JPH07148426A - 合成ダイヤモンドおよびその製造方法並びにダイヤモンドの歪み測定方法 - Google Patents
合成ダイヤモンドおよびその製造方法並びにダイヤモンドの歪み測定方法Info
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- JPH07148426A JPH07148426A JP6169154A JP16915494A JPH07148426A JP H07148426 A JPH07148426 A JP H07148426A JP 6169154 A JP6169154 A JP 6169154A JP 16915494 A JP16915494 A JP 16915494A JP H07148426 A JPH07148426 A JP H07148426A
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Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 無色透明で不純物、結晶欠陥、歪み等の少な
い高純度で結晶性の良い合成ダイヤモンド及びその製造
方法並びにダイヤモンドの歪み測定方法を提供する。 【構成】(1) 窒素含有量が１０ｐｐｍ以下、好ましくは
０．１ｐｐｍ以下、かつホウ素含有量が１ｐｐｍ以下、
好ましくは０．１ｐｐｍ以下であること、(2) 二結晶法
によるＸ線回折において、第一結晶にダイヤモンド結晶
を用い、（００４）面平行配置で、ＣｕＫα線により測
定した場合のＸ線回折ロッキングカーブの半値幅が１０
秒以下、好ましくは６秒以下であること、及びまたは
(3) 分解能が１ｃｍ-1以下のラマン分光分析装置で測定
したダイヤモンドのラマン分光スペクトルの１３３２〜
１３３３ｃｍ-1のピークの半値幅が２．３ｃｍ-1以下、
好ましくは２ｃｍ-1以下であること、の(1) 〜(3) の１
以上を特徴とする歪みの少ない合成ダイヤモンドと、そ
の温度差法による製法。
い高純度で結晶性の良い合成ダイヤモンド及びその製造
方法並びにダイヤモンドの歪み測定方法を提供する。 【構成】(1) 窒素含有量が１０ｐｐｍ以下、好ましくは
０．１ｐｐｍ以下、かつホウ素含有量が１ｐｐｍ以下、
好ましくは０．１ｐｐｍ以下であること、(2) 二結晶法
によるＸ線回折において、第一結晶にダイヤモンド結晶
を用い、（００４）面平行配置で、ＣｕＫα線により測
定した場合のＸ線回折ロッキングカーブの半値幅が１０
秒以下、好ましくは６秒以下であること、及びまたは
(3) 分解能が１ｃｍ-1以下のラマン分光分析装置で測定
したダイヤモンドのラマン分光スペクトルの１３３２〜
１３３３ｃｍ-1のピークの半値幅が２．３ｃｍ-1以下、
好ましくは２ｃｍ-1以下であること、の(1) 〜(3) の１
以上を特徴とする歪みの少ない合成ダイヤモンドと、そ
の温度差法による製法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光学部品、分光結晶、モ
ノクロメーター、レーザー窓材、放射光又は放射線用窓
材、アンビル、装飾用途や半導体基板などに用いられる
無色透明で不純物、結晶欠陥、歪み等の少ない高純度で
結晶性の良い合成ダイヤモンド、その製造方法ならびに
ダイヤモンドの歪み測定方法に関するものである。
ノクロメーター、レーザー窓材、放射光又は放射線用窓
材、アンビル、装飾用途や半導体基板などに用いられる
無色透明で不純物、結晶欠陥、歪み等の少ない高純度で
結晶性の良い合成ダイヤモンド、その製造方法ならびに
ダイヤモンドの歪み測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドは高硬度、高強度で熱伝導
性、耐食性にも優れ、光の透過性がよい。このことから
ダイヤモンド結晶は、ヒートシンク、線引き用ダイス、
精密加工用バイト、光学部品、レーザー窓、超高圧発生
用アンビルなど幅広い用途に適用されている。天然に産
出するダイヤモンドは、その殆どがＩａ型と呼ばれ、窒
素を１０００ｐｐｍ程度含む。この天然ダイヤモンド中
の窒素は凝集した形で結晶内に分布するため、結晶欠陥
や内部歪みが大きく、また、赤外領域にこの窒素による
光の吸収がある。また原石により、バラツキが大きい。
そのため、適用できる用途がヒートシンクや工具関係に
限られていた。また、天然ダイヤモンドで窒素不純物が
数ｐｐｍ以下の高純度品はIIａ型と呼ばれ、このような
ダイヤモンドは天然産出総量の約２％程度と稀少なもの
である。天然のIIａ型ダイヤモンドは不純物が少なく、
無色透明で光の透過特性が優れているため、装飾用途や
光学部品、レーザー窓材等に用いられている。しかしな
がら、地球内部での複雑な成長過程を経てきたことを反
映し、結晶内部に欠陥や、歪みがかなり多く残留する。
歪みに関しては、窒素を含む合成ダイヤモンドよりむし
ろ多い。また、天然のIIａ型は産出量が少なく、極めて
高価なもので、入手にかなり問題がある。
性、耐食性にも優れ、光の透過性がよい。このことから
ダイヤモンド結晶は、ヒートシンク、線引き用ダイス、
精密加工用バイト、光学部品、レーザー窓、超高圧発生
用アンビルなど幅広い用途に適用されている。天然に産
出するダイヤモンドは、その殆どがＩａ型と呼ばれ、窒
素を１０００ｐｐｍ程度含む。この天然ダイヤモンド中
の窒素は凝集した形で結晶内に分布するため、結晶欠陥
や内部歪みが大きく、また、赤外領域にこの窒素による
光の吸収がある。また原石により、バラツキが大きい。
そのため、適用できる用途がヒートシンクや工具関係に
限られていた。また、天然ダイヤモンドで窒素不純物が
数ｐｐｍ以下の高純度品はIIａ型と呼ばれ、このような
ダイヤモンドは天然産出総量の約２％程度と稀少なもの
である。天然のIIａ型ダイヤモンドは不純物が少なく、
無色透明で光の透過特性が優れているため、装飾用途や
光学部品、レーザー窓材等に用いられている。しかしな
がら、地球内部での複雑な成長過程を経てきたことを反
映し、結晶内部に欠陥や、歪みがかなり多く残留する。
歪みに関しては、窒素を含む合成ダイヤモンドよりむし
ろ多い。また、天然のIIａ型は産出量が少なく、極めて
