JPH01131014A

JPH01131014A - 紫色ダイヤモンドおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH01131014A
Application number: JP62289748A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Sato; 周一佐藤; Kazuo Tsuji; 辻　一夫
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1987-11-17
Filing date: 1987-11-17
Publication date: 1989-05-23
Anticipated expiration: 2012-01-16
Also published as: DE3878532D1; US4950463A; EP0316856A1; ZA888603B; JP2571795B2; DE3878532T2; EP0316856B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、たとえば装飾用途に適した紫色ダイヤモンド
およびその製造方法に関するものである。

［従来の技術およびその問題点］従来、着色ダイヤモンドを得る方法としては、天然原石
に電子線照射を施し、真空下でアニーリングを行なうこ
とにより、各種のカラーセンターを作成する方法が行な
われていた。

カラーセンターは、結晶中の窒素と、電子線照射で生じ
た格子欠陥がアニーリングにより結合してできるもので
ある。また、格子欠陥単独よりなるものもある。カラー
センターの種類は、窒素の凝集形態によって決まる。各
カラーセンターと色との関係を第１表に示す。

（以下余白）第１表第１表に示した各カラーセンターの作製方法およびそれ
らの特性については、Ｒｅｐｏｒｔｓｏｎ　　Ｐｒｏｇ
ｒｅｓｓ　　Ｐｈｙｓｉｃｓ、Ｊ。

ｈｎ　　Ｗａｌｋｅｒ、第４２巻、１９７９年Ｆダイヤ
モンドの吸光と発光」に記載されている。また、着色し
たダイヤモンドか実際に呈する色は、第１表に示したカ
ラーセンターの色にダイヤモンド原石のもとの色を重ね
合わせた色である。

天然ダイヤモンド原石のもとの色は、第２表のように分
類される。

（以下余白） −５＝第２表より明らかなように、第１表のカラーセンターを
着色して効果があるのは、透明無色または淡黄色である
ＩＩａＩａ型ダイヤモンドびＩａ型ダイヤモンドの原石
である。これらの原石は、窒素を全く持たないか、１対
あるいは２対の窒素を持っている。以上のことから、下
記の２色しか着色の効果力（ないことになる。

■　青緑色（電子線照射のみによって形成されたＧＲＩ
センターによる） ■　赤色（電子線照射とアニーリングによって形成され
たＨ３．Ｈ４センターによる）以上の考察の結果、本発明者らは、Ｎ−Ｖセンターによ
り着色された紫色を呈するダイヤモンドは、天然原石か
らはほとんど作製できず、しかも透明感があり色彩の鮮
明な紫色ダイヤモンドは天然原石から作製できないとい
う結論に達した。また、Ｎ−Ｖセンターを作製する孤立
型窒素のみを含有するＩｂ型原石は天然原石中において
０．２％しか存在しないので、原石の確保も極めて困難
である。

−ｒ、− そこで、本発明者らは、１００％孤立型窒素を含有する
Ｉｂ型人工合成ダイヤモンドを用いること考えた。なお
、Ｉｂ型人工合成ダイヤモンドを用い、電子線照射と真
空下でのアニール処理とによりＮ−Ｖセンターを作製す
る方法は、Ａ、　Ｔ。

Ｃｏ１１ｉｎｓ、Ｊｏｕｒｎａｌ　　ｏｆ　　Ｐｈｙｓ
ｉｃｓ　　Ｃ，５ｏｌｉｄ　　５ｔａｔｅ　　ＰｈｙＳ
　ｉ　Ｃ８，１６（２１７７〜２１８１頁、１９８３年
）に記載されている。しかしながら、着色ダイヤモンド
を装飾用途にするには、透明感があり、色彩が鮮明なこ
とが重要であり、従来この問題は解決されていなかった
。

