JP2001517191A

JP2001517191A - Ｃ▲下７０▼からダイヤモンドを成長させる方法

Info

Publication number: JP2001517191A
Application number: JP54439898A
Authority: JP
Inventors: モスコヴィッツ，マーティン; フ，ケジャン
Original assignee: モスコヴィッツ，マーティン
Priority date: 1997-03-24
Filing date: 1998-03-20
Publication date: 2001-10-02
Also published as: AU6816598A; CN1255170A; CA2283268A1; US5824368A; WO1998042896A1

Abstract

(57)【要約】約1.5μmの平均直径を有する工業用ダイヤモンド「種晶」から直径10μmを超える単結晶ダイヤモンドを成長させる方法を開示する。中程度の温度および圧力の排気されたセル中において、リンまたはセレンのような元素還元剤の存在下で種晶ダイヤモンドをC₇₀に暴露することによって、ダイヤモンドを成長させる。本発明のもう1つの態様では、Fe(CO)₅のような気相金属カルボニルの存在下かつ400℃〜700℃の温度範囲でダイヤモンド種粒子を蒸気相C₇₀に暴露して該ダイヤモンド種粒子の少なくとも一部分を成長させることによって、ダイヤモンドを成長させる。

Description

【発明の詳細な説明】 C₇₀からダイヤモンドを成長させる方法発明の分野本発明は、ダイヤモンド種粒子の存在下でC₇₀バックミンスターフラーレン(Bu ckminster fullerene)を還元することによりダイヤモンドを成長させる方法に関する。発明の背景既知物質の中で最も硬いダイヤモンドは、商業的および科学的価値が大きい。ダイヤモンドは、化学腐食に対して安定であり、圧縮力および放射線に耐えることができる。ダイヤモンドは、極めて大きい電気抵抗を有する電気絶縁体であるが、ほとんどの他の電気絶縁体よりもよく熱を伝導する優れた熱伝導体である。ダイヤモンドは、構造的にはシリコンと類似しているが、バンドギャップの大きい半導体（5eV）であるため、UV-可視光や多くの赤外スペクトル域の光が透過する。ダイヤモンドは、異常に高い降伏電圧および低い誘電率を有する。これらの性質が最近の進歩と相まって、ダイヤモンドは、高速電子デバイスや高温で作動させるべく設計されたデバイスに広範に利用できる可能性があると考えられるようになってきた。うまくドーピングできれば、ダイヤモンドは、新しいまたは代替のデバイスに適用しうる重要な半導体材料になる可能性がある。シリコンチップは300℃までの温度に耐えることができるが、ダイヤモンドデバイスはそれよりも相当高い温度に耐えることができるであろうと推定される。ダイヤモンド膜は、既に、硬質保護コーティングとして利用されている。こうした有用な性質があるため、合成ダイヤモンドは、研究および商業用途における利用可能性が高い。合成ダイヤモンドは、現在、2つの既知の方法：すなわち、高圧アンビルを用いて炭素質材料を圧縮することによりダイヤモンドに変換する高圧方法と、炭素含有気体前駆物質を分解することにより適切な基板上にダイヤモンド膜を堆積させる化学蒸着（CVD）というより最近の技術とによって製造されている。最近特に科学的な興味の対象となっているのは、一緒になって閉じたほぼ球状の構造を形成する整数個の炭素原子で構成されたバックミンスターフラーレンと呼ばれる炭素構造のクラスである。2つの主要なフラーレンはC₆₀およびC₇₀であり、これらはそれぞれ60個および70個の炭素原子を含む球状構造である。高圧下でC₆₀およびC₇₀からダイヤモンドへの変換に成功した例が、Manuel Nunez Regue iro,Pierre Monceau,Jean-Louis Hodeau,Nature,355,237-239(1992)およびManue l Nunez Regueiro,L.Abello,G.Lucazeau,J.L.Hodeau,Phys.Rev.B,46,9903-9905( 1992)に開示されている。