專利名稱：：著色的金剛石的制作方法
背景技術(shù)：
：本發(fā)明涉及生產(chǎn)著色的金剛石的方法，更具體而言，本發(fā)明涉及生產(chǎn)著色的單晶化學(xué)氣相沉積(下稱CVD)金剛石的方法，該金剛石適合于例如裝飾目的。本征金剛石具有5.5eV的間接帶隙，并且在光譜的可見(jiàn)光部分是透明的。引入具有在所述帶隙內(nèi)的締合能級(jí)的缺陷或色彩中心(此后將如此稱呼它們)將給金剛石一種特征顏色，該特征顏色取決于色彩中心的類型和濃度。該顏色可來(lái)自于吸收或光致發(fā)光或這二者的某種組合。存在于合成金剛石中的常見(jiàn)色彩中心的一個(gè)實(shí)例是氮，當(dāng)它以中性電荷狀態(tài)位于取代晶格位點(diǎn)上時(shí)，具有低于導(dǎo)帶～1.7eV的締合能級(jí)，所產(chǎn)生的吸收使金剛石具有特征的黃/棕色。眾所周知，對(duì)金剛石的生長(zhǎng)后處理，例如用足夠能量的粒子或放射線(電子、中子、γ射線等)輻照以產(chǎn)生晶格缺陷(晶格節(jié)點(diǎn)間缺陷和空穴)和隨后合適的退火，可導(dǎo)致形成色彩中心，如氮-空穴[N-V]色彩中心，所述色彩中心可使金剛石顯示需要的顏色(參見(jiàn)例如EP0615954A1、EP0326856A1和在其中引用的參考文獻(xiàn))。JohnWalker在ReportsonProgressinPhysics，Vol.421979中詳細(xì)地討論了色彩中心的進(jìn)一步的特征和人工產(chǎn)生方法。在這些文件中所述的產(chǎn)生色彩中心的人工產(chǎn)生方法包括如下步驟通過(guò)電子束輻射在晶體內(nèi)形成晶格缺陷；和如果需要，進(jìn)行退火以引起晶格缺陷，以便與晶體內(nèi)所包含的氮原子結(jié)合。然而，作為競(jìng)爭(zhēng)性缺陷形成的結(jié)果和由于與金剛石內(nèi)的缺陷如氮的濃度有關(guān)的強(qiáng)的生長(zhǎng)面依賴性，導(dǎo)致可產(chǎn)生的顏色和均勻性方面存在局限性。利用生長(zhǎng)后色彩中心形成方法著色的金剛石顏色，是與在生長(zhǎng)后處理過(guò)程中改性或產(chǎn)生的一種或多種色彩中心的影響相結(jié)合的生長(zhǎng)后處理之前未加工金剛石的顏色。為了獲得需要的裝飾價(jià)值，和因此實(shí)現(xiàn)高透明度與鮮艷色彩的組合，通常的做法是使用最初是無(wú)色的或淺黃色的金剛石。因此，這種方法不容易用于棕色的單晶CVD金剛石。EP671482、US5,672,395和US5,451,430描述了利用使金剛石致密化的HPHT處理使多晶CVD金剛石更加透明的方法。還知道棕色天然金剛石的顏色可以通過(guò)高壓和高溫下的退火來(lái)改變。例如，可以通過(guò)在非常高的溫度和穩(wěn)定壓力下的退火，使天然IIa型金剛石成為無(wú)色，或者可以通過(guò)在相當(dāng)?shù)偷臏囟群驮诜€(wěn)定壓力下的退火而使它變?yōu)榉奂t色。天然金剛石中的棕色據(jù)信與塑性變形(plasticdeformation)有關(guān)，但是棕色的確切原因以及退火如何改變它仍然是未知的。色彩存在三種視覺(jué)屬性色調(diào)、亮度和飽和度。色調(diào)是允許將顏色分為紅、綠、藍(lán)、黃、黑或白，或作為這些基本色調(diào)的相鄰一對(duì)或三種之間的中間色色調(diào)的色彩屬性。白、灰和黑色物體基于從亮到暗的亮度等級(jí)而被區(qū)分。亮度是通過(guò)由白色開(kāi)始漸進(jìn)地經(jīng)過(guò)較暗程度的灰色并終止于黑色的中性單色等級(jí)的類似度來(lái)定義的色彩屬性。飽和度是由相同亮度的單色顏色的差別程度來(lái)定義的色彩屬性。它也是相應(yīng)于色彩強(qiáng)度的描述性術(shù)語(yǔ)。金剛石行業(yè)使用形容詞如濃、強(qiáng)和鮮艷表示視覺(jué)評(píng)估的不同飽和度。在CIEL*a*b*彩色體系中，飽和度是遠(yuǎn)離中性色軸的程度(由飽和度＝[(a*)2+(b*)2]1/2來(lái)定義，參見(jiàn)后面)。亮度是獨(dú)立于飽和度而感覺(jué)的視覺(jué)質(zhì)量。通過(guò)CVD在基質(zhì)上沉積諸如金剛石之類的材料的方法現(xiàn)已是公知的，且在專利和其它文獻(xiàn)中已被深入描述。在在基質(zhì)上沉積金剛石的情況下，該方法通常包括提供氣體混合物，當(dāng)解離時(shí)，所述氣體混合物可提供原子形式的氫或鹵素(例如F、Cl)和C或含碳自由基及其它反應(yīng)性物質(zhì)，例如CHx、CFx，其中x可以是1-4。另外，可存在含氧源，同樣可存在氮源和硼源?？稍诤铣傻入x子體中以許多形式引入氮；典型地，這些是N2、NH3、空氣和N2H4。在許多方法中，還存在諸如氦氣、氖氣或氬氣之類的惰性氣體。因此，典型的源氣體混合物將含有烴CxHy，其中x和y各自可以是1-10，或鹵代烴CxHyHalz，其中x和z各自可以是1-10，y可以是0-10，和任選地一種或多種下述氣體COx，其中x可以是0.5-2，O2，H2，N2，NH3，B2H6和惰性氣體。各種氣體可以按照其天然同位素比存在，或可人工控制相對(duì)同位素比；例如氫可以以氘或氚的形式存在，而碳可以以12C或13C的形式存在。通過(guò)能源如微波、RF(射頻)能量、火焰、熱絲或噴射基技術(shù)，引起源氣體混合物的解離，并且如此產(chǎn)生的反應(yīng)性氣體物質(zhì)被允許沉積在基質(zhì)上并形成金剛石?？稍诟鞣N基質(zhì)上生產(chǎn)CVD金剛石。取決于基質(zhì)的性質(zhì)和工藝化學(xué)的細(xì)節(jié)，可生產(chǎn)多晶或單晶CVD金剛石。發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明，一種生產(chǎn)具有需要色彩的單晶CVD金剛石的方法包括如下步驟提供著色的(有時(shí)候其本身是希望的)單晶CVD金剛石，和在適合于產(chǎn)生所需色彩的條件下熱處理所述的金剛石。用作原料的單晶CVD金剛石是著色的，而所述熱處理在適合于在所述金剛石中產(chǎn)生另一種和需要的色彩的控制條件下進(jìn)行。通常在金剛石中可以看見(jiàn)多于一種的顏色。主色是如果要求觀察者找出僅涉及一種顏色的最準(zhǔn)確描述時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)照明和觀察條件下觀察者所選出的顏色。具有一種給定主色的金剛石可以具有一種被一系列其它顏色修飾的色彩，所述其它顏色在三維色空間，例如以下描述的CIEL*a*b*色空間中與所述主色相鄰。例如，在三維色空間中，粉顏色的區(qū)域與白、灰、棕、橙、紫和紅顏色區(qū)域相鄰。因此，粉紅色的金剛石原則上可以顯示這些顏色的任何一種作為不同程度的改性色，并且可以被適當(dāng)?shù)孛枋龀衫缥⒒曳奂t色、微棕粉紅色或微橙粉紅色。在本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中，當(dāng)提及各顏色(例如，棕色著色的金剛石、綠色的金剛石)時(shí)，這是指主色，并且可以存在第二種改性色。一般來(lái)說(shuō)，金剛石按照這樣一種方式來(lái)拋光，使得當(dāng)以預(yù)期的方式觀看時(shí)，(朝上的面的)顏色不同于金剛石的固有顏色，該固有顏色在從側(cè)面看寶石時(shí)可以最佳地看見(jiàn)。這部分是因?yàn)樾∑矫娴膾伖夥绞绞沟脤?duì)于到達(dá)觀察者眼睛的光線而言，當(dāng)以預(yù)期的方式看寶石時(shí)，在寶石內(nèi)的路徑長(zhǎng)度由于一個(gè)或多個(gè)內(nèi)反射而大大增加。增加的路徑長(zhǎng)度對(duì)色彩坐標(biāo)的影響可以按下文中所描述的方式建立模型。用作原料的單晶CVD金剛石的顏色典型地為棕色。在適宜的熱處理?xiàng)l件下，所述棕色可以被轉(zhuǎn)變?yōu)榘o(wú)色和接近無(wú)色的多種需要顏色的任何一種，特別是鮮艷的顏色。術(shù)語(yǔ)“鮮艷(fancy)”是指在金剛石中更飽和和更滿意的色彩的寶石行業(yè)分類。更具體地，所述的熱處理可以使得在金剛石中產(chǎn)生一系列的鮮艷綠色和鮮艷粉紅色的顏色。所述單晶CVD金剛石可以呈層狀物的形式，或一片層狀物的形式，例如切割成寶石。本發(fā)明特別可用于厚的金剛石層狀物，即厚度大于1mm的金剛石層狀物，和從這樣的層狀物生產(chǎn)的片。而且，所述CVD金剛石層狀物優(yōu)選在其整個(gè)厚度上具有均勻的晶體質(zhì)量，以使在所述層狀物的任何區(qū)域中，任何所需的色彩不被與低晶體質(zhì)量有關(guān)的缺陷淬滅或遮蓋。用這樣的層狀物或這種層狀物的片可以產(chǎn)生一系列的粉紅色和綠色，特別是鮮艷的粉紅色和鮮艷的綠色，從由已知方法熱處理的已知天然金剛石，或由已知方法處理的已知HPHT合成材料不能預(yù)期可以得到所述的顏色。特別地，超過(guò)1mm厚的單晶CVD金剛石層狀物使得可以生產(chǎn)三個(gè)正交尺寸的每一個(gè)都超過(guò)1mm的產(chǎn)品，例如寶石。