高価なもので、入手にかなり問題がある。
【０００３】超高圧高温下で人工的に合成される通常の
ダイヤモンドはＩｂ型と呼ばれ、数１００ｐｐｍの窒素
を含む。この窒素は、ダイヤモンド結晶中に孤立置換型
不純物として含まれるため、結晶は黄色を呈し、装飾用
としては価値が低い。また、成長セクターにより窒素の
濃度が極端に異なり、結晶内部で窒素の分布に大きなム
ラがある。そのため結晶内に歪みが多い。一方、ダイヤ
モンド合成時に、溶媒金属中にＡｌなどの窒素ゲッター
を添加することにより合成されたダイヤモンド中の窒素
を数ｐｐｍ程度にまで除去できて合成IIａ型ダイヤモン
ドを得ることが知られている。しかし、窒素ゲッターを
溶媒金属中に添加すると、通常は結晶中に内包物が多く
取り込まれやすくなり、良質な結晶の製造歩留りが大き
く低下する。このため、従来の合成IIａ型ダイヤモンド
は天然のIIａ型ダイヤモンドより製造コストが高くなっ
ていた。また、合成ダイヤモンド中の窒素の除去も１ｐ
ｐｍ程度が限度で、装飾用としての評価もＧＩＡスケー
ルでＨ〜Ｊ程度であった（特開昭５２−８８２８９号公
報）。以上のように、従来の合成ダイヤモンドにおいて
は、殆ど窒素を含まずしかも内包物や内部欠陥のない結
晶は知られていなかった。
ダイヤモンドはＩｂ型と呼ばれ、数１００ｐｐｍの窒素
を含む。この窒素は、ダイヤモンド結晶中に孤立置換型
不純物として含まれるため、結晶は黄色を呈し、装飾用
としては価値が低い。また、成長セクターにより窒素の
濃度が極端に異なり、結晶内部で窒素の分布に大きなム
ラがある。そのため結晶内に歪みが多い。一方、ダイヤ
モンド合成時に、溶媒金属中にＡｌなどの窒素ゲッター
を添加することにより合成されたダイヤモンド中の窒素
を数ｐｐｍ程度にまで除去できて合成IIａ型ダイヤモン
ドを得ることが知られている。しかし、窒素ゲッターを
溶媒金属中に添加すると、通常は結晶中に内包物が多く
取り込まれやすくなり、良質な結晶の製造歩留りが大き
く低下する。このため、従来の合成IIａ型ダイヤモンド
は天然のIIａ型ダイヤモンドより製造コストが高くなっ
ていた。また、合成ダイヤモンド中の窒素の除去も１ｐ
ｐｍ程度が限度で、装飾用としての評価もＧＩＡスケー
ルでＨ〜Ｊ程度であった（特開昭５２−８８２８９号公
報）。以上のように、従来の合成ダイヤモンドにおいて
は、殆ど窒素を含まずしかも内包物や内部欠陥のない結
晶は知られていなかった。
【０００４】本発明者等は、窒素除去効率の高いIVａ族
およびＶａ族元素から選ばれる少なくとも１種以上を窒
素ゲッターとして用い、同時に内包物が結晶中に取り込
まれないように、IVａ族元素の炭化物の生成を抑制する
物質や、炭化物を拡散させる物質、または溶媒金属中の
炭素の活量を向上させる物質を溶媒金属中に添加するこ
とにより、窒素含有量０．１ｐｐｍ以下の内包物のない
IIａ型合成ダイヤモンドの製造に成功した。しかし、結
晶中にはやはり数ｐｐｍのホウ素が含まれ、そのため赤
外領域にホウ素による光の吸収があり、また結晶内に若
干の歪みや欠陥もあった。
およびＶａ族元素から選ばれる少なくとも１種以上を窒
素ゲッターとして用い、同時に内包物が結晶中に取り込
まれないように、IVａ族元素の炭化物の生成を抑制する
物質や、炭化物を拡散させる物質、または溶媒金属中の
炭素の活量を向上させる物質を溶媒金属中に添加するこ
とにより、窒素含有量０．１ｐｐｍ以下の内包物のない
IIａ型合成ダイヤモンドの製造に成功した。しかし、結
晶中にはやはり数ｐｐｍのホウ素が含まれ、そのため赤
外領域にホウ素による光の吸収があり、また結晶内に若
干の歪みや欠陥もあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のように天然のダ
イヤモンドは、結晶内部に多くの欠陥や大きな歪みがあ
る。天然IIａ型ダイヤモンドは不純物が少ないものの、
欠陥や歪みなどの結晶性に関しては良くない。そのた
め、加工中に亀裂が入りやすく、また、超高圧発生用ア
ンビル、ＦＴ−ＩＲ用コンプレッションセル、レーザー
の窓材など、ダイヤモンドとしての強度を必要とする分
野に用いると、場合によっては直ぐに壊れてしまうとい
う問題があった。また、モノクロメーターや半導体基板
などは高度な結晶性が要求されるため、この分野には適
用できなかった。一方、人工合成によるIIａ型ダイヤモ
ンドは結晶性に関しては天然のものに比べてはるかに優
れているものの、充分とはいえず、加工歩留りが低いこ
と、ダイヤモンド本来の特性と比べると機械的強度が低
いこと、モノクロメーターや半導体基板などの結晶性を
要求される用途には適用できないなどの問題があった。
また、従来の合成IIａ型ダイヤモンド結晶には数ｐｐｍ
のホウ素が含まれ、そのため赤外領域にホウ素による光
の吸収があり、光学部品としての応用に問題があった。
また、結晶内に若干の歪みや欠陥も存在した。すなわ
ち、温度差法によるダイヤモンドの合成においては、炭
素源にダイヤモンド粉末を用いるが、市販の合成ダイヤ
モンド粉末には１０〜１０００ｐｐｍのホウ素を含み、
天然ダイヤモンド粉末にも数十から数百ｐｐｍのホウ素
を含みバラツキも大きい。このような炭素源を用いてダ
イヤモンドを合成すると、結晶中には数ｐｐｍ〜十数ｐ
ｐｍのホウ素を含有し、結晶は青色を呈する。このた
め、赤外領域および紫外〜可視領域にホウ素による吸収
があり、光学部品としては好ましくない。また、結晶の
成長セクターによりホウ素の濃度が極端に異なるなど、
結晶内部でのホウ素の分布に大きなムラがある。この点
が結晶性の良くない理由の一つであると考えられる。
イヤモンドは、結晶内部に多くの欠陥や大きな歪みがあ
る。天然IIａ型ダイヤモンドは不純物が少ないものの、
欠陥や歪みなどの結晶性に関しては良くない。そのた
め、加工中に亀裂が入りやすく、また、超高圧発生用ア
ンビル、ＦＴ−ＩＲ用コンプレッションセル、レーザー
の窓材など、ダイヤモンドとしての強度を必要とする分
野に用いると、場合によっては直ぐに壊れてしまうとい
う問題があった。また、モノクロメーターや半導体基板
などは高度な結晶性が要求されるため、この分野には適
用できなかった。一方、人工合成によるIIａ型ダイヤモ