本発明の目的は、透明感があり色彩の鮮明な紫色ダイヤ
モンドおよびそれを量産できる製造方法を提供すること
にある。

［問題点を解決するための手段］本発明に係る紫色ダイヤモンドは、Ｉｂ型窒素の５００
ｎｍにおける吸収係数が０．２〜２ｃｍ−１であり、Ｎ
−Ｖセンターの吸収ピーク５７０ｎｍにおける吸収係数
が０．３〜ｌＱｃｍ−１であり、可視域でＧＲＩセンタ
ー、Ｈ２センター。

Ｈ３センターおよびＨ４センターの吸収係数が０゜２ｃ
ｍ−’以下であることを特徴としている。

本発明に係る紫色ダイヤモンドの製造方法は、結晶中の
Ｉｂ型窒素の含有量が８Ｘ１０１７〜１゜４Ｘ１０１９
原子／ｃｍ３の範囲にあるＩｂ型人工合成ダイヤモンド
結晶を用いる。そして、当該ダイヤモンド結晶中に、２
〜４　Ｍ　ｅ　Ｖかつ５×１０１６〜２Ｘ１０１７　８
電子／ｃｍ２の電子線照射を施し、その後、１０−２Ｔ
ｏｒｒ以下の真空下において、８００〜１１００℃の温
度で、２５時間以上アニーリングすることを特徴として
いる。

［手段の説明コ（紫色ダイヤモンドについて）透明感は、Ｎ−Ｖセンターの吸収係数とＩｂ型窒素の吸
収係数に依存し、その値が前記範囲にあることが透明感
を得るために重要である。一方、色彩が鮮明であるため
には、前記Ｎ−ＶセンターおよびＩｂ型窒素の吸収係数
に加えて、可視域で他の吸収の吸収係数が０．２ｃｍ−
’以下であることが重要である。

（Ａ）　　Ｎ−Ｖセンターの吸収係数について二Ｎ−Ｖ
センターでは５００〜６４０　ｎ　ｍの間に吸収があり
、そのピーク値は５７０ｎｍである。

したがって、吸収の中心は黄色である。この吸収により
、結晶は補色の紫色を呈する。この吸収が、本発明に係
る紫色ダイヤモンドの色を決定する重要なものである。

透明感は、装飾用途において重要な因子である。

これはこの吸収係数と相関があり、１０ｃｍ−’を超え
る吸収係数では透明感が失われる。一方、０．３ｃｍ−
’未満の吸収係数では、紫の色彩が失われ、原石のもと
の色である黄色を呈するようになる。

（Ｂ）　　Ｉｂ型窒素の吸収係数について：Ｉｂ型窒素
では、４００〜５５０　ｎ　ｍにかけて吸収がある。吸
収の大きくなる範囲は５００ｎｍ以上で、青、藍、紫色
が吸収されて結晶は補色の黄色を呈する。この黄色は、
淡い場合には、紫色と混ざって明るい紫色を呈し、鮮明
感を与える。

この効果は、５００ｎｍにおける吸収係数が０゜２ｃｍ
−１未満では生じない。また、２ｃｍ−’を超えると、
黄色が濃すぎて結晶の透明感が失われるばかりでなく、
黄色が強くなって紫色を呈しなくなる。

（Ｃ）　　他の吸収による吸収係数について：可視域で
他の吸収（ＧＲＩセンター、Ｈ２センター、ＨＢセンタ
ー、Ｈ４センターによる吸収）が入ると、紫色に濁りが
生じて鮮明感が減少する。

鮮明感を維持するためには、この吸収係数が０゜２ｃｍ
−’未満であることが重要である。可視域で生じる他の
吸収の代表的な吸収ピークとしては、５５０〜７４０ｎ
ｍに吸収か現われるＧＲＩセンターや、６５０〜９９０
ｎｍに吸収が現われるＨ２センターによるものがある。

