[发明专利]合成单晶金刚石、工具以及合成单晶金刚石的制造方法

说明书

一种合成单晶金刚石，该合成单晶金刚石包含浓度大于600ppm且为1500ppm以下的氮原子。氮原子不包括孤立置换型氮原子。

技术领域

本公开涉及一种合成单晶金刚石、一种工具以及一种合成单晶金刚石的制造方法。本申请要求在2017年10月20日提交的日本专利申请No.2017-203413的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。

背景技术

因为单晶金刚石具有高硬度，所以单晶金刚石已经广泛用于诸如切削工具、磨削工具和耐磨工具之类的工具中。工具中使用的单晶金刚石包括天然金刚石和合成金刚石。

大部分天然金刚石(Ia型金刚石)包含作为杂质的聚集型氮原子。当金刚石用于工具中时，金刚石晶体中的聚集型氮原子可以抑制塑性变形和/或裂纹的发展。因此，天然金刚石具有高机械强度。然而，因为天然金刚石的品质变化很大，并且天然金刚石的供应不稳定，所以在工业领域中使用天然金刚石存在很大的风险。

与之相比，合成金刚石的品质恒定，并且可以稳定地供应，因此在工业领域中被广泛应用。

通常，合成金刚石(Ib型金刚石)包含作为杂质的孤立置换型氮原子。已知金刚石的机械性能将随着金刚石晶体中的孤立置换型氮原子的浓度的增加而劣化。因此，当Ib型合成金刚石用于工具中时，工具的切削刃可能磨损或缺损。

此外，一些合成金刚石(IIa型金刚石)几乎不包含氮杂质。因为IIa型合成金刚石不包含可抑制裂纹的进展的杂质或晶体缺陷，所以当IIa型合成金刚石用于工具中时，工具的切削刃可能缺损。

因此，已经对用于改善合成金刚石的耐磨性和耐缺损性的技术进行了研究。

例如，专利文献1(日本专利待审查公开No.2015-134718)公开了一种通过用电子束或中子束照射Ib型合成金刚石材料以在金刚石材料中形成孤立空位缺陷并且随后使金刚石材料退火，从而改善金刚石的韧性和耐磨性的技术。

此外，非专利文献1(A T Collins,Vacancy enhanced aggregation of nitrogenin diamond，Journal of Physics C:Solid State Physics，the Institute of Physics，UK，1980，No.13，p 2641-50)公开了这样一种技术，其中在用电子束照射Ib型合成金刚石材料后，进行热处理以将晶体中的孤立置换型氮原子转化为聚集型氮原子。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利待审查公开No.2015-134718

非专利文献

非专利文献1：A T Collins,Vacancy enhanced aggregation of nitrogen indiamond，Journal of Physics C:Solid State Physics，the Institute of Physics，UK，1980，No.13，p 2641-50

发明内容

根据本公开的一个方面的合成单晶金刚石包含浓度大于600ppm且为1500ppm以下的氮原子，并且氮原子不包括任何孤立置换型氮原子。

根据本公开的另一方面的合成单晶金刚石包含浓度大于600ppm且为1500ppm以下的氮原子，并且在通过傅里叶变换红外光谱法测定的红外吸收光谱中，在1130±2cm^-1的波数范围内不存在衍生自孤立置换型氮原子的吸收峰。

根据本公开的一个方面的工具包含上述合成单晶金刚石。