ンドは結晶性に関しては天然のものに比べてはるかに優
れているものの、充分とはいえず、加工歩留りが低いこ
と、ダイヤモンド本来の特性と比べると機械的強度が低
いこと、モノクロメーターや半導体基板などの結晶性を
要求される用途には適用できないなどの問題があった。
また、従来の合成IIａ型ダイヤモンド結晶には数ｐｐｍ
のホウ素が含まれ、そのため赤外領域にホウ素による光
の吸収があり、光学部品としての応用に問題があった。
また、結晶内に若干の歪みや欠陥も存在した。すなわ
ち、温度差法によるダイヤモンドの合成においては、炭
素源にダイヤモンド粉末を用いるが、市販の合成ダイヤ
モンド粉末には１０〜１０００ｐｐｍのホウ素を含み、
天然ダイヤモンド粉末にも数十から数百ｐｐｍのホウ素
を含みバラツキも大きい。このような炭素源を用いてダ
イヤモンドを合成すると、結晶中には数ｐｐｍ〜十数ｐ
ｐｍのホウ素を含有し、結晶は青色を呈する。このた
め、赤外領域および紫外〜可視領域にホウ素による吸収
があり、光学部品としては好ましくない。また、結晶の
成長セクターによりホウ素の濃度が極端に異なるなど、
結晶内部でのホウ素の分布に大きなムラがある。この点
が結晶性の良くない理由の一つであると考えられる。
【０００６】ところで、ダイヤモンドの歪みの測定につ
いては、従来偏向光透過顕微鏡による目視測定が行われ
ていたが、この方法は定量という点ではあまり精密では
ない。また、二結晶法のＸ線回折法において第一結晶と
してよく用いられているＳｉ（００４）またはＧｅ（０
０４）を用いてダイヤモンドの歪みを測定する方法も提
案されているが、回折に使用する結晶面間隔がダイヤモ
ンドと同じではないのでロッキングカーブの半値幅が非
常に広がり（例えば６０秒程度）、精密かつ定量的な歪
み評価には結びつかなかった。本発明は以上のような現
状に鑑み、高純度で不純物、結晶欠陥、歪み等の少ない
合成ダイヤモンドとその製造方法および合成ダイヤモン
ドの歪みの測定方法を提供しようと意図したものであ
る。
いては、従来偏向光透過顕微鏡による目視測定が行われ
ていたが、この方法は定量という点ではあまり精密では
ない。また、二結晶法のＸ線回折法において第一結晶と
してよく用いられているＳｉ（００４）またはＧｅ（０
０４）を用いてダイヤモンドの歪みを測定する方法も提
案されているが、回折に使用する結晶面間隔がダイヤモ
ンドと同じではないのでロッキングカーブの半値幅が非
常に広がり（例えば６０秒程度）、精密かつ定量的な歪
み評価には結びつかなかった。本発明は以上のような現
状に鑑み、高純度で不純物、結晶欠陥、歪み等の少ない
合成ダイヤモンドとその製造方法および合成ダイヤモン
ドの歪みの測定方法を提供しようと意図したものであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する本
発明は、（１）窒素含有量が１０ｐｐｍ以下、好ましく
は０．１ｐｐｍ以下、かつホウ素含有量が１ｐｐｍ以
下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下であることを特徴とす
る歪みの少ない合成ダイヤモンド、（２）二結晶法によ
るＸ線回折において、第一結晶にダイヤモンド結晶を用
い、（００４）面平行配置で、ＣｕＫα線により測定し
た場合のＸ線回折ロッキングカーブの半値幅が６秒以下
であることを特徴とする歪みの少ない合成ダイヤモン
ド、（３）分解能が１ｃｍ-1以下のラマン分光分析装置
で測定したダイヤモンドのラマン分光スペクトルの１３
３２〜１３３３ｃｍ-1におけるピークの半値幅が２．３
ｃｍ-1以下、好ましくは２ｃｍ-1以下であることを特徴
とする歪みの少ない合成ダイヤモンドを提供するもので
ある。また本発明は上記（１）〜（３）の特徴の内の少
なくとも２つの特徴を組み合わせて有する歪みの少ない
合成ダイヤモンドにも関するものである。更に、本発明
は上記の歪みの少ない合成ダイヤモンドを製造する方法
も提供するものであり、本発明の製造方法は温度差法に
よるダイヤモンド単結晶の合成方法において、ホウ素含
有量が１０ｐｐｍ以下の炭素源およびホウ素含有量が１
ｐｐｍ以下の溶媒金属を用い、かつ該溶媒金属中に窒素
ゲッターを添加して上記（１）〜（３）のいずれかの特
徴を有する歪みの少ないダイヤモンドを合成することを
特徴とする。本発明においては、上記炭素源としてハロ
ゲン化処理によりホウ素を除去してホウ素含有量を１ｐ
ｐｍ以下とされた黒鉛を用いることが特に好ましい。ま
た本発明においては、上記窒素ゲッターが周期律表のIV
ａ族およびＶａ族元素から選ばれる少なくとも１種以上
であることが特に好ましい。また本発明においては、上
記溶媒金属が周期律表のIVａ族およびＶａ族元素から選
ばれる元素の炭化物の生成を抑制する元素を添加された
ものであることが特に好ましい。また本発明において
は、上記溶媒金属と種面との間に結晶の初期成長の安定
化のための緩衝材を配することが特に好ましい。また本
発明においては、温度差法により超高圧高温下でダイヤ
モンドを合成した後に、試料部の温度および圧力を常温
常圧に降温、除圧する際に、該試料部の温度が３００〜
１０００℃の状態で除圧を完了することも特に好ましい
実施態様として挙げられる。さらに本発明は合成ダイヤ
モンドの歪みの測定方法を提供するものであり、その第
一は第一結晶としてダイヤモンド結晶を用いてＸ線回折
ロッキングカーブを測定しその半値幅に基づき合成ダイ
ヤモンド中の歪みを評価することを特徴とする。第二
は、Ｓｉ、Ｇｅ又はダイヤモンド結晶を用いた四結晶法
によりＸ線回折ロッキングカーブを測定しその半値幅に
基づき合成ダイヤモンド中の歪みを評価することを特徴
とする。第三は、ラマン分光スペクトルの１３３２ｃｍ
-1のピークを測定しその半値幅に基づき合成ダイヤモン
ド中の歪みを評価することを特徴とする合成ダイヤモン
ドの歪み測定方法である。
発明は、（１）窒素含有量が１０ｐｐｍ以下、好ましく
は０．１ｐｐｍ以下、かつホウ素含有量が１ｐｐｍ以
下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下であることを特徴とす