これらのセンターは赤色付近を吸収するので、吸収係数
が大きくなりすぎると、補色である緑色が紫色に混ざり
、鮮明感が減少する。

（製造方法について）（Ａ）　　　Ｉｂ型人工合成ダイヤモンドを用いること
：天然ダイヤモンドの場合では、第２表に示すように、あ
らゆる形態の窒素原子を含んでいるため、アニーリング
によって複数種のカラーセンターができる。このため、
天然ダイヤモンドからＮ−Ｖセンターのみよりなる原石
を作るのは極めて難しい。

Ｉｂ型人工合成ダイヤモンドは、１００％孤立分散型の
窒素原子を含んでいる。このため、人工合成ダイヤモン
ドでは、１００％Ｎ−Ｖセンターよりなる原石を容易に
作製できる。この場合、温度差法によって合成したダイ
ヤモンドの方が、膜成長法で合成したダイヤモンドより
、バルク状の内包物質が少なく、大型結晶ができるので
好ましい。

（Ｂ）　　窒素含有量について：Ｎ−Ｖセンターの吸収係数およびＩｂ型窒素の吸収係数
と相関が最も強い因子は窒素含有量である。８Ｘ１０１
７原子／ｃｍ３未満の含有量では、Ｎ−Ｖセンターの５
７０ｎｍにおける吸収係数が０，２ｃｍ−’未満となる
か、あるいは、５００ｎｍにおけるＩｂ型窒素の吸収係
数が０．　３ｃｍ＝１未満となる。また、１．４Ｘ１０
１７原子／ｃｍ”を超える含有量では、Ｎ−Ｖセンター
の吸収係数が２ｃｍ’−’を超えるか、あるいは、Ｉｂ
型窒素の吸収係数が１０ｃｍ”−’を超えるようになる
。

（Ｃ）　　電子線照射について：Ｎ−Ｖセンターをむらなく結晶全体に作製するためには
、電子線照射において格子欠陥をむらなく全体に作る必
要がある。２ＭｅＶ、５Ｘ１０’６電子／ｃｍ２未満の
条件では、結晶中において格子欠陥濃度が薄くなる場所
が生じる。また、４ＭｅＶを超えると、内包物が放射化
される可能性が出てくる。２Ｘ１０’　８電子／ｃｍ２
を超える照射量では、欠陥濃度が高過ぎ、ＧＲＩセンタ
ーが除去できなくなったり、Ｈ２センターができ始める
という問題が発生する。この場合には、可視域でＮ−Ｖ
センターおよびＩｂ型窒素以外による大きな吸収が生じ
る結果となる。

（Ｄ）　　アニーリングについてニアニーリング時間を２５時間以上にすると、電子線照射
で生じたＧＲＩセンターを十分に消去し、かつＩｂ型窒
素と格子欠陥を十分に結合させることができる。２５時
間未満では前記効果が十分に得られない。また、１０−
２Ｔｏｒｒを超える真空度では、ダイヤモンド表面が黒
鉛化する。アニーリング温度が８００℃未満の場合には
、ＧＲ１センターを十分に除去できず、１１００℃を超
えると、Ｎ−Ｖセンターが破壊され始め、紫色が薄れる
。

［実施例コ実施例１温度差法で合成した７個のＩｂ型人工合成ダイヤモンド
（窒素含有量が４×１０１７〜４×１０１９原子／ｃｍ
”）に、３ＭｅＶ、ｌＸｌ０’　”〜２Ｘ１０１７”電
子／ｃｍ２の電子線照射を行なった。その後、１０−３
Ｔｏｒｒの真空下で、９００’Ｃ，３０時間のアニーリ
ングを行なった。

得られたダイヤモンドにつき、紫外可視分光分析装置に
より、Ｎ−Ｖセンター、Ｉｂ型窒素、ＧＲｌ、Ｈ２セン
ターなどの吸収係数を測定した。

さらに、該試料を、０．５〜０．６力ラツト／個の大き
さにブリリアンカットした。装飾用途としての価値を評
価するため、無作為に選出した１８〜６５才までの１０
０人の女性に該試料を観察させ、下記の項目についてア
ンケートを取った。