已發(fā)現(xiàn)，在本發(fā)明的條件下熱處理或退火的單晶CVD金剛石產(chǎn)生一系列的希望的顏色，所述顏色可根據(jù)CIEL*a*b*的色空間來(lái)定義。更具體地，已發(fā)現(xiàn)熱處理后的單晶CVD金剛石(對(duì)于從所述金剛石生產(chǎn)的1mm厚的平行側(cè)面的層狀物)具有處于以下范圍任何之一的CIELabb*坐標(biāo)0≤b*≤80≤b*≤40≤b*≤20≤b*≤1如以上所提及的，單晶CVD金剛石的熱處理可以導(dǎo)致無(wú)色或接近無(wú)色的金剛石。所述接近無(wú)色的金剛石可以按照CIEL*a*b*色空間來(lái)定義。更具體而言，對(duì)于從所述金剛石生產(chǎn)的1mm厚的平行側(cè)面的層狀物，這種熱處理的金剛石可以具有小于10或小于5或小于2的飽和度(C*)。熱處理將根據(jù)已生長(zhǎng)的CVD金剛石的性質(zhì)和將在CVD金剛石中產(chǎn)生的所需色彩而變化。例如已發(fā)現(xiàn)，棕色單晶CVD金剛石的厚層狀物或從這種層狀物切割的片，可以在1600至1700℃范圍內(nèi)的溫度下和在金剛石穩(wěn)定化壓力下退火一段時(shí)間，典型地為4小時(shí)，成為理想的粉紅色至綠色的顏色。令人驚奇地，通過(guò)在1400至1600℃范圍內(nèi)的溫度下，在在惰性或穩(wěn)定性氣氛中石墨穩(wěn)定區(qū)的壓力下，熱處理所述層狀物一段時(shí)間，典型地為4小時(shí)，這種厚金剛石層狀物或從這種層狀物切割的片的顏色也可以變?yōu)榉奂t色至綠色范圍的顏色。惰性氣氛的一個(gè)實(shí)例為氬(Ar)。在本發(fā)明的一種形式中，采用一種引入氮至其在固體金剛石中的濃度為0.05-50ppm的方法來(lái)生產(chǎn)所述的單晶CVD金剛石。此范圍的低限優(yōu)選為0.1ppm，更優(yōu)選為0.2ppm，甚至更優(yōu)選為0.3ppm。此范圍的高限優(yōu)選為30ppm，更優(yōu)選為20ppm，甚至更優(yōu)選為10ppm。這可以使用例如其中氮(開(kāi)始時(shí)以N2，NH3或某些其它含氮分子的形式)存在于氣相中的等離子體方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了得到可重復(fù)的結(jié)果和定制最終的產(chǎn)品，需要控制所述方法中的氮。氣相中的典型濃度(在此說(shuō)明書(shū)中所有氮的氣相濃度都是基于N2等價(jià)物，例如一個(gè)N2分子等于兩個(gè)NH3分子)為0.5ppm-500ppm，更優(yōu)選1ppm-100ppm，甚至更優(yōu)選2ppm-30ppm，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，由于氮的吸收對(duì)諸如溫度、壓力和氣相組成之類的工藝條件非常敏感，所以本發(fā)明不局限于這些限度。可以使用氮的不同同位素，例如14N或15N。這些不同的同位素對(duì)生長(zhǎng)化學(xué)和最終結(jié)果的影響通?？珊雎?，除了氮形成其一部分的任何缺陷的相關(guān)光譜帶可以因原子質(zhì)量的差異而位移。除了在實(shí)施例8中以外，14N被用來(lái)推導(dǎo)本說(shuō)明書(shū)中存在的數(shù)據(jù)，但本發(fā)明范圍包括了所有的氮同位素。對(duì)諸如氮?dú)庵惖碾s質(zhì)的吸收還對(duì)生長(zhǎng)面敏感，并且優(yōu)選最終的層狀物主要或基本上全部為一個(gè)生長(zhǎng)面，或由于對(duì)稱而相關(guān)的一類生長(zhǎng)面?？梢允褂弥T如{100}，{111}，{110}，{111}之類的生長(zhǎng)面，更優(yōu)選生長(zhǎng)面{100}和{113}，最優(yōu)選{100}。所述的金剛石可以還包含其它低濃度的摻雜物如P、S和B，雖然優(yōu)選的方法不包括這些。熱處理(退火)通常在1200℃至2500℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。此范圍的低限通常由在所述退火方法要求的工藝中實(shí)現(xiàn)可接受的動(dòng)力學(xué)速率，以及選擇進(jìn)行所述動(dòng)力學(xué)過(guò)程要實(shí)現(xiàn)的平衡缺陷濃度來(lái)設(shè)定。此范圍的上限由實(shí)際考慮來(lái)設(shè)定，因?yàn)樵诟哂?500℃下進(jìn)行HPHT法操作存在困難，雖然通過(guò)在此溫度之上的適當(dāng)退火可以提高形成特別是接近無(wú)色的金剛石的退火過(guò)程。此范圍的低限優(yōu)選為1250℃，更優(yōu)選為1300℃，甚至更優(yōu)選為1400℃。此范圍的高限優(yōu)選為2000℃，更優(yōu)選為1900℃，甚至更優(yōu)選為1800℃。這種退火進(jìn)行3-3×106秒的時(shí)間。此時(shí)間范圍的低限優(yōu)選為30秒，更優(yōu)選為100秒，甚至更優(yōu)選為300秒。此時(shí)間范圍的高限優(yōu)選為3×105秒，更優(yōu)選為1×105秒，還是更優(yōu)選為2×104秒，甚至更優(yōu)選為7×103秒。退火可以在金剛石穩(wěn)定化壓力(diamondstabilizingpressure)下進(jìn)行，或可以在接近或低于大氣壓下，例如在惰性或穩(wěn)定化氣氛中進(jìn)行。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，在這些變量之間存在著相互依賴性，在較低的溫度或者在相同的溫度下施加穩(wěn)定化壓力時(shí)通常要求更長(zhǎng)的退火時(shí)間。因此，一個(gè)具體的溫度范圍可能比一個(gè)具體的時(shí)間范圍更合適，而這兩者都根據(jù)是否使用了穩(wěn)定化壓力而不同。由于石墨化的問(wèn)題，在沒(méi)有金剛石穩(wěn)定化壓力的情況下的退火工藝的上限溫度通常為1600℃，特別是在退火時(shí)間較長(zhǎng)或所述工藝沒(méi)有得到仔細(xì)控制的情況下。但是，在沒(méi)有金剛石穩(wěn)定化壓力的情況下，可以實(shí)現(xiàn)在高達(dá)1800℃、極端情況下在1900℃下的退火。為了本說(shuō)明書(shū)的目的，可以考慮將所述的壓力范圍分為兩個(gè)區(qū)域，即通常稱為金剛石穩(wěn)定化壓力的金剛石穩(wěn)定區(qū)和石墨穩(wěn)定區(qū)。石墨穩(wěn)定區(qū)的最容易達(dá)到的區(qū)域是在大氣壓(1.01×105Pa)附近的區(qū)域，雖然在控制的氣體環(huán)境中，得到諸如1×102Pa-1×105Pa的較低壓力，還有諸如1.02×105Pa-5×105Pa的較高壓力通常是相當(dāng)簡(jiǎn)單的。低于5×105Pa范圍的壓力對(duì)金剛石體積內(nèi)的缺陷退火沒(méi)有可感知的影響。通常還知道，5×105Pa到上至金剛石穩(wěn)定化壓力范圍內(nèi)的壓力不會(huì)導(dǎo)致個(gè)別缺陷的行為，所述缺陷在基本性質(zhì)上不同于可以從在金剛石穩(wěn)定區(qū)或接近大氣壓下的退火得到的缺陷，雖然例如反應(yīng)速度可能作為這兩個(gè)極限之間壓力的某種平滑函數(shù)而變化，因此，缺陷之間的平衡和相互作用可在一定程度上改變。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，本發(fā)明方法中在石墨穩(wěn)定區(qū)中的退火通常在大氣壓下完成，但是這樣并不限制本發(fā)明方法涵蓋在石墨穩(wěn)定區(qū)中的其它壓力下的退火。通常地，在高壓加壓中使用的壓力是以千巴給出的。為了保持一致性，在本說(shuō)明書(shū)中所有的壓力都以Pa給出，所選擇的較高壓力將采用以下的轉(zhuǎn)換因子而轉(zhuǎn)換為巴或千巴1巴＝1.0×105Pa。本發(fā)明的著色的CVD金剛石晶體優(yōu)選具有滿意的色調(diào)。如后面更充分描述的以及如圖4所示的，通過(guò)從a*b*色彩圖上代表該色調(diào)的點(diǎn)將線往回延伸，可確定某一具體色調(diào)的色調(diào)角。熱處理后CVD金剛石的色調(diào)角典型地為小于65°或小于60°或小于55°或小于50°。眾所周知，粉紅色的金剛石是珠寶商、收藏家和消費(fèi)者所更喜愛(ài)和高度推崇的，原因在于它們被普遍認(rèn)可的不同尋常的美麗和稀有(PinkDiamonds，JohnM.Kingetal.，GemsandGemology，Summer2002)。在鉆石工業(yè)中，綠鉆石也是高價(jià)值的和人們非常喜愛(ài)的(CollectingandClassifyingColouredDiamonds，StephenC.Hofer，1998，AshlandPressInc.NewYork)。一般來(lái)說(shuō)，色彩越純，第二種改性色(colourmodifier)的影響越弱，則粉紅色和綠色的金剛石越受珍視。本發(fā)明的熱處理或退火條件可以通過(guò)增加、除去、減少或改變對(duì)色彩改變有貢獻(xiàn)的吸收來(lái)提高所述色彩的純度。