る歪みの少ない合成ダイヤモンド、（２）二結晶法によ
るＸ線回折において、第一結晶にダイヤモンド結晶を用
い、（００４）面平行配置で、ＣｕＫα線により測定し
た場合のＸ線回折ロッキングカーブの半値幅が６秒以下
であることを特徴とする歪みの少ない合成ダイヤモン
ド、（３）分解能が１ｃｍ-1以下のラマン分光分析装置
で測定したダイヤモンドのラマン分光スペクトルの１３
３２〜１３３３ｃｍ-1におけるピークの半値幅が２．３
ｃｍ-1以下、好ましくは２ｃｍ-1以下であることを特徴
とする歪みの少ない合成ダイヤモンドを提供するもので
ある。また本発明は上記（１）〜（３）の特徴の内の少
なくとも２つの特徴を組み合わせて有する歪みの少ない
合成ダイヤモンドにも関するものである。更に、本発明
は上記の歪みの少ない合成ダイヤモンドを製造する方法
も提供するものであり、本発明の製造方法は温度差法に
よるダイヤモンド単結晶の合成方法において、ホウ素含
有量が１０ｐｐｍ以下の炭素源およびホウ素含有量が１
ｐｐｍ以下の溶媒金属を用い、かつ該溶媒金属中に窒素
ゲッターを添加して上記（１）〜（３）のいずれかの特
徴を有する歪みの少ないダイヤモンドを合成することを
特徴とする。本発明においては、上記炭素源としてハロ
ゲン化処理によりホウ素を除去してホウ素含有量を１ｐ
ｐｍ以下とされた黒鉛を用いることが特に好ましい。ま
た本発明においては、上記窒素ゲッターが周期律表のIV
ａ族およびＶａ族元素から選ばれる少なくとも１種以上
であることが特に好ましい。また本発明においては、上
記溶媒金属が周期律表のIVａ族およびＶａ族元素から選
ばれる元素の炭化物の生成を抑制する元素を添加された
ものであることが特に好ましい。また本発明において
は、上記溶媒金属と種面との間に結晶の初期成長の安定
化のための緩衝材を配することが特に好ましい。また本
発明においては、温度差法により超高圧高温下でダイヤ
モンドを合成した後に、試料部の温度および圧力を常温
常圧に降温、除圧する際に、該試料部の温度が３００〜
１０００℃の状態で除圧を完了することも特に好ましい
実施態様として挙げられる。さらに本発明は合成ダイヤ
モンドの歪みの測定方法を提供するものであり、その第
一は第一結晶としてダイヤモンド結晶を用いてＸ線回折
ロッキングカーブを測定しその半値幅に基づき合成ダイ
ヤモンド中の歪みを評価することを特徴とする。第二
は、Ｓｉ、Ｇｅ又はダイヤモンド結晶を用いた四結晶法
によりＸ線回折ロッキングカーブを測定しその半値幅に
基づき合成ダイヤモンド中の歪みを評価することを特徴
とする。第三は、ラマン分光スペクトルの１３３２ｃｍ
-1のピークを測定しその半値幅に基づき合成ダイヤモン
ド中の歪みを評価することを特徴とする合成ダイヤモン
ドの歪み測定方法である。
【０００８】
【作用】上記の問題を解決するため、本発明者等は各種
ダイヤモンドの結晶性を種々の手段で評価した。その研
究途上、本発明等が開発した非常に高純度で歪みの少な
い合成ダイヤモンドを第一結晶として用いたＸ線回折法
を開発できた。この手法によれば、非常に精密かつ定量
的に歪みを測定できる。そして、ダイヤモンド結晶中の
歪みは、第一結晶としてダイヤモンド結晶を用いて測定
したＸ線回折ロッキングカーブの半値幅、四結晶法によ
り測定したＸ線回折ロッキングカーブの半値幅またはラ
マン分光スペクトルの１３３２〜１３３３ｃｍ-1のピー
ク半値幅で的確にかつ定量的に評価できるという新規な
知見を得た。この手法により検討の結果、天然ダイヤモ
ンドではＩｂ型、IIａ型ともにかなり多くの歪みが存在
し、合成ダイヤモンドの方がはるかに歪みが少ないこと
が判明した。さらに、合成ダイヤモンドでも窒素やホウ
素等の不純物がある程度以上含まれているものには歪み
が多く、これらの不純物量が０．１ｐｐｍ以下の場合
に、ダイヤモンド結晶中の歪みが殆どなくなることを見
いだした。すなわち、二結晶法によるＸ線回折におい
て、第一結晶にダイヤモンド結晶を用い、（００４）面
平行配置で、ＣｕＫα線により測定したＸ線回折のロッ
キングカーブの半値幅が６秒以下、あるいは上記ラマン
分光スペクトルの１３３２〜１３３３ｃｍ-1のピークの
半値幅が２ｃｍ-1以下であるとき、結晶中の歪みは殆ど
なくなることを見いだした。
ダイヤモンドの結晶性を種々の手段で評価した。その研
究途上、本発明等が開発した非常に高純度で歪みの少な
い合成ダイヤモンドを第一結晶として用いたＸ線回折法
を開発できた。この手法によれば、非常に精密かつ定量
的に歪みを測定できる。そして、ダイヤモンド結晶中の
歪みは、第一結晶としてダイヤモンド結晶を用いて測定
したＸ線回折ロッキングカーブの半値幅、四結晶法によ
り測定したＸ線回折ロッキングカーブの半値幅またはラ
マン分光スペクトルの１３３２〜１３３３ｃｍ-1のピー
ク半値幅で的確にかつ定量的に評価できるという新規な
知見を得た。この手法により検討の結果、天然ダイヤモ
ンドではＩｂ型、IIａ型ともにかなり多くの歪みが存在
し、合成ダイヤモンドの方がはるかに歪みが少ないこと
が判明した。さらに、合成ダイヤモンドでも窒素やホウ
素等の不純物がある程度以上含まれているものには歪み
が多く、これらの不純物量が０．１ｐｐｍ以下の場合
に、ダイヤモンド結晶中の歪みが殆どなくなることを見
いだした。すなわち、二結晶法によるＸ線回折におい
て、第一結晶にダイヤモンド結晶を用い、（００４）面
平行配置で、ＣｕＫα線により測定したＸ線回折のロッ
キングカーブの半値幅が６秒以下、あるいは上記ラマン
分光スペクトルの１３３２〜１３３３ｃｍ-1のピークの
半値幅が２ｃｍ-1以下であるとき、結晶中の歪みは殆ど
なくなることを見いだした。
【０００９】本発明の製造方法においては、結晶中の内
部欠陥や歪みを少なくするため、まず原料や溶媒金属中
のホウ素不純物を極力減らして、なおかつ、窒素ゲッタ
ーを該溶媒金属重量に対し０．１〜５重量％添加して、
結晶中の窒素含有量およびホウ素含有量を各々０．１ｐ
ｐｍ以下にする。該溶媒金属としては例えばＦｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ等の金属あるいはこれらの金属か
らなる合金が挙げられる。また該窒素ゲッターとしては