また、C₆₀からダイヤモンドへの変換についての研究が、Hisako Hirai,Ken-ichi Kondo and Takeshi Ohwada,Carbon,31,1095-1098(199 3)に報告されている。このほか、R.J.Meilunas,R.P.H.Chang,S.Liu,M.M.Kappes,Appl.Phys.Lett. ,59,3461-3463(1991)およびR.J.Meilunas,R.P.H.Chang,S.Liu,M .M.Kappes,Nature,354,271(1991)に開示されているように、CVDを使用して金属面上におけるダイヤモンド薄膜を形成するときの核生成がC₇₀によって促進されることが知られている。水素を含むまたは含まないアルゴンマイクロ波プラズマ中においてフラーレン前駆物質を使用して速い成長速度で得られるダイヤモンド膜が、D.M.Gruen,S.Li u,A.R.Krauss and X.Pan,J.Appl.Phys.,75,1758-1763(1994)およびD.M.Gruen,S. Liu,A.R.Krauss,J.Luo and X.Pan,Appl.Phys.Lett.,64,1502-1504(1994)に報告されている。 Vladimir Kuznetsov,A.L.Chuvilin,E.M.Moroz,V.N.Kolomiichuk,Sh.K.Shaikhu tdinov,Yu.V.Butenko,Carbon,32,873-882(1994)およびVladimir L.Kuznetsov,An drey L.Chuvilin,Yuri V.Butenko,Igor Yu.Malkov,Vladimir M.Titov,Chem.Phys .Lett .,222,343-348(1994)に開示されているように、最近、フラーレンに富んだ煤中に直径が20〜150Åの範囲にある分散ダイヤモンド粒子が観測された。 Gruenに付与された米国特許第5,370,855号、同第5,462,776号、同第5,328,676 号、および同第5,209,916号には、フラーレンをダイヤモンドに変換する方法が開示されている。この方法には、高周波プラズマ放電、電子ビーム、強力レーザビームなどの高エネルギー環境にフラーレンを暴露することによりカリウム改質フラーレンを分解することが含まれる。米国特許第5,462,776号には、1 000〜1200℃に加熱されたダイヤモンド種晶基板上でのダイヤモンドの成長が開示されている。これらのフラーレン変換法のいずれにも見られる欠点は、このような高温ではダイヤモンド構造が黒鉛構造に変化し易いという点である。もう1 つの欠点は、レーザ、RF発生器などの高エネルギー供給デバイスが高価なことである。大きな資本が必要となる装置を使用しない環境において比較的低い温度でかなり大きな粒子サイズを有する単結晶ダイヤモンド粒子を成長させることができれば、非常に有利であり、商業価値が著しく高くなる可能性がある。発明の概要本発明の目的は、高温も高圧も必要としない経済的な単結晶ダイヤモンドの成長方法を提供することである。本発明は、およそ1.5×10^-6mの平均直径を有するダイヤモンド粉末核生成種晶から成長させて4.0×10^-4mを超える平均直径を有するダイヤモンド粒子を形成する方法を提供する。中程度の温度および圧力においてセレンまたはリンのような還元剤の存在下でC₇₀を還元する。本発明のもう1つの態様では、セレンおよびリンからなる群より選ばれる元素の存在下かつ少なくとも550℃の温度においてダイヤモンド種粒子を蒸気相C₇₀に暴露することによりダイヤモンド種粒子の少なくとも一部分を成長させることを含むダイヤモンドの成長方法が提供される。本発明のもう1つの態様では、ダイヤモンドの成長方法が提供される。