同時(shí)，退火或熱處理可以通過(guò)降低在寬的光譜區(qū)域內(nèi)降低吸收的缺陷的濃度而增加亮度。對(duì)單晶CVD金剛石或從單晶CVD金剛石層狀物切割或生產(chǎn)的片來(lái)說(shuō)，對(duì)棕色CVD金剛石的色彩有貢獻(xiàn)的某些色彩中心是獨(dú)特的，并可以特別影響厚層狀物的可感知色彩。它們不同于對(duì)天然金剛石的色彩有貢獻(xiàn)的那些色彩中心的事實(shí)是清楚的，因?yàn)樗鼈儗?dǎo)致在天然金剛石吸收光譜中不曾發(fā)現(xiàn)的吸收帶。據(jù)信，某些色彩中心與單晶CVD金剛石內(nèi)金剛石鍵合的非常局部的破裂有關(guān)。對(duì)此的證據(jù)來(lái)自可利用紅外激發(fā)源(例如785nm或1064nm)觀察到的非金剛石碳拉曼散射。對(duì)棕色天然金剛石觀察不到這樣的拉曼散射。通過(guò)退火可以改變棕色單晶CVD金紅石的光譜在可見(jiàn)光區(qū)中吸收帶的相對(duì)強(qiáng)度，拉曼光譜中同時(shí)發(fā)生變化?？梢栽诒雀淖冏厣烊唤饎偸仕蟮臏囟鹊偷枚嗟臏囟认掠^察到吸收光譜中的變化。顯著的色彩變化可以甚至通過(guò)在大氣壓下、在惰性氣氛中、在例如1600℃或更低的遠(yuǎn)低于金剛石在不含氧情況下石墨化的溫度的溫度下退火而實(shí)現(xiàn)。這不是可預(yù)見(jiàn)的，因?yàn)榉墙饎偸贾两饎偸霓D(zhuǎn)化通常要求在金剛石穩(wěn)定體制(diamond-stableregime)中的高壓和高溫條件下的處理。與CVD金剛石生長(zhǎng)機(jī)理有關(guān)的特征可導(dǎo)致中心在約350nm和約510nm的吸收帶，以及中心位于近紅外的、延伸進(jìn)入可見(jiàn)光譜的紅色區(qū)域的譜帶。因此，造成這些譜帶的色彩中心對(duì)生長(zhǎng)后原樣的(as-grown)CVD金剛石的色彩有重大影響。這些譜帶在天然金剛石或其它合成金剛石中不存在。從生長(zhǎng)后原樣的CVD金剛石拋光得到的寶石可以具有包括橙棕色和微粉棕色在內(nèi)的所需色彩。當(dāng)這樣的金剛石在本發(fā)明的條件下被熱處理或退火時(shí)，吸收帶的相對(duì)強(qiáng)度可以以增強(qiáng)色彩的方式被改變，例如被除去或被降低或被增加。對(duì)色彩變化的貢獻(xiàn)還可以來(lái)自通過(guò)破壞存在于生長(zhǎng)后原樣的金剛石中的缺陷所導(dǎo)致的色彩中心的形成，或來(lái)自改變?nèi)毕莸闹饕姾蔂顟B(tài)的電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程的變化。因此，退火或熱處理步驟可以將色彩中心的組合變?yōu)樵谏L(zhǎng)后原樣的CVD金剛石中不能產(chǎn)生的色彩組合，給出具有源自色彩中心的新組合的滿意色彩的單晶CVD金剛石。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知道的，諸如350nm和510nm之類的寬譜帶可以在最大強(qiáng)度位置方面表現(xiàn)出細(xì)微變化，但這并不改變它們的本性。附圖簡(jiǎn)述圖1在2400℃、大約8.0×109Pa(80千巴)壓力下退火4小時(shí)(a)之前和(b)之后所記錄的樣品Ex-4的UV可見(jiàn)光吸收光譜圖2在1900℃、大約7.0×109Pa(70千巴)壓力下退火4小時(shí)(a)之前和(b)之后所記錄的樣品Ex-5的UV可見(jiàn)光吸收光譜圖3在1600℃、大約6.5×109Pa(65千巴)壓力下退火4小時(shí)(a)之前和(b)之后所記錄的樣品Ex-6的UV可見(jiàn)光吸收光譜圖4由在1600℃、大約6.5×109Pa(65千巴)壓力下退火4小時(shí)(a)之前和(b)之后所記錄的樣品Ex-6的UV/可見(jiàn)光吸收光譜推導(dǎo)出的CIELABa*和b*數(shù)值5由在1600℃、大約6.5×109Pa(65千巴)壓力下退火4小時(shí)(a)之前和(b)之后所記錄的樣品Ex-6的UV/可見(jiàn)光吸收光譜推導(dǎo)出的CIELABL*和C*數(shù)值圖發(fā)明詳述本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在合適的和控制的熱處理?xiàng)l件下著色的單晶CVD金剛石至另一種顏色的控制轉(zhuǎn)化。所述單晶CVD金剛石優(yōu)選為厚層狀物形式，或從這種層狀物切割或生產(chǎn)的片的形式。所述單晶CVD金剛石的厚層狀物應(yīng)具有高的品質(zhì)，并優(yōu)選通過(guò)如下方法制造提供具有基本上沒(méi)有晶體缺陷的表面的金剛石基質(zhì)，提供源氣體，使源氣體解離，和允許在基本上沒(méi)有晶體缺陷的表面上進(jìn)行均相外延金剛石生長(zhǎng)。按這種方式生長(zhǎng)的CVD金剛石沒(méi)有HPHT金剛石，特別是其中色彩不受單取代的氮所控制的HPHT金剛石所典型具有的夾雜物。通常，所述方法在被添加到合成等離子體的氮的存在下進(jìn)行。氮的存在在金剛石中產(chǎn)生棕色的色彩中心。當(dāng)被以控制的方式加入時(shí)，氮充分地破壞金剛石的生長(zhǎng)，以至于導(dǎo)致包括以非金剛石方式鍵合的碳的色彩中心的引入，同時(shí)給出由諸如X-射線拓?fù)鋱D的X-射線技術(shù)判斷具有好的單晶質(zhì)量的金剛石。對(duì)于高晶體質(zhì)量的厚的單晶CVD金剛石的生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，重要的是生長(zhǎng)發(fā)生在基本上沒(méi)有晶體缺陷的金剛石表面上。在本發(fā)明的上下文中，缺陷主要是指位錯(cuò)和微裂縫，但也包括雙晶間界、非固有地與攙雜氮原子有關(guān)的點(diǎn)缺陷、低角邊界和任何其它延伸的對(duì)晶格的干擾。優(yōu)選基質(zhì)是低雙折射Ia型天然金剛石、Ib或IIa型高壓/高溫合成金剛石或CVD合成的單晶金剛石。在基本上沒(méi)有缺陷的基質(zhì)上生長(zhǎng)的質(zhì)量隨層生長(zhǎng)變厚和隨缺陷結(jié)構(gòu)的倍增而快速劣化，從而引起廣泛的晶體劣化、形成孿晶和再成核。在使用暴露缺陷的優(yōu)化的等離子或化學(xué)蝕刻(稱為暴露等離子蝕刻)，例如使用下述類型的短等離子蝕刻之后，通過(guò)光學(xué)評(píng)價(jià)可最容易地表征缺陷密度?？杀┞秲煞N類型的缺陷1)基質(zhì)材料質(zhì)量固有的那些缺陷。在選擇的天然金剛石中，這些缺陷的密度可低至50/mm2，更典型的值為102/mm2，但在其它金剛石中，這些缺陷的密度可以是106/mm2或更大。2)因拋光而產(chǎn)生的那些缺陷，包括位錯(cuò)結(jié)構(gòu)和沿拋光線形成振痕的微裂縫。這些缺陷的密度可在樣品上顯著變化，典型的值為從約102/mm2至拋光差的區(qū)域或樣品上的大于104/mm2。優(yōu)選的低缺陷密度是使得上述與缺陷有關(guān)的表面蝕刻特征的密度低于5×103/mm2，和更優(yōu)選低于102/mm2。由此，通過(guò)仔細(xì)制備基質(zhì)，可使發(fā)生CVD生長(zhǎng)的基質(zhì)表面和表面下方的缺陷含量最小。在此，制備包括施加到來(lái)自采礦(在天然金剛石的情況下)或合成(在合成材料的情況下)材料上的任何過(guò)程，因?yàn)楦鞑襟E都可能影響材料內(nèi)的、當(dāng)基質(zhì)制備完成時(shí)最終形成基質(zhì)表面的平面上的缺陷密度。具體的加工步驟可包括常規(guī)的金剛石加工方法如機(jī)械鋸解、研磨和拋光(在本申請(qǐng)中，特別地為產(chǎn)生低缺陷含量而優(yōu)化)，和較不常規(guī)的技術(shù)如激光加工或離子植入和提出(liftoff)技術(shù)、化學(xué)/機(jī)械拋光，以及液體和等離子體化學(xué)加工技術(shù)。另外，應(yīng)當(dāng)使表面RQ(通過(guò)觸針輪廓測(cè)定器測(cè)量的表面輪廓偏離平面的均方根偏差，優(yōu)選測(cè)量超過(guò)0.08mm長(zhǎng))最小化，在任何等離子蝕刻之前的典型值不超過(guò)數(shù)納米，即小于10nm。使基質(zhì)表面損傷最小化的一種具體方法包括，在將發(fā)生均相外延金剛石生長(zhǎng)的表面上就地進(jìn)行等離子蝕刻。原則上，這種蝕刻不必就地進(jìn)行，也不必進(jìn)行該蝕刻后立刻進(jìn)行生長(zhǎng)，但若就地進(jìn)行蝕刻，則可實(shí)現(xiàn)最大的益處，因?yàn)樗苊饬诉M(jìn)一步物理?yè)p傷或化學(xué)污染的任何危險(xiǎn)。當(dāng)生長(zhǎng)工藝也是基于等離子體時(shí)，就地蝕刻通常也是最方便的。等離子蝕刻可使用與沉積或金剛石生長(zhǎng)工藝相類似的條件，但在沒(méi)有任何含碳的源氣體存在下和通常在稍低的溫度下進(jìn)行，以更好地控制蝕刻速率。