[发明专利]金刚石单晶、其制造方法以及单晶金刚石工具

权利要求书

1.一种金刚石单晶，其是利用化学气相合成法合成的，且对波长为350nm的光具有25cm^-1以上且80cm^-1以下的吸收系数。

2.根据权利要求1的金刚石单晶，其中所述吸收系数为30cm^-1以上且80cm^-1以下。

3.一种金刚石单晶，其是通过气相合成法制得的，

其中所述金刚石单晶包含对波长为350nm的光具有不同吸收系数的两层以上金刚石单晶层，

具有一个主面的一个金刚石单晶层对波长为350nm的光具有小于25cm^-1的吸收系数，且具有另一个主面的另一个金刚石单晶层对波长为350nm的光具有25cm^-1以上且80cm^-1以下的吸收系数，并且

所述两层以上金刚石单晶层中的任意者对波长为350nm的光都具有80cm^-1以下的吸收系数。

4.根据权利要求3的金刚石单晶，其中所述金刚石单晶包含两层以上金刚石单晶层，且从具有一个主面且对波长为350nm的光具有小于25cm^-1的吸收系数的金刚石单晶层向具有另一个主面且对波长为350nm的光具有25cm^-1以上且80cm^-1以下的吸收系数的金刚石单晶层，对波长为350nm的光的吸收系数单调增加。

5.一种制造金刚石单晶的方法，包括：

将碳以外的离子注入至金刚石单晶籽晶基板的主面中，从而降低波长为800nm的光的透射率，所述主面相对于{100}面具有7°以下的偏角；和

在气相中含碳分子的数目N_C对氢分子的数目N_H的比N_C/N_H为10％以上且40％以下，气相中氮分子的数目N_N对含碳分子的数目N_C的比N_N/N_C为0.1％以上且10％以下，并且籽晶基板温度T为850℃以上且小于1000℃的合成条件下，

利用化学气相合成法在所述籽晶基板的离子注入后的主面上均相外延生长金刚石单晶。

6.根据权利要求5的制造金刚石单晶的方法，进一步包括：

在气相中含碳分子的数目N_C对氢分子的数目N_H的比N_C/N_H大于0％且小于10％、或者氮分子的数目N_N对含碳分子的数目N_C的比N_N/N_C小于0.1％，并且籽晶基板温度T小于1000℃的合成条件下，

利用化学气相合成法在已均相外延生长了金刚石单晶的生长表面上均相外延生长金刚石单晶。

7.根据权利要求5或6的制造金刚石单晶的方法，其中所述偏角为3°以下。

8.根据权利要求5～7中任一项的制造金刚石单晶的方法，进一步包括将所述籽晶基板与在所述籽晶基板上均相外延生长的金刚石单晶分离。

9.一种单晶金刚石工具，包含由根据权利要求3或4的金刚石单晶制成的刀尖，其中所述刀尖具有由所述金刚石单晶的主面形成的前刀面，且所述主面对波长为350nm的光具有小于25cm^-1的吸收系数。

10.一种单晶金刚石工具，包含接合至所述工具的柄的金刚石单晶，其中所述金刚石单晶包含通过离子注入至所述金刚石单晶的与所述柄接合一侧的晶面中而形成的离子注入层。

11.根据权利要求10的单晶金刚石工具，其中所述单晶金刚石工具是单晶金刚石切削工具。

12.根据权利要求10或11的单晶金刚石工具，其中，在具有所述离子注入层的金刚石单晶中，垂直于离子注入层的方向的波长为800nm的光的透射率因离子注入层的除去而变化10％以上。

13.根据权利要求10～12中任一项的单晶金刚石工具，其中所述离子注入之前的金刚石单晶对垂直于金刚石单晶的形成离子注入层的面的方向的波长为350nm的光具有25cm^-1以上且80cm^-1以下的吸收系数。