JP2585342B2 - Diamond vapor phase synthesis - Google Patents

Diamond vapor phase synthesis

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JP2585342B2 JP63023977A JP2397788A JP2585342B2 JP 2585342 B2 JP2585342 B2 JP 2585342B2 JP 63023977 A JP63023977 A JP 63023977A JP 2397788 A JP2397788 A JP 2397788A JP 2585342 B2 JP2585342 B2 JP 2585342B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はダイヤモンドを高速に複雑な形状をした基材
上に均一に被覆するダイヤモンド気相合成法に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a diamond vapor phase synthesis method for uniformly coating diamond on a substrate having a complicated shape at high speed.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ダイヤモンドの気相合成法としては、炭化水素と水素
の混合ガスを熱によつて励起し、加熱した基材上で炭化
水素を熱分解してダイヤモンドを合成し、これで該基材
を被覆する熱CVD法(特開昭58−91100号公報)や、励起
をマイクロ波放電により行なうマイクロ波プラズマCVD
法(特開昭58−110494号公報)等が知られている。
In the gas phase synthesis method of diamond, a mixed gas of hydrocarbon and hydrogen is excited by heat, and the hydrocarbon is thermally decomposed on a heated base material to synthesize diamond, thereby coating the base material. Thermal CVD method (Japanese Patent Laid-Open No. 58-91100) or microwave plasma CVD in which excitation is performed by microwave discharge
A method (Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-110494) and the like are known.

また原料ガス(反応ガス)として炭化水素と水素の混
合ガスのかわりに、酸素を含有する有機化合物と水素の
混合ガスを用いる(特開昭61−183198号公報)、或いは
炭化水素と水素の混合ガスに酸素ガスを添加して用いる
(特開昭61−158899号公報)等によりダイヤモンドの合
成、成膜速度を向上させる方法が知られている。
Also, a mixed gas of an organic compound containing oxygen and hydrogen is used instead of a mixed gas of hydrocarbon and hydrogen as a raw material gas (reaction gas) (Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-183198), or a mixed gas of hydrocarbon and hydrogen is used. There is known a method of improving the rate of synthesizing diamond and forming a film by adding oxygen gas to gas and using the gas (Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-158899).

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

従来技術では、気相よりダイヤモンドを合成するに
は、以下の三つの条件が必要とされていた。すなわち、
水素及び炭化水素(一般にはメタン)からなる反応ガ
スが十分に励起されていること、基材の温度が700℃
以上1100℃以下に加熱されていること、原子状の水素
が十分に反応ガス中に存在すること、である。これらの
条件は、ダイヤモンドの生成機構が、メタンが励起され
てメチルラジカルを形成し、このメチルラジカルが基板
上のダイヤモンド結合をしている炭素原子に結合してダ
イヤモンドが生長していくことによつている。但し、熱
力学的にはダイヤモンドよりも黒鉛の方が安定であるた
め黒鉛の析出が支配的と考えられるが、原子状の水素が
選択的に黒鉛をエツチングするため、結果としてダイヤ
モンドが気相より合成しうるものと考えられている。
In the prior art, the following three conditions were required to synthesize diamond from the gas phase. That is,
The reaction gas consisting of hydrogen and hydrocarbons (generally methane) is sufficiently excited, and the substrate temperature is 700 ° C
That is, it is heated to 1100 ° C. or less, and atomic hydrogen is sufficiently present in the reaction gas. These conditions are based on the fact that the mechanism of diamond formation is that methane is excited to form methyl radicals, and these methyl radicals are bonded to the carbon atoms that have diamond bonds on the substrate, and diamond grows. I'm wearing However, in terms of thermodynamics, graphite is considered to be dominant because graphite is more stable than diamond.However, atomic hydrogen selectively etches graphite, and as a result, diamond It is believed that it can be synthesized.

従来技術に従つて気相よりダイヤモンドの合成を工業
的に効率良く行なう際の重要な要因である成膜速度を考
えると、できるだけ反応ガス中の炭化水素の量を増加さ
せて、メチルラジカル量を増大させる必要があることは
自明である。
Considering the film formation rate, which is an important factor in industrially efficiently synthesizing diamond from the gas phase according to the prior art, the amount of hydrocarbons in the reaction gas should be increased as much as possible to reduce the amount of methyl radicals. The need to increase is self-evident.

