JP2003113470A - ダイヤモンド様炭素膜積層体及びその製造方法 - Google Patents
ダイヤモンド様炭素膜積層体及びその製造方法Info
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- JP2003113470A JP2003113470A JP2001307435A JP2001307435A JP2003113470A JP 2003113470 A JP2003113470 A JP 2003113470A JP 2001307435 A JP2001307435 A JP 2001307435A JP 2001307435 A JP2001307435 A JP 2001307435A JP 2003113470 A JP2003113470 A JP 2003113470A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板がシリコン以外の場合でも、基板上に円
滑に形成することができるダイヤモンド様炭素膜積層体
及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 シリコンを除く基板（ガラス基板）１
と、この基板１上の下層から上層に順次グラファイト成
分が多いｓｐ2 の含有割合の高いダイヤモンド様炭素層
２Ａからダイヤモンド成分が多いｓｐ3 の含有割合の高
いダイヤモンド様炭素層２Ｂを有するダイヤモンド様炭
素膜２を具備する。
滑に形成することができるダイヤモンド様炭素膜積層体
及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 シリコンを除く基板（ガラス基板）１
と、この基板１上の下層から上層に順次グラファイト成
分が多いｓｐ2 の含有割合の高いダイヤモンド様炭素層
２Ａからダイヤモンド成分が多いｓｐ3 の含有割合の高
いダイヤモンド様炭素層２Ｂを有するダイヤモンド様炭
素膜２を具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ダイヤモンド様炭
素膜積層体及びその製造方法に関するものである。
素膜積層体及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ダイヤモンド様炭素膜は、炭化水
素を励起し、分解して得た高硬度炭素膜である。耐摩耗
性があること、平坦な表面が得られること、各種の金属
等との静止摩擦係数、動摩擦係数が小さいこと等から、
樹脂、金属の表面保護膜として、大いに利用されるよう
になってきている。また、その低い電子親和力から、電
界放出源の電界放出電極として有望視されている。
素を励起し、分解して得た高硬度炭素膜である。耐摩耗
性があること、平坦な表面が得られること、各種の金属
等との静止摩擦係数、動摩擦係数が小さいこと等から、
樹脂、金属の表面保護膜として、大いに利用されるよう
になってきている。また、その低い電子親和力から、電
界放出源の電界放出電極として有望視されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、電界放出電
極として用いようとすると、基板がシリコン単結晶以外
の場合には応力がかかるため、電界放出能力が優れるｓ
ｐ3 含有割合の高いダイヤモンド様炭素膜を基板上に直
接堆積することは困難である。
極として用いようとすると、基板がシリコン単結晶以外
の場合には応力がかかるため、電界放出能力が優れるｓ
ｐ3 含有割合の高いダイヤモンド様炭素膜を基板上に直
接堆積することは困難である。
【０００４】すなわち、ガラス等のシリコン以外の非結
晶基板にｓｐ3 リッチＤＬＣ膜を堆積すると、その表面
エネルギーの違いから、ＤＬＣ膜の表面にクラックが発
生し、品質が安定した電界放出電極の形成が損なわれ
る。
晶基板にｓｐ3 リッチＤＬＣ膜を堆積すると、その表面
エネルギーの違いから、ＤＬＣ膜の表面にクラックが発
生し、品質が安定した電界放出電極の形成が損なわれ
る。
【０００５】また、ＤＬＣ膜の電界放出能力の向上はｓ
ｐ3 含有率を高くすることで実現することができる。し
かし、ｓｐ3 含有率の高いＤＬＣ膜をシリコン単結晶以
外の基板に堆積することは困難であった。
ｐ3 含有率を高くすることで実現することができる。し
かし、ｓｐ3 含有率の高いＤＬＣ膜をシリコン単結晶以
外の基板に堆積することは困難であった。
【０００６】本発明は、上記状況に鑑みて、基板がシリ
コン単結晶以外の場合でも、基板上にｓｐ3 含有率の高
いＤＬＣ膜を円滑に形成することができるとともに、電
界放出能力の向上を図ることができるダイヤモンド様炭
素膜積層体及びその製造方法を提供することを目的とす
る。
コン単結晶以外の場合でも、基板上にｓｐ3 含有率の高
いＤＬＣ膜を円滑に形成することができるとともに、電
界放出能力の向上を図ることができるダイヤモンド様炭
素膜積層体及びその製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔１〕ダイヤモンド様炭素膜積層体において、ダイヤモ
