[发明专利]单晶合成金刚石材料

权利要求书

1.单晶化学气相沉积CVD金刚石材料，包含：

至少5ppm的总氮浓度；和

至少0.7的中性单一替位氮N_s⁰与总单一替位氮N_s之比。

2.根据权利要求1所述的单晶CVD金刚石材料，其中中性单一替位氮N_s⁰与总单一替位氮N_s之比为至少0.8。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的单晶CVD金刚石材料，其中总氮浓度选自至少10ppm和至少15ppm中的任何项。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的单晶CVD金刚石材料，其中单晶CVD金刚石材料具有选自100nm至4mm、200nm至1mm或500nm至50μm中任何项的厚度。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的单晶CVD金刚石材料，在20℃的温度下具有低的光学双折射，指示低的应变，使得在至少3mm×3mm的区域上测量的样品中，对于98％的分析区域，样品保持第一有序(δ不超过π/2)，和Δn_[平均]的最大值，在样品厚度上求平均的平行于慢轴和快轴偏振的光的折射率之差的平均值不超过5×10^-5。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的单晶金刚石材料，其中单晶金刚石材料具有均匀的应变，使得在至少1×1mm的区域上，至少90％的点显示小于200kHz的NV共振的应变诱发偏移系数，其中所述区域中每个点是50μm²的分辨区域。

7.根据权利要求6所述的单晶金刚石材料，其中NV共振的应变诱发偏移系数选自小于150kHz、小于100kHz、小于50kHz和小于25kHz中的任何项。

8.根据权利要求6或7中的任一项所述的单晶金刚石材料，其中该区域在单晶金刚石材料的中心70％内，并且在所述区域内不存在一系列大于1000个具有超过150kHz的NV共振线的应变诱导偏移系数的连续点。

9.根据权利要求8所述的单晶金刚石材料，其中在所述区域内不存在一系列大于500个具有超过150kHz的NV共振线的应变诱导偏移系数的连续点。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的单晶CVD金刚石材料，其中单晶CVD金刚石材料的总体积选自至少0.04mm³、0.07mm³和0.1mm³中的任何项。

11.根据权利要求1至10中的任一项所述的单晶CVD金刚石材料，其中辐照和退火单晶CVD金刚石材料，其中NV^-缺陷的浓度和退相干时间T₂^*的乘积为至少2.0ppm.μs、优选2.5ppm.μs、优选3ppm.μs、优选5ppm.μs。

12.单晶金刚石复合体，包含根据权利要求1至11中的任何项的单晶CVD金刚石材料的第一层，和具有总氮浓度小于第一层的总氮浓度的单晶金刚石材料的第二层。

13.根据权利要求12所述的单晶金刚石复合体，其中单晶金刚石的第二层包含任何IIa型HPHT单晶金刚石、退火HPHT单晶金刚石、天然单晶金刚石和CVD单晶金刚石。