この方法には、複数のダイヤモンド種粒子を提供し、該ダイヤモンド種粒子と流動連通 (flow communication)した状態で所定量のC₇₀粉末とセレンおよびリンからなる群より選ばれる元素とを提供し、該C₇₀粉末を加熱してC₇₀粉末の蒸気相を形成し、少なくとも500℃の温度で18日間〜60日間にわたり該元素および該ダイヤモンド種粒子を加熱して該ダイヤモンド種粒子の少なくとも一部分を成長させることが含まれる。本発明のもう1つの態様では、ダイヤモンドの成長方法が提供される。この方法には、所定の平均直径を有する複数のダイヤモンド種粒子を提供し、所定量の C₇₀粉末と還元剤とを提供することが含まれる。該C₇₀粉末および該還元剤は、該ダイヤモンド種粒子と流動連通した状態にある。この方法には、該C₇₀粉末を加熱して蒸気相のC₇₀を形成し、減圧下かつ約500℃〜約600℃の温度で約18日間〜約60日間にわたり該還元剤および該ダイヤモンド種粒子を加熱して該蒸気相のC₇ ₀ の一部分を該還元剤により還元し、少なくとも1個の該ダイヤモンド種粒子上に堆積させてその平均直径を増大させることが含まれる。本発明はまた、気相金属カルボニルの存在下かつ所定の有効温度でダイヤモンド種粒子を蒸気相C₇₀に暴露して該ダイヤモンド種粒子の少なくとも一部分を成長させることを含むダイヤモンドの成長方法を提供する。該気相金属カルボニルは、好ましくは鉄カルボニルの1種であり、最も好ましくは鉄ペンタ-カルボニルである。本発明はまた、少なくともCO成分を含有する気相触媒の存在下かつ所定の有効温度でダイヤモンド種粒子を蒸気相C₇₀に暴露して該ダイヤモンド種粒子の少なくとも一部分を成長させることを含むダイヤモンドの成長方法を提供する。該触媒は、好ましくはFe(CO)₅である。もう1つの態様において、本発明は、気相鉄カルボニルの存在下かつ約570℃〜約600℃の範囲の温度でダイヤモンド種粒子を蒸気相C₇₀に暴露して該ダイヤモンド種粒子の少なくとも一部分を成長させることを含むダイヤモンドの成長方法を提供する。該鉄カルボニルは、好ましくはFe(CO)₅である。図面の簡単な説明次に、C₇₀からダイヤモンドを成長させて目的の発明品を形成する方法について説明する。ここで参照すべき添付の図面は以下の通りである。図1は、本発明に従ってダイヤモンド種晶からダイヤモンドを成長させるために使用される装置を示している。図2は、本発明の方法で使用されるC₇₀多結晶質粉末の走査電子顕微鏡写真（SE M）である。図3は、本発明の方法で使用されるダイヤモンド種晶のサンプル（平均サイズ約1.5μｍ）のSEMである。図4は、セレンの存在下において20日間にわたリアセンブリを550℃で加熱した後、図1に示されているキャピラリーの下側部分で見いだされたいくつかのダイヤモンド粒子のSEMである。図5は、図2のC₇₀多結晶質粉末の典型的なレーザマイクロラマンスペクトルを示している。図6は、図4に示されている粒子の1つのレーザマイクロラマンスペクトルを100 0〜約1700cm^-1の波長域で示している。図7は、図4に示されている粒子の1つのレーザマイクロラマンスペクトルを500 〜約1700cm^-1の波長域で示している。図8は、図4に示されている成長したダイヤモンド粒子の1つのＸ線回折を示している。図9は、本発明の方法に従って成長させたダイヤモンド粒子の構造を図8のＸ線回折パターンから計算したものである。図10は、C₇₀の構造を示している。図11は、C₆₀の構造を示している。発明の詳細な説明図1について説明する。約18〜20mgのC₇₀（98％）と、約11mgの元素のセレン粉末（99.5％、粒子サイズ-325メッシュ、Alfa）または赤リン粉末（99％、粒子サイズ-100メッシュ、Alfa）と、微量のダイヤモンド種粉末（平均直径1.5×10^-6 ｍ）とを、直径１cm×長さ10cmのパイレックスチューブ12中の10の付近に配置した。14の付近に示されている微量（<１mg）のダイヤモンド粉末を小さなパイレックスキャピラリー（1.0mm×50mm）16中に充填し、次いで、このキャピラリーを、図1に示されている、より大きなパイレックスチューブ12中に配置した。このチューブアセンブリ全体を排気して、約2.66×10^-2パスカル（約2×10^-5torr ）の減圧下でシールした。