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　　申请号：201380056310.9
　　申请人：六号元素技术有限公司
　　发明人：H·K·德黑隆 I·弗莱尔 D·J·台特申 S·L·乔赫甘 H·J·加仑 N·珀金斯 P·M·马丁内乌

　　摘要：一种着色的单晶CVD合成金刚石材料，其包含：多个层；其中所述多个层包括至少两组层，所述至少两组层在它们的缺陷组成和颜色方面不同，其中所述至少两组层各自的缺陷类型、缺陷浓度和层厚度为：如果将所述着色的单晶CVD金刚石材料制造成圆形明亮式切割金刚石，该圆形明亮式切割金刚石包含台面和底尖，并且具有大于1mm的台面至底尖深度,那么至少在通过台面至底尖的方向上于标准环境观察条件下通过肉眼观察时，该圆形明亮式切割金刚石包含均匀的颜色。

　　主权利要求：1.一种着色的单晶CVD合成金刚石材料，其包含：多个层；其中所述多个层包括至少两组层，所述至少两组层在它们的缺陷组成和颜色方面不同，其中所述至少两组层各自的缺陷类型、缺陷浓度和层厚度为：如果将所述着色的单晶CVD金刚石材料制造成圆形明亮式切割金刚石，该圆形明亮式切割金刚石包含台面和底尖，并且具有大于1mm的台面至底尖深度,那么至少在通过台面至底尖的方向上于标准环境观察条件下通过肉眼观察时，该圆形明亮式切割金刚石包含均匀的颜色。
　　2.根据权利要求1的着色的单晶CVD合成金刚石材料，其中所 述多个层是平行的层。
　　3.根据权利要求1或2的着色的单晶CVD合成金刚石材料，其 中所述多个层包含至少5、10、20、30、40或50个层。
　　4.根据任何前述权利要求的着色的单晶CVD合成金刚石材料， 其中在从底尖至台面的方向上于标准环境观察条件下通过肉眼观察 时，该圆形明亮式切割金刚石包含均匀的颜色。
　　5.根据任何前述权利要求的着色的单晶CVD合成金刚石材料， 其中在垂直于台面至底尖方向的方向上从侧面于标准环境观察条 件下通过肉眼观察时，该圆形明亮式切割金刚石包含均匀的颜色。
　　6.根据任何前述权利要求的着色的单晶CVD合成金刚石材料， 其中该圆形明亮式切割金刚石具有不小于0.01ct、0.02ct、0.05ct、 0.10ct、0.5ct、0.75ct、1.0ct、2.0ct或5ct的尺寸。
　　7.根据任何前述权利要求的着色的单晶CVD合成金刚石材料， 其中该圆形明亮式切割金刚石具有不大于10ct、8ct、5ct、3ct、 2ct或1ct的尺寸。
　　8.根据任何前述权利要求的着色的单晶CVD合成金刚石材料， 其中所述至少两组层包含第一组层和第二组层，所述第一组层包含硼 掺杂剂，该硼掺杂剂的浓度足以产生蓝色着色，所述第二组层包含较 低浓度的硼掺杂剂。
　　9.根据权利要求8的着色的单晶CVD合成金刚石材料，其中所 述第一组层包含不小于0.01ppm、0.03ppm、0.09ppm、0.15ppm、 0.20ppm、0.50ppm、1.00ppm、1.50ppm、2.00ppm、3ppm或4 ppm的未补偿的硼掺杂剂浓度。
　　10.根据权利要求8或9的着色的单晶CVD合成金刚石材料， 其中所述第一组层包含不大于5.00ppm、4.00ppm、3.00ppm、2.00 ppm、1.00ppm、0.50ppm或0.10ppm的未补偿的硼掺杂剂浓度。
　　11.根据权利要求8至10中任一项的着色的单晶CVD合成金刚 石材料，其中所述第一组层包含浓度低于硼掺杂剂浓度的单取代氮。