窒素との反応性が高い物質でダイヤモンドの結晶成長を
阻害しないものを用いるが、例えば周期律表のIVａ族お
よびＶａ元素例えばＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ等から選ばれる元
素の少なくとも１種以上である金属、合金が挙げられ
る。本発明の炭素源としてはホウ素含有量１０ｐｐｍ以
下の高純度なダイヤモンド粉末を用いることが好まし
く、さらに好ましくはハロゲン処理してホウ素量を殆ど
除去した高純度黒鉛を原料とすれば、より効果的であ
る。また同時に、IVａ族およびＶａ族元素から選ばれる
元素の炭化物の生成を抑制する元素例えばＣｕ、Ａｇ、
Ａｕ等から選ばれる元素を溶媒金属に対し０．１〜２０
重量％添加することも効果的である。
部欠陥や歪みを少なくするため、まず原料や溶媒金属中
のホウ素不純物を極力減らして、なおかつ、窒素ゲッタ
ーを該溶媒金属重量に対し０．１〜５重量％添加して、
結晶中の窒素含有量およびホウ素含有量を各々０．１ｐ
ｐｍ以下にする。該溶媒金属としては例えばＦｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ等の金属あるいはこれらの金属か
らなる合金が挙げられる。また該窒素ゲッターとしては
窒素との反応性が高い物質でダイヤモンドの結晶成長を
阻害しないものを用いるが、例えば周期律表のIVａ族お
よびＶａ元素例えばＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ等から選ばれる元
素の少なくとも１種以上である金属、合金が挙げられ
る。本発明の炭素源としてはホウ素含有量１０ｐｐｍ以
下の高純度なダイヤモンド粉末を用いることが好まし
く、さらに好ましくはハロゲン処理してホウ素量を殆ど
除去した高純度黒鉛を原料とすれば、より効果的であ
る。また同時に、IVａ族およびＶａ族元素から選ばれる
元素の炭化物の生成を抑制する元素例えばＣｕ、Ａｇ、
Ａｕ等から選ばれる元素を溶媒金属に対し０．１〜２０
重量％添加することも効果的である。
【００１０】さらに、種面と溶媒金属との間に結晶初期
の成長状態の安定化のためＡｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇ
ａ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｕ、Ｔｌ及びＰｂから
なる群から選ばれる元素を材質とする緩衝材、例えばＡ
ｌ板やＣｕ板などの薄板で厚さ０．０１mm〜０．５mmの
ものを配することが非常に効果的である。このような手
段を採用することにより、内包物の混入による歪みや、
結晶成長初期の不安定成長による結晶中の結晶欠陥や歪
みを低減させることができる。さらには、温度差法によ
るダイヤモンド合成の技術分野での一般的な超高圧高温
条件でダイヤモンドを合成させた後、内部温度が３００
〜１０００℃の状態で、好ましくは４００〜８００℃、
より好ましくは５００〜６００℃の状態で加圧を解除す
ると、より効果的で、結晶に応力による歪みが残らない
ようになる。
の成長状態の安定化のためＡｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇ
ａ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｕ、Ｔｌ及びＰｂから
なる群から選ばれる元素を材質とする緩衝材、例えばＡ
ｌ板やＣｕ板などの薄板で厚さ０．０１mm〜０．５mmの
ものを配することが非常に効果的である。このような手
段を採用することにより、内包物の混入による歪みや、
結晶成長初期の不安定成長による結晶中の結晶欠陥や歪
みを低減させることができる。さらには、温度差法によ
るダイヤモンド合成の技術分野での一般的な超高圧高温
条件でダイヤモンドを合成させた後、内部温度が３００
〜１０００℃の状態で、好ましくは４００〜８００℃、
より好ましくは５００〜６００℃の状態で加圧を解除す
ると、より効果的で、結晶に応力による歪みが残らない
ようになる。
【００１１】以下に本発明の実施態様を要約して示す。 （１）窒素ゲッターを溶媒に対して０．１〜５重量％添
加する請求項１５〜２０のいずれかに記載された歪みの
少ない合成ダイヤモンドの製造方法。 （２）溶媒金属がＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒの金属
又はこれらの合金から選ばれる少なくとも１種である請
求項１５〜２０のいずれかに記載された歪みの少ない合
成ダイヤモンドの製造方法。 （３）請求項１５〜２０のいずれかと上記（１）及び
（２）を組み合わせた合成ダイヤモンドの製造方法。 （４）周期律表のIVａ族およびＶａ族元素から選ばれる
元素の炭化物の生成を抑制する元素を溶媒金属に対して
０．１〜２０重量％添加する請求項１８の歪みの少ない
合成ダイヤモンドの製造方法。 （５）周期律表のIVａ族およびＶａ族元素から選ばれる
元素の炭化物の生成を抑制する元素がＣｕ、Ａｇ及びＡ
ｕから選ばれる上記（４）に記載された歪みの少ない合
成ダイヤモンドの製造方法。 （６）緩衝材がＡｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ａｇ、
Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｕ、Ｔｌ及びＰｂからなる群から
選ばれる元素を材質とする薄板である請求項１９の歪み
の少ない合成ダイヤモンドの製造方法。 （７）薄板が０．０１〜０．５ｍｍの厚さを有する上記
（６）に記載された歪みの少ない合成ダイヤモンドの製
造方法。 （８）請求項１５〜２０のいずれかと上記（４）〜
（７）を組み合わせた合成ダイヤモンドの製造方法。 （９）除圧の完了を５００〜６００℃で行う請求項１５
〜１９のいずれかに記載された歪みの少ない合成ダイヤ
モンドの製造方法。
加する請求項１５〜２０のいずれかに記載された歪みの
少ない合成ダイヤモンドの製造方法。 （２）溶媒金属がＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒの金属