ンド成分が多いｓｐ3の含有割合の高いダイヤモンド様
炭素の表面エネルギーと異なる表面エネルギーを持つ基
板と、この基板側から順にグラファイト成分が多いｓｐ
2 の含有割合の高いダイヤモンド様炭素層からダイヤモ
ンド成分が多いｓｐ3 の含有割合の高いダイヤモンド様
炭素層を有するダイヤモンド様炭素膜を具備することを
特徴とする。
成するために、 〔１〕ダイヤモンド様炭素膜積層体において、ダイヤモ
ンド成分が多いｓｐ3の含有割合の高いダイヤモンド様
炭素の表面エネルギーと異なる表面エネルギーを持つ基
板と、この基板側から順にグラファイト成分が多いｓｐ
2 の含有割合の高いダイヤモンド様炭素層からダイヤモ
ンド成分が多いｓｐ3 の含有割合の高いダイヤモンド様
炭素層を有するダイヤモンド様炭素膜を具備することを
特徴とする。
【０００８】〔２〕上記〔１〕記載のダイヤモンド様炭
素膜積層体において、前記基板はガラス又はポリマーで
あることを特徴とする。
素膜積層体において、前記基板はガラス又はポリマーで
あることを特徴とする。
【０００９】〔３〕ダイヤモンド様炭素膜積層体の製造
方法において、（ａ）ダイヤモンド成分が多いｓｐ3 の
含有割合の高いダイヤモンド様炭素の表面エネルギーと
異なる表面エネルギーを持つ基板を形成し、（ｂ）この
基板側から順に上層に向かって連続的にグラファイト成
分が多いｓｐ2 の含有割合の高いダイヤモンド様炭素層
からダイヤモンド成分が多いｓｐ3 の含有割合の高いダ
イヤモンド様炭素層を堆積し、ダイヤモンド様炭素膜を
形成することを特徴とする。
方法において、（ａ）ダイヤモンド成分が多いｓｐ3 の
含有割合の高いダイヤモンド様炭素の表面エネルギーと
異なる表面エネルギーを持つ基板を形成し、（ｂ）この
基板側から順に上層に向かって連続的にグラファイト成
分が多いｓｐ2 の含有割合の高いダイヤモンド様炭素層
からダイヤモンド成分が多いｓｐ3 の含有割合の高いダ
イヤモンド様炭素層を堆積し、ダイヤモンド様炭素膜を
形成することを特徴とする。
【００１０】〔４〕上記〔３〕記載のダイヤモンド様炭
素膜積層体の製造方法において、前記（ｂ）工程は、プ
ラズマ化学気相成長法で成長途中に窒素分量を連続的に
変化させることにより窒素分量を連続的に変化させたダ
イヤモンド様炭素膜を形成することを特徴とする。
素膜積層体の製造方法において、前記（ｂ）工程は、プ
ラズマ化学気相成長法で成長途中に窒素分量を連続的に
変化させることにより窒素分量を連続的に変化させたダ
イヤモンド様炭素膜を形成することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００１２】成膜方法についてはＣＶＤ法で説明する
が、ＰＶＤ法などを用いることもできる。
が、ＰＶＤ法などを用いることもできる。
【００１３】また、主反応ガスは、一例としてメタンを
用いる。
用いる。
【００１４】まず、メタンガスと窒素ガス（ドーパン
ト）を反応チャンバに導入し、接地されたアノード電極
と高周波電源にインピーダンス整合器を介して接続され
たカソード電極の間でプラズマを発生させる。基板はカ
ソード電極上に設置し、カソードのバイアス電圧は高周
波フィルターを通して高周波成分を除去した直流電圧を
監視する。カソードのバイアス電圧と高周波電源出力電
力はコンピュータによる自動制御もしくは手動による監
視・制御で時間軸で制御する。ダイヤモンド成分が多い
ｓｐ3 の含有割合の高いｓｐ3 リッチ膜は、バイアス電
圧の絶対値が低いときに成膜されるので、バイアス電圧
の絶対値が大きい状態より順に連続的もしくは段階的に
変化させてバイアス電圧が低い状態まで遷移させる。
ト）を反応チャンバに導入し、接地されたアノード電極
と高周波電源にインピーダンス整合器を介して接続され
たカソード電極の間でプラズマを発生させる。基板はカ
ソード電極上に設置し、カソードのバイアス電圧は高周
波フィルターを通して高周波成分を除去した直流電圧を
監視する。カソードのバイアス電圧と高周波電源出力電
力はコンピュータによる自動制御もしくは手動による監
視・制御で時間軸で制御する。ダイヤモンド成分が多い
ｓｐ3 の含有割合の高いｓｐ3 リッチ膜は、バイアス電
圧の絶対値が低いときに成膜されるので、バイアス電圧
の絶対値が大きい状態より順に連続的もしくは段階的に
変化させてバイアス電圧が低い状態まで遷移させる。
【００１５】図１は本発明の実施例を示すダイヤモンド
様炭素膜積層体の断面図、図２はそのダイヤモンド様炭
素膜積層体の製造工程図である。
様炭素膜積層体の断面図、図２はそのダイヤモンド様炭
素膜積層体の製造工程図である。
【００１６】図１において、１はシリコンを除く材料か
らなる基板、ここでは、ガラス基板、２Ａはそのガラス
基板１上の下層から順次上方に形成されたグラファイト
成分が多いｓｐ2 の含有割合の高いダイヤモンド様炭素
層、２Ｂはそのｓｐ2 の含有割合の高いダイヤモンド様
炭素層２Ａ上に下層から順次上方に形成されたダイヤモ
