ХОПФ-синтеза, в которой имеется первый газ, содержащий примесные атомы первого типа, оказывающие негативное влияние на цвет изготавливаемого слоя алмаза, и
iii) добавление в атмосферу синтеза второго газа, содержащего примесные атомы второго типа,
причем примесные атомы первого и второго типов различны, а тип и количество примесных атомов второго типа выбирают с обеспечением уменьшения негативного влияния на цвет, оказываемое примесными атомами первого типа, для изготовления бесцветного слоя алмаза, и при этом примесные атомы первого и второго типа являются, независимо друг от друга, азотом или атомами, в чистом виде образующими твердое вещество.
2. Способ по п.1, в котором примесным атомом первого типа является азот, а примесный атом второго типа выбирают из кремния, бора, фосфора или серы.
3. Способ по п.2, в котором примесным атомом второго типа является кремний.
4. Способ по п.2, в котором примесным атомом второго типа является бор.
5. Способ по п.1, в котором примесным атомом первого типа является кремний, бор, фосфор или сера, а примесным атомом второго типа является азот.
6. Способ по п.5, в котором примесным атомом первого типа является кремний.
7. Способ по п.5, в котором примесным атомом первого типа является бор.
17
3
18
3
8. Способ по п.3 или 6, в котором концентрация азота в доминирующем объеме слоя алмаза меньше или равна 2·10 атомов/см, а концентрация кремния в доминирующем объеме слоя алмаза меньше или равна 2·10 атомов/см.
9. Способ по п.3 или 6, в котором отношение концентрации азота к концентрации кремния в доминирующем объеме слоя алмаза составляет от 1:20 до 20:1.
10. Способ по п.3 или 6, в котором газ, содержащий азот, присутствует в атмосфере синтеза в концентрации, превышающей 100 ppb, а газ, содержащий кремний, присутствует в атмосфере синтеза в концентрации, превышающей 10 ppb.
11. Способ по п.4 или 7, в котором отношение концентрации азота к концентрации бора в доминирующем объеме слоя алмаза составляет от 1:2 до 2:1.
12. Способ по п.4 или 7, в котором газ, содержащий азот, присутствует в атмосфере синтеза в концентрации более 100 ppb, а газ, содержащий бор, присутствует в атмосфере синтеза в концентрации, превышающей 0,5 ppb.
13. Способ по п.1, в котором изготовленный слой ХОПФ-алмаза обладает повышенной нормализованной интенсивностью свободных экситонов по сравнению со слоем, полученным способом, где не добавляется второй газ, содержащий примесные атомы второго типа.
14. Способ по п.1, в котором изготовленный слой ХОПФ-алмаза обладает увеличенными подвижностью носителей, временем жизни носителей и(или) интервалом сбора заряда, по сравнению со слоем, полученным способом, в котором не добавляется второй газ, содержащий примесные атомы второго типа.
15. Способ по п.1, в котором в атмосфере синтеза имеется содержащий азот газ в концентрации более 300 ppb, который не был добавлен специально.
16. Способ по п.1, в котором первый газ не добавляется управляемым образом.
17. Способ по п.1, в котором слой алмаза имеет толщину более 0,1 мм.
18. Способ изготовления слоя монокристаллического ХОПФ-алмаза, включающий:
i) подготовку подложки,
ii) использование атмосферы ХОПФ-синтеза, в которой концентрация не добавляемого специально азота превышает 300 ppb, и
iii) добавление в атмосферу синтеза второго газа, содержащего примесные атомы второго типа, не являющиеся азотом,
причем добавление примесных атомов второго типов осуществляется управляемым образом в количестве, обеспечивающем уменьшение негативного влияния на цвет, оказываемого азотом, для изготовления бесцветного слоя алмаза, при этом примесные атомы второго типа в чистом виде образуют твердое вещество.
19. Способ изготовления слоя монокристаллического ХОПФ-алмаза, включающий:
i) подготовку подложки и
ii) добавление в атмосферу ХОПФ-синтеза газа-источника, содержащего кремний.
20. Способ по п.19, характеризующийся одной или более из следующих характеристик:
1) слой выращен до толщины более 0,1 мм,
3
2
2) подложка представляет собой алмазную подложку, поверхность которой, по существу, свободна от дефектов кристаллической структуры настолько, что выявляемая посредством плазменного травления поверхностная плотность обусловленных дефектами признаков составляет менее 5·10/мм,
3) продолжительность синтеза монокристаллического слоя алмаза составляет по меньшей мере 50 часов, и
4) подложка включает несколько разделенных монокристаллических алмазных подложек.