　　12.根据权利要求8至11任一项的着色的单晶CVD合成金刚石 材料，其中所述第二组层包含浓度低于单取代氮浓度的硼掺杂剂。
　　13.根据权利要求8至12任一项的着色的单晶CVD合成金刚石 材料，其中所述第二组层包含浓度不大于1.0ppm、0.75ppm、0.5ppm、 0.25ppm、0.15ppm、0.09ppm、0.03ppm、0.01ppm或0.005ppm 的硼掺杂剂。
　　14.根据权利要求8至13任一项的着色的单晶CVD合成金刚石 材料，其中第二组层包含浓度不大于10ppm、7ppm、5ppm、3ppm、 2.5ppm、2.0ppm、1.5ppm或1ppm的单取代氮掺杂剂。
　　15.根据权利要求8至14任一项的着色的单晶CVD合成金刚石 材料，其中所述第二组层包含浓度不小于0.01ppm、0.05ppm、0.10 ppm、0.5ppm或0.8ppm的单取代氮掺杂剂。
　　16.根据权利要求8至15任一项的着色的单晶CVD合成金刚石 材料，其中所述第二组层的层厚度大于所述第一组层。
　　17.根据权利要求8至16任一项的着色的单晶CVD合成金刚石 材料，其中所述第一组层具有不大于0.1mm、0.08mm或0.06mm 的层厚度。
　　18.根据权利要求8至17任一项的着色的单晶CVD合成金刚石 材料，其中所述第一组层具有不小于0.001mm、0.01mm、0.015mm 或0.02mm的层厚度。
　　19.根据权利要求8至18任一项的着色的单晶CVD合成金刚石 材料，其中所述第二组层具有不小于0.1mm、0.15mm、0.20mm、 0.25mm或0.30mm的层厚度。
　　20.根据权利要求8至19任一项的着色的单晶CVD合成金刚石 材料，其中所述第二组层具有不大于0.400mm、0.375mm、0.350、 0.325mm、0.300mm、0.250mm、0.200mm或0.175mm的层厚度。
　　21.根据权利要求8至20任一项的着色的单晶CVD合成金刚石 材料，其中个体层的可见性的品质因数(FM)不大于0.15、0.13、 0.11、0.09、0.07或0.05，其中按如下乘积来计算个体层的可见性 的品质因数：FM＝第一组层的层厚度(mm)×第二组层的层厚度(mm) ×第一组层中固体硼浓度(ppm)×圆形切割明亮式深度(mm)。
　　22.制造根据任一前述权利要求所述的着色的单晶CVD合成金 刚石材料的方法，该方法包括： 在单晶CVD合成金刚石生长过程中改变掺杂剂气体浓度以形成 包含多个层的着色的单晶CVD合成金刚石材料，所述多个层在它们的 缺陷组成和颜色方面不同， 其中控制掺杂剂气体浓度以及掺杂剂气体浓度变化的时间周期， 使得如果着色的单晶CVD金刚石材料被制造成圆形明亮式切割金刚 石，该圆形明亮式切割金刚石包含台面和底尖并且具有大于1mm的台 面至底尖深度,那么至少在通过台面至底尖的方向上于标准环境观 察条件下通过肉眼观察时，该圆形明亮式切割金刚石包含均匀的颜 色。
　　23.根据权利要求22的方法，其中所述多个层包括含第一掺杂 剂的第一组层以及含第二掺杂剂的第二组层，并且其中在第一层和第 二层之间的过渡点处，首先以较高的浓度引入第二掺杂剂并然后在第 二层的生长期间减少以便补偿第一掺杂剂，在第一层和第二层之间的 过渡点之后所述第一掺杂剂继续被纳入第二层。
　　24.根据权利要求22或23的方法，进一步包括对所述着色的 单晶CVD合成金刚石材料进行辐照。
　　25.根据权利要求22至24任一项的方法，进一步包括对所述 着色的单晶CVD合成金刚石材料进行退火。