温度調節機能を備えたチューブオーブン（図示せず）中でチューブアセンブリを約550℃の温度で20〜30日間加熱した後、レーザマイクロラマン分光法および走査電子顕微鏡法（SEM）を用いて、生成物の色々な部分を調べた。走査電子顕微鏡（HITACHI model S-570、日本）を用いて、ダイヤモンド種晶および反応生成物の微結晶サイズおよび形状を調べた。レーザマイクロラマン分光法を用いて、この微結晶がダイヤモンドであることを確認した。マイクロラマン分光法の重要な利点は、高倍率の電荷結合素子（CCD）カメラにより、サンプル微結晶の位置決めができることである。このため、微結晶のサイズ測定とその同定の両方を同時に行うことができる。530.87nmに調整されたKrイオンレーザを励起光源として使用した。約2ｍＷビームを直径3マイクロメートルのスポットに集束させた。顕微鏡（Micromate model 1482D）および液体窒素冷却CCD検出器（ Princeton Instruments Inc.Model LN/CCD）を備えたTriplemate分光計（SPEX I ndustries Inc.model 1877D）を使用して、後方散乱形態でラマンスペクトルを測定した。上記の実験で使用したC₇₀粉末のSEM画像を図2に示す。ダイヤモンド微結晶との比較を目的として平板状微結晶が示されている。図3は、種晶ダイヤモンドとして使用したダイヤモンド粉末のサンプルのSEM画像を示している。こうしたサンプルのいくつかを調べた結果、粒子の直径が2×10^-6mを超えるものは極めて少なく、直径が3×10^-6mを超える粒子は観測されないことが分かった。これとは対照的に、図4は、小さなダイヤモンド粒子を種粒子としたフラーレンと還元剤または反応剤として使用したセレンとを550℃で20日間加熱した後で得られた反応生成物の中に見いだされた平均直径約400μmの4個の微結晶を示している。この程度まで増大されたダイヤモンド種晶は約1％にすぎないことが分かった。しかしながら、体積を基準にすれば、個々の種晶の全体の増大はかなり大きかった。これらの微結晶の1つのマイクロラマンスペクトルを1000〜約1700cm^-1の範囲の波長域で図6に示す。約1328cm^-1の特徴的な単一ピークは、この粒子がダイヤモンドであるという疑う余地のない証拠である。図7に示されているマイクロラマンスペクトルは、図6のスペクトルと類似しているが、その波長域は500〜約17 00cm^-1であった。比較のために、この実験で使用したC₇₀のラマンスペクトルを図5に示す。1328cm^-1にはこのようなピークは存在しない。図5のスペクトルから得られた26個の比較的強い振動モードの周波数は、R.A.Jishi,M.S.Dresselh aus,G.Dresselhaus,Kai-An Wang,Ping Zhou,A.M.Rao and P.C.Eklund,Chem.Phys .Lett. ,206,187(1993)に既に開示されている値と良好な一致が見られる。これらの振動モードの周波数はまた、群論解析と良好な一致が見られる。これについては、M.S.Dresselhaus,G.Dresselhaus and R.Saito,Phys.Rev.B,45,6234(1992)を参照されたい。C₇₀は全体で53個のラマン活性モードを有する。図4の成長ダイヤモンド粒子の1つに対するＸ線回折パターンが図8に示されているが、この図8はダイヤモンドの単結晶の立方構造をはっきりと示しており、このことは、図8のＸ線回折パターンから計算された図9記載の結晶構造によリ確認される。生成した、より大きなダイヤモンド粒子のほとんどは、種晶ダイヤモンドを堆積させたキャピラリー16（図1）中に見いだされた。このことは、気相C₇₀が種晶ダイヤモンドの成長に寄与したことを強く示唆する。C₇₀は、550℃においてかなりの蒸気圧を有する。20日後に、大きい方のチューブの底部10に残存した物質のラマンスペクトルは、未反応C₇₀のものと一致した。このほか、C₇₀の代わりにC₆₀を用いて類似の実験を行った。