JP2752753B2 - Synthesis method of diamond by combustion flame - Google Patents

Synthesis method of diamond by combustion flame

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JP2752753B2 JP34322989A JP34322989A JP2752753B2 JP 2752753 B2 JP2752753 B2 JP 2752753B2 JP 34322989 A JP34322989 A JP 34322989A JP 34322989 A JP34322989 A JP 34322989A JP 2752753 B2 JP2752753 B2 JP 2752753B2
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は耐摩耗性、耐蝕性、高熱伝導性、高比弾性等
の特性を有し、光学材料、超硬工具材、研磨材、摺動
材、耐蝕材、音響振動材、刃先材用部材等に有用な膜
状、粒状のダイヤモンドの気相法合成方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention has characteristics such as wear resistance, corrosion resistance, high thermal conductivity, and high specific elasticity, and is used for optical materials, carbide tool materials, abrasive materials, and sliding materials. The present invention relates to a vapor-phase method for synthesizing film-like or granular diamond useful for a moving material, a corrosion-resistant material, an acoustic vibration material, a member for a cutting edge material, and the like.

<従来の技術> ダイヤモンドの合成法としては、超高圧条件下での、
鉄、ニッケル系等の触媒による合成法や爆薬法にとる黒
鉛の直接変換法が従来より実施されている。
<Conventional technology> As a method for synthesizing diamond, under ultra-high pressure conditions,
2. Description of the Related Art A direct conversion method of graphite by a synthesis method using an iron or nickel-based catalyst or an explosive method has been conventionally performed.

近年低圧CVD法として、炭化水素または窒素、酸素等
を含む有機化合物と水素との混合ガスを熱フィラメン
ト、マイクロ波プラズマ、高周波プラズマ、直流放電プ
ラズマ、直流アーク放電等により、励起状態としてダイ
ヤモンドを合成する方法が開発された。
In recent years, as a low-pressure CVD method, diamond has been synthesized as an excited state using a mixed gas of hydrocarbon or an organic compound containing nitrogen, oxygen, etc. and hydrogen by hot filament, microwave plasma, high frequency plasma, DC discharge plasma, DC arc discharge, etc. A way was developed.

本出願の発明者らはぜ機CVD法を改良した方法とし
て、ダイヤモンド析出用原料化合物を不完全燃焼領域を
有するように燃焼させ、該不完全燃焼領域またはその近
傍に設けた基材にダイヤモンドを析出させる燃焼炎法の
ダイヤモンド合成法を開発し、第35回応用物理学会関係
連合講演会(講演予稿集第2分冊434頁29a−T−1)に
て発表し、特開平1−282193号として開示した。さらに
特願平1−246382号において、燃焼炎の内炎部にアルゴ
ンガスを燃焼ガスとは別に直接導入することを特徴とす
る燃焼炎法透明性ダイヤモンドの合成法として出願し
た。前者は有機化合物を主体とした単一あるいは混合ガ
スの酸素による燃焼であり、有機化合物中の炭素はほと
んど燃焼で消費される。このため生成するダイヤモンド
の品質もそれほどよくなく、特に収率については高いも
のは得られない。また後者は第三成分としてアルゴンを
添加することにより、高品質のダイヤモンドが得られる
が、その析出速度は大きいとはいえず収率も高くなかっ
た。
As an improved method of the CVD apparatus, the inventors of the present application burn a diamond deposition raw material compound so as to have an incomplete combustion region, and deposit diamond on a substrate provided in or near the incomplete combustion region. Developed a diamond synthesis method for the combustion flame method to be deposited, and presented it at the 35th Annual Conference of the Japan Society of Applied Physics (Preliminary Proceedings, Volume 2, p.434, 29a-T-1). Disclosed. Further, in Japanese Patent Application No. Hei 1-246382, an application was made as a method for synthesizing a transparent diamond using a combustion flame method, wherein argon gas is directly introduced into the inner flame portion of the combustion flame separately from the combustion gas. The former is a combustion using oxygen of a single or mixed gas mainly composed of an organic compound, and carbon in the organic compound is almost consumed by the combustion. For this reason, the quality of the produced diamond is not so good, and a particularly high yield cannot be obtained. In the latter, high-quality diamond can be obtained by adding argon as the third component, but the deposition rate is not high and the yield is not high.