例如，它可包括一種或多種下述過(guò)程(i)氧氣蝕刻，其主要使用氫氣，及任選的少量Ar和所要求的少量氧氣。典型的氧氣蝕刻條件是壓力為50-450×102Pa，蝕刻氣體含有1-4％含量的氧，0-30％含量的氬氣和平衡量的氫氣，所有百分?jǐn)?shù)為體積百分?jǐn)?shù)，基質(zhì)溫度為600-1100℃(更典型地為800℃)，和典型的持續(xù)時(shí)間為3-60分鐘。(ii)氫氣蝕刻，其與(i)相類似，但其中不含氧氣。(iii)可以使用不是僅僅基于氬氣、氫氣和氧氣的可選擇的蝕刻方法，例如使用鹵素、其它惰性氣體或氮?dú)獾哪切┪g刻方法。典型地，蝕刻包括氧氣蝕刻，接著進(jìn)行氫氣蝕刻，然后通過(guò)引入碳源氣體而直接將轉(zhuǎn)入合成。選擇蝕刻的時(shí)間/溫度，以便能夠除去殘留的加工造成的表面損傷，和除去任何表面污染物，但同時(shí)沒(méi)有形成高度粗糙的表面和沒(méi)有沿延伸的缺陷方向(如位錯(cuò))過(guò)度蝕刻，這種過(guò)度蝕刻會(huì)橫斷表面，進(jìn)而引起深的凹陷。由于蝕刻是侵蝕性的，所以對(duì)這一階段來(lái)說(shuō)，尤其重要的是腔室設(shè)計(jì)和其組件材料的選擇應(yīng)當(dāng)使得沒(méi)有材料通過(guò)等離子體被轉(zhuǎn)移到氣相中或轉(zhuǎn)移到基質(zhì)表面上。氧氣蝕刻之后的氫氣蝕刻對(duì)晶體缺陷的專一性較低，它將由侵蝕性地進(jìn)攻這類缺陷的氧氣蝕刻所引起的棱角變圓，并提供對(duì)于隨后的生長(zhǎng)來(lái)說(shuō)較光滑、較好的表面。在其上發(fā)生CVD金剛石生長(zhǎng)的金剛石基質(zhì)的一個(gè)或多個(gè)表面優(yōu)選是{100}，{110}，{113}或{111}表面。由于加工的限制，實(shí)際的樣品表面取向可偏離這些理想取向最高達(dá)5°，在一些情況下可高達(dá)10°，盡管這不是理想的，因?yàn)樗鼤?huì)不利地影響可重復(fù)性。在本發(fā)明方法中，適當(dāng)控制發(fā)生CVD生長(zhǎng)的環(huán)境中的雜質(zhì)含量也是重要的。更特別地，金剛石的生長(zhǎng)必須在除了特意添加的氮或其它摻雜物以外基本上不含污染物的氣氛存在下進(jìn)行。氮的濃度應(yīng)當(dāng)控制到好于500份/十億份(作為總氣體體積的分子分?jǐn)?shù))，或氣相內(nèi)目標(biāo)濃度的5％，無(wú)論哪一個(gè)是較大的，優(yōu)選控制到好于300份/十億份(作為總氣體體積的分子分?jǐn)?shù))，或氣相內(nèi)目標(biāo)濃度的3％，無(wú)論哪一個(gè)是較大的，和更優(yōu)選控制到好于100份/十億份(作為總氣體體積的分子分?jǐn)?shù))，或氣相內(nèi)目標(biāo)濃度的1％，無(wú)論哪一個(gè)是較大的。在低至100ppb的濃度下，在氣相內(nèi)絕對(duì)和相對(duì)氮濃度的測(cè)量要求復(fù)雜的監(jiān)測(cè)設(shè)備，例如可通過(guò)例如氣相色譜實(shí)現(xiàn)的監(jiān)測(cè)設(shè)備。現(xiàn)描述這種方法的一個(gè)實(shí)例標(biāo)準(zhǔn)的氣相色譜(GC)技術(shù)包括使用被優(yōu)化以獲得最大流速和最小死體積的窄內(nèi)徑的樣品管線，從所關(guān)心的點(diǎn)處提取氣體樣品物流，并使氣體樣品物流流經(jīng)GC樣品盤管，然后通到廢氣池。GC樣品盤管是盤旋的管道的一部分，其具有固定的和已知的體積(對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓注射來(lái)說(shuō)，典型地為1cm3)，GC樣品盤管可從其樣品管線位置切換到輸送到氣相色譜柱的載氣(高純He)管線。這樣將已知體積的氣體樣品放置到進(jìn)入柱內(nèi)的氣流中；在本領(lǐng)域中，該步驟稱為樣品注射。注射的樣品被載氣攜載經(jīng)過(guò)第一個(gè)GC柱(用分子篩填充，該分子篩被優(yōu)化以用于簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)氣體的分離)并部分分離，但高濃度的主要?dú)怏w(如氫氣、氬氣)引起柱飽和，這使得例如氮?dú)獾耐耆蛛x困難。來(lái)自第一個(gè)柱的流出物的相關(guān)部分然后變成第二個(gè)柱的原料，從而避免大部分其它氣體進(jìn)入到第二個(gè)柱中，避免了柱飽和和使目標(biāo)氣體(氮?dú)?能完全分離。該步驟稱為“中心切割”。使第二個(gè)柱的輸出流流過(guò)放電離子化檢測(cè)器(DID)，該檢測(cè)器檢測(cè)由于樣品存在而引起的通過(guò)載氣的漏泄電流的增加。通過(guò)由標(biāo)準(zhǔn)氣體混合物校正的氣體的停留時(shí)間進(jìn)行化學(xué)結(jié)構(gòu)鑒定。DID的響應(yīng)在大于5個(gè)數(shù)量級(jí)的范圍內(nèi)是線性的，且通過(guò)使用含有將要檢測(cè)物種的特殊校正氣體混合物來(lái)校正，所述將要檢測(cè)的物種濃度典型地在10-100ppm范圍內(nèi)，通過(guò)重量分析制備，然后由供應(yīng)商來(lái)證實(shí)?？赏ㄟ^(guò)仔細(xì)的稀釋實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證DID的線性關(guān)系。目標(biāo)含氮物種包括用作特意的摻雜物的氣體種類(例如N2、NH3)，還包括可以來(lái)自大氣污染的N2，以及任何其它可能與測(cè)試條件有關(guān)的含氮物種。如下面所述，氣相色譜的這一已知技術(shù)已被進(jìn)一步改進(jìn)和開(kāi)發(fā)以用于此應(yīng)用此處被分析的工藝典型地在50-500×102Pa下操作。通常的GC操作使用比大氣壓高的源氣體壓力，以驅(qū)動(dòng)氣體流過(guò)樣品管線。此處，通過(guò)在管線的廢料端連接真空泵驅(qū)動(dòng)樣品，并在低于大氣壓下抽取樣品。然而，在氣體流動(dòng)的同時(shí)，管道阻力可引起管線中顯著的壓降，這會(huì)影響校正和靈敏度。因此，在樣品盤管與真空泵之間放置閥門，該閥門在樣品注射之前關(guān)閉短的時(shí)間段，以便使樣品盤管內(nèi)的壓力穩(wěn)定，并通過(guò)壓力計(jì)來(lái)測(cè)量。為了確保注射足夠質(zhì)量的樣品氣體，將樣品盤管的容積擴(kuò)大到約5cm3。取決于樣品管線的設(shè)計(jì)，該技術(shù)可在低至約70×102Pa的壓力下有效操作。GC的校正取決于注射樣品的質(zhì)量，并且最大精確度可通過(guò)使用與進(jìn)行分析的原料可獲得的相同樣品壓力校正GC來(lái)獲得。必須奉行非常高標(biāo)準(zhǔn)的真空和氣體操作實(shí)踐，以確保測(cè)量正確。取樣點(diǎn)可以在合成室的上游以表征輸入氣體，可以在腔室內(nèi)以表征腔室環(huán)境，或者可以在腔室的下游。源氣體可以是本領(lǐng)域已知的任何源氣體，并且含有含碳材料，所述含碳材料可解離產(chǎn)生自由基或其它活性物種。氣體混合物通常還含有適于提供原子形式的氫或鹵素的氣體。優(yōu)選使用微波能量在反應(yīng)器中進(jìn)行源氣體的解離，反應(yīng)器的實(shí)例是本領(lǐng)域已知的。然而，應(yīng)當(dāng)使從反應(yīng)器轉(zhuǎn)移的任何雜質(zhì)量最小化?？梢允褂梦⒉ㄏ到y(tǒng)，以確保等離子體遠(yuǎn)離除發(fā)生金剛石生長(zhǎng)的基質(zhì)表面及其固定物之外的所有表面。優(yōu)選的固定材料的實(shí)例是鉬、鎢、硅和碳化硅。優(yōu)選的反應(yīng)器腔室材料的實(shí)例是不銹鋼、鋁、銅、金和鉑。應(yīng)當(dāng)使用高的等離子體功率密度，這來(lái)自于高的微波功率(對(duì)于25-300mm的基材直徑，典型地為3-60kW)和高的氣體壓力(50-500×102Pa，優(yōu)選100-450×102Pa)。采用上述條件，利用向氣體流中添加0.1-500ppm的氮，可以生產(chǎn)具有棕顏色的、厚的、高質(zhì)量的單晶CVD金剛石層狀物。然后，使所述厚的高質(zhì)量的單晶CVD金剛石或其片經(jīng)受熱處理。所述的片可以例如呈寶石的形式?，F(xiàn)在將描述本發(fā)明的實(shí)施方案。以下表1列出了可在生長(zhǎng)后原樣的棕色單晶CVD金剛石中發(fā)現(xiàn)的吸收帶的七種不同組合(稱為情況1-7)。WO03/052177A1中詳細(xì)討論了棕色CVD金剛石的光譜分解為這些吸收帶。在270nm的特征存在于每種情況中，它涉及在金剛石晶格內(nèi)取代位置上的孤立的氮雜質(zhì)。眾所周知，締合吸收擴(kuò)展進(jìn)入吸收光譜的可見(jiàn)光區(qū)，并給出Ib型金剛石的獨(dú)特的黃色色調(diào)。情況1斜坡特征表明從紅色至紫外區(qū)的吸收的全面升高。這一特征在很多單晶CVD金剛石層狀物的光譜中被觀察到，并且是不希望的，因?yàn)槠鋯为?dú)或與孤立的取代氮相組合，給出暗棕色的色調(diào)。