C₆₀を用いたこれらの実験では、C₇₀のときと温度、圧力、および時間が本質的に同じ条件下においてダイヤモンド種粒子をC₆₀に長時間暴露する前および後で撮影したSEMを比較したところ、ダイヤモンド種粒子のサイズの増大は測定されたなかった。セレンおよびリン以外の他の元素還元剤、例えば、ナトリウム、カリウム、およびイオウもまた、500〜600℃の範囲よりも高い温度においてC₇₀を還元するのに有効であると本発明者らは考えている。本発明者らが提案する、可能性のある成長機構は、以下の通りである。この機構は推測されたものであり、従って、以下に記載の説明によって制限されるものではないことは分かるであろう。C₇₀の構造は図10の40に略図で示されており、この構造は、図11の70に示されているC₆₀の構造と比較することができる。C₇₀を構成する炭素原子42は、sp²（黒鉛の場合）とsp³（ダイヤモンド中の炭素の混成）との中間の混成である。フラーレン中で結合の1つが開裂した場合、この開裂結合に関与する2個の炭素原子は、開裂結合位置で反応する反応相手の性質に応じてsp²混成をとるかsp³混成をとる。図11を参照すると、C₆₀は、2つのタイプのC-C結合：すなわち、五角形の面と六角形の面との間の稜に位置するいわゆる「単結合」44と、2つの六角形の面の間の稜に位置する「二重結合」46とを有する。しかしながら、炭素原子はいずれも、六角形の面と五角形の面の両方の頂点である。図10を参照すると、C₇₀は、このほかに、2つの六角形の面を分離する稜であるC-C結合50を有すると同時に六角形の面だけの頂点を有する。本発明者らは、開裂してダイヤモンドの成長を開始させるのはC₇₀中にあるこうした追加の炭素−炭素結合50であると考えている。ダイヤモンド種晶は鋳型として作用し、その表面のダングリングボンドのおかげで、C₇₀分子の新しい開裂C-C結合の炭素原子は、ダイヤモンドの成長を継続させるのに必要なsp³混成をとることができると考えられる。最終的には、C₇₀分子のすべての炭素原子をダイヤモンド中に導入できるであろう。また、金属カルボニルは、C₇₀から単結晶ダイヤモンドを生成させるための触媒としての効力を発揮する。１つの試験において、エーテル、アセトン、メタノール、アセトニトリル、トルエン、アセトン、水、硝酸、HCl、および水で予め洗浄した、平均直径1〜3μmを有する少量のダイヤモンド粉末と共に、110mgのC₇ ₀ をガラスキャピラリーチューブ中に入れた。チューブを排気し、蒸留した鉄カルボニル（Fe(CO)₅）を室温蒸気圧のレベルまで導入した。チューブをシールし、580℃で150日間焼成した。それぞれ0.1mmを超える平均直径を有する12個のダイヤモンド粒子がセルから回収された。ラマン分光法およびＸ線結晶解析により、これらの粒子がダイヤモンドであることを確認した。また、鉄ペンタ-カルボニル以外の鉄カルボニルならびに鉄カルボニル以外の金属カルボニルも、C₇₀からのダイヤモンドの成長に対して触媒特性を呈する。本発明者らによれば、金属カルボニルはCOの供給源として機能し、このCOはまたダイヤモンドの成長を触媒しうると考えるのが妥当である。本発明の方法を用いれば、低圧で、しかも例えば約400℃〜約700℃の範囲の低温で、ジェムダイヤモンド（gem diamond）を成長させることが可能であるため、非常に有利である。先に述べたように、ダイヤモンドを成長させるための従来技術による方法では、多種多様なエネルギー環境を発生させるために、非常に高い圧力および温度、または高価な装置が使用される。本発明の方法は、ダイヤモンドを成長させる非常に経済的な方法を提供する。本発明の方法は比較的低い温度および圧力で行われるが、この方法は、C₇₀分子を発生させるために使用される炭素アークの非常に高い温度において生成時に C₇₀分子中に蓄えられた自由エネルギーを使用する。この自由エネルギーの増加（アークの電極の形態の黒鉛前駆物質の自由エネルギーを超える）は、フラーレンの中間的な混成特性となって現れる。最近の理論による予測によれば、1個のs p³混成炭素と1個のsp混成炭素とを含む非平面状中間体が関与する。