ンド成分が多いｓｐ3 の含有割合の高いダイヤモンド様
炭素層である。２は、このようにして形成されるダイヤ
モンド様炭素膜である。
らなる基板、ここでは、ガラス基板、２Ａはそのガラス
基板１上の下層から順次上方に形成されたグラファイト
成分が多いｓｐ2 の含有割合の高いダイヤモンド様炭素
層、２Ｂはそのｓｐ2 の含有割合の高いダイヤモンド様
炭素層２Ａ上に下層から順次上方に形成されたダイヤモ
ンド成分が多いｓｐ3 の含有割合の高いダイヤモンド様
炭素層である。２は、このようにして形成されるダイヤ
モンド様炭素膜である。
【００１７】以下、そのダイヤモンド様炭素膜積層体の
製造方法について図２を参照しながら説明する。
製造方法について図２を参照しながら説明する。
【００１８】（１）まず、図２（ａ）に示すように、シ
リコンを除く材料からなる基板、ここでは、ガラス基板
１を形成する。
リコンを除く材料からなる基板、ここでは、ガラス基板
１を形成する。
【００１９】（２）次に、図２（ｂ）に示すように、透
明性は低いが歪みの少ないグラファイト成分が多いｓｐ
2 の含有割合の高いダイヤモンド様炭素層２Ａを自己バ
イアス−１３００Ｖでまず堆積する。
明性は低いが歪みの少ないグラファイト成分が多いｓｐ
2 の含有割合の高いダイヤモンド様炭素層２Ａを自己バ
イアス−１３００Ｖでまず堆積する。
【００２０】（３）図２（ｃ）に示すように、堆積途中
で自己バイアスを、次第に小さくしていき、最終的には
−１５０Ｖ程度の自己バイアスでダイヤモンド成分が多
いｓｐ3 含有割合の高いダイヤモンド様炭素層２Ｂを作
製し、ダイヤモンド様炭素膜２を形成することができ
る。
で自己バイアスを、次第に小さくしていき、最終的には
−１５０Ｖ程度の自己バイアスでダイヤモンド成分が多
いｓｐ3 含有割合の高いダイヤモンド様炭素層２Ｂを作
製し、ダイヤモンド様炭素膜２を形成することができ
る。
【００２１】より詳細には、圧力が１０ｍＴｏｒｒで、
Ｎ2 分量圧力３ｍＴｏｒｒの雰囲気で、自己バイアス−
１３００Ｖで３分間、自己バイアス−１３００〜−１５
０Ｖで１２分間（連続的に下降させる制御）、自己バイ
アス−１５０Ｖで５分間の条件でダイヤモンド様炭素の
成膜を行う。
Ｎ2 分量圧力３ｍＴｏｒｒの雰囲気で、自己バイアス−
１３００Ｖで３分間、自己バイアス−１３００〜−１５
０Ｖで１２分間（連続的に下降させる制御）、自己バイ
アス−１５０Ｖで５分間の条件でダイヤモンド様炭素の
成膜を行う。
【００２２】したがって、低い応力でガラス基板上に電
界放出特性の優れたダイヤモンド様炭素膜を形成するこ
とができる。
界放出特性の優れたダイヤモンド様炭素膜を形成するこ
とができる。
【００２３】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００２４】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、基板がシリコン以外の場合でも、基板上に円滑
にダイヤモンド様炭素膜を形成することができる。つま
り、低い応力でシリコン以外の材料からなる基板上に電
界放出特性の優れたダイヤモンド様炭素膜を形成するこ
とができる。
よれば、基板がシリコン以外の場合でも、基板上に円滑
にダイヤモンド様炭素膜を形成することができる。つま
り、低い応力でシリコン以外の材料からなる基板上に電
界放出特性の優れたダイヤモンド様炭素膜を形成するこ
とができる。
【図１】本発明の実施例を示すダイヤモンド様炭素膜積
層体の断面図である。
層体の断面図である。
【図２】本発明の実施例を示すダイヤモンド様炭素膜積
層体の製造工程図である。
層体の製造工程図である。
１ シリコンを除く材料からなる基板（ガラス基板）
２ ダイヤモンド様炭素膜
２Ａ ｓｐ2 含有割合の高いダイヤモンド様炭素層
２Ｂ ｓｐ3 含有割合の高いダイヤモンド様炭素層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 友景 肇
福岡県福岡市城南区七隈３−13−13
(72)発明者 崔 雲
福岡県福岡市城南区東油山２−22−２−４
ソレイユ東油山Ｄ−102
(72)発明者 井芹 陽一
福岡県田川市大字川宮1424−１
Ｆターム(参考） 4K029 AA09 AA11 AA24 BA34
4K030 BA28 CA06 CA07 CA12 FA01
JA07
Claims (4)
- 【請求項１】（ａ）ダイヤモンド成分が多いｓｐ3 の含
有割合の高いダイヤモンド様炭素の表面エネルギーと異
なる表面エネルギーを持つ基板と、（ｂ）該基板側から
順にグラファイト成分が多いｓｐ2 の含有割合の高いダ
イヤモンド様炭素層からダイヤモンド成分が多いｓｐ3
の含有割合の高いダイヤモンド様炭素層を有するダイヤ
モンド様炭素膜を具備するダイヤモンド様炭素膜積層
体。 - 【請求項２】 請求項１記載のダイヤモンド様炭素膜積
層体において、前記基板はガラス又はポリマーであるこ
とを特徴とするダイヤモンド様炭素膜積層体。 - 【請求項３】（ａ）ダイヤモンド成分が多いｓｐ3 の含