しかし、実際に炭化水素の量を増加させると、良質な
ダイヤモンドは得られず、黒鉛若しくはアモルフアス状
の炭素が多量に析出してしまう。これは、黒鉛等を選択
エツチングする原子状水素の存在量が炭化水素を増加さ
せたため相対的に不足するためであると考えられてい
る。
However, when the amount of hydrocarbons is actually increased, high-quality diamond cannot be obtained, and a large amount of graphite or amorphous carbon is deposited. It is considered that this is because the amount of atomic hydrogen that selectively etches graphite or the like is relatively insufficient due to an increase in hydrocarbons.

そのため、炭化水素及び水素の供給量そのものを増加
させる方法として、混合ガスの圧力を増加させる手法が
一般的に行なわれている。しかしながら、混合ガスの圧
力増加により、必然的にガス粒子の平均自由行程は小さ
くなることから、原子状水素等のいわゆる励起粒子の飛
行距離が短かくなるため、反応ガスの励起源との距離を
短かくせざるを得ず、励起源からの距離が遠くなると殆
んどダイヤモンドは合成できなくなつてしまう。
Therefore, as a method of increasing the supply amounts of hydrocarbons and hydrogen, a method of increasing the pressure of a mixed gas is generally used. However, since the mean free path of the gas particles is inevitably reduced due to the increase in the pressure of the mixed gas, the flight distance of so-called excited particles such as atomic hydrogen becomes short. Inevitably, the diamonds cannot be synthesized when the distance from the excitation source is long.

表−1に、熱CVD法において、励起源としてタングス
テン(W)フイラメントを2200℃に加熱し、基材として
モリブデン(Mo)板を用いて表面温度を980℃の一定に
保つて、水素(H2)とメタン(CH3)との97:3(容積
比)混合ガスを100Torrで流して合成反応をした際の、
励起源と基材との距離とダイヤモンド成膜速度との関係
を示す。
Table 1 shows that in the thermal CVD method, a tungsten (W) filament was heated to 2200 ° C. as an excitation source, and a molybdenum (Mo) plate was used as a substrate to keep the surface temperature constant at 980 ° C. 2 ) When a 97: 3 (volume ratio) mixed gas of methane and CH 3 was flowed at 100 Torr to perform a synthesis reaction,
The relationship between the distance between the excitation source and the substrate and the diamond deposition rate is shown.

この事実は平板な基材の表面にダイヤモンドを被覆す
る場合には特に問題とはならないが、立体形状を有する
基材、例えばドリル等の切削工具の表面に均一にダイヤ
モンドを被覆する場合には重要な問題となり、実際には
均一被覆は極めて困難もしくは不可能であつた。
This fact is not particularly problematic when the surface of a flat substrate is coated with diamond, but is important when the surface of a substrate having a three-dimensional shape, such as a drill, is uniformly coated with diamond. In practice, uniform coating has been extremely difficult or impossible.

立体形状の基材にダイヤモンドを被覆するには、メチ
ルラジカル,原子状水素等の励起粒子の平均自由行程を
長くし飛行距離を長くすればよい。即ち、水素と炭化水
素の混合ガスの圧力を下げればよいが、メチルラジカル
の供給量が著しく不足してしまい、満足なダイヤモンド
被覆は得られないのが通例であつた。
In order to coat a three-dimensional substrate with diamond, the mean free path of excited particles such as methyl radicals and atomic hydrogen may be increased to increase the flight distance. That is, the pressure of the mixed gas of hydrogen and hydrocarbon may be reduced, but the supply of methyl radicals is significantly insufficient, and satisfactory diamond coating is generally not obtained.