これについては、Robert L.Murray,Douglas L.Strout,Gregory K.Odom and Gustavo E.Scus eria,Nature,366,665-667(1993)を参照されたい。この自由エネルギーをダイヤモンドの生成に振り向けるために、C₇₀中のいくつかのC-C結合の開裂を誘発しなければならない。このことは、セレン、リン、およびCO含有カルボニル触媒のように、C₇₀に電子を供与することにより結合開裂を促進する物質を存在させることによって実施される。本発明は、有利には、C₇₀を用いて種晶ダイヤモンド粒子からダイヤモンドを成長させる経済的な方法を提供する。この方法は、公知方法とは異なり高圧も高温も必要としない。還元剤の存在下でC₇₀は容易に還元できるがC₆₀は容易に還元できないという結果は、まったく予想外であった。本発明の好ましい実施形態についての以上の説明は、本発明の原理を示すために記載したものであり、本発明は、ここに示されている特定の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、次の請求の範囲およびその等価物に包含されるすべての実施形態により規定されるものとする。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成１１年２月１日（１９９９．２．１）【補正内容】フラーレンを分解することが含まれる。米国特許第5,462,776号には、1000〜120 0℃に加熱されたダイヤモンド種晶基板上でのダイヤモンドの成長が開示されている。これらのフラーレン変換法のいずれにも見られる欠点は、このような高温ではダイヤモンド構造が黒鉛構造に変化し易いという点である。もう1つの欠点は、レーザ、RF発生器などの高エネルギー供給デバイスが高価なことである。大きな資本が必要となる装置を使用しない環境において比較的低い温度でかなり大きな粒子サイズを有する単結晶ダイヤモンド粒子を成長させることができれば、非常に有利であり、商業価値が著しく高くなる可能性がある。発明の概要本発明の目的は、高温も高圧も必要としない経済的な単結晶ダイヤモンドの成長方法を提供することである。本発明は、気相金属カルボニルの存在下かつ所定の温度でダイヤモンド種粒子を蒸気相C₇₀に暴露して該ダイヤモンド種粒子の少なくとも一部分を成長させることを含むダイヤモンドの成長方法を提供する。該気相金属カルボニルは、好ましくは鉄カルボニルの1種であり、最も好ましくは鉄ペンタ-カルボニルである。本発明はまた、少なくともCO成分を含有する気相触媒の存在下かつ所定の温度でダイヤモンド種粒子を蒸気相C₇₀に暴露して該ダイヤモンド種粒子の少なくとも一部分を成長させることを含むダイヤモンドの成長方法を提供する。該触媒は、好ましくはFe(CO)₅である。もう1つの態様において、本発明は、気相鉄カルボニルの存在下かつ約570℃〜約600℃の範囲の温度でダイヤモンド種粒子を蒸気相C₇₀に暴露して該ダイヤモンド種粒子の少なくとも一部分を成長させることを含むダイヤモンドの成長方法を提供する。該鉄カルボニルは、好ましくはFe(CO)₅である。図面の簡単な説明次に、C₇₀からダイヤモンドを成長させて目的の発明品を形成する方法について説明する。ここで参照すべき添付の図面は以下の通りである。図1は、本発明に従ってダイヤモンド種晶からダイヤモンドを成長させるために使用される装置を示している。図2は、本発明の方法で使用されるC₇₀多結晶質粉末の走査電子顕微鏡写真（SE M）である。図3は、本発明の方法で使用されるダイヤモンド種晶のサンプル（平均サイズ約1.5μm）のSEMである。図4は、セレンの存在下において20日間にわたリアセンブリを550℃で加熱した後、図1に示されているキャピラリーの下側部分で見いだされたいくつかのダイヤモンド粒子のSEMである。図5は、図2のC₇₀多結晶質粉末の典型的なレーザマイクロラマンスペクトルを示している。図6は、図4に示されている粒子の1つのレーザマイクロラマンスペクトルを100 0〜約1700cm^-1の波長域で示している。