有割合の高いダイヤモンド様炭素の表面エネルギーと異
なる表面エネルギーを持つ基板を形成し、（ｂ）該基板
側から順に上層に向かって連続的又は段階的に、グラフ
ァイト成分が多いｓｐ2 の含有割合の高いダイヤモンド
様炭素層からダイヤモンド成分が多いｓｐ3 の含有割合
の高いダイヤモンド様炭素層を堆積し、ダイヤモンド様
炭素膜を形成することを特徴とするダイヤモンド様炭素
膜積層体の製造方法。 - 【請求項４】 請求項３記載のダイヤモンド様炭素膜積
層体の製造方法において、前記（ｂ）工程は、プラズマ
化学気相成長法で成長途中に窒素分量を連続的に変化さ
せることにより窒素分量を連続的に変化させたダイヤモ
ンド様炭素膜を形成することを特徴とするダイヤモンド
様炭素膜積層体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001307435A JP2003113470A (ja) | 2001-10-03 | 2001-10-03 | ダイヤモンド様炭素膜積層体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001307435A JP2003113470A (ja) | 2001-10-03 | 2001-10-03 | ダイヤモンド様炭素膜積層体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003113470A true JP2003113470A (ja) | 2003-04-18 |
Family
ID=19126899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001307435A Withdrawn JP2003113470A (ja) | 2001-10-03 | 2001-10-03 | ダイヤモンド様炭素膜積層体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003113470A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007119908A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-05-17 | Kochi Prefecture Sangyo Shinko Center | プラズマｃｖｄ装置及びプラズマ表面処理方法 |
| US8307782B2 (en) | 2007-12-26 | 2012-11-13 | Kochi Industrial Promotion Center | Deposition apparatus and deposition method |
| CN107532296A (zh) * | 2015-04-27 | 2018-01-02 | 京瓷株式会社 | 被覆部件 |
| CN113582172A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-11-02 | 东莞市华升真空镀膜科技有限公司 | 类金刚石碳结构及其制备方法与应用 |
-
2001
- 2001-10-03 JP JP2001307435A patent/JP2003113470A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007119908A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-05-17 | Kochi Prefecture Sangyo Shinko Center | プラズマｃｖｄ装置及びプラズマ表面処理方法 |
| US8307782B2 (en) | 2007-12-26 | 2012-11-13 | Kochi Industrial Promotion Center | Deposition apparatus and deposition method |
| CN107532296A (zh) * | 2015-04-27 | 2018-01-02 | 京瓷株式会社 | 被覆部件 |
| CN107532296B (zh) * | 2015-04-27 | 2019-11-08 | 京瓷株式会社 | 被覆部件 |
| CN113582172A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-11-02 | 东莞市华升真空镀膜科技有限公司 | 类金刚石碳结构及其制备方法与应用 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20031031 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20040129 |
|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20041207 |