本発明は以上のような困難を解消して、立体形状の基
板にも均一にダイヤモンド被覆を気相合成できる方法を
提供することを目的とするものである。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned difficulties and to provide a method for uniformly vapor-phase synthesizing a diamond coating even on a three-dimensional substrate.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明は有機化合物ガス,水素ガス及び酸素ガスの混
合ガスを励起状態として700℃〜1200℃に加熱した基材
上に導入することにより該有機化合物を分解させてダイ
ヤモンドを合成するダイヤモンドの気相合成法におい
て、該混合ガスの圧力をPTorr,該有機化合物1分子中に
含有する炭素数をN個とするとき、P<10かつ10<P×
N<100なる関係を満足しており、かつ該混合ガス中の
酸素分圧が0.0001×PTorr以上0.03×PTorr以下であり、
水素分圧が0.9×PTorr以上0.999×PTorr以下であること
を特徴とするダイヤモンド気相合成法である。
The present invention provides a gas phase of diamond that synthesizes diamond by decomposing organic compounds by introducing a mixed gas of an organic compound gas, hydrogen gas and oxygen gas into a substrate heated to 700 ° C. to 1200 ° C. In the synthesis method, when the pressure of the mixed gas is PTorr and the number of carbon atoms contained in one molecule of the organic compound is N, P <10 and 10 <P ×
The relationship N <100 is satisfied, and the oxygen partial pressure in the mixed gas is 0.0001 × PTorr or more and 0.03 × PTorr or less,
A diamond vapor phase synthesis method characterized in that the hydrogen partial pressure is 0.9 × PTorr or more and 0.999 × PTorr or less.

本発明は従来の水素ガス(H2)とメタンガス(CH4
又はH2,CH4及び酸素ガス(O2)の混合ガスを原料とした
方法でのCH4にかえて、1分子中に含む炭素数がCH4より
多い炭化水素、アルコール、ケトン等の有機化合物、例
えばCnH2n+2(2≦n≦10)のような一般式で表される
炭化水素、CnH2n+1OHの一般式で表されるアルコール、C
nH2n+1COCmH2m+1のような一般式で表されるケトン等を
用いることにより、活性水素原子の相対比を下げること
なく、活性メチルラジカルをCH4の場合より増加させる
のである。なお、これ等の炭化水素、アルコール、ケト
ンとしては、不飽和結合がなく飽和結合のみからなるも
のの方が成膜したダイヤモンド中における、ダイヤモン
ド以外の炭素の析出が少ない傾向が認められているの
で、好ましい。
The present invention uses conventional hydrogen gas (H 2 ) and methane gas (CH 4 )
Alternatively, instead of CH 4 in a method using a mixed gas of H 2 , CH 4 and oxygen gas (O 2 ) as a raw material, organic compounds such as hydrocarbons, alcohols, ketones, etc., containing more carbon atoms in one molecule than CH 4 Compounds, for example, a hydrocarbon represented by a general formula such as CnH 2n + 2 (2 ≦ n ≦ 10), an alcohol represented by a general formula of CnH 2n + 1 OH, C
By using a ketone represented by a general formula such as nH 2n + 1 COCmH 2m + 1 , the number of active methyl radicals is increased as compared with the case of CH 4 without lowering the relative ratio of active hydrogen atoms. In addition, as these hydrocarbons, alcohols, and ketones, those having only unsaturated bonds without unsaturated bonds are more likely to cause less deposition of carbon other than diamond in the formed diamond, preferable.

本発明においては酸素分圧が0.0001×PTorr以上0.03
×PTorr以下の範囲であり、これは混合ガス中の容積比
で0.01%以上3%以下に相当する。そして同時に水素分
圧が0.9×PTorr以上0.999×PTorr以下の範囲にあり、同
様に混合ガス中90%以上99.9%以下(容積比)に相当す
る。
In the present invention, the oxygen partial pressure is 0.0001 × PTorr or more 0.03
× PTorr or less, which corresponds to a volume ratio in the mixed gas of 0.01% or more and 3% or less. At the same time, the hydrogen partial pressure is in the range of 0.9 × PTorr or more and 0.999 × PTorr or less, which is also equivalent to 90% or more and 99.9% or less (volume ratio) in the mixed gas.

該混合ガスの励起法としては従来技術によればよく、
熱具体的には金属フイラメントによる予熱、プラズマ、
具体的にはDC,RF,マイクロ波等のプラズマによる励起、
さらにはこれ等の手段の併用、アーク,ECR共振を利用し
たECRプラズマ,レーザーを用いた光励起等の種々の手
段を採用できる。
As a method for exciting the mixed gas, a conventional technique may be used,
Heat Specifically, preheating by metal filament, plasma,
Specifically, excitation by plasma such as DC, RF, microwave,
Further, various means such as a combined use of these means, an arc, ECR plasma utilizing ECR resonance, and optical excitation using a laser can be employed.