<発明が解決しようとする課題> 前記燃焼炎法のダイヤモンド合成法は原料化合物によ
り、燃焼炎を形成させるのみで、基材上にダイヤモンド
を析出させることが可能であり、従来のCVD法にくらべ
て画期的に優れた方法である。しかし、近年ダイヤモン
ドの需要の増加と共に、簡易な手段でしかも大量の高品
質の膜状あるいは粒状のダイヤモンドに対する要求が高
まっている。
<Problems to be Solved by the Invention> In the diamond synthesis method of the combustion flame method, it is possible to deposit diamond on a base material only by forming a combustion flame with a raw material compound. This is a revolutionary method. However, in recent years, with an increase in demand for diamond, there has been an increasing demand for a large amount of high-quality film-like or granular diamond using simple means.

<課題を解決するための手段> 本発明者等は、燃焼炎法により高品位のダイヤモンド
を高速にて析出させる合成法について鋭意研究の結果、
燃焼領域に有機化合物または有機化合物、アルゴンの混
合ガスを燃焼炎形成ガスとは別に直接導入することによ
り、目的を達成することを確認して本発明を完成した。
<Means for Solving the Problems> The present inventors have conducted intensive studies on a synthesis method for depositing high-quality diamond at high speed by a combustion flame method,
The present invention was completed by confirming that the object was achieved by directly introducing an organic compound or a mixed gas of an organic compound and argon into the combustion region separately from the combustion flame forming gas.

即ち本発明は燃焼炎の内炎部、すなわち既に形成され
ているコアー(白心)の近傍の高温プラズマ部へ、外部
より燃焼炎形成ガスとは組成を異にした有機化合物また
は有機化合物、アルゴンの混合ガスを燃焼炎形成ガスと
は別に直接導入することを特徴とする、燃焼炎法高速析
出ダイヤモンドの合成法に関する。
That is, according to the present invention, an organic compound or an organic compound having a composition different from that of the combustion flame forming gas, argon, or the like is externally supplied to the internal flame portion of the combustion flame, that is, the high temperature plasma portion near the already formed core (white heart). The present invention relates to a method for synthesizing a high-speed deposited diamond by the combustion flame method, wherein the mixed gas is directly introduced separately from the combustion flame forming gas.

本発明に使用するダイヤモンド合成用炭素源としては
メタン、エタン、プロパン、ブタン等の飽和炭化水素、
エチレン、プロピレン、ブチレン、アセチレン等の不飽
和炭化水素、ベンゼン、スチレン等の芳香族炭化水素、
エチルアルコール等のアルコール類、アセトン等のケト
ン基を含む化合物、ジエチルエーテル等のエーテル類、
その他アルデヒド化合物、含窒素化合物、一酸化炭素等
全てが使用可能である。
As the carbon source for diamond synthesis used in the present invention, methane, ethane, propane, saturated hydrocarbons such as butane,
Unsaturated hydrocarbons such as ethylene, propylene, butylene, and acetylene; aromatic hydrocarbons such as benzene and styrene;
Alcohols such as ethyl alcohol, compounds containing a ketone group such as acetone, ethers such as diethyl ether,
In addition, all aldehyde compounds, nitrogen-containing compounds, carbon monoxide and the like can be used.

本発明においては前記のダイヤモンド合成用原料ガ
ス、又は(及び)混合ガスを不完全燃焼領域中又は炎外
の非酸化性でかつ炎の近傍のダイヤモンド析出可能に励
起された流域にダイヤモンド析出用基材を存在させるこ
とが必要である。また前記のダイヤモンド合成用原料ガ
スの酸素を添加し、燃焼を酸素を含まない雰囲気、或は
酸素を含む雰囲気中でダイヤモンドを析出状態に励起さ
れた不完全燃焼領域を生成させる、具体例としては前者
の例では不活性ガス雰囲気中での燃焼を、また後者の例
としては大気開放中での燃焼を例示できる。
In the present invention, the source gas for diamond synthesis or (and / or) the mixed gas is introduced into the non-oxidizing and out-of-flame non-oxidizing and near-flame-excited basin where the diamond can be deposited. It is necessary for the material to be present. Further, the oxygen of the source gas for diamond synthesis is added, and combustion is performed in an atmosphere containing no oxygen or in an atmosphere containing oxygen to generate an incomplete combustion region in which diamond is excited to a precipitated state. In the former example, combustion in an inert gas atmosphere can be exemplified, and in the latter example, combustion in the atmosphere open can be exemplified.