又はこれらの合金から選ばれる少なくとも１種である請
求項１５〜２０のいずれかに記載された歪みの少ない合
成ダイヤモンドの製造方法。 （３）請求項１５〜２０のいずれかと上記（１）及び
（２）を組み合わせた合成ダイヤモンドの製造方法。 （４）周期律表のIVａ族およびＶａ族元素から選ばれる
元素の炭化物の生成を抑制する元素を溶媒金属に対して
０．１〜２０重量％添加する請求項１８の歪みの少ない
合成ダイヤモンドの製造方法。 （５）周期律表のIVａ族およびＶａ族元素から選ばれる
元素の炭化物の生成を抑制する元素がＣｕ、Ａｇ及びＡ
ｕから選ばれる上記（４）に記載された歪みの少ない合
成ダイヤモンドの製造方法。 （６）緩衝材がＡｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ａｇ、
Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｕ、Ｔｌ及びＰｂからなる群から
選ばれる元素を材質とする薄板である請求項１９の歪み
の少ない合成ダイヤモンドの製造方法。 （７）薄板が０．０１〜０．５ｍｍの厚さを有する上記
（６）に記載された歪みの少ない合成ダイヤモンドの製
造方法。 （８）請求項１５〜２０のいずれかと上記（４）〜
（７）を組み合わせた合成ダイヤモンドの製造方法。 （９）除圧の完了を５００〜６００℃で行う請求項１５
〜１９のいずれかに記載された歪みの少ない合成ダイヤ
モンドの製造方法。
【００１２】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。 〔実施例１〕図１に以下の実施例、比較例で用いたダイ
ヤモンド合成の試料室構成を示す。ここで炭素源（１）
としてはホウ素含有量が３ｐｐｍの合成ダイヤモンド粉
末を用いた。溶媒金属（２）にはホウ素含有量１ｐｐｍ
以下のＦｅ、Ｃｏを用い、溶媒金属組成はＦｅ／Ｃｏ＝
６０／４０（重量比）とした。この溶媒金属に、窒素ゲ
ッターとしてＴｉを１．５重量％（溶媒金属重量に対
し）添加し、更にＣｕを１重量％（溶媒金属重量に対
し）添加した。種結晶（３）には５００μｍサイズのダ
イヤモンド結晶を用いた。そして、炭素源（１）と種結
晶（３）部に約３０℃の温度差がつくように加熱用黒鉛
ヒーター（５）内にセットした。これを、超高圧発生装
置を用いて、圧力５．５Ｐａ、温度１３００℃で７０時
間保持して種結晶上にダイヤモンドを育成した。その
後、先ず温度を室温まで降温し、次いで減圧を行い、合
成したダイヤモンドを取り出した。その結果、０．７〜
０．９カラットの無色透明な、内包物の殆どない良質な
IIａ型ダイヤモンド結晶が得られた。ＥＳＲで結晶中の
窒素量を測定した結果、いずれも０．１ｐｐｍ以下であ
った。紫外可視、赤外のスペクトルを測定したところ、
ダイヤモンド自体の吸収以外の窒素やホウ素による吸収
は見られなかった。得られたダイヤモンドを偏向光透過
顕微鏡で偏向光透過像を観察し、歪みを評価した結果、
殆ど歪みがないことが判った。また、第一結晶として合
成ダイヤモンド結晶（００４）面を用い平行配置した二
結晶法によるＣｕＫαでのＸ線回折のロッキングカーブ
の半値幅を測定したところ、５．８秒であった。また、
分解能０．５ｃｍ-1のダブルモノクロメーターラマン分
光装置でラマン分光スペクトルを測定し、１３３２ｃｍ
-1の半値幅を求めたところ、１．８ｃｍ-1であった。
するが、本発明はこれに限定されるものではない。 〔実施例１〕図１に以下の実施例、比較例で用いたダイ
ヤモンド合成の試料室構成を示す。ここで炭素源（１）
としてはホウ素含有量が３ｐｐｍの合成ダイヤモンド粉
末を用いた。溶媒金属（２）にはホウ素含有量１ｐｐｍ
以下のＦｅ、Ｃｏを用い、溶媒金属組成はＦｅ／Ｃｏ＝
６０／４０（重量比）とした。この溶媒金属に、窒素ゲ
ッターとしてＴｉを１．５重量％（溶媒金属重量に対
し）添加し、更にＣｕを１重量％（溶媒金属重量に対
し）添加した。種結晶（３）には５００μｍサイズのダ
イヤモンド結晶を用いた。そして、炭素源（１）と種結
晶（３）部に約３０℃の温度差がつくように加熱用黒鉛
ヒーター（５）内にセットした。これを、超高圧発生装
置を用いて、圧力５．５Ｐａ、温度１３００℃で７０時
間保持して種結晶上にダイヤモンドを育成した。その
後、先ず温度を室温まで降温し、次いで減圧を行い、合
成したダイヤモンドを取り出した。その結果、０．７〜
０．９カラットの無色透明な、内包物の殆どない良質な
IIａ型ダイヤモンド結晶が得られた。ＥＳＲで結晶中の
窒素量を測定した結果、いずれも０．１ｐｐｍ以下であ
った。紫外可視、赤外のスペクトルを測定したところ、
ダイヤモンド自体の吸収以外の窒素やホウ素による吸収
は見られなかった。得られたダイヤモンドを偏向光透過
顕微鏡で偏向光透過像を観察し、歪みを評価した結果、
殆ど歪みがないことが判った。また、第一結晶として合
成ダイヤモンド結晶（００４）面を用い平行配置した二
結晶法によるＣｕＫαでのＸ線回折のロッキングカーブ
の半値幅を測定したところ、５．８秒であった。また、
分解能０．５ｃｍ-1のダブルモノクロメーターラマン分
光装置でラマン分光スペクトルを測定し、１３３２ｃｍ
-1の半値幅を求めたところ、１．８ｃｍ-1であった。
【００１３】〔実施例２〜４、比較例１〕炭素源（１）
にホウ素を２３ｐｐｍ含む合成ダイヤモンド粉末を用
い、溶媒金属に添加するＴｉ、Ｃｕの添加量（いずれも
溶媒金属重量に対し）を下記のように変えた。 実施例２：Ｔｉ添加量１．５重量％、Ｃｕ添加量２重量
％ 実施例３：Ｔｉ添加量１．０重量％、Ｃｕ添加量１重量
％ 実施例４：Ｔｉ添加量０．５重量％、Ｃｕ添加量１重量
％ 比較例１：Ｔｉ、Ｃｕ共に添加せず 上記の他の条件は実施例１と同様にして、ダイヤモンド
結晶を合成した。このようにして得られた結晶４種類と
天然産のIIａ型ダイヤモンド６個および天然産のＩｂ型
ダイヤモンド６個の、各々の窒素不純物、ホウ素不純
物、ロッキングカーブの半値幅、ラマンピーク半値幅、
および偏向光透過像観察による歪み評価、を実施例１と
同様に測定、評価した。結果を、実施例１の結果とあわ
せて表１に示す。
にホウ素を２３ｐｐｍ含む合成ダイヤモンド粉末を用