〔作用〕[Action]

本発明は有機化合物と水素との混合ガスからダイヤモ
ンドを析出させる際、混合ガスの圧力を低くすることに
よつて、該混合ガス中のメチルラジカルや原子状水素等
の励起種の飛行距離を長くし、これにより立体形状を有
する基材にダイヤモンドを均一に被覆できる方法であ
る。
The present invention increases the flight distance of excited species such as methyl radicals and atomic hydrogen in the mixed gas by lowering the pressure of the mixed gas when depositing diamond from a mixed gas of an organic compound and hydrogen. This is a method by which a substrate having a three-dimensional shape can be uniformly coated with diamond.

混合ガスの圧力を低くすると従来の技術ではメチルラ
ジカルが不足し、満足な成膜速度を得られないので、圧
力はたかだか5〜10Torrが下限であつた。又メチルラジ
カルの量を増やすには混合ガス中の炭化水素の存在比を
増やせばよいわけであるが、そうすると必然的に原子状
水素の存在量が減少して非ダイヤモンド炭素の析出が著
るしくなることは、既に説明のとおりである。
If the pressure of the mixed gas is reduced, the conventional technology lacks methyl radicals and cannot achieve a satisfactory film formation rate. Therefore, the lower limit of the pressure is at most 5 to 10 Torr. In order to increase the amount of methyl radicals, it is only necessary to increase the ratio of hydrocarbons in the mixed gas. However, inevitably, the amount of atomic hydrogen decreases and precipitation of non-diamond carbon becomes remarkable. This has already been described.

そこで、本発明は、原子状水素の存在量を減少させず
にメチルラジカルの存在量を増加させるために有機化合
物中に含有する炭素原子の量Nを増加させるものであ
る。具体的には、混合ガスの圧力をPTorrとすると、P
<10,10<P×N<100なる関係を満足すればよいことが
判つた。Pが10Torr以上であると従来技術との差がなく
なる。又、P×Nは100以上であると他の条件がいかよ
うであつても非ダイヤモンドの析出が妨げないし、P×
Nが10以下になるとダイヤモンドが析出しない。
Therefore, the present invention increases the amount N of carbon atoms contained in an organic compound in order to increase the amount of methyl radicals without reducing the amount of atomic hydrogen. Specifically, assuming that the pressure of the mixed gas is PTorr, P
It was found that the relationship of <10,10 <P × N <100 should be satisfied. When P is 10 Torr or more, there is no difference from the prior art. Further, if P × N is 100 or more, precipitation of non-diamond is not hindered regardless of other conditions, and P × N
When N is less than 10, diamond does not precipitate.

また、P<10,10<P×N<100の条件だけでは非ダイ
ヤモンド状炭素の析出は防ぎきれず、これは混合ガスの
圧力が低いため、やはり原子状水素が相対的に少ないた
めである。そこでその効果を補うために酸素の添加が必
須である。酸素も原子状水素と同様に黒鉛を選択的にエ
ツチングする作用のあることが知られているが、一般的
には原子状水素の選択的作用よりは小さい。原子状水素
では黒鉛をダイヤモンドの100倍以上の速度でエツチン
グするのに対し、酸素は10倍程度と言われている。しか
しながら酸素の黒鉛エツチング速度は十分に速いので、
きわめて微量の添加で有効である。すなわち酸素の添加
量は、該混合ガス中の酸素分圧が0.0001×PTorr以上で
0.03×PTorr以下であることが好ましい。0.0001×PTorr
未満では効果が認められず、0.03×PTorrを越えるとダ
イヤモンドの析出速度が小さくなり好ましくない。この
酸素は有機化合物中に含まれる酸素原子に由来するもの
であつてもよい。
Further, the deposition of non-diamond-like carbon cannot be completely prevented only under the conditions of P <10, 10 <P × N <100, because the pressure of the mixed gas is low and the atomic hydrogen is also relatively small. . Therefore, addition of oxygen is indispensable to supplement the effect. Oxygen is also known to have the effect of selectively etching graphite like atomic hydrogen, but is generally smaller than the selective effect of atomic hydrogen. It is said that atomic hydrogen etches graphite at a rate more than 100 times faster than diamond, while oxygen is about 10 times faster. However, the graphite etching rate of oxygen is fast enough,
It is effective with a very small amount of addition. That is, the amount of oxygen added is such that the oxygen partial pressure in the mixed gas is 0.0001 × PTorr or more.
It is preferable to be 0.03 × PTorr or less. 0.0001 × PTorr
If it is less than 0.03 × PTorr, the effect is not recognized, and if it exceeds 0.03 × PTorr, the deposition rate of diamond is decreased, which is not preferable. This oxygen may be derived from an oxygen atom contained in the organic compound.