これらのダイヤモンドの気相合成において有機原料化
合物が燃焼炎中で加熱と酸素との反応で分離解離、さら
に反応して、ラジカル化した活性種から例えばC,C2,CH,
CH2,CH3などが発生する。本発明方法では燃焼炎の内炎
部に有機化合物を注入することにより高熱により分解、
解離を行なわしめ、クラスター化あるいはラジカル化し
て、Cラジカル、C2ラジカル、CHラジカル等の活性種と
衝突を繰り返し、ラジカルの運動量が高められ、全体と
してダイヤモンド生成に好ましい雰囲気となる。この雰
囲気における析出ダイヤモンドの性状は著しく向上し、
同時に析出速度も非常に高められる。
In the vapor phase synthesis of these diamonds, the organic source compound is separated and dissociated by heating and reaction with oxygen in the combustion flame, and further reacts to form, for example, C, C 2 , CH,
CH 2 , CH 3 and the like are generated. In the method of the present invention, decomposition by high heat by injecting an organic compound into the inner flame portion of the combustion flame,
Tighten performed dissociation, are clustered or radicalized, C radical, C 2 radical, repeatedly active species and the collision of such CH radical, momentum of radicals is increased, a preferable atmosphere diamond product as a whole. The properties of the precipitated diamond in this atmosphere are significantly improved,
At the same time, the deposition rate is greatly increased.

例えば、アセチレン、スチレン、アレン、プロパン、
エチルアルコール、メチルアルコール、ベンゼン等の原
料ガスに酸素を添加し、大気開放系で燃焼炎を形成し、
酸素添加量の調整により不完全燃焼域の体積を調整する
ことが可能である。
For example, acetylene, styrene, allene, propane,
Add oxygen to raw material gas such as ethyl alcohol, methyl alcohol, benzene, etc. to form combustion flame in open air system,
It is possible to adjust the volume of the incomplete combustion zone by adjusting the amount of added oxygen.

一例をあげるならば酸素アセチレン系の場合、O2/C2H
2の比は0.75〜1が好ましく、より好ましくは0.8〜0.95
である。0.75より少ない場合はすすの発生が生じやす
い。これらの場合の不完全燃焼領域である内炎の温度は
2000〜3000℃であり、補助励起手段は必要としない。一
般的にはダイヤモンドの合成温度は1500℃以上が望まし
い。析出基体温度は500〜1200℃で、より好ましくは800
〜1100℃であり、冷却することによりこの基体温度範囲
に制御可能である。
For example, in the case of oxygen acetylene, O 2 / C 2 H
The ratio of 2 is preferably from 0.75 to 1, more preferably from 0.8 to 0.95.
It is. If it is less than 0.75, soot is likely to occur. In these cases, the temperature of the inner flame, which is the region of incomplete combustion, is
2000-3000 ° C., no auxiliary excitation means required. Generally, the synthesis temperature of diamond is desirably 1500 ° C or higher. The deposition substrate temperature is 500-1200 ° C., more preferably 800
11100 ° C., and can be controlled to this substrate temperature range by cooling.

ダイヤモンド析出用基材は通常低圧CVD法で用いられ
るものが使用できる。即ちSiウェハー、SiC焼結体、SiC
粒状物の外にW,WC,Mo,TiC,TiN,サーメット,超硬合金工
具鋼,高速度鋼等の形状物及び粒状物を例示できる。
As a substrate for diamond deposition, a substrate usually used in a low pressure CVD method can be used. That is, Si wafer, SiC sintered body, SiC
In addition to the granular material, shapes and granular materials such as W, WC, Mo, TiC, TiN, cermet, cemented carbide tool steel, and high-speed steel can be exemplified.