い、溶媒金属に添加するＴｉ、Ｃｕの添加量（いずれも
溶媒金属重量に対し）を下記のように変えた。 実施例２：Ｔｉ添加量１．５重量％、Ｃｕ添加量２重量
％ 実施例３：Ｔｉ添加量１．０重量％、Ｃｕ添加量１重量
％ 実施例４：Ｔｉ添加量０．５重量％、Ｃｕ添加量１重量
％ 比較例１：Ｔｉ、Ｃｕ共に添加せず 上記の他の条件は実施例１と同様にして、ダイヤモンド
結晶を合成した。このようにして得られた結晶４種類と
天然産のIIａ型ダイヤモンド６個および天然産のＩｂ型
ダイヤモンド６個の、各々の窒素不純物、ホウ素不純
物、ロッキングカーブの半値幅、ラマンピーク半値幅、
および偏向光透過像観察による歪み評価、を実施例１と
同様に測定、評価した。結果を、実施例１の結果とあわ
せて表１に示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】〔実施例５〕溶媒金属と種結晶の間に、初
期の結晶成長の安定化のための緩衝材として、厚み０．
０５mmのＡｌ板を配置した他は、実施例１と同様にして
IIａ型ダイヤモンドを合成した。その結果、ロッキング
カーブ半値幅は５．６秒、ラマン分光スペクトルピーク
の半値幅は１．６ｃｍ-1で、結晶性がさらに改良され
た。
期の結晶成長の安定化のための緩衝材として、厚み０．
０５mmのＡｌ板を配置した他は、実施例１と同様にして
IIａ型ダイヤモンドを合成した。その結果、ロッキング
カーブ半値幅は５．６秒、ラマン分光スペクトルピーク
の半値幅は１．６ｃｍ-1で、結晶性がさらに改良され
た。
【００１６】〔実施例６〕ダイヤモンドを合成後、降
温、減圧を同時に行い、内部温度が５００℃の状態で、
除圧を完了するようにした他は、実施例１と同様にして
IIａ型ダイヤモンドを合成した。その結果、ロッキング
カーブ半値幅は５．７秒、ラマン分光スペクトルピーク
の半値幅は１．６ｃｍ-1で、結晶性が改良された。
温、減圧を同時に行い、内部温度が５００℃の状態で、
除圧を完了するようにした他は、実施例１と同様にして
IIａ型ダイヤモンドを合成した。その結果、ロッキング
カーブ半値幅は５．７秒、ラマン分光スペクトルピーク
の半値幅は１．６ｃｍ-1で、結晶性が改良された。
【００１７】なお、以上の実施例、比較例ではＸ線回折
としてダイヤモンドの（００４）面を第一結晶として用
いて平行配置した例を示したが、本発明のＸ線回折によ
る歪み測定方法はダイヤモンドの例えば（１１１）面と
いったその他の面を用いてもよいし、平行配置以外の例
えば非対称な配置にしても有効である。
としてダイヤモンドの（００４）面を第一結晶として用
いて平行配置した例を示したが、本発明のＸ線回折によ
る歪み測定方法はダイヤモンドの例えば（１１１）面と
いったその他の面を用いてもよいし、平行配置以外の例
えば非対称な配置にしても有効である。
【００１８】
【発明の効果】以上説明のように、本発明の合成ダイヤ
モンドは、不純物が少なく、歪み、結晶欠陥が少ないた
め、加圧中の割れや亀裂などの不具合点が少なくなり、
また超高圧発生用ダイヤモンドアンビル、ＦＴ−ＩＲ用
ダイヤモンドアンビルとして用いた場合、その寿命や安
定性が大幅に向上する。さらにモノクロメーター、放射
光又は放射線用窓材、半導体基板など、ダイヤモンドの
高度な結晶性が要求される用途にも適用して非常に効果
的である。また、本発明の製造方法により上記した高品
質な合成ダイヤモンドを実現できる。さらに、本発明の
合成ダイヤモンドの歪み測定方法は従来法より精密且つ
定量的な歪み測定を可能としたもので、非常に有利であ
る。
モンドは、不純物が少なく、歪み、結晶欠陥が少ないた
め、加圧中の割れや亀裂などの不具合点が少なくなり、
また超高圧発生用ダイヤモンドアンビル、ＦＴ−ＩＲ用
ダイヤモンドアンビルとして用いた場合、その寿命や安
定性が大幅に向上する。さらにモノクロメーター、放射
光又は放射線用窓材、半導体基板など、ダイヤモンドの
高度な結晶性が要求される用途にも適用して非常に効果
的である。また、本発明の製造方法により上記した高品
質な合成ダイヤモンドを実現できる。さらに、本発明の
合成ダイヤモンドの歪み測定方法は従来法より精密且つ
定量的な歪み測定を可能としたもので、非常に有利であ
る。
【図１】は本発明のダイヤモンド合成における試料室の
構成の概略説明図である。
構成の概略説明図である。
１ 炭素源 ２ 溶媒金属 ３ 種結晶 ４ 絶縁体 ５ 黒鉛ヒーター ６ 圧力媒体
Claims (24)
- 【請求項１】 窒素含有量が１０ｐｐｍ以下、かつホウ
素含有量が１ｐｐｍ以下であることを特徴とする歪みの
少ない合成ダイヤモンド。 - 【請求項２】 二結晶法によるＸ線回折において、第一
結晶にダイヤモンド結晶を用い、（００４）面平行配置
で、ＣｕＫα線により測定した場合のＸ線回折ロッキン
グカーブの半値幅が１０秒以下であることを特徴とする
歪みの少ない合成ダイヤモンド。 - 【請求項３】 分解能が１ｃｍ-1以下のラマン分光分析
装置で測定したダイヤモンドのラマン分光スペクトルの
１３３２〜１３３３ｃｍ-1におけるピークの半値幅が
２．３ｃｍ-1以下であることを特徴とする歪みの少ない
合成ダイヤモンド。 - 【請求項４】 窒素含有量が１０ｐｐｍ以下で、かつホ
ウ素含有量が１ｐｐｍ以下であり、かつ、二結晶法によ
るＸ線回折において、第一結晶にダイヤモンド結晶を用
い、（００４）面平行配置で、ＣｕＫα線により測定し
た場合のＸ線回折ロッキングカーブの半値幅が１０秒以
下であることを特徴とする歪みの少ない合成ダイヤモン
ド。 - 【請求項５】 窒素含有量が１０ｐｐｍ以下で、かつホ
ウ素含有量が１ｐｐｍ以下であり、かつ、分解能が１ｃ
ｍ-1以下のラマン分光分析装置で測定したダイヤモンド
のラマン分光スペクトルの１３３２〜１３３３ｃｍ-1に
おけるピークの半値幅が２．３ｃｍ-1以下であることを
特徴とする歪みの少ない合成ダイヤモンド。 - 【請求項６】 窒素含有量が１０ｐｐｍ以下で、かつホ
ウ素含有量が１ｐｐｍ以下の合成ダイヤモンドであっ
て、二結晶法によるＸ線回折において、第一結晶にダイ
ヤモンド結晶を用い、（００４）面平行配置で、ＣｕＫ
α線により測定した場合のＸ線回折ロッキングカーブの