18
3
21. Способ по п.19 или 20, в котором концентрация кремния в доминирующем объеме слоя алмаза меньше или равна 2·10 атомов/см.
22. Способ по п.19 или 20, в котором добавление кремния уменьшает негативное воздействие примесных атомов на свойство полученного слоя алмаза.
23. Способ по п.22, в котором примесным атомом является азот.
24. Способ по п.22, в котором упомянутым свойством является цвет и добавление кремния позволяет получить бесцветный слой ХОПФ-алмаза.
25. Способ по п.22, в котором упомянутым свойством является эмиссия свободных экситонов слоя алмаза, и добавление кремния позволяет получить слой ХОПФ-алмаза, у которого нормализованная интенсивность свободных экситонов увеличена по сравнению со способом, где кремний не добавляется.
26. Способ по п.22, в котором упомянутое свойство является по меньшей мере одним из следующих: подвижность носителей, время жизни носителей, интервал сбора заряда, а добавление кремния позволяет получить слой ХОПФ-алмаза с увеличенными подвижностью носителей, временем жизни носителей и(или) интервалом сбора заряда по сравнению со способом, где кремний не добавляется.
27. Способ по п.18 или 19, в котором доминирующий объем слоя алмаза обладает по меньшей мере одной из следующих характеристик:
а) спектр поглощения, измеренный при комнатной температуре, соответствующий цвету стандартного круглого бриллианта весом 0,5 карат лучше, чем К (по цветовой шкале GIA (Американского геммологического института)),
-1
б) коэффициент поглощения на длине волны 270 нм, измеренный при комнатной температуре, составляет менее 1,9 см,
-1
в) коэффициент поглощения на длине волны 350 нм, измеренный при комнатной температуре, составляет менее 0,90 см,
-1
г) поглощение на длине волны 520 нм менее 0,30 см, или
-1
д) поглощение на длине волны 700 нм менее 0,12 см.
28. Способ по п.18 или 19, в котором слою алмаза придают форму драгоценного камня, у которого три ортогональные размера превышают 2 мм, где по меньшей мере одна ось лежит вдоль кристаллографического направления <100> или вдоль главной оси симметрии драгоценного камня.
29. Слой ХОПФ-алмаза, изготовленный способом по любому из пп.1, 18 и 19.
30. Слой ХОПФ-алмаза, содержащий примесный атом, выбранный из кремния, серы или фосфора, причем слой алмаза бесцветен.
15
18
3
31. Слой ХОПФ-алмаза, в котором доминирующий объем слоя алмаза содержит от 10 до 2·10 атомов/см примесных атомов, выбранных из кремния, серы или фосфора.
32. Слой ХОПФ-алмаза по п.30 или 31, в котором примесный атом является кремнием.
33. Слой ХОПФ-алмаза по п.30 или 31, являющийся бесцветным.
34. Слой ХОПФ-алмаза по п.30 или 31, в котором толщина слоя более 1 мм.
-3
3
35. Слой ХОПФ-алмаза по п.30 или 31, в котором двулучепреломление слоя составляет менее 1·10 в объеме более 0,1 мм.
36. Слой ХОПФ-алмаза, изготовленный в соответствии со способом по любому из пп.1, 18 и 19 для использования в качестве оптического элемента.
37. Слой ХОПФ-алмаза, изготовленный в соответствии со способом по любому из пп.1, 18 и 19 для использования в качестве электрического или электронного компонента.
38. Слой ХОПФ-алмаза, изготовленный в соответствии со способом по любому из пп.1, 18 и 19, толщина которого превышает 0,1 мм.
39. Слой монокристаллического ХОПФ-алмаза, изготовленный в соответствии со способом по любому из пп.1, 18 и 19 в виде драгоценного камня.
40. Слой монокристаллического ХОПФ-алмаза по п.39, у которого три ортогональных размера превышают 2 мм, где по меньшей мере одна ось лежит вдоль кристаллографического направления <100> или вдоль главной оси симметрии драгоценного камня.
41. Слой монокристаллического ХОПФ-алмаза по п.39, чистота которого соответствует по меньшей мере градации SI1 по цветовой шкале GIA.
42. Применение эффективного количества газа-источника в способе изготовления слоя бесцветного ХОПФ-алмаза, в котором газ-источник содержит примесные атомы второго типа для противодействия негативному воздействию на цвет алмаза примесных атомов первого типа.
43. Применение газа-источника кремния в способе изготовления ХОПФ-алмаза, в котором газ-источник добавляется в реакционную камеру, содержащую подложку и атмосферу синтеза алмаза так, что кремний противодействует негативному воздействию примесных атомов первого типа.