JP2001328896A - 凹部を有するダイヤモンドシリンダ配列体の製造方法 - Google Patents
凹部を有するダイヤモンドシリンダ配列体の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ダイヤモンドからなるシリンダの先端面に開口
する凹部ないし中空部分を形成する方法を提供する。 【解決手段】ダイヤモンドシリンダの配列体をプラズマ
エッチングに供することによって、各シリンダに凹部を
形成する。この結果、各シリンダ６Ａの先端側には凹部
１３が形成されており、凹部１３を包囲するように筒状
または環状の突起１４が形成されている。ダイヤモンド
シリンダ配列体１５Ａは、電子エミッタ等に使用でき
る。
する凹部ないし中空部分を形成する方法を提供する。 【解決手段】ダイヤモンドシリンダの配列体をプラズマ
エッチングに供することによって、各シリンダに凹部を
形成する。この結果、各シリンダ６Ａの先端側には凹部
１３が形成されており、凹部１３を包囲するように筒状
または環状の突起１４が形成されている。ダイヤモンド
シリンダ配列体１５Ａは、電子エミッタ等に使用でき
る。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、先端部分に中空形
状を有するダイヤモンドシリンダの配列体の作製に関す
る。
状を有するダイヤモンドシリンダの配列体の作製に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドシリンダ構造体、特にドー
ピングを施すことにより導電性を付与したダイヤモンド
シリンダ構造体は、ディスプレー用電子放出源、ガスセ
ンサ、電極材料等に用いられる。これらの目的には、通
常、微細かつ規則的な構造を形成することが、性能を向
上する上で重要とされている。このようなシリンダ状ダ
イヤモンドの作製方法として、規則的な構造を有する構
造をあらかじめ作製し、これを鋳型として気相成長ダイ
ヤを形成した後、鋳型を溶解除去することにより形状の
揃った突起状ダイヤモンドを形成する方法が有効である
ことが知られている［K.Okano ほか、Applied Physics
Letters 、vol.64、p.2742 (1994) ］．鋳型とする規則
構造は、シリコン等を通常のリソグラフィー技術で加工
することにより準備される。
ピングを施すことにより導電性を付与したダイヤモンド
シリンダ構造体は、ディスプレー用電子放出源、ガスセ
ンサ、電極材料等に用いられる。これらの目的には、通
常、微細かつ規則的な構造を形成することが、性能を向
上する上で重要とされている。このようなシリンダ状ダ
イヤモンドの作製方法として、規則的な構造を有する構
造をあらかじめ作製し、これを鋳型として気相成長ダイ
ヤを形成した後、鋳型を溶解除去することにより形状の
揃った突起状ダイヤモンドを形成する方法が有効である
ことが知られている［K.Okano ほか、Applied Physics
Letters 、vol.64、p.2742 (1994) ］．鋳型とする規則
構造は、シリコン等を通常のリソグラフィー技術で加工
することにより準備される。
【０００３】シリンダ構造体の応用をはかる上で、各シ
リンダの直径の微小化、およびシリンダ長／シリンダ径
の比率、即ちアスペクト比の増大が重要な課題となる。
たとえば、電子放出源において電界をより効率的に針状
構造先端に集中させるためには、シリンダの直径の微細
化が重要な課題となる。
リンダの直径の微小化、およびシリンダ長／シリンダ径
の比率、即ちアスペクト比の増大が重要な課題となる。
たとえば、電子放出源において電界をより効率的に針状
構造先端に集中させるためには、シリンダの直径の微細
化が重要な課題となる。
【０００４】この目的のため、本発明者は、規則的な細
孔構造を有することで知られる陽極酸化ポーラスアルミ
ナを鋳型とし、これにＣＶＤ法によりダイヤモンドを成
長させ、その後陽極酸化アルミナを溶解除去することに
より、高アスペクト比のシリンダー状ダイヤモンドを得
る方法を提案した［益田ほか、電気化学会1998年秋季講
演大会予稿集、1c18(1998 年）］。この方法によれば、
微細なシリンダの配列体を低価格、高スループットで作
製することが可能であるという特徴を有することに加
え、通常のリソグラフィーでは形成不可能な、孔深さ／
開口径（アスペクト比）の大きな鋳型構造（陽極酸化ポ
ーラスアルミナ）が得られることから、形成されるシリ
ンダ構造体のアスペクト比も高アスペクト比のものが得
られるという特徴を有していた。本発明者は、この際、
陽極酸化ポーラスアルミナの細孔の内壁に均一に成長核
用ダイヤモンド微粒子を塗布することにより、先端面に
中空部分を有する円筒状ダイヤモンドライクカーボンが
得られることも開示した［益田ほか、上記講演予稿
集］。この技術においては、成長核となるダイヤモンド
微粒子を陽極酸化ポーラスアルミナの細孔の壁面に均一
