单晶CVD合成金刚石材料

摘要

一种单晶CVD合成金刚石材料，其包括：大于或等于5ppm的总氮浓度，和均匀分布的缺陷，其中，所述均匀分布的缺陷通过下列特性中的一种或多种限定：总氮浓度的变化，氮空位缺陷浓度的变化，Raman强度的变化，以及中性单原子替代氮浓度的变化。

主权项

一种单晶CVD合成金刚石材料，其包括：大于或等于5ppm的总生成态氮浓度，和均匀分布的缺陷，其中，所述均匀分布的缺陷通过下列特性中的一种或多种限定：(i)当通过次级离子质谱法SIMS在大于或等于50×50μm的区域上使用10μm或更小的分析区域进行映象时，总氮浓度拥有的逐点变化(point‑to‑point variation)小于平均总氮浓度值的30％，或者当通过SIMS在大于或等于200×200μm的区域上使用60μm或更小的分析区域进行映象时，总氮浓度拥有的逐点变化小于平均总氮浓度值的30％；(ii)使用77K紫外光‑可见光吸收测量法测量的生成态氮空位缺陷浓度大于或等于50ppb，其中，氮空位缺陷均匀分布在整个合成单晶CVD金刚石材料中，使得当使用采用了50mW连续波激光器、在室温下的光斑尺寸小于或等于10μm的514nm激光激发源进行激发，并且在大于或等于50×50μm的区域上用小于10μm的数据区间进行映象时，存在较低的逐点变化，其中，对于575nm的光致发光峰值NV⁰或者637nm的光致发光峰值NV^‑来说，高光致发光强度的区域与低光致发光强度的区域之间的氮空位光致发光峰值的强度面积比<2；(iii)当使用采用了50mW连续波激光器、在室温下的光斑尺寸小于或等于10μm的514nm激光激发源进行激发以在552.4nm下得到Raman峰值，并且在大于或等于50×50μm的区域上用小于10μm的数据区间进行映象时，Raman强度的变化使得存在较低的逐点变化，其中，低Raman强度的区域与高Raman强度的区域之间的Raman峰值面积比<1.25；(iv)使用77K紫外光‑可见光吸收测量法测量的生成态氮空位缺陷浓度大于或等于50ppb，其中，当使用采用了50mW连续波激光器、在77K温度下的光斑尺寸小于或等于10μm的514nm激光激发源进行激发时，在对应于所述575nm的光致发光峰值NV⁰的575nm下给出比在552.4nm下的Raman强度的120倍更大的强度，和/或在对应于所述637nm的光致发光峰值NV^‑的637nm下给出比在552.4nm下的Raman强度的200倍更大的强度；以及(v)中性单原子替代氮缺陷N_s⁰浓度大于或等于5ppm，其中，中性单原子替代氮缺陷均匀分布在整个合成单晶CVD金刚石材料中，使得通过使用1344cm^‑1红外吸收特征并对面积大于0.5mm²的区域采样，根据标准偏差除以平均值推导出的变化小于80％。