その結果を第３表に示す。

（アンケート質問事項） ■　透明感があるか？ ■　鮮明な色彩か？ ■　装飾的価値はあるか？（以下余白） −ビーなお、第３表に示すアンケート結果は、「はい」と答え
た人数を示している。

実施例２温度差法で合成した３個のＩｂ型合成ダイヤモンド（窒
素含有量が２Ｘ１０’　８原子／ｃｍ３）に、３ＭｅＶ
、２Ｘ１０１７　〜ｌＸｌ０’　”電子／ｃｍ２の電子
線照射を行なった。その後、１０−’Ｔｏｒｒの真空下
で、１１００９Ｃ，１０〜４０時間の範囲でアニーリン
グを行なった。

得られた試料につき、紫外可視分光分析装置により、Ｎ
−Ｖ（？：／ター、Ｉｂ型窒素、ＧＲＩセンター、Ｈ２
センターなどの吸収係数を測定した。

また、該試料を、０．８〜１．２力ラツト／個の大きさ
にブリリアンカットした。装飾用途としての価値を評価
するため、実施例１と同様の方法でアンケート調査を行
なった結果を第４表に示す。

（以下余白）一　　１７　− なお、第４表に示すアンケート結果は、「はい」と答え
た人数を示している。

［発明の効果コ本発明によれば、透明感がありかつ鮮明な色彩を持つ紫
色ダイヤモンドが得られるようになる。

しかも、本発明による紫色ダイヤモンドの製造方法によ
れば、人工合成ダイヤモンドを原料として本発明特有の
工程により紫色ダイヤモンドを得るので、原石の確保が
容易であり、紫色ダイヤモンドを量産することが可能と
なる。

手続補正書１、事件の表示昭和６２年特許願第　２８９７４８　　号２、発明の名
称紫色ダイヤモンドおよびその製造方法３、補正をする者事件との関係　特許出願人住　所　　大阪市東区北浜５丁目１５番地名　称　　（
２１３）住友電気工業株式会社代表者　用上哲部４、代理人住　所　　大阪市北区南森町２丁目１番２９号　住友銀
行南森町ビル６、補正の対象明細書の発明の詳細な説明の欄７、補正の内容（１）　明細書第３頁の第１表中、Ｈ３センターの欄で
カラーセンターの色として「赤色」とあるのを「黄色」
に補正する。

（２）　明細書第３頁の第１表中、Ｈ４センターの欄で
カラーセンターの色として「赤色」とあるのを「黄色」
に補正する。

（３）　明細書第６頁第１０行の「赤色」を「黄色」に
補正する。

以上

Claims

【特許請求の範囲】

（１） I ｂ型窒素の５００ｎｍにおける吸収係数が０
．２〜２ｃｍ＾−＾１であり、Ｎ−Ｖセンターの吸収ピ
ーク５７０ｎｍにおける吸収係数が０．３〜１０ｃｍ＾
−＾１であり、可視域でＧＲ１センター、Ｈ２センター
、Ｈ３センターおよびＨ４センターの吸収係数が０．２
ｃｍ＾−＾１以下であることを特徴とする紫色ダイヤモ
ンド。
（２）結晶中の I ｂ型窒素の含有量が８×１０＾１＾
７〜１．４×１０＾１＾９原子／ｃｍ＾３の範囲にある
I ｂ型人工合成ダイヤモンド結晶を用い、該ダイヤモ
ンド結晶に、２〜４ＭｅＶかつ５×１０＾１＾６〜２×
１０＾１＾８電子／ｃｍ＾２の電子線照射を施し、その後、１０＾−＾２Ｔｏｒｒ以下の真空下において、
８００〜１１００℃の温度で、２５時間以上アニーリン
グすることを特徴とする紫色ダイヤモンドの製造方法。