情況2大致在350nm和510nm的寬譜帶據(jù)信與CVD金剛石結(jié)構(gòu)的局部破壞有關(guān)，這種局部破壞給出了帶隙內(nèi)的能態(tài)。在單晶CVD金剛石的生長(zhǎng)后原樣的樣品中，這些特征往往同時(shí)出現(xiàn)。與孤立的取代氮相結(jié)合，它們可以給出從橙棕至粉棕范圍的色調(diào)，這取決于三種貢獻(xiàn)的相對(duì)強(qiáng)度。情況3棕色的單晶CVD金剛石也可以表現(xiàn)出中心位于光譜的近紅外區(qū)的寬譜帶，并且當(dāng)其合理地強(qiáng)時(shí)，此譜帶的短波一側(cè)可導(dǎo)致可見(jiàn)光光譜的紅色端的顯著吸收。這一特征自己將引起藍(lán)色的色調(diào)。當(dāng)與孤立的取代氮一同被觀看時(shí)，所得到的光譜兩端的吸收給金剛石帶來(lái)綠色的色調(diào)。情況4很多棕色的單晶CVD金剛石層狀物的光譜可以重新構(gòu)建成孤立的取代氮、斜坡和350/510nm譜帶貢獻(xiàn)的總和。這種組合往往給出橙棕色的色調(diào)。情況5、6和7覆蓋了以上所討論的吸收特征的三種其它組合。取決于各組成吸收特征的相對(duì)強(qiáng)度，這些組合可以給出一系列不同的棕色色調(diào)。表1在各種條件下對(duì)棕色的單晶CVD金剛石退火，并觀察其結(jié)果。據(jù)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在1400-1600℃、在大氣壓下以及惰性氣氛中處理4小時(shí)，可以將斜坡和350nm的譜帶基本上除去。通過(guò)在1600-1700℃、在金剛石穩(wěn)定化壓力下退火4小時(shí)，也可以得到相似的結(jié)果。這些處理可單獨(dú)對(duì)金剛石的色彩產(chǎn)生顯著影響，例如在表2中所示的情況1，2，4，5，6和7中。表2在此溫度范圍內(nèi)，與帶負(fù)電荷的氮-空穴中心(其零聲子線在637nm處)有關(guān)的吸收也可能大幅增加。締合吸收(峰值在約550nm)的增加往往使樣品看起來(lái)顏色更粉些。這種增加的吸收可以是由于使更多氮-空穴中心處于帶負(fù)電荷狀態(tài)的電荷轉(zhuǎn)移的改變?cè)斐傻摹Ｋ梢允怯捎卺尫诺目昭ㄔ诠铝⒌牡媳粨浍@或更多復(fù)合缺陷的離解而導(dǎo)致的另外的氮-空穴中心的形成所引起的。還可能存在從負(fù)的氮空穴中心激發(fā)的發(fā)光的增加，在極端情況下，這可以影響金剛石的表觀色彩。由此，通過(guò)選擇適合的熱處理?xiàng)l件，可以生產(chǎn)具有從粉紅色至綠色的鮮艷色彩的著色的單晶CVD金剛石。據(jù)發(fā)現(xiàn)，在1800℃、在金剛石穩(wěn)定壓力條件下退火4小時(shí)，導(dǎo)致510nm的譜帶和近紅外譜帶稍有減少，在考慮的情況下給出了如表3中所示的色彩變化。表3據(jù)發(fā)現(xiàn)，在1900℃或更高溫度下、在金剛石穩(wěn)定化壓力下退火4小時(shí)，除去了510nm的譜帶和近紅外譜帶，在所考慮的情況下給出了如表4中所示的色彩變化。表4在這些退火條件下，所述的氮-空穴中心可以被離解成孤立的取代氮和遷移開(kāi)的空穴。因此在此溫度或更高溫度下退火處理后，氮空穴中心更少地影響(以前為棕色的)金剛石的顏色。在這樣的處理后，這種金剛石確實(shí)顯示出強(qiáng)的綠色發(fā)光，這種發(fā)光可在某些觀看和照明條件下給其帶來(lái)微綠色的色調(diào)。當(dāng)用325nm的HeCd激光燈激發(fā)時(shí)，已在足夠高的溫度下退火以基本離解生長(zhǎng)過(guò)程中形成的氮-空穴中心的棕色CVD金剛石的光致發(fā)光光譜主要是在450和550nm之間的光譜區(qū)內(nèi)的譜帶。在最高溫度下退火后，可觀察到H3發(fā)光(其零聲子線在503nm處)，也可檢測(cè)到N3發(fā)光(其零聲子線在415nm處)。使用以上帶隙的紫外光或電子束激發(fā)，對(duì)于最高溫度下的退火，主要的可見(jiàn)光發(fā)光存在著隨退火時(shí)間的增加而從綠色變?yōu)樗{(lán)色的趨勢(shì)。在已退火的(以前為棕色的)單晶CVD金剛石的光譜中存在其它的光致發(fā)光線。例如，用785nm的激光可方便地激發(fā)出約851nm處的光致發(fā)光線。雖然生長(zhǎng)后原樣的棕色CVD金剛石沒(méi)有表現(xiàn)出來(lái)，但對(duì)于在低至1200℃溫度下退火的棕色CVD金剛石，已檢測(cè)出了這種線。這種光致發(fā)光線從未在任何其它種類的金剛石中見(jiàn)到，因此似乎是已在可以改變其顏色的條件下退火的棕色CVD金剛石所特有的。使用Nd:YAG激光激發(fā)(1064nm)，可以觀察到在1263nm、1274nm和1281nm的光致發(fā)光線。這些光致發(fā)光線也僅在已在可以改變其顏色的條件下退火的單晶棕色CVD金剛石上觀察到?？梢酝ㄟ^(guò)退火處理而使其顏色顯著改善的生長(zhǎng)后原樣的棕色單晶CVD金剛石，可以在光譜的2800-3000cm-1區(qū)顯示出與碳-氫鍵的拉伸模式有關(guān)的紅外吸收譜帶。高溫退火處理通常可改變這些譜帶，但不能完全除去它們，而在天然或HPHT合成金剛石的吸收光譜中通?？床坏竭@些譜帶。某些天然金剛石在3107cm-1顯示了與氫相關(guān)的吸收線，這些吸收線從未曾在未處理的CVD金剛石的光譜中見(jiàn)到。在高于約1800℃溫度下對(duì)棕色單晶CVD金剛石的退火可以引起與氫相關(guān)的缺陷的形成，所述缺陷是3107cm-1處的吸收線的原因。這種缺陷極為穩(wěn)定，并且可以在在極高溫度下退火的樣品的光譜中觀察到。因此，對(duì)已知為CVD的材料來(lái)說(shuō)，觀察到3107cm-1處的吸收線表明該材料已按照本發(fā)明的方法退火。還有，觀察到3107cm-1處的吸收線以及碳?xì)淅焯卣魈貏e表明所述金剛石是已進(jìn)行了某一種生長(zhǎng)后高溫退火處理的CVD金剛石，所述退火處理按照這里所描述的方式改變其顏色。除了它們可以產(chǎn)生的色彩上的任何改良外，諸如以上所描述的那些光學(xué)特征有助于提供金剛石樣品的先前歷史的證據(jù)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可理解本說(shuō)明書(shū)中所述的光學(xué)特征存在與否的判定方法。對(duì)于多晶CVD金剛石，空隙可導(dǎo)致較短波長(zhǎng)的降低的光透過(guò)率。本發(fā)明的單晶CVD金剛石無(wú)論是在退火前或退火后都不含空隙。對(duì)這種金剛石樣品的截面和俯視方向用高放大倍率(×1000)的光學(xué)顯微鏡進(jìn)行仔細(xì)研究。沒(méi)有觀察到可能是空隙的東西。因此，光學(xué)顯微鏡為空隙的尺寸設(shè)定了約為200nm的上限。透射電子顯微鏡(TEM)允許以亞納米分辨率觀察金剛石的薄切片。為了研究延伸缺陷的存在造成著色的可能性，使用TEM對(duì)幾片未退火的棕色CVD金剛石的TEM切片進(jìn)行成像。為了產(chǎn)生均勻的顏色，這種缺陷必須很好地分布于整個(gè)金剛石中，并具有相當(dāng)大的密度，從而可通過(guò)使用TEM來(lái)檢測(cè)。這樣，這種分布明顯不同于通過(guò)諸如X-射線拓?fù)鋱D之類的技術(shù)觀察到的位錯(cuò)或位錯(cuò)束的分布，其中位錯(cuò)按生長(zhǎng)方向貫穿整個(gè)金剛石，并源自用于CVD生長(zhǎng)的基質(zhì)上的基質(zhì)缺陷或顆粒或其它的表面缺陷。未退火的棕色CVD金剛石的幾百平方微米的圖像沒(méi)有暴露可能對(duì)應(yīng)于空隙的任何東西。只有在極暗棕色的金剛石樣品中，才可以根本上看到呈位錯(cuò)和層積錯(cuò)誤缺陷形式的任何延伸的缺陷。在淺和中等棕色樣品的情況下，在通過(guò)TEM探索的區(qū)域內(nèi)根本觀察不到這樣的延伸的缺陷。色度坐標(biāo)可被用來(lái)作為說(shuō)明由本發(fā)明的方法生產(chǎn)的單晶CVD金剛石的鮮艷色彩與其它類型或形式的金剛石中出現(xiàn)的那些色彩之間差異的量度標(biāo)準(zhǔn)或方法。在本發(fā)明的退火的或熱處理的單晶CVD金剛石中，可感知的色彩是重要的，并且因?yàn)樯茸鴺?biāo)比透射光譜更直接地與可感知的色彩相關(guān)，色度坐標(biāo)的使用將有助于顯示出這種金剛石的新穎特征。本發(fā)明的CVD金剛石吸收光譜中的差異導(dǎo)致可感知的顏色，該顏色可能不同于以前其它CVD金剛石或HPHT合成金剛石所顯示的那些。確實(shí)，美是在旁觀者眼中的，而色調(diào)可能涉及個(gè)人喜好的事物。另一方面，鉆石工業(yè)認(rèn)為，粉紅色和綠色的金剛石比棕色的金剛石有更高的價(jià)值，且隨著改性色影響的降低，價(jià)值甚至更高。如果粉紅色或綠色金剛石具有給定飽和度下的高亮度，那么就更容易在巧妙拋光的寶石中產(chǎn)生需要的顏色。如果具有相同色調(diào)和飽和度的拋光金剛石具有低的亮度，則它較不容易帶來(lái)令人滿意的色彩。