ダイヤモンドが析出する流域は燃焼炎中の通常内炎と
称される酸素不足の領域である。一般的に酸素過剰領域
は高熱で、例えばダイヤモンドが形成されても過剰の酸
素によりCO,CO2となり消失する。即ちこの領域ではダイ
ヤモンドは析出しないと考えられる。尚、ダイヤモンド
析出領域は酸素不足であり、比較的低温である。そして
この領域においては原料ガスより炭化水素ラジカル(活
性種)の生成の条件に励起することが必要である。
The basin where diamonds are deposited is a region of oxygen deficiency, commonly referred to as internal flame in the combustion flame. In general, the oxygen-excess region has a high heat. For example, even if diamond is formed, it is converted into CO and CO 2 by excess oxygen and disappears. That is, it is considered that diamond does not precipitate in this region. Incidentally, the diamond deposition region is deficient in oxygen and has a relatively low temperature. In this region, it is necessary to excite the raw material gas under conditions for producing hydrocarbon radicals (active species).

次にこのように燃焼状態を調整した本発明の有機化合
物等の添加物の注入法について、酸素−アセチレン系の
場合を例として図面に基ずいて説明する。
Next, the method of injecting the additive such as the organic compound of the present invention in which the combustion state is adjusted as described above will be described with reference to the drawings, taking the case of an oxygen-acetylene system as an example.

第1図(a),(b)は本発明の方法を実施するため
のバーナーの一例、火口1を示すもので、中心に有機化
合物等からなる添加物の噴出口2があり、周囲にアセチ
レン等の原料ガス噴出口3が配置されている。通常添加
物の噴出口はアセチレン等の原料ガス噴出口より口径が
大である。
FIGS. 1 (a) and 1 (b) show an example of a burner for carrying out the method of the present invention, which is a crater 1 having a spout 2 for an additive made of an organic compound or the like in the center and acetylene in the periphery. Etc. are disposed. Usually, the spout of the additive has a larger diameter than the spout of a raw material gas such as acetylene.

第2図は前記の火口1をもつバーナーよりの燃焼炎を
示すもので、燃焼炎は内炎6、外炎7、白心4、中央の
ラジカル炎(仮称)5により構成されることが示されて
いる。ラジカル炎形成のためには添加物の組成が燃焼形
成ガスと異なることが必要である。特に酸素は無酸素
か、非常に少いことが好ましい。
FIG. 2 shows a combustion flame from the burner having the crater 1 described above. The combustion flame is composed of an inner flame 6, an outer flame 7, a white heart 4, and a radical flame (tentative name) 5 at the center. Have been. For radical flame formation, it is necessary that the composition of the additive be different from the combustion forming gas. In particular, it is preferable that oxygen is oxygen-free or very low.

第3図はバーナー火口1より、水冷支持台8に担持さ
れた析出基体9に向け前記燃焼炎を吹き付けた場合の燃
焼炎の状況を示すもので、図に示すように基体に炎がぶ
つかるために燃焼炎は図に示すような流れとなり、励起
された添加物がC2ラジカル、CHラジカルを始めとするカ
ーボン含有の活性種と共に内炎6の内部に封じ込められ
たラジカル炎5となる。
FIG. 3 shows the state of the combustion flame when the combustion flame is blown from the burner crater 1 toward the deposition substrate 9 supported on the water-cooled support 8 because the flame hits the substrate as shown in the figure. The combustion flame flows as shown in the figure, and the excited additive becomes a radical flame 5 enclosed inside the internal flame 6 together with carbon-containing active species such as C 2 radicals and CH radicals.

ラジカル炎内においては (H・C)ラジカル+C2H2→{ダイヤモンド前駆体}
ラジカルH2 の反応が起こると考えられる。
In the radical flame, (HC) radical + C 2 H 2 → {Diamond precursor}
Reaction of the radical H 2 is believed to occur.

又{H・C}ラジカルと各種のカーボン含有、ラジカ
ルと原子状水素の接触により、活性が高まり、より多く
基体に到着することにより、高品位で透明性の高い自形
の発達したダイヤモンドが高速に、且つ広域に成長する
ものと考えられる。
In addition, {H ・ C} radicals and various kinds of carbon, and the contact between radicals and atomic hydrogen increase the activity. By reaching more substrates, high quality, highly transparent and self-developed diamond can be produced at high speed. It is thought that it will grow in a wide area.