に分布させ、ダイヤモンドライクカーボンの成長を壁面
全面から同時に開始させるとにより、円筒状の構造が形
成される。
孔構造を有することで知られる陽極酸化ポーラスアルミ
ナを鋳型とし、これにＣＶＤ法によりダイヤモンドを成
長させ、その後陽極酸化アルミナを溶解除去することに
より、高アスペクト比のシリンダー状ダイヤモンドを得
る方法を提案した［益田ほか、電気化学会1998年秋季講
演大会予稿集、1c18(1998 年）］。この方法によれば、
微細なシリンダの配列体を低価格、高スループットで作
製することが可能であるという特徴を有することに加
え、通常のリソグラフィーでは形成不可能な、孔深さ／
開口径（アスペクト比）の大きな鋳型構造（陽極酸化ポ
ーラスアルミナ）が得られることから、形成されるシリ
ンダ構造体のアスペクト比も高アスペクト比のものが得
られるという特徴を有していた。本発明者は、この際、
陽極酸化ポーラスアルミナの細孔の内壁に均一に成長核
用ダイヤモンド微粒子を塗布することにより、先端面に
中空部分を有する円筒状ダイヤモンドライクカーボンが
得られることも開示した［益田ほか、上記講演予稿
集］。この技術においては、成長核となるダイヤモンド
微粒子を陽極酸化ポーラスアルミナの細孔の壁面に均一
に分布させ、ダイヤモンドライクカーボンの成長を壁面
全面から同時に開始させるとにより、円筒状の構造が形
成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記において、陽極酸
化ポーラスアルミナを鋳型としてダイヤモンドからなる
シリンダの配列体を形成する方法においては、形成され
る各シリンダの先端部は平坦な形状を有している。こう
したシリンダの配列体を電子エミッターに使用した場合
には、電場の集中が困難であるという問題点が残ってい
る。また、電極等への応用をはかる際に、シリンダの先
端部分に他の物質［触媒金属、酵素等］を担持すること
も困難であった。
化ポーラスアルミナを鋳型としてダイヤモンドからなる
シリンダの配列体を形成する方法においては、形成され
る各シリンダの先端部は平坦な形状を有している。こう
したシリンダの配列体を電子エミッターに使用した場合
には、電場の集中が困難であるという問題点が残ってい
る。また、電極等への応用をはかる際に、シリンダの先
端部分に他の物質［触媒金属、酵素等］を担持すること
も困難であった。
【０００６】一方、成長核を壁面に均一に賦与してＣＶ
Ｄ成長させることにより形成される中空部分を有するシ
リンダは、ダイヤモンドとは結晶型の異なるダイヤモン
ドライクカーボンからなっていたので、電子エミッター
や電極としての利用には、問題を有していた。
Ｄ成長させることにより形成される中空部分を有するシ
リンダは、ダイヤモンドとは結晶型の異なるダイヤモン
ドライクカーボンからなっていたので、電子エミッター
や電極としての利用には、問題を有していた。
【０００７】本発明の課題は、ダイヤモンドシリンダの
先端面に開口する凹部ないし中空部分を形成する方法を
提供することである。
先端面に開口する凹部ないし中空部分を形成する方法を
提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者は、ダイヤモン
ドからなるシリンダの配列体を、シリンダの先端面側か
らプラズマエッチングに供することによって、各シリン
ダに、その先端側へと開口する凹部を選択的に形成でき
ることを見出した。言い換えると、ダイヤモンドからな
る各シリンダの先端部分の中央部のみが選択的にエッチ
ングされ、各シリンダの周縁部分はエッチングされずに
筒状または環状の突起として残留することを発見した。
この際にはマスクを使用していない。このような選択的
エッチング現象は知られていない。
ドからなるシリンダの配列体を、シリンダの先端面側か
らプラズマエッチングに供することによって、各シリン
ダに、その先端側へと開口する凹部を選択的に形成でき
ることを見出した。言い換えると、ダイヤモンドからな
る各シリンダの先端部分の中央部のみが選択的にエッチ
ングされ、各シリンダの周縁部分はエッチングされずに
筒状または環状の突起として残留することを発見した。
この際にはマスクを使用していない。このような選択的
エッチング現象は知られていない。
【０００９】従って、エッチング処理時間を調整するこ
とにより、シリンダの中心部のみが選択的にエッチング
された中空構造を有するシリンダ状ダイヤモンドを得る
ことが可能となり、しかも凹部の深さを、あるいは凹部
の幅に対する深さの割合を調節することが可能となる。
とにより、シリンダの中心部のみが選択的にエッチング
された中空構造を有するシリンダ状ダイヤモンドを得る
ことが可能となり、しかも凹部の深さを、あるいは凹部
の幅に対する深さの割合を調節することが可能となる。
【００１０】こうして得られた凹部を有するシリンダ配
列体は、電子エミッタとして高い効率を有することを期