此外，在光學(xué)和電磁波傳輸中存在應(yīng)用，其中例如要求窗口具有某種吸收特征。這可以僅僅是低的全吸收，或在某些波段中的低吸收，或者它可以包括用于特征吸收峰的需要，例如對(duì)于通過(guò)量熱手段測(cè)量輻照的應(yīng)用。因此，本發(fā)明的金剛石在光學(xué)應(yīng)用中有特殊用途。光學(xué)應(yīng)用可以不限于可見(jiàn)光區(qū)，而是可延伸至紫外和紅外光區(qū)，以及以外。特別地，可以預(yù)期這些材料在微波區(qū)也有應(yīng)用。CIEL*a*b*色度坐標(biāo)的推導(dǎo)一個(gè)物體被感知的顏色取決于該物體的透射/吸收光譜、光源的光譜功率分布和觀察者眼睛的響應(yīng)曲線。在本專利申請(qǐng)中引用的CIELAB色度坐標(biāo)按以下所述的方式推導(dǎo)。使用標(biāo)準(zhǔn)的D65照射光譜和眼睛的標(biāo)準(zhǔn)(紅色、綠色和藍(lán)色)響應(yīng)曲線(G.WyszeckiandW.S.Stiles，JohnWiley，NewYork-London-Sydney，1967)，使用以下關(guān)系式，在350nm至800nm之間以1nm的數(shù)據(jù)間隔，由它的透射光譜推導(dǎo)出平行側(cè)面的金剛石片的CIEL*a*b*色度坐標(biāo)Sλ＝波長(zhǎng)λ處的透光度Lλ＝光照的光譜功率分布xλ＝眼睛的紅色響應(yīng)函數(shù)yλ＝眼睛的綠色響應(yīng)函數(shù)zλ＝眼睛的藍(lán)色響應(yīng)函數(shù)X＝∑λ[SλxλLλ]/Y0Y＝∑λ[SλyλLλ]/Y0Z＝∑λ[SλzλLλ]/Y0其中Y0＝∑λyλLλL*＝116(Y/Y0)1/3-16＝亮度(對(duì)于Y/Y0＞0.008856)a*＝500[(X/X0)1/3-(Y/Y0)1/3](對(duì)于X/X0＞0.008856，Y/Y0＞0.008856)b*＝200[(Y/Y0)1/3-(Z/Z0)1/3](對(duì)于Z/Z0＞0.008856)C*＝(a*2+b*2)1/2＝飽和度hab＝arctan(b*/a*)＝色調(diào)角Y/Y0、X/X0和Z/Z0在所述范圍以外時(shí)，必須使用這些方程式的改良的變體。在CommissionInternationaledeL’Eclairage做的技術(shù)報(bào)告(Colorimetry(1986))中給出了所述改良的變體。通常在圖表上繪出a*和b*坐標(biāo)，其中a*相應(yīng)于x軸，b*相應(yīng)于y軸。a*和b*的正值分別相應(yīng)于色調(diào)的紅色和黃色成分。a*和b*的負(fù)值分別相應(yīng)于綠色和藍(lán)色成分。這樣圖表的正象限覆蓋從黃色經(jīng)橙色到紅色的色調(diào)，其中由距原點(diǎn)的距離給出飽和度(C*)。有可能預(yù)測(cè)具有給定吸收系數(shù)光譜的金剛石的a*b*坐標(biāo)如何隨光程長(zhǎng)度的變化而變化。為了進(jìn)行這項(xiàng)工作，必須首先從所測(cè)量的吸收光譜中減去反射損失。然后按比例改變吸光度以獲得不同的路徑長(zhǎng)度，然后再添加上反射損失。接著將吸收光譜轉(zhuǎn)化成透射光譜，透射光譜被用來(lái)推導(dǎo)新厚度的CIELAB坐標(biāo)。按照這種方式，可模擬色調(diào)、飽和度和亮度與光程長(zhǎng)度的關(guān)系，以理解每單位厚度具有給定吸收性能的金剛石的色彩如何根據(jù)光程長(zhǎng)度變化。L*即亮度，形成CIELAB色空間的第三維。了解具有特定光吸收性能的金剛石在光程長(zhǎng)度改變時(shí)亮度和飽和度變化的方式是重要的。這可在色調(diào)圖上來(lái)說(shuō)明，其中L*沿y軸作圖，C*沿x軸作圖(如圖4)。也可使用前一段落所述的方法預(yù)測(cè)具有給定吸收系數(shù)光譜的金剛石的L*C*坐標(biāo)如何根據(jù)光程長(zhǎng)度變化。可按照以下的方式定義亮度的寬的標(biāo)尺亮95＞L*＞65，中等65＞L*＞35，暗35＞L*＞05。C*(飽和度)數(shù)值可分為10C*單位的飽和度范圍，并指定為以下所述的描述性術(shù)語(yǔ)。0-10弱10-20弱到中等20-30中等30-40中等到強(qiáng)40-50強(qiáng)50-60強(qiáng)到非常強(qiáng)60-70非常強(qiáng)70-80+非常非常強(qiáng)實(shí)施例1在HPHT合成金剛石基質(zhì)上生長(zhǎng)3.2mm厚的CVD層狀物。按照WO01/96634中所描述的方法準(zhǔn)備在其上將進(jìn)行生長(zhǎng)的基質(zhì)表面。用適合于金剛石的高溫銅焊將此基質(zhì)固定到鎢基質(zhì)上。將此基質(zhì)引入微波反應(yīng)器中，采用蝕刻和生長(zhǎng)循環(huán)以制備基質(zhì)表面，然后開(kāi)始生長(zhǎng)。更具體而言1)反應(yīng)器預(yù)先裝有使用凈化器的位置，降低輸入氣體物流(不包括氮?dú)鈸诫s物線)內(nèi)氮?dú)獾暮康降陀?0ppb，所述含量由上述改進(jìn)的GC法確定。2)在235×102Pa以及840℃的基質(zhì)溫度下，使用30/150/1200sccm(標(biāo)準(zhǔn)立方厘米/秒)的O2/Ar/H2，進(jìn)行就地氧等離子蝕刻。3)通過(guò)從氣流中除去氧氣，不間斷地將氧氣蝕刻轉(zhuǎn)換為850℃下的氫氣蝕刻。4)通過(guò)添加碳源，在此例中為32sccm的甲烷，將氫氣蝕刻轉(zhuǎn)入到生長(zhǎng)工藝。此階段的生長(zhǎng)溫度為890℃。5)以10ppm的濃度將氮?dú)?N2)引入生長(zhǎng)工藝中。6)當(dāng)生長(zhǎng)期完成時(shí)，從反應(yīng)器中取出基質(zhì)，并從基質(zhì)上取下CVD層狀物。據(jù)從吸收光譜中270nm處的吸收特征估計(jì)，單取代氮在此層狀物中的濃度為約0.40ppm。吸收光譜還包含中心在約360nm和520nm的寬譜帶，和從紅色到紫外的吸收系數(shù)的全面升高(斜坡)。所述層狀物被拋光為0.55克拉的圓形多面的切割寶石，并被評(píng)級(jí)為鮮艷的亮棕色、VS1。然后在1700℃以及約6.5×109Pa(65千巴)的金剛石穩(wěn)定化壓力下使它退火4小時(shí)。在沒(méi)有經(jīng)過(guò)進(jìn)一步加工的情況下，它被評(píng)級(jí)為鮮艷的亮粉棕色、VS1。將所述圓形切割寶石的底面擴(kuò)大，以便記錄定量吸收光譜。該光譜表明單取代氮的濃度沒(méi)有顯著改變。吸收光譜中在360nm處的譜帶和斜坡的強(qiáng)度大為降低，但是在約520nm處的譜帶大致上沒(méi)有變化。在77K記錄的吸收光譜顯示了來(lái)自負(fù)的氮-空穴中心的、在637nm的弱線(帶有締合的電子振動(dòng)譜帶)。光致發(fā)光光譜主要是來(lái)自零聲子線在575nm和637nm的氮-空穴缺陷的發(fā)光。退火前后在77K記錄的用514nm激發(fā)的拉曼歸一化光致發(fā)光光譜表明，退火處理導(dǎo)致來(lái)自氮-空穴中心的光致發(fā)光增加，并且這種光致發(fā)光增加外加締合吸收的增加可能對(duì)可感知的色彩的變化有貢獻(xiàn)。實(shí)施例2采用與實(shí)施例1所述類似的方法，在HPHT合成金剛石基質(zhì)上生長(zhǎng)3.1mm厚的CVD層狀物。據(jù)從吸收光譜中270nm處的吸收強(qiáng)度估計(jì)，單取代氮在此樣品中的濃度為約0.5ppm。所述層狀物被拋光為0.49克拉的圓形多面寶石，并被評(píng)級(jí)為亮棕色、VS1。然后在2100℃以及約7.5×109Pa(75千巴)的金剛石穩(wěn)定化壓力下使它退火24小時(shí)。再拋光至0.44克拉后，它被評(píng)級(jí)為鮮艷的亮微灰綠色、VS1。然后將所述圓形寶石的底面擴(kuò)大，以便記錄吸收光譜。所述吸收光譜本身不足以解釋寶石的綠色色調(diào)。光致發(fā)光光譜(用HeCd激光或氙燈激發(fā))顯示出強(qiáng)的源自由退火工藝形成的缺陷(H3和其它沒(méi)有確認(rèn)的缺陷)的綠色發(fā)光。在此例中，所感知的綠色色調(diào)主要是綠色的光致發(fā)光的結(jié)果，并且其對(duì)觀察條件的依賴性與此推論一致。退火前后在77K記錄的具有514nm激發(fā)的拉曼歸一化光致發(fā)光光譜表明，退火處理導(dǎo)致來(lái)自氮-空穴中心的光致發(fā)光減少，這種吸收外加締合吸收的減少可對(duì)可感知色彩的變化有貢獻(xiàn)。實(shí)施例3采用與實(shí)施例1所述類似的方法，在HPHT合成金剛石基質(zhì)上生長(zhǎng)3.10mm厚的CVD層狀物。據(jù)從吸收光譜中270nm特征的強(qiáng)度估計(jì)，單取代氮在此樣品中的濃度為約0.5ppm。所述吸收光譜還包含中心在約360nm和515nm的寬譜帶，和從紅色到紫外的吸收系數(shù)的全面升高(斜坡)。所述層狀物被拋光為0.51克拉的圓形多面寶石，并被評(píng)級(jí)為亮棕色、I3。