さらに、水素分圧については0.9×PTorr以上で0.999
×PTorr以下とすることが好ましい。水素分圧が0.9×PT
orr未満では非ダイヤモンド炭素の析出を妨げず、0.999
×PTorrを越えると、相対的に有機化合物が少なくなり
好ましくない。
Furthermore, the hydrogen partial pressure is 0.999
× PTorr or less is preferable. Hydrogen partial pressure 0.9 × PT
Less than orr does not prevent non-diamond carbon deposition, 0.999
If it exceeds × PTorr, the amount of organic compounds relatively decreases, which is not preferable.

なお基材温度は700℃〜1200℃であることが好まし
い。700℃未満又は1200℃を越えると、ダイヤモンドが
析出しないからである。
In addition, it is preferable that a base material temperature is 700 to 1200 degreeC. If the temperature is less than 700 ° C or exceeds 1200 ° C, diamond does not precipitate.

〔実施例〕〔Example〕

実施例1 熱CVD装置において、タングステンフイラメントを225
0℃とし、基材にはモリブデン(Mo)板を用いて、該基
材温度を980℃に保ち、フイラメントと基材との距離を
種々に変えて、ダイヤモンド被覆を試みた。従来法の混
合ガスはH2:CH4=99:1(容積比)、本発明法の混合ガス
はH2:n−C4H10:O2=98:1.9:0.1(容積比)である。いず
れの方法も各5時間反応を続けコーテイングした後、膜
厚の測定と得られた膜の同定をラマン分光によつて行つ
た。結果を表−2に示す。
Example 1 In a thermal CVD apparatus, tungsten filament was 225
The temperature was set to 0 ° C., a molybdenum (Mo) plate was used as the substrate, and the temperature of the substrate was kept at 980 ° C., and the distance between the filament and the substrate was variously changed, and diamond coating was attempted. The mixed gas of the conventional method is H 2 : CH 4 = 99: 1 (volume ratio), and the mixed gas of the present invention is H 2 : n-C 4 H 10 : O 2 = 98: 1.9: 0.1 (volume ratio). is there. In each case, the reaction was continued for 5 hours, and after coating, the film thickness was measured and the obtained film was identified by Raman spectroscopy. Table 2 shows the results.

実施例2 実施例1と同じ熱CVD装置を用いて、実施例1の本発
明法と同じくH2:n−C4H10:O2=98:1.9:0.1(容積比)の
混合ガスを5Torrで流し、タングステンフイラメントか
ら2.5cm離れたところに超硬合金製ツイストドリルφ1.0
mmの、先端がくるようにガス流れに平行に該ドリルを配
置し、ダイヤモンドを3時間被覆したところ、ドリルの
切刃部には均一にダイヤモンドが被覆されていた。
Example 2 Using the same thermal CVD apparatus as in Example 1, a mixed gas of H 2 : n-C 4 H 10 : O 2 = 98: 1.9: 0.1 (volume ratio) was used as in the method of the present invention of Example 1. Flow at 5 Torr, and place a cemented carbide twist drill φ1.0 at a distance of 2.5 cm from the tungsten filament.
The drill was placed in parallel with the gas flow so that the tip of the drill came in mm, and the diamond was coated for 3 hours. As a result, the cutting edge of the drill was uniformly coated with diamond.