待できる。また、シリンダの先端部分の凹部に所定の物
質を担持させることが可能となる。従って、本発明は、
これから発展が見込まれているダイヤモンド電子部品の
分野において、基本的な製造技術となり得る。
列体は、電子エミッタとして高い効率を有することを期
待できる。また、シリンダの先端部分の凹部に所定の物
質を担持させることが可能となる。従って、本発明は、
これから発展が見込まれているダイヤモンド電子部品の
分野において、基本的な製造技術となり得る。
【００１１】本発明において、シリンダ配列体に含まれ
るシリンダの個数や形態は限定されない。ただし、シリ
ンダの幅（径）は１００ｎｍ−３００ｎｍが好ましい。
シリンダの高さは１μｍ−１０μｍが好ましい。シリン
ダの径に対する高さの比率（アスペクト比）は、３以上
であることが好ましい。
るシリンダの個数や形態は限定されない。ただし、シリ
ンダの幅（径）は１００ｎｍ−３００ｎｍが好ましい。
シリンダの高さは１μｍ−１０μｍが好ましい。シリン
ダの径に対する高さの比率（アスペクト比）は、３以上
であることが好ましい。
【００１２】好ましくは、プラズマエッチングの前に、
陽極酸化ポーラスアルミナを鋳型とし、陽極酸化ポーラ
スアルミナの各細孔内に気相成長法によりダイヤモンド
を形成することにより、陽極酸化ポーラスアルミナの細
孔の形態に対応して前記各シリンダを育成することがで
きる。
陽極酸化ポーラスアルミナを鋳型とし、陽極酸化ポーラ
スアルミナの各細孔内に気相成長法によりダイヤモンド
を形成することにより、陽極酸化ポーラスアルミナの細
孔の形態に対応して前記各シリンダを育成することがで
きる。
【００１３】陽極酸化アルミナは、アルミニウムを適当
な酸性電解液中で陽極酸化することにより形成される多
孔性の酸化物皮膜であるが、微細かつ高アスペクト比の
直行細孔がほぼ等間隔で配列しているほか、陽極酸化条
件を調節することにより、細孔径、細孔間隔、細孔長を
制御できるという特徴を有している。陽極酸化アルミナ
は、地金アルミニウムを陽極酸化した後、地金アルミニ
ウムを選択的に溶解除去することにより自立膜とするこ
とができる。更に、バリア層とよばれる皮膜底部をエッ
チング処理により溶解除去することにより、細孔を貫通
孔にできる。
な酸性電解液中で陽極酸化することにより形成される多
孔性の酸化物皮膜であるが、微細かつ高アスペクト比の
直行細孔がほぼ等間隔で配列しているほか、陽極酸化条
件を調節することにより、細孔径、細孔間隔、細孔長を
制御できるという特徴を有している。陽極酸化アルミナ
は、地金アルミニウムを陽極酸化した後、地金アルミニ
ウムを選択的に溶解除去することにより自立膜とするこ
とができる。更に、バリア層とよばれる皮膜底部をエッ
チング処理により溶解除去することにより、細孔を貫通
孔にできる。
【００１４】陽極酸化アルミナをダイヤモンド成膜時の
鋳型として用い、ダイヤモンドをCVD 成長させ、その後
陽極酸化アルミナを溶解除去することにより、高アスペ
クト比を有するシリンダ状ダイヤモンドを得ることがで
きる。
鋳型として用い、ダイヤモンドをCVD 成長させ、その後
陽極酸化アルミナを溶解除去することにより、高アスペ
クト比を有するシリンダ状ダイヤモンドを得ることがで
きる。
【００１５】図１−図６は、本発明の好適な実施形態の
各工程を説明するための図面である。図１は、陽極酸化
ポーラスアルミナ１を模式的に示す断面図である。陽極
酸化ポーラスアルミナ１は、規則的な細孔２の配列を有
している。１ａ、１ｂは１の端面である。細孔の径５〜
４００ｎｍ、細孔の間隔１００〜５００ｎｍの範囲のも
のを、ダイヤモンドの気相成長の鋳型として用いること
が好適である。気相成長用鋳型として用いるためには、
陽極酸化ポーラスアルミナ１の厚さが０．１〜０．５ミ
クロンの範囲で、特に良好な結果が得られる。なお、陽
極酸化ポーラスアルミナ自体は公知文献に記載されてい
る。
各工程を説明するための図面である。図１は、陽極酸化
ポーラスアルミナ１を模式的に示す断面図である。陽極
酸化ポーラスアルミナ１は、規則的な細孔２の配列を有
している。１ａ、１ｂは１の端面である。細孔の径５〜
４００ｎｍ、細孔の間隔１００〜５００ｎｍの範囲のも
のを、ダイヤモンドの気相成長の鋳型として用いること
が好適である。気相成長用鋳型として用いるためには、
陽極酸化ポーラスアルミナ１の厚さが０．１〜０．５ミ
クロンの範囲で、特に良好な結果が得られる。なお、陽
極酸化ポーラスアルミナ自体は公知文献に記載されてい
る。
【００１６】図２は、陽極酸化ポーラスアルミナ１の端
面１ｂ側に、気相成長の成長核となるダイヤモンド粒子
３を担持させた様子を示したものである。成長核となる
ダイヤモンド粒子３としては、陽極酸化ポーラスアルミ
ナ１の細孔径に近いものが適している。成長核となるダ
イヤモンド微粒子３は、陽極酸化ポーラスアルミナ１の
片面１ｂに塗布することにより、担持させることができ