然后在1700℃以及約6.5×109Pa(65千巴)的金剛石穩(wěn)定化壓力下使它退火24小時(shí)。在沒(méi)有經(jīng)過(guò)進(jìn)一步加工的情況下，它被評(píng)級(jí)為亮微橙粉紅色、I3。然后將所述圓形多面寶石的底面擴(kuò)大，以便記錄吸收光譜。此光譜顯示單取代氮的濃度沒(méi)有顯著變化。吸收光譜中360nm處的譜帶以及斜坡(從紅色到紫外)的強(qiáng)度大為降低，但是在約515nm處的譜帶基本上沒(méi)有變化。光致發(fā)光光譜主要是零聲子線在575nm和637nm的、來(lái)自氮-空穴缺陷的光致發(fā)光。退火前后在77K記錄的用514nm激發(fā)的拉曼歸一化光致發(fā)光光譜表明，退火處理對(duì)氮-空穴發(fā)光的強(qiáng)度沒(méi)有太大影響?？筛兄纳实淖兓饕俏展庾V中的變化的結(jié)果。實(shí)施例4采用與實(shí)施例1所述類似的方法，在{100}金剛石基質(zhì)上生長(zhǎng)單晶CVD金剛石至2mm厚。氣體混合物包含2.5ppm的氮。除去基質(zhì)，并生產(chǎn)出4.5mm×4.0mm×2mm的拋光CVD樣品Ex-4。此樣品為棕色。其紫外/可見(jiàn)光吸收光譜被標(biāo)記為圖1中的(a)。除了與單取代氮有關(guān)的吸收特征外，所述光譜包含大致在515nm和365nm的寬譜帶。同時(shí)還存在著向更短波長(zhǎng)方向吸收系數(shù)的全面增加。然后，將所述CVD金剛石樣品在2400℃以及約8.0×109Pa(80千巴)的金剛石穩(wěn)定化壓力下退火4小時(shí)。此處理后，它為接近無(wú)色。其紫外/可見(jiàn)光吸收光譜被標(biāo)記圖1中的(b)。剩下的吸收與含約1.1ppm單取代位置上的氮的1b型光譜的形狀吻合。退火處理除去了生長(zhǎng)后原樣樣品所顯示的附加的吸收。按照前面所討論的方法，從此樣品退火前后所測(cè)量的吸收光譜推導(dǎo)出所述金剛石的CIELAB坐標(biāo)。結(jié)果列表如下。所述的退火處理大大降低了b*坐標(biāo)和飽和度，同時(shí)增加了亮度。實(shí)施例5采用與實(shí)施例1所述類似的方法，在{100}金剛石基質(zhì)上生長(zhǎng)單晶CVD金剛石至3mm厚。壓力是250×102Pa，基質(zhì)溫度為815℃，氣體混合物包含7.5ppm的氮。除去基質(zhì)，并生產(chǎn)3mm×2mm×0.86mm的拋光的橫截CVD金剛石切片Ex-5。此樣品為微橙棕色。其紫外/可見(jiàn)光吸收光譜被標(biāo)記為圖2中的(a)。除了與單取代氮有關(guān)的吸收特征外，它包含有大致在515nm和365nm的寬譜帶。同時(shí)還存在著向更短波長(zhǎng)方向吸收系數(shù)的全面增加。然后，所述樣品在1900℃以及約7.0×109Pa(70千巴)的金剛石穩(wěn)定化壓力下退火4小時(shí)。在此處理后，它為接近無(wú)色。其紫外/可見(jiàn)光吸收光譜被標(biāo)記為圖2中的(b)。剩下的吸收與含約2.2ppm的單取代位置的氮的1b型光譜的形狀吻合相當(dāng)好。因此，退火處理除去了生長(zhǎng)后原樣樣品所顯示的附加的吸收，并使其接近無(wú)色。按照前面所討論的方法，從此樣品退火前后所測(cè)量的吸收光譜推導(dǎo)出所述金剛石的CIELAB坐標(biāo)。結(jié)果列表如下。所述的退火處理大大降低了b*坐標(biāo)和飽和度，同時(shí)增加了亮度。實(shí)施例6采用與實(shí)施例1所述類似的方法，在{100}金剛石基質(zhì)上生長(zhǎng)單晶CVD金剛石至1.8mm厚。壓力是257×102Pa，基質(zhì)溫度為812℃，氣體混合物包含3.8ppm的氮。除去基質(zhì)，測(cè)量所得到的棕色金剛石片Ex-6的紫外/可見(jiàn)光吸收光譜(標(biāo)記為圖3中的(a))。然后，將所述樣品在1600℃以及約為6.5×109Pa(65千巴)的金剛石穩(wěn)定化壓力下退火4小時(shí)。在此處理后，其色彩的主要成分為粉紅色。退火后的樣品Ex-6的紫外/可見(jiàn)光吸收光譜被標(biāo)記圖3中的(b)。此光譜由與濃度為約1.2ppm的單取代氮有關(guān)的吸收、中心在約515nm的譜帶以及紫外光區(qū)中的一些殘余吸收所構(gòu)成。所述退火處理除去了中心在約365nm的譜帶，且大大降低了向更短波方向吸收的全面升高。使用帶CCD檢測(cè)器和配有奧林帕斯BH-2顯微鏡(10倍的物鏡)的Renishaw拉曼顯微鏡，在室溫下記錄退火處理前后用785nm激光激發(fā)的拉曼/光致發(fā)光光譜。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，所述退火處理在光譜的近紅外區(qū)引入了一系列的光致發(fā)光線。這些線包括一個(gè)在約851nm的線，和兩個(gè)在約816nm和825nm的更寬的線。按照前面所討論的方法，從此樣品退火前后所測(cè)量的吸收光譜推導(dǎo)出所述金剛石的CIELAB坐標(biāo)。結(jié)果列表如下。按照前面所描述的方法，可將色調(diào)、飽和度和亮度與光程長(zhǎng)度的關(guān)系建立模型，以理解采用不同光程長(zhǎng)度的生長(zhǎng)后原樣的金剛石及已退火金剛石可實(shí)現(xiàn)的色彩。結(jié)果在圖4和5中示出，生長(zhǎng)后原樣的和退火的金剛石的模型分別標(biāo)記為(a)和(b)。在圖4的光譜(a)中還示出了測(cè)量曲線上任意點(diǎn)(a*，b*)的色調(diào)角(hab)的方法。實(shí)施例7按照與實(shí)施例1所述類似的方法，在1b型HPHT合成金剛石基質(zhì)上生長(zhǎng)2.84mm厚的CVD金剛石層狀物。生長(zhǎng)條件包括壓力為330×102Pa，基質(zhì)溫度為880℃，加入的氮為24ppm以及42/25/600sccm(標(biāo)準(zhǔn)立方厘米/秒)的CH4/Ar/H2。除掉基質(zhì)，所得到的CVD層狀物被拋光成為1.04克拉的矩形切割的CVD寶石，其被專業(yè)的鉆石評(píng)級(jí)師鑒定為具有鮮艷的暗橙棕色，質(zhì)量等級(jí)為SI1。在1600℃以及約6.5×109Pa(65千巴)的金剛石穩(wěn)定化壓力下使寶石退火4小時(shí)。在此退火處理后，再經(jīng)相同的鉆石評(píng)級(jí)師鑒定該寶石，它被鑒定為具有鮮艷的強(qiáng)烈的微棕粉紅色，質(zhì)量等級(jí)為SI1。實(shí)施例8按照與實(shí)施例1所述類似的方法，在{100}HPHT合成金剛石基質(zhì)上生長(zhǎng)1.3mm厚的、具有非常暗的棕色顏色的CVD層狀物。生長(zhǎng)條件包括壓力為330×102Pa，基質(zhì)溫度為780℃，加入的15N2為46ppm以及30/25/300sccm(標(biāo)準(zhǔn)立方厘米/秒)的CH4/Ar/H2。所使用的氮同位素為15N，由于質(zhì)量效應(yīng)，其可以有一些與含N缺陷有關(guān)的線代替通常用14N得到的值。除去基質(zhì)，并從該CVD層狀物生產(chǎn)出用于退火試驗(yàn)的拋光切片。處理?xiàng)l件如下列出所有的退火的切片，即使是在大氣壓(在氬氣中)和在1200℃、1400℃和1500℃下退火的那些都顯示出在光譜的可見(jiàn)光區(qū)中透射率的顯著增加，它們的亮度也相應(yīng)增加。樣品的吸收光譜顯示出如下表中詳細(xì)列出的各個(gè)線。在第一個(gè)表中，描述(強(qiáng)、中等、弱、非常弱)給出了光譜中特征相對(duì)大小的大致概念。在沒(méi)有觀察到相關(guān)特征的時(shí)候不給出描述。在第二個(gè)表中，“是”表示觀察到了相關(guān)特征。從這些表可以看出，通過(guò)本發(fā)明的方法生長(zhǎng)和退火的金剛石可以顯示出在生長(zhǎng)后原樣CVD金剛石中不曾見(jiàn)到的吸收線。這些線中的許多以前在以任何其它方法生產(chǎn)的金剛石中都不曾見(jiàn)到過(guò)，并且似乎是由本發(fā)明的方法生產(chǎn)的金剛石所特有的。最明顯的實(shí)例在表中以星號(hào)標(biāo)出。在光致發(fā)光中也可以見(jiàn)到很多的這種線。權(quán)利要求1.一種生產(chǎn)具有需要色彩的單晶CVD金剛石的方法，該方法包括如下步驟提供著色的單晶CVD金剛石，和在適合于產(chǎn)生所需色彩的條件下熱處理所述的金剛石。2.權(quán)利要求1的方法，其中所述單晶CVD金剛石是層狀物的形式。3.權(quán)利要求2的方法，其中所述單晶CVD金剛石層狀物的厚度為大于1mm。4.權(quán)利要求2或3的方法，其中所述單晶CVD金剛石層狀物在其整個(gè)厚度上具有均勻的晶體質(zhì)量。5.權(quán)利要求2至4中任何一項(xiàng)的方法，其中所述單晶CVD金剛石是一片所述層狀物的形式。6.權(quán)利要求5的方法，其中所述單晶CVD金剛石的片是拋光寶石。7.權(quán)利要求6的方法，其中所述寶石具有三個(gè)正交的維度，每個(gè)維度都超過(guò)1mm。8.