同 范圍對金剛石進(jìn)行分級。V.Pagel-Theisen, "Diamond Grading ABC The Manual"，9th Ed ition (2001)，Rubin&Son, Antwerp, Belgium,第61頁（折疊表）中給出了感知顏色與所述 級別之間的關(guān)系。
[0051] 金剛石中顏色的定量測量是良好確立的并且使用"CIE L*a*b*色度坐標(biāo)"來描述， 并且W02004/022821描述了其在金剛石中的使用。a*和b*作為坐標(biāo)圖的x軸和y軸進(jìn)行 繪圖，并且從正向a*軸朝向正向b*軸來測量色調(diào)角。因此大于90°且小于180°的色調(diào) 角位于a*b*坐標(biāo)圖的左上象限中。在用于描述顏色的該方案中，L*是亮度且第四坐標(biāo)C* 是飽和度。
[0052] 在本發(fā)明的情形中，術(shù)語"品質(zhì)"用于指"適用性"，因此當(dāng)一種材料用于特定的應(yīng) 用時，如果該材料為待解決的問題提供較好或改善的技術(shù)方案，則認(rèn)為該材料具有"較高品 質(zhì)"。
[0053] 本領(lǐng)域中通常將金剛石材料的"合成"稱為金剛石材料的"生長"。因此考慮到這 一點(diǎn)來理解諸如"生長速率"和"生長扇區(qū)"的術(shù)語。
[0054] 合成環(huán)境包含源氣體，該源氣體本身包含分子、原子、自由基或離子形式的碳原 子、氫原子和氧原子。還可存在以較大或較小數(shù)量故意加入合成環(huán)境的其它物類（特別是 通過將這些物類加入源氣體），例如惰性氣體（例如氦、氖、氬、氪等等）或氮?dú)?。另外，在?氣體混合物中還可能存在雜質(zhì)。
[0055] 合成環(huán)境中的原子（其為C，H和0)比例可以為約70%以上，或者約80%以上，或 者約85%以上，或者約90%以上，或者約95%以上，或者約98%以上。
[0056] 合成環(huán)境可進(jìn)一步包含一種或多種惰性氣體，所述惰性氣體選自氦、氖、氬、氪和 氙?？梢酝ㄟ^源氣體將這些惰性氣體加入合成環(huán)境，即它們存在于源氣體中。惰性氣體在 源氣體中存在的原子分?jǐn)?shù)xf為約0至約0. 5,或者約0至約0. 3,或者約0至約0. 2,或者約 0至約0. 1，或者，或者約0至約0.05;其中Xf+Hf' +Cf' +Of' =1。原子分?jǐn)?shù)Hf'、Cf' 和〇f'是源氣體中存在的氫、氧、碳和惰性氣體原子的總數(shù)的分?jǐn)?shù)。顯然，當(dāng)X f=0時，Hf = Hf'，Cf=Cf'和Of=Of'。由于惰性氣體從化學(xué)觀點(diǎn)而言是惰性的，它們不會參與等 離子體中發(fā)生的化學(xué)過程并且在這方面可以被忽略。然而，惰性氣體的存在可影響等離子 體的物理特性，例如其熱傳導(dǎo)率，或者可充當(dāng)能促進(jìn)其它物類之間的化學(xué)反應(yīng)而并不實際 化學(xué)參與該反應(yīng)的第三體。因此，不希望受任何特定理論限制，本發(fā)明人認(rèn)為惰性氣體（特 別是Ar)的少量存在可具有有利的效果，然而其對于本發(fā)明并不是必須的。
[0057] 合成環(huán)境包含所述源氣體，其中該源氣體包含以氫分子4形式添加的氫原子，其 原子分?jǐn)?shù)表示為存在的氫、碳和氧原子的總數(shù)的分?jǐn)?shù)，且該原子分?jǐn)?shù)為約〇. 05至約0. 40， 或者約0. 10至約0. 35,或者約0. 15至約0. 30,或者約0. 05至約0. 10,或者約0. 10至約 0. 15,或者約0. 15至約0. 20,或者約0. 20至約0. 25,或者約0. 25至約0. 30,或者約0. 30 至約0. 35,或者約0. 35至約0. 40。其余的氫原子（即并非來自添加的4分子的那些氫原 子）是來自其它源例如〇14等。
[0058] 源氣體中的氫為氫（H2)或含氫源（下文中統(tǒng)稱為含H源）的形式，例如11 2、014和 其它烴類物質(zhì)，包括還含有氧的烴類例如醛類、酮類等。
[0059] 源氣體中的碳為含碳源的形式，例如C0(-氧化碳）、C02(二氧化碳）、CH 4、其它烴 類（燒徑例如乙燒、丙烷、丁燒等；條徑例如乙條、丙條等；塊徑例如乙塊、丙塊等）、含氧徑 類例如醇類、醛類、酯類、羧酸等。
[0060] 源氣體中的氧為氧或含氧源（下文中統(tǒng)稱為含0源）的形式，例如〇2、〇3(臭氧）、 co、co 2、含氧烴類例如醇類、醛類、酯類、羧酸等。