実施例3 マイクロ波プラズマCVD装置において、導波管から30c
m離れたところに超硬合金チツプ(ISO K−10、型番SPG
321)を配置し、表−3に示す各種条件にて5時間ダイ
ヤモンドの被覆を行なつた。結果をあわせて表−3に示
すが、本発明の限定条件によつて、立体形状のチツプに
均一なダイヤモンド被覆ができることがわかる。又、す
くい面からのダイヤモンド被覆可能距離が大きい程、均
一に被覆できるといえる。
Example 3 In a microwave plasma CVD apparatus, 30 c
m away from the cemented carbide chip (ISO K-10, model number SPG
321) was arranged, and diamond coating was performed under various conditions shown in Table 3 for 5 hours. The results are shown in Table 3, which shows that the three-dimensional chip can be uniformly coated with diamond under the limited conditions of the present invention. In addition, it can be said that the larger the distance over which the diamond can be covered from the rake face, the more uniformly the diamond can be covered.

実施例4 実施例3と同一のマイクロ波プラズマCVD装置におい
て、導波管の中心から3.0cm離れたところに超硬合金チ
ツプ(ISO K−10、型番SPG322)を配置し、2.45GHzのマ
イクロ波の電力を500Wかけ、反応ガスとして5TorrのH2:
n−C4H9OH=98:2(容積比)の混合ガスを流した。ちな
みに、この条件ではP=5、N=4なので、P×N=20
である。また、酸素分圧は5×2/100×1/2=0.05(Tor
r)であるため、Pに対しては0.05/5=0.01であり、水
素分圧はPに対し0.98であるので両者共に本発明の範囲
内である。以上の条件で2時間被覆を行なつたところ、
厚さ5μmのダイヤモンドが、すくい面から1mm以上コ
ーテイングされていた。なお本実施例及び実施例1〜3
での膜の同定はラマン分光法によつた。
Example 4 In the same microwave plasma CVD apparatus as in Example 3, a cemented carbide chip (ISO K-10, model number SPG322) was placed 3.0 cm away from the center of the waveguide, and a microwave of 2.45 GHz was used. Power of 500 W and 5 Torr of H 2 as reactant gas:
n-C 4 H 9 OH = 98: it flowed a gaseous mixture of 2 (volume ratio). Incidentally, since P = 5 and N = 4 under this condition, P × N = 20
It is. The oxygen partial pressure is 5 × 2/100 × 1/2 = 0.05 (Tor
Since r), 0.05 / 5 = 0.01 for P and the hydrogen partial pressure is 0.98 for P, so both are within the scope of the present invention. After coating for 2 hours under the above conditions,
A diamond having a thickness of 5 μm was coated at least 1 mm from the rake face. Note that this embodiment and Examples 1 to 3
The film was identified by Raman spectroscopy.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明は立体形状をした基材に
も均一にダイヤモンドを被覆できる、実用性の非常に高
いダイヤモンドの気相合成法である。
As described above, the present invention is a very practical diamond vapor-phase synthesis method capable of uniformly coating a three-dimensional substrate with diamond.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】有機化合物ガス,水素ガス及び酸素ガスの
混合ガスを励起状態として700℃〜1200℃に加熱した基
材上に導入することにより該有機化合物を分解させてダ
イヤモンドを合成するダイヤモンドの気相合成法におい
て、該混合ガスの圧力をPTorr,該有機化合物1分子中に
含有する炭素数をN個とするとき、P<10かつ10<P×
N<100なる関係を満足しており、かつ該混合ガス中の
酸素分圧が0.0001×PTorr以上0.03×PTorr以下であり、
水素分圧が0.9×PTorr以上0.999×PTorr以下であること
を特徴とするダイヤモンド気相合成法。
An organic compound gas, a hydrogen gas and an oxygen gas are introduced into a substrate heated to 700 ° C. to 1200 ° C. in an excited state to decompose said organic compound to synthesize diamond. In the gas phase synthesis method, when the pressure of the mixed gas is PTorr and the number of carbon atoms contained in one molecule of the organic compound is N, P <10 and 10 <P ×
The relationship N <100 is satisfied, and the oxygen partial pressure in the mixed gas is 0.0001 × PTorr or more and 0.03 × PTorr or less,
A diamond gas phase synthesis method, wherein the hydrogen partial pressure is 0.9 × PTorr or more and 0.999 × PTorr or less.
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