図7は、図4に示されている粒子の1つのレーザマイクロラマンスペクトルを500 〜約1700cm^-1の波長域で示している。図8は、図4に示されている成長したダイヤモンド粒子の1つのＸ線回折を示している。図9は、本発明の方法に従って成長させたダイヤモンド粒子の構造を図8のＸ線回折パターンから計算したものである。図10は、C₇₀の構造を示している。図11は、C₆₀の構造を示している。（アークの電極の形態の黒鉛前駆物質の自由エネルギーを超える）は、フラーレンの中間的な混成特性となって現れる。最近の理論による予測によれば、1個のs p³混成炭素と1個のsp混成炭素とを含む非平面状中間体が関与する。これについては、Robert L.Murray,Douglas L.Strout,Gregory K.Odom and Gustavo E.Scus eria,Nature,366,665-667(1993)を参照されたい。この自由エネルギーをダイヤモンドの生成に振り向けるために、C₇₀中のいくつかのC-C結合の開裂を誘発しなければならない。このことは、セレン、リン、およびCO含有カルボニル触媒のように、C₇₀に電子を供与することにより結合開裂を促進する物質を存在させることによって実施される。本発明は、有利には、C₇₀を用いて種晶ダイヤモンド粒子からダイヤモンドを成長させる経済的な方法を提供する。この方法は、公知方法とは異なり高圧も高温も必要としない。還元剤の存在下でC₇₀は容易に還元できるがC₆₀は容易に還元できないという結果は、まったく予想外であった。請求の範囲１．気相金属カルボニルの存在下かつ所定の温度でダイヤモンド種粒子を蒸気相 C₇₀に暴露して該ダイヤモンド種粒子の少なくとも一部分を成長させることを含むダイヤモンドの成長方法。２．前記気相金属カルボニルが、鉄カルボニルからなる群より選ばれる、請求項１に記載の方法。３．前記鉄カルボニルが鉄ペンタ-カルボニルである、請求項２に記載の方法。４．前記金属カルボニルが鉄ペンタ-カルボニルである、請求項１に記載の方法。５．前記温度が400℃〜700℃の範囲にある、請求項１〜４のいずれか1項に記載の方法。６．前記有効温度が560℃〜600℃の範囲にある、請求項５に記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims

【特許請求の範囲】１．気相金属カルボニルの存在下かつ所定の有効温度でダイヤモンド種粒子を蒸気相C₇₀に暴露して該ダイヤモンド種粒子の少なくとも一部分を成長させることを含むダイヤモンドの成長方法。２．前記気相金属カルボニルが、鉄カルボニルからなる群より選ばれる、請求項１に記載の方法。３．前記鉄カルボニルが鉄ペンタ-カルボニルである、請求項２に記載の方法。４．前記金属カルボニルが鉄ペンタ-カルボニルである、請求項１に記載の方法。５．前記有効温度が400℃〜700℃の範囲にある、請求項１〜４のいずれか1項に記載の方法。６．前記有効温度が約560℃〜約600℃の範囲にある、請求項５に記載の方法。７．少なくともCO成分を含有する気相触媒の存在下かつ所定の有効温度でダイヤモンド種粒子を蒸気相C₇₀に暴露して該ダイヤモンド種粒子の少なくとも一部分を成長させることを含むダイヤモンドの成長方法。８．前記気相触媒が、金属カルボニルからなる群より選ばれる、請求項７に記載の方法。９．前記金属カルボニルが、鉄カルボニルからなる群より選ばれる、請求項８に記載の方法。 10．前記鉄カルボニルがFe(CO)₅である、請求項９に記載の方法。 11．前記有効温度が400℃〜700℃の範囲にある、請求項７〜10のいずれか1項に記載の方法。 12．前記有効温度が約560℃〜約600℃の範囲にある、請求項10に記載の方法。 13．ダイヤモンド種粒子を洗浄し、次いで、気相鉄カルボニルの存在下かつ約57 0℃〜約600℃の範囲の温度で該ダイヤモンド種粒子を蒸気相C₇₀に暴露して該ダイヤモンド種粒子の少なくとも一部分を成長させること含むダイヤモンドの成長方法。 14．前記鉄カルボニルがFe(CO)₅である、請求項13に記載の方法。