[0061] 由于源氣體混合物在合成過程中基本上分解成其組成原子并且這些組分將重構(gòu) 成作為或者接近于特定原子混合物的熱力學(xué)平衡組合物的物類混合物，構(gòu)成源氣體混合物 的分子物類的選擇由以下決定：實現(xiàn)特定等離子體組成的需要，以及在所選的分子混合物 中實現(xiàn)并維持穩(wěn)定的等離子體的能力。形成源氣體混合物的氣體的選擇在一定程度上還取 決于成本、易獲得性、純度和操作容易性；例如CH 4、C0、C02、HjP 02均易于以一定范圍的化 學(xué)純度的穩(wěn)定、大批量氣體獲得，因此可以是優(yōu)選的。
[0062] 在源氣體離解時，這些源分別在等離子體中形成氫或含氫物類（統(tǒng)稱為含H物 類）、含碳物類和氧或含氧物類（統(tǒng)稱為含〇物類）。典型地，離解的源氣體將包含氫自由 基00、一氧化碳自由基（C0'）和二碳自由基的物類（例如C 2HX'其中X小于6)?？赏ㄟ^ 光發(fā)射光譜法（"0ES"）來確定這些物類的存在。
[0063] 源氣體可由分子物類例如C0、C02、014和H 2組成，使得源氣體中的碳原子分?jǐn)?shù)C f、 氫原子分?jǐn)?shù)Hf，和氧原子分?jǐn)?shù)4處在下列范圍內(nèi)：0. 15〈C f〈0. 30,或者0. 18〈Cf〈0. 28,或者 0. 20<Cf<0. 25 ；
[0064] 0? 40〈Hf〈0. 75,或者 0? 42〈Hf〈0. 72,或者 0? 45〈Hf〈0. 70 ;以及 0? 13〈0f〈0. 40,或者 0? 15〈0f〈0. 38,或者 0? 18〈0f〈0. 35。
[0065] 可以在所謂的 "Bachmann 相圖 "（P. K. Bachmann 等人，"Towards a general concept of diamond chemical vapour deposition"，Diamond and Related Materials, 1 (1991)，1-12)上表現(xiàn)含有上述量的C、H和0原子的任何源氣體組成的位置， 即調(diào)整的三元相圖中的等溫片段。盡管原始的Bachmann相圖具有益處，但是本發(fā)明人發(fā)現(xiàn) 使用來自較常規(guī)的C-H-0三元相圖（其中繪出C、H和0的原子分?jǐn)?shù)）中的等溫片段更加有 效（圖1)。在圖1中，4的上限和下限分別標(biāo)示為⑵和（4)，C f的下限和上限分別標(biāo)記為 (6)和（8)，以及Of的下限和上限分別標(biāo)示為（10)和（12)。圖1中的被這些組下限和上限 包圍的陰影區(qū)域（14)因此限定了本發(fā)明的源氣體組成。
[0066] 通過使用如圖1所示的三元相圖，可以比較原子組成而不管原子物類的分子源如 何；這與如下的等離子體CVD工藝特別相關(guān)，其中基于存在的原子的原子分?jǐn)?shù)而言等離子 體中的物類基本上處于熱力學(xué)平衡，而不管這些原子的分子源如何。
[0067] 碳、氫和氧的原子分?jǐn)?shù)是源氣體中存在的氫、氧和碳原子總數(shù)的分?jǐn)?shù)，且因此滿足 關(guān)系式Cf+Hf+0f= 1，而不管是否存在任何其它物類（例如惰性氣體）。
[0068] (：{:0{比例在0.45:1〈(^:0{〈1.25:1的范圍內(nèi)，或者在0.50:1〈(^:0 {〈1.20:1的范圍 內(nèi)，或者在0. 55:l〈Cf:0f〈l. 15:1的范圍內(nèi)。
[0069] 或者，Cf:0fK例可在0? 54:l〈Cf:0f〈l. 20:1 的范圍內(nèi)，或者在0? 61:l〈Cf:0f〈l. 18:1 的范圍內(nèi)，或者在0. 72:l〈Cf:0f〈l. 15:1的范圍內(nèi)。
[0070] 實施例中公開了滿足上述準(zhǔn)則的組成的實例。
[0071] 合成CVD金剛石材料合成于之上的基底表面被稱為基底的生長表面。在生長期間 附著于基底的生長表面的合成CVD金剛石材料的表面被稱為"基底側(cè)"（也稱為"成核側(cè)"、 "成核面"、"成核表面"或"基底表面"）?；旧掀叫杏诔珊藗?cè)（在CVD金剛石材料合成期 間另外的CVD金剛石材料沉積到該成核側(cè)上）的合成CVD金剛石材料的表面被稱作"生長 偵『（也稱為"生長面"或"生長表面"）。
[0072] 所述基底可以是適用于同質(zhì)外延金剛石合成的金剛石基底。因此，基底本身可以 是la型、Ila型或lib型天然金剛石，lb型或Ila型HPHT合成金剛石，或者是CVD合成的 金剛石。