尚、本発明方法を実施するにあたり、基体の設置位置
は、酸素−アセチレン系の場合は、白心の先端から0〜
10mm、その他の系の場合は火口から2〜10mmの位置に設
定するのが好ましい。
In carrying out the method of the present invention, the installation position of the substrate is 0 to 0 from the tip of the white heart in the case of oxygen-acetylene.
It is preferably set to 10 mm, and in the case of other systems, to a position 2 to 10 mm from the crater.

更に本発明方法を実施するに際して供給する添加用の
ダイヤモンド形成原料はC2H2に対して、有機化合物/C2H
2が1vol%〜10vol%が好ましい。
Further with respect to formation of diamond material is C 2 H 2 for additive supplying practicing the present invention method, an organic compound / C 2 H
2 is preferably 1 vol% to 10 vol%.

有機化合物が少ないとダイヤモンド析出量が減少し、
多すぎるとグラファイト化し、ダイヤモンドが得られな
い。また添加用原料にArガスを混入させると高品位で透
明性の高い自形の発達したダイヤモンドがえられる。Ar
ガスの混入比率はAr/有機化合物が5〜70vol%、好まし
くは15vol%〜50vol%である。アセチレン/酸素炎の内
炎は薄い青色であるが、一般に有機化合物を内炎部に導
入すると、ラジカル炎部分が変色する。メタンの場合は
黄色にプロパンではだいだい色になる。これらにArを混
入すると、元の色調はやわらぎ薄黄色、薄だいだい色に
なり、従って導入効果がある部分が明確に識別される。
また内炎部に導入された有機化合物の分解、解離を促進
するために酸素を加えることも有効であるが、原料及び
添加用有機化合物の全体の燃焼炎が、酸素添加量の調整
により不完全燃焼域に保たれる範囲でなければならな
い。
When the amount of organic compounds is small, the amount of diamond deposition decreases,
If it is too much, it is graphitized and diamond cannot be obtained. When Ar gas is mixed into the raw material for addition, a high-quality, highly transparent and self-developed diamond can be obtained. Ar
The mixing ratio of the gas is such that Ar / organic compound is 5 to 70 vol%, preferably 15 to 50 vol%. Although the internal flame of an acetylene / oxygen flame is light blue, generally, when an organic compound is introduced into the internal flame, the radical flame discolors. In the case of methane, it becomes yellow, and in propane, it becomes more and more colored. When Ar is mixed into these, the original color tone becomes soft pale yellow and gradually becomes lighter color, and therefore, the portion having the introduction effect is clearly identified.
It is also effective to add oxygen to promote the decomposition and dissociation of the organic compound introduced into the internal flame, but the entire combustion flame of the raw material and the organic compound for addition may be incomplete due to the adjustment of the oxygen addition amount. It must be within the combustion range.

一方有機化合物の分解、解離によりC,C2,CH,CH2,CH3
などのラジカルが発生するが、これらの活性化を高める
ため、一定量の水素ガスやH2Oが加えられることも有効
である。これらは高温にて、原子状水素やOHラジカルに
分解する。原子状水素は前述の「ダイヤモンド前駆体」
ラジカルと衝突を繰り返すことによって、その活性寿命
を高め、ダイヤモンドの形成に大きく寄与し、またOHラ
ジカルは、生成されるグラファイトを除去し高品質のダ
イヤモンドの形成に役立つと考えられる。
On the other hand, C, C 2 , CH, CH 2 , CH 3
Such radicals are generated, but it is also effective to add a certain amount of hydrogen gas or H 2 O to enhance the activation of these radicals. These decompose at high temperatures into atomic hydrogen and OH radicals. Atomic hydrogen is the aforementioned "diamond precursor"
By repeating collisions with radicals, the active lifetime is increased, which greatly contributes to the formation of diamond. OH radicals are thought to remove generated graphite and help to form high-quality diamond.

<実施例1> 第1図(a)に示されるようにアセチレンバーナー火
口1を下向きに固定した。尚、バーナー口はスリット外
径3.4mm、スリット内径2.9mm、中心に添加物噴出口は直
径0.9mmである。次にアセチレン5.0l/min、酸素4.6lmin
(酸素アセチレン比0.92)、添加物のプロパンを150cc/
minの流量でバーナーに供給し、第2図に示すように大
気中で燃焼炎を形成した。この後、第3図に示すように
20mm角、厚さ0.5mmのMo基板9を水冷支持台8に