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中所述單晶CVD金剛石具有0.05-50ppm的固體金剛石中的氮濃度。9.權(quán)利要求8的方法，其中所述范圍的低限為0.1ppm。10.權(quán)利要求8的方法，其中所述范圍的低限為0.2ppm。11.權(quán)利要求8的方法，其中所述范圍的低限為0.3ppm。12.權(quán)利要求8至11任何一項(xiàng)的方法，其中所述范圍的高限為30ppm。13.權(quán)利要求8至11任何一項(xiàng)的方法，其中所述范圍的高限為20ppm。14.權(quán)利要求8至11任何一項(xiàng)的方法，其中所述范圍的高限為10ppm。15.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中所述CVD金剛石在使用其中氮濃度為0.5ppm-500ppm的氣相的合成方法中生產(chǎn)。16.權(quán)利要求15的方法，其中所述氣相中的氮濃度為1ppm-100ppm。17.權(quán)利要求15的方法，其中所述氣相中的氮濃度為2ppm-30ppm。18.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中所述CVD金剛石的主色在熱處理后不是棕色。19.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中所述CVD金剛石的顏色在熱處理后為粉紅色-綠色。20.權(quán)利要求19的方法，其中所述CVD金剛石的顏色在熱處理后為粉紅色。21.權(quán)利要求19的方法，其中所述CVD金剛石的顏色在熱處理后為鮮艷的粉紅色。22.權(quán)利要求19的方法，其中所述CVD金剛石的顏色在熱處理后為綠色。23.權(quán)利要求19的方法，其中所述CVD金剛石的顏色在熱處理后為鮮艷的綠色。24.權(quán)利要求1至18任何一項(xiàng)的方法，其中所述CVD金剛石在熱處理后為接近無(wú)色。25.權(quán)利要求1至18任何一項(xiàng)的方法，其中所述CVD金剛石在熱處理后為無(wú)色。26.權(quán)利要求1至21任何一項(xiàng)的方法，其中所述CVD金剛石在熱處理后的色調(diào)角小于65度。27.權(quán)利要求1至21任何一項(xiàng)的方法，其中所述CVD金剛石在退火后的色調(diào)角小于60度。28.權(quán)利要求1至21任何一項(xiàng)的方法，其中所述CVD金剛石在退火后的色調(diào)角小于55度。29.權(quán)利要求1至21任何一項(xiàng)的方法，其中所述CVD金剛石在退火后的色調(diào)角小于50度。30.權(quán)利要求1至25任何一項(xiàng)的方法，其中由熱處理后的金剛石生產(chǎn)的1mm厚平行側(cè)面的層狀物具有在0≤b*≤8的范圍內(nèi)的CIELabb*坐標(biāo)。31.權(quán)利要求1至25任何一項(xiàng)的方法，其中由熱處理后的金剛石生產(chǎn)的1mm厚平行側(cè)面的層狀物具有在0≤b*≤4的范圍內(nèi)的CIELabb*坐標(biāo)。32.權(quán)利要求1至25任何一項(xiàng)的方法，其中由熱處理后的金剛石生產(chǎn)的1mm厚平行側(cè)面的層狀物具有在0≤b*≤2的范圍內(nèi)的CIELabb*坐標(biāo)。33.權(quán)利要求1至25任何一項(xiàng)的方法，其中由熱處理后的金剛石生產(chǎn)的1mm厚平行側(cè)面的層狀物具有在0≤b*≤1的范圍內(nèi)的CIELabb*坐標(biāo)。34.權(quán)利要求1至20、22、24和25任何一項(xiàng)的方法，其中由熱處理后的金剛石生產(chǎn)的1mm厚平行側(cè)面的層狀物具有小于10的飽和度(C*)。35.權(quán)利要求1至20、22、24和25任何一項(xiàng)的方法，其中由熱處理后的金剛石生產(chǎn)的1mm厚平行側(cè)面的層狀物具有小于5的飽和度(C*)。36.權(quán)利要求1至20、22、24和25任何一項(xiàng)的方法，其中由熱處理后的金剛石生產(chǎn)的1mm厚平行側(cè)面的層狀物具有小于2的飽和度(C*)。37.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中所述的熱處理在適合于增加、改變、減少或除去對(duì)色彩有貢獻(xiàn)的吸收譜帶或其它成分的條件下進(jìn)行。38.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中所述的熱處理在適合于降低導(dǎo)致在光譜的寬范圍內(nèi)吸收的缺陷的濃度的條件下進(jìn)行。39.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中所述的單晶CVD金剛石具有中心位于約350nm的吸收帶，而所述熱處理在適于以提高金剛石色彩的方式改變所述吸收帶的條件下進(jìn)行。40.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中所述的單晶CVD金剛石具有中心位于約510nm的吸收帶，而所述熱處理在適于以提高金剛石色彩的方式改變所述吸收帶的條件下進(jìn)行。41.權(quán)利要求39或40的方法，其中吸收帶的改變?yōu)闇p少或除去所述的吸收帶。42.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中所述的單晶CVD金剛石具有中心位于近紅外，并延伸到可見(jiàn)光光譜紅色區(qū)域的吸收帶，而所述熱處理在適于以提高金剛石色彩的方式改變所述吸收帶的條件下進(jìn)行。43.權(quán)利要求42的方法，其中吸收帶的改變?yōu)榻档突蛱岣咚鲎V帶的強(qiáng)度。44.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中所述的熱處理在1200℃至2500℃的溫度范圍內(nèi)，在金剛石穩(wěn)定化壓力下，或者在惰性或穩(wěn)定化氣氛中進(jìn)行。45.權(quán)利要求44的方法，其中所述的熱處理在至少1600℃的溫度，在金剛石穩(wěn)定化壓力下進(jìn)行。46.權(quán)利要求45的方法，其中所述的熱處理在1600-1700℃的溫度，在金剛石穩(wěn)定化壓力下進(jìn)行。47.權(quán)利要求44的方法，其中所述的熱處理在不超過(guò)1900℃的溫度下，在石墨穩(wěn)定區(qū)中的壓力下，在惰性或穩(wěn)定化氣氛中進(jìn)行。48.權(quán)利要求44的方法，其中所述的熱處理在不超過(guò)1800℃的溫度下，在石墨穩(wěn)定區(qū)中的壓力下，在惰性或穩(wěn)定化氣氛中進(jìn)行。49.權(quán)利要求44的方法，其中所述的熱處理在不超過(guò)1600℃的溫度下，在石墨穩(wěn)定區(qū)中的壓力下，在惰性或穩(wěn)定化氣氛中進(jìn)行。50.權(quán)利要求47至49任何一項(xiàng)的方法，其中所述的熱處理在超過(guò)1400℃的溫度下，在石墨穩(wěn)定區(qū)中的壓力下，在惰性或穩(wěn)定化氣氛中進(jìn)行。51.權(quán)利要求44和47至50任何一項(xiàng)的方法，其中所述的惰性氣氛為氬氣。52.用于光學(xué)應(yīng)用中的、由前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法生產(chǎn)的單晶金剛石層狀物。53.用作電磁傳輸窗口的、由前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法生產(chǎn)的單晶金剛石層狀物。54.一種具有粉紅色-綠色范圍內(nèi)的顏色的單晶CVD金剛石層狀物。55.權(quán)利要求54的單晶CVD金剛石層狀物，其中所述的顏色為鮮艷的粉紅色。56.權(quán)利要求54的單晶CVD金剛石層狀物，其中所述的顏色為鮮艷的綠色。57.權(quán)利要求54至56任何一項(xiàng)的單晶CVD金剛石層狀物，其厚度為至少1mm。58.權(quán)利要求54至57任何一項(xiàng)的單晶CVD金剛石層狀物，其在整個(gè)厚度上具有均勻的晶體質(zhì)量。59.由權(quán)利要求54至58任何一項(xiàng)的層狀物生產(chǎn)的單晶CVD金剛石片。60.權(quán)利要求59的片，其具有寶石的形狀。61.權(quán)利要求60的片，其具有三個(gè)正交維度，每個(gè)維度都超過(guò)1mm。全文摘要提供了一種生產(chǎn)具有需要色彩的單晶CVD金剛石的方法，該方法包括如下步驟提供著色的單晶CVD金剛石，和在適合于產(chǎn)生所需色彩的條件下熱處理所述的金剛石?？梢援a(chǎn)生的顏色有例如在粉紅－綠色范圍的那些。文檔編號(hào)C30B33/00GK1688754SQ03823561公開(kāi)日2005年10月26日申請(qǐng)日期2003年9月5日優(yōu)先權(quán)日2002年9月6日發(fā)明者D·J·特威切恩,P·M·馬蒂諾,G·A·斯卡斯布魯克申請(qǐng)人:六號(hào)元素有限公司