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　　申请号：201180066336

　　申请人：六号元素有限公司

　　摘要：本发明涉及一种单晶CVD合成金刚石层，包括非平行的位错阵列，其中当在X射线形貌断面图中观察或在发光条件下观察时，非平行的位错阵列包含形成一组相互交叉的位错的多个位错。

　　独立权力要求：1.一种单晶CVD合成金刚石层，所述单晶CVD合成金刚石层包括非平行的位错阵列，其中，当在X射线形貌断面图中观察或在发光条件下观察时，非平行的位错阵列包含形成一组相互交叉的位错的多个位错。

　　2.根据权利要求1所述的单晶CVD合成金刚石层，其中，单晶CVD合成金刚石的该层厚度等于或大于1μm、10μm、50μm、100μm、500μm、1mm、2mm、或3mm。

　　3.根据权利要求1或2所述的单晶CVD合成金刚石层，所述单晶CVD合成金刚石层还包括范围在10cm-2到1×108cm-2之间、1×102cm-2到1×108cm-2之间、或1×104cm-2到1×107cm-2之间的位错密度。

　　4.根据前面任一权利要求所述的单晶CVD合成金刚石层，所述单晶CVD合成金刚石层还包括等于或小于5×10-4、5×10-5、1×10-5、5×10-6、或1×10-6的双折射率。

　　5.根据前面任一权利要求所述的单晶CVD合成金刚石层，其中，单晶CVD合成金刚石层是{110}或{113}取向的层。

　　6.根据前面任一权利要求所述的单晶CVD合成金刚石层，其中，非平行的位错阵列在相当大体积的所述单晶CVD合成金刚石层上延伸，所述相当大体积构成单晶CVD合成金刚石层的总体积的至少30%、40%、50%、60%、70%、80%、或90%。

　　7.根据前面任一权利要求所述的单晶CVD合成金刚石层，其中，非平行的位错阵列包括沿第一方向行进穿过单晶CVD合成金刚石层的第一组位错、以及沿第二方向行进穿过单晶CVD合成金刚石层的第二组位错，其中，当在X射线形貌断面图中观察或在发光条件下观察时，第一方向和第二方向之间的夹角在40°到100°的范围内、50°到100°的范围内、或60°到90°的范围内。

　　8.根据前面任一权利要求所述的单晶CVD合成金刚石层，其中，根据在位错的相当长长度上的平均方向测量位错行进的方向，其中，所述相当长长度是位错的总长度的至少30%、40%、50%、60%、70%、80%、或90%，和/或至少50μm、100μm、250μm、500μm、1000μm、1500μm、或2000μm。

　　9.根据前面任一权利要求所述的单晶CVD合成金刚石层，其中，当在X射线形貌断面图中观察或在发光条件下观察时，在单晶CVD合成金刚石层的相当大体积内的可见位错的总数量的至少30%、40%、50%、60%、70%、80%、或90%形成了非平行的位错阵列，所述相当大体积构成单晶CVD合成金刚石层的总体积的至少30%、40%、50%、60%、70%、80%、或90%。

　　10.根据前面任一权利要求所述的单晶CVD合成金刚石层，其中，非平行的位错阵列在X射线形貌断面图中可见、但在发光条件下不可见，或者替换地，非平行的位错阵列在发光条件下可见、但在X射线形貌断面图中不可见。

　　11.根据前面任一权利要求所述的单晶CVD合成金刚石材料层，所述单晶CVD合成金刚石材料层包括至少100GPa或至少120GPa的
硬度。

　　12.一种单晶CVD合成金刚石物体，所述单晶CVD合成金刚石物体包括根据前面任一权利要求所述的单晶金刚石层，其中，单晶金刚石层构成单晶CVD合成金刚石物体的总体积的至少30%、40%、50%、60%、70%、80%、或90%。

　　13.根据权利要求13所述的单晶CVD合成金刚石物体在光学的、机械的、发光的，和/或电子的设备或应用上的用途。

　　14.根据权利要求13所述的单晶CVD合成金刚石物体，其中，单晶CVD合成金刚石物体被切割成宝石构型。

　　15.一种形成单晶CVD合成金刚石层的方法，所述方法包括：提供具有生长面的单晶金刚石基底，所述生长面具有通过暴露性等离子蚀刻所暴露的等于或小于5×103个缺陷/mm2的缺陷密度；以及在生长面上生长按权利要求1-12任一所述的单晶CVD合成金刚石层。

　　16.根据权利要求15所述的方法，其中，单晶金刚石基底的生长面具有{110}或{113}的晶向。

　　17.根据权利要求15或16所述的方法，其中，单晶CVD合成金刚石的该层的生长速率被控制到充分低，从而形成非平行的位错阵列。

　　18.根据权利要求15-17任一所述的方法，其中，非平行的位错阵列包括以相对于单晶CVD合成金刚石的该层的生长方向成至少20° 的锐角行进的相当多数量的位错，所述相当多数量是在X射线形貌断面图中或在发光条件下可见的位错的总数量的至少30%、40%、50%、60%、70%、80%、或90%。

　　19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述相当多数量的位错以相对于单晶CVD合成金刚石的该层的生长方向成20°到60°范围内、20°到50°范围内或30°到50°范围内的锐角行进。