半値幅が１０秒以下であり、かつ、分解能が１ｃｍ-1以
下のラマン分光分析装置で測定したダイヤモンドのラマ
ン分光スペクトルの１３３２〜１３３３ｃｍ-1における
ピークの半値幅が２．３ｃｍ-1以下であることを特徴と
する歪みの少ない合成ダイヤモンド。 - 【請求項７】 二結晶法によるＸ線回折において、第一
結晶にダイヤモンド結晶を用い、（００４）面平行配置
で、ＣｕＫα線により測定した場合のＸ線回折ロッキン
グカーブの半値幅が１０秒以下であり、かつ、分解能が
１ｃｍ-1以下のラマン分光分析装置で測定したダイヤモ
ンドのラマン分光スペクトルの１３３２〜１３３３ｃｍ
-1におけるピークの半値幅が２．３ｃｍ-1以下であるこ
とを特徴とする歪みの少ない合成ダイヤモンド。 - 【請求項８】 窒素含有量が０．１ｐｐｍ以下、かつホ
ウ素含有量が０．１ｐｐｍ以下であることを特徴とする
歪みの少ない合成ダイヤモンド。 - 【請求項９】 二結晶法によるＸ線回折において、第一
結晶にダイヤモンド結晶を用い、（００４）面平行配置
で、ＣｕＫα線により測定した場合のＸ線回折ロッキン
グカーブの半値幅が６秒以下であることを特徴とする歪
みの少ない合成ダイヤモンド。 - 【請求項１０】 分解能が１ｃｍ-1以下のラマン分光分
析装置で測定したダイヤモンドのラマン分光スペクトル
の１３３２〜１３３３ｃｍ-1におけるピークの半値幅が
２ｃｍ-1以下であることを特徴とする歪みの少ない合成
ダイヤモンド。 - 【請求項１１】 窒素含有量が０．１ｐｐｍ以下で、か
つホウ素含有量が０．１ｐｐｍ以下であり、かつ、二結
晶法によるＸ線回折において、第一結晶にダイヤモンド
結晶を用い、（００４）面平行配置で、ＣｕＫα線によ
り測定した場合のＸ線回折ロッキングカーブの半値幅が
６秒以下であることを特徴とする歪みの少ない合成ダイ
ヤモンド。 - 【請求項１２】 窒素含有量が０．１ｐｐｍ以下で、か
つホウ素含有量が０．１ｐｐｍ以下であり、かつ、分解
能が１ｃｍ-1以下のラマン分光分析装置で測定したダイ
ヤモンドのラマン分光スペクトルの１３３２〜１３３３
ｃｍ-1におけるピークの半値幅が２ｃｍ-1以下であるこ
とを特徴とする歪みの少ない合成ダイヤモンド。 - 【請求項１３】 窒素含有量が０．１ｐｐｍ以下で、か
つホウ素含有量が０．１ｐｐｍ以下の合成ダイヤモンド
であって、二結晶法によるＸ線回折において、第一結晶
にダイヤモンド結晶を用い、（００４）面平行配置で、
ＣｕＫα線により測定した場合のＸ線回折ロッキングカ
ーブの半値幅が６秒以下であり、かつ、分解能が１ｃｍ
-1以下のラマン分光分析装置で測定したダイヤモンドの
ラマン分光スペクトルの１３３２〜１３３３ｃｍ-1にお
けるピークの半値幅が２ｃｍ-1以下であることを特徴と
する歪みの少ない合成ダイヤモンド。 - 【請求項１４】 二結晶法によるＸ線回折において、第
一結晶にダイヤモンド結晶を用い、（００４）面平行配
置で、ＣｕＫα線により測定した場合のＸ線回折ロッキ
ングカーブの半値幅が６秒以下であり、かつ、分解能が
１ｃｍ-1以下のラマン分光分析装置で測定したダイヤモ
ンドのラマン分光スペクトルの１３３２〜１３３３ｃｍ
-1におけるピークの半値幅が２ｃｍ-1以下であることを
特徴とする歪みの少ない合成ダイヤモンド。 - 【請求項１５】 温度差法によるダイヤモンド単結晶の
合成方法において、ホウ素含有量が１０ｐｐｍ以下の炭
素源およびホウ素含有量が１ｐｐｍ以下の溶媒金属を用
い、かつ該溶媒金属中に窒素ゲッターを添加してダイヤ
モンドを合成することを特徴とする請求項８ないし請求
項１４のいずれかに記載の歪みの少ない合成ダイヤモン
ドの製造方法。 - 【請求項１６】 上記炭素源としてハロゲン化処理によ
りホウ素を除去してホウ素含有量を１ｐｐｍ以下とされ
た黒鉛を用いることを特徴とする請求項１５記載の歪み
の少ない合成ダイヤモンドの製造方法。 - 【請求項１７】 上記窒素ゲッターが周期律表のIVａ族
およびＶａ族元素から選ばれる少なくとも１種以上であ
ることを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載
の歪みの少ない合成ダイヤモンドの製造方法。 - 【請求項１８】 上記溶媒金属が周期律表のIVａ族およ
びＶａ族元素から選ばれる元素の炭化物の生成を抑制す
る元素を添加されたものであることを特徴とする請求項
１５ないし請求項１７のいずれかに記載の歪みの少ない
合成ダイヤモンドの製造方法。 - 【請求項１９】 上記溶媒金属と種面との間に結晶の初
期成長の安定化のための緩衝材を配することを特徴とす
る製造方法１５ないし請求項１８のいずれかに記載の歪
みの少ない合成ダイヤモンドの製造方法。 - 【請求項２０】 温度差法により超高圧高温下でダイヤ
モンドを合成した後に、試料部の温度および圧力を常温
常圧に降温、除圧する際に、該試料部の温度が３００〜
１０００℃の状態で除圧を完了することを特徴とする請
求項１５ないし請求項１９のいずれかに記載の歪みの少
ない合成ダイヤモンドの製造方法。 - 【請求項２１】 第一結晶として、測定に利用するダイ
ヤモンド結晶の回折面のブラッグ角と１０秒以内で同じ
回折角を持っているダイヤモンド結晶を用いて、二結晶
法によりロッキングカーブを測定し、その半値幅に基づ
き合成ダイヤモンド中の歪みを評価することを特徴とす
る合成ダイヤモンドの歪み測定方法。 - 【請求項２２】 第一結晶の回折面に、測定するダイヤ
モンド結晶の回折面と同一の面を利用することを特徴と
する合成ダイヤモンドの歪み測定方法。 - 【請求項２３】 Ｓｉ又はＧｅ又はダイヤモンドの結晶
を用いた四結晶法により、合成ダイヤモンドのロッキン
グカーブを測定し、その半値幅に基づき合成ダイヤモン
ド中の歪みを評価することを特徴とする合成ダイヤモン
ドの歪み測定方法。 - 【請求項２４】 ラマン分光スペクトルの１３３２〜１
３３３ｃｍ-1付近の、ＬＯフォノンによるスペクトルの
ピークを測定し、その半値幅に基づき合成ダイヤモンド
中の歪みを評価することを特徴とする合成ダイヤモンド
の歪み測定方法。
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