る。
面１ｂ側に、気相成長の成長核となるダイヤモンド粒子
３を担持させた様子を示したものである。成長核となる
ダイヤモンド粒子３としては、陽極酸化ポーラスアルミ
ナ１の細孔径に近いものが適している。成長核となるダ
イヤモンド微粒子３は、陽極酸化ポーラスアルミナ１の
片面１ｂに塗布することにより、担持させることができ
る。
【００１７】図２の状態でダイヤモンドを気相成長させ
ることによって、図３の複合体４が得られる。複合体４
においては、陽極酸化ポーラスアルミナ１と、ダイヤモ
ンドシリンダ構造体５とが複合されている。
ることによって、図３の複合体４が得られる。複合体４
においては、陽極酸化ポーラスアルミナ１と、ダイヤモ
ンドシリンダ構造体５とが複合されている。
【００１８】気相成長の際には、成長核３を担持させた
陽極酸化ポーラスアルミナ１をダイヤモンド気相成長容
器内に設置し、ダイヤモンドの気相成長を行なう。ダイ
ヤモンドの気相成長には、種々の方式を用いることがで
きるが、典型的には、マイクロ波プラズマ化学的成長法
を用いることができる。成膜条件の一例としては、以下
を例示できる。 キャリヤ水素流量：３００−５００ｓｃｃｍ（例えば４
００ｓｃｃｍ） 内圧：６０−１００Ｔｏｒｒ（例えば８０Ｔｏｒｒ） プラズマ入力：２０００−５０００Ｗ（例えば３０００
Ｗ） アセトン流通水素量：１０−２０ｓｃｃｍ（例えば１５
ｓｃｃｍ）
陽極酸化ポーラスアルミナ１をダイヤモンド気相成長容
器内に設置し、ダイヤモンドの気相成長を行なう。ダイ
ヤモンドの気相成長には、種々の方式を用いることがで
きるが、典型的には、マイクロ波プラズマ化学的成長法
を用いることができる。成膜条件の一例としては、以下
を例示できる。 キャリヤ水素流量：３００−５００ｓｃｃｍ（例えば４
００ｓｃｃｍ） 内圧：６０−１００Ｔｏｒｒ（例えば８０Ｔｏｒｒ） プラズマ入力：２０００−５０００Ｗ（例えば３０００
Ｗ） アセトン流通水素量：１０−２０ｓｃｃｍ（例えば１５
ｓｃｃｍ）
【００１９】原料ガス（例えばアセトン）中にドープ金
属源を加えることにより、形成されるダイヤモンド薄膜
に特定金属元素をドープし、伝導性を付与することがで
きる。こうした金属元素としては、ホウ素を例示でき
る。ボロンドープのためには、炭素源であるアセトン中
にホウ酸を溶解することにより実施することができる。
ダイヤモンドは、陽極酸化アルミナ底部に塗布されたダ
イヤモンド微粒子を成長核にして、優先的に成長する。
この結果、陽極酸化ポーラスアルミナ１の細孔２内を底
部から順次充填するかたちでダイヤモンドが形成され
る。
属源を加えることにより、形成されるダイヤモンド薄膜
に特定金属元素をドープし、伝導性を付与することがで
きる。こうした金属元素としては、ホウ素を例示でき
る。ボロンドープのためには、炭素源であるアセトン中
にホウ酸を溶解することにより実施することができる。
ダイヤモンドは、陽極酸化アルミナ底部に塗布されたダ
イヤモンド微粒子を成長核にして、優先的に成長する。
この結果、陽極酸化ポーラスアルミナ１の細孔２内を底
部から順次充填するかたちでダイヤモンドが形成され
る。
【００２０】化学的気相成長反応後、陽極酸化ポーラス
アルミナ１を選択的に溶解除去することにより、図４に
示すダイヤモンドシリンダ構造体５を得ることができ
る。構造体５は、多数のシリンダ６の配列体１５と、各
シリンダ６の根元を結合する基体７とからなる。陽極酸
化ポーラスアルミナ１の選択溶解溶液としては、水酸化
ナトリウム水溶液を用いることができる。また、陽極酸
化ポーラスアルミナ１が、ダイヤモンド成膜時、長時間
高温にさらされることにより結晶化した場合には、高温
に加熱した濃リン酸によるエッチング処理を有効に用い
ることができる。
アルミナ１を選択的に溶解除去することにより、図４に
示すダイヤモンドシリンダ構造体５を得ることができ
る。構造体５は、多数のシリンダ６の配列体１５と、各
シリンダ６の根元を結合する基体７とからなる。陽極酸
化ポーラスアルミナ１の選択溶解溶液としては、水酸化
ナトリウム水溶液を用いることができる。また、陽極酸
化ポーラスアルミナ１が、ダイヤモンド成膜時、長時間
高温にさらされることにより結晶化した場合には、高温
に加熱した濃リン酸によるエッチング処理を有効に用い
ることができる。
【００２１】なお、各シリンダ６の先端面６ａは、その
中央部が選択的にエッチングを受けるので、ある程度突
出あるいは隆起していてもよい。ただし、先端面６ａに
は予め凹部が形成されていないことが好ましく、略平坦
であることが最も好ましい。また、構造体５はダイヤモ
ンドからなる基体７を備えているが、本発明の実施に際
しては基体７は必ずしも必要ない。あるいは基体７の大
部分がダイヤモンド以外の接合材からなっていてよい。
８はシリンダの隙間である。
中央部が選択的にエッチングを受けるので、ある程度突
出あるいは隆起していてもよい。ただし、先端面６ａに
は予め凹部が形成されていないことが好ましく、略平坦
であることが最も好ましい。また、構造体５はダイヤモ
ンドからなる基体７を備えているが、本発明の実施に際
しては基体７は必ずしも必要ない。あるいは基体７の大
部分がダイヤモンド以外の接合材からなっていてよい。
８はシリンダの隙間である。
【００２２】次いで、図５に模式的に示すように、ダイ
ヤモンドシリンダ構造体５をプラズマエッチングチャン
バー１０内に設置し、プラズマエッチングを施す。エッ
チングの際には、例えば平行平板型高周波プラズマエッ
チング装置９、１１を使用できるが、チャンバーの型式
には限定はない。エッチング雰囲気は酸素を含有してい
ることが好ましく、酸素分圧は０．１−０．２Ｔｏｒｒ
が好ましく、例えば０．１５Ｔｏｒｒである。マスクは
設置していない。
ヤモンドシリンダ構造体５をプラズマエッチングチャン
バー１０内に設置し、プラズマエッチングを施す。エッ
チングの際には、例えば平行平板型高周波プラズマエッ
チング装置９、１１を使用できるが、チャンバーの型式
には限定はない。エッチング雰囲気は酸素を含有してい
ることが好ましく、酸素分圧は０．１−０．２Ｔｏｒｒ
が好ましく、例えば０．１５Ｔｏｒｒである。マスクは
設置していない。
【００２３】この結果、図６に示すようなダイヤモンド
シリンダ構造体１２が得られる。構造体１２は、多数の
シリンダ６Ａの配列体１５Ａと、各シリンダ６Ａの根元
を結合する基体７とからなる。各シリンダ６Ａの先端に
は、先端面からへこんだ凹部１３が形成されており、か
つ凹部１３を取り囲むように筒状の突起１４が残留して
いる。この凹部１３の幅に対する深さの割合は、好まし
くは０．５以上であり、特に好ましくは１以上である。
シリンダ構造体１２が得られる。構造体１２は、多数の
シリンダ６Ａの配列体１５Ａと、各シリンダ６Ａの根元
を結合する基体７とからなる。各シリンダ６Ａの先端に
は、先端面からへこんだ凹部１３が形成されており、か
つ凹部１３を取り囲むように筒状の突起１４が残留して
いる。この凹部１３の幅に対する深さの割合は、好まし
くは０．５以上であり、特に好ましくは１以上である。
【００２４】（実施例１）図１−図６の手順に従い、ダ
イヤモンドシリンダ構造体１２を製造した。具体的に
は、０．３Ｍリン酸を用い、アルミニウム板を２℃、１
９０ボルトの定電圧条件下で８０分間陽極酸化した後、
地金アルミニウムを塩化第一水銀により選択溶解するこ
とにより、陽極酸化ポーラスアルミナを得た。その後、
10重量％リン酸によるエッチング処理により、陽極酸化
ポーラスアルミナのメンブレン底部のバリア層を除去
し、細孔が貫通孔である陽極酸化ポーラスアルミナ１を
得た。得られた陽極酸化アルミナ１の細孔径は０．３μ
ｍであり、細孔間隔は０．５μｍであり、膜厚は８μｍ
であった。
イヤモンドシリンダ構造体１２を製造した。具体的に
は、０．３Ｍリン酸を用い、アルミニウム板を２℃、１
９０ボルトの定電圧条件下で８０分間陽極酸化した後、
地金アルミニウムを塩化第一水銀により選択溶解するこ
とにより、陽極酸化ポーラスアルミナを得た。その後、
10重量％リン酸によるエッチング処理により、陽極酸化
ポーラスアルミナのメンブレン底部のバリア層を除去
し、細孔が貫通孔である陽極酸化ポーラスアルミナ１を
得た。得られた陽極酸化アルミナ１の細孔径は０．３μ
ｍであり、細孔間隔は０．５μｍであり、膜厚は８μｍ
であった。
【００２５】陽極酸化ポーラスアルミナ１の片面１ｂに
平均粒子径５０ｎｍのダイヤモンド微粒子３をふりか
け、その後、軽くこすることにより、陽極酸化ポーラス
アルミナ１の片面１ｂにダイヤモンド微粒子３を塗布し
た。ダイヤモンド微粒子３を塗布した塗布面１ｂを下側
にして、陽極酸化ポーラスアルミナ１をダイヤモンド成
膜容器内に設置し、以下の成膜条件によりダイヤモンド
の成膜を行なった。 キャリヤ水素流量：４００ｓｃｃｍ 内圧：８０Ｔｏｒｒ プラズマ入力：３０００Ｗ アセトン流通水素量：１５ｓｃｃｍ 成膜時間３時間
平均粒子径５０ｎｍのダイヤモンド微粒子３をふりか
け、その後、軽くこすることにより、陽極酸化ポーラス
アルミナ１の片面１ｂにダイヤモンド微粒子３を塗布し
た。ダイヤモンド微粒子３を塗布した塗布面１ｂを下側
にして、陽極酸化ポーラスアルミナ１をダイヤモンド成
膜容器内に設置し、以下の成膜条件によりダイヤモンド
の成膜を行なった。 キャリヤ水素流量：４００ｓｃｃｍ 内圧：８０Ｔｏｒｒ プラズマ入力：３０００Ｗ アセトン流通水素量：１５ｓｃｃｍ 成膜時間３時間
【００２６】成膜後、陽極酸化ポーラスアルミナ１を20
0 ℃で濃リン酸中に１時間浸漬することにより溶解除去
し、ダイヤモンドシリンダ構造体５を得た。その後、高
周波プラズマエッチング装置を用い、酸素を反応ガスと
し、酸素圧０．１５Torr、高周波出力180W、で100 秒間
エッチングを行なった。得られたダイヤモンドシリンダ
構造体１２の各シリンダ６Ａの先端部分には凹部１３が
形成されていた。各シリンダ６Ａの直径は０．３μｍで
あり、高さは０．５μｍであり、凹部１３の径は２８０
ｎｍであり、凹部１３の深さは３００ｎｍであった。
0 ℃で濃リン酸中に１時間浸漬することにより溶解除去
し、ダイヤモンドシリンダ構造体５を得た。その後、高
周波プラズマエッチング装置を用い、酸素を反応ガスと
し、酸素圧０．１５Torr、高周波出力180W、で100 秒間
エッチングを行なった。得られたダイヤモンドシリンダ
構造体１２の各シリンダ６Ａの先端部分には凹部１３が
形成されていた。各シリンダ６Ａの直径は０．３μｍで
あり、高さは０．５μｍであり、凹部１３の径は２８０
ｎｍであり、凹部１３の深さは３００ｎｍであった。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、先端部分に中空構造を
有するシリンダの規則的な配列体を、大面積、迅速、且
つ安価に製造可能することが可能となる。先端に中空構
造を有するシリンダ状ダイヤモンドは、円筒断面の鋭い
エッジ部分を利用し、中空部分をもたないシリンダ状ダ
イヤモンドに比較してより効率的な電場集中を実現し、
高効率な電子放出源への応用が可能となる。また、種々
の物質を各シリンダの先端に担持させることが可能であ
る。
有するシリンダの規則的な配列体を、大面積、迅速、且
つ安価に製造可能することが可能となる。先端に中空構
造を有するシリンダ状ダイヤモンドは、円筒断面の鋭い
エッジ部分を利用し、中空部分をもたないシリンダ状ダ
イヤモンドに比較してより効率的な電場集中を実現し、
高効率な電子放出源への応用が可能となる。また、種々
の物質を各シリンダの先端に担持させることが可能であ
る。
【図１】 本発明において鋳型として用いる陽極酸化ポ
ーラスアルミナ１を模式的に示す断面図である。
ーラスアルミナ１を模式的に示す断面図である。
【図２】 陽極酸化ポーラスアルミナ１の片面１ｂにダ
イヤモンドの成長核となる微粒子３を付着させた状態を
模式的に示す断面図である。
イヤモンドの成長核となる微粒子３を付着させた状態を
模式的に示す断面図である。
【図３】 陽極酸化ポーラスアルミナ１とダイヤモンド
シリンダ構造体５との複合体４を示す断面図である。
シリンダ構造体５との複合体４を示す断面図である。
【図４】 陽極酸化ポーラスアルミナ１を複合体４から
除去して得られたダイヤモンドシリンダ構造体５を模式
的に示す断面図である。
除去して得られたダイヤモンドシリンダ構造体５を模式
的に示す断面図である。
【図５】 ダイヤモンドシリンダ構造体５のプラズマエ
ッチング処理を示す模式図である。
ッチング処理を示す模式図である。
【図６】 中空構造を有するダイヤモンドシリンダ構造
体１２を示す断面図である。
体１２を示す断面図である。
１ 陽極酸化ポーラスアルミナ ２ 細孔 ３ 成長核用ダイヤモンド粒子 ４ ダイヤモンドシリンダ構造体５と陽極酸化ポーラス
アルミナ１との複合体 ５ ダイヤモンドシリンダ構造体 ６ シリンダ状のダイヤモンド ６Ａ 凹部１３が形成されたシリンダ状のダイヤモンド ７ シリンダを結合する基体 ８ シリンダの間の隙間 ９、１１ エッチング用電極 １０ プラズマエッチングチャンバー １２ 凹部を有するダイヤモンドシリンダ構造体 １３ 凹部 １４ シリンダ６Ａの先端側の筒状または環状の突起 １５ プラズマエッチング前のシリンダ６の配列体 １５Ａ プラズマエッチング後のシリンダ６Ａの配列体
アルミナ１との複合体 ５ ダイヤモンドシリンダ構造体 ６ シリンダ状のダイヤモンド ６Ａ 凹部１３が形成されたシリンダ状のダイヤモンド ７ シリンダを結合する基体 ８ シリンダの間の隙間 ９、１１ エッチング用電極 １０ プラズマエッチングチャンバー １２ 凹部を有するダイヤモンドシリンダ構造体 １３ 凹部 １４ シリンダ６Ａの先端側の筒状または環状の突起 １５ プラズマエッチング前のシリンダ６の配列体 １５Ａ プラズマエッチング後のシリンダ６Ａの配列体
Claims (4)
- 【請求項１】 ダイヤモンドからなるシリンダを配列し
てなり、前記各シリンダの先端面に開口する凹部が形成
されているダイヤモンドシリンダ配列体を製造するのに
際して、 ダイヤモンドからなるシリンダの配列体からなる被処理
材をプラズマエッチングに供することによって、各シリ
ンダに前記凹部を形成することを特徴とする、凹部を有
するダイヤモンドシリンダ構造体の製造方法。 - 【請求項２】 陽極酸化ポーラスアルミナを鋳型とし、
前記陽極酸化ポーラスアルミナの各細孔内に気相成長法
によりダイヤモンドを形成することにより、前記各細孔
中に前記各シリンダを育成することを特徴とする、請求
項１記載の製造方法。 - 【請求項３】 前記プラズマエッチングを、酸素を含有
する雰囲気内で行うことを特徴とする、請求項１または
２記載の製造方法。 - 【請求項４】 前記凹部の幅に対する深さの割合が１以
上であることを特徴とする、請求項１−３のいずれか一
つの請求項に記載の製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000144899A JP3385364B2 (ja) | 2000-05-17 | 2000-05-17 | 凹部を有するダイヤモンドシリンダ配列体の製造方法 |
| US09/854,862 US20020108560A1 (en) | 2000-05-17 | 2001-05-14 | Method for manufacturing a diamond cylinder array having dents therein |
| DE60100113T DE60100113T2 (de) | 2000-05-17 | 2001-05-15 | Verfahren zur Herstellung einer Fläche von Diamantzylindern mit Vertiefungen |
| EP01111251A EP1156136B1 (en) | 2000-05-17 | 2001-05-15 | Method for manufacturing an array of indented diamond cylinders |
| KR10-2001-0026849A KR100411522B1 (ko) | 2000-05-17 | 2001-05-16 | 요부를 갖는 다이아몬드 실린더 배열체의 제조방법 |
| US09/932,833 US6607673B2 (en) | 2000-05-17 | 2001-08-17 | Method for manufacturing a diamond cylinder array having dents therein |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000144899A JP3385364B2 (ja) | 2000-05-17 | 2000-05-17 | 凹部を有するダイヤモンドシリンダ配列体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001328896A true JP2001328896A (ja) | 2001-11-27 |
| JP3385364B2 JP3385364B2 (ja) | 2003-03-10 |
Family
ID=18651485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000144899A Expired - Lifetime JP3385364B2 (ja) | 2000-05-17 | 2000-05-17 | 凹部を有するダイヤモンドシリンダ配列体の製造方法 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP1156136B1 (ja) |
| JP (1) | JP3385364B2 (ja) |
| KR (1) | KR100411522B1 (ja) |
| DE (1) | DE60100113T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005061762A1 (ja) * | 2003-12-18 | 2005-07-07 | Nippon Oil Corporation | ナノアレイ電極の製造方法およびそれを用いた光電変換素子 |
| JP2009120892A (ja) * | 2007-11-13 | 2009-06-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 陽極酸化アルミナ自立膜およびその製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| GB2404738B (en) * | 2003-08-04 | 2005-09-28 | Schlumberger Holdings | System and method for sensing using diamond based microelectrodes |
| GB0318215D0 (en) | 2003-08-04 | 2003-09-03 | Element Six Ltd | Diamond microelectrodes |
| KR100638668B1 (ko) * | 2005-01-07 | 2006-10-30 | 삼성전기주식회사 | 전계방출 에미터 어레이 및 그 제조 방법 |
| CN107675140B (zh) * | 2017-09-30 | 2019-05-07 | 南京航空航天大学 | 基于微区阻隔法的金刚石刀具织构涂层的制备方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01246116A (ja) * | 1988-03-29 | 1989-10-02 | Natl Inst For Res In Inorg Mater | 針状，繊維状，多孔質状ダイヤモンドまたはそれらの集合体の製造法 |
| US5844252A (en) * | 1993-09-24 | 1998-12-01 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Field emission devices having diamond field emitter, methods for making same, and methods for fabricating porous diamond |
| WO1998044529A1 (en) * | 1996-06-25 | 1998-10-08 | Vanderbilt University | Microtip vacuum field emitter structures, arrays, and devices, and methods of fabrication |
| JP3903577B2 (ja) * | 1997-03-10 | 2007-04-11 | 住友電気工業株式会社 | 電子放出素子用ダイヤモンド部材、その製造方法及び電子デバイス |
| JP3631015B2 (ja) * | 1997-11-14 | 2005-03-23 | キヤノン株式会社 | 電子放出素子及びその製造方法 |
| JP3020155B2 (ja) * | 1998-06-12 | 2000-03-15 | 東京大学長 | 針状ダイヤモンド配列構造体の作製方法 |
| US6312612B1 (en) * | 1999-06-09 | 2001-11-06 | The Procter & Gamble Company | Apparatus and method for manufacturing an intracutaneous microneedle array |
-
2000
- 2000-05-17 JP JP2000144899A patent/JP3385364B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-05-14 US US09/854,862 patent/US20020108560A1/en not_active Abandoned
- 2001-05-15 EP EP01111251A patent/EP1156136B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-05-15 DE DE60100113T patent/DE60100113T2/de not_active Expired - Fee Related
- 2001-05-16 KR KR10-2001-0026849A patent/KR100411522B1/ko not_active IP Right Cessation
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|---|---|---|---|---|
| WO2005061762A1 (ja) * | 2003-12-18 | 2005-07-07 | Nippon Oil Corporation | ナノアレイ電極の製造方法およびそれを用いた光電変換素子 |
| US7977131B2 (en) | 2003-12-18 | 2011-07-12 | Nippon Oil Corporation | Method for manufacturing nano-array electrode and photoelectric conversion device using same |
| JP2009120892A (ja) * | 2007-11-13 | 2009-06-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 陽極酸化アルミナ自立膜およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1156136B1 (en) | 2003-03-05 |
| JP3385364B2 (ja) | 2003-03-10 |
| KR100411522B1 (ko) | 2003-12-18 |
| KR20010105233A (ko) | 2001-11-28 |
| EP1156136A1 (en) | 2001-11-21 |
| DE60100113D1 (de) | 2003-04-10 |
| US20020108560A1 (en) | 2002-08-15 |
| DE60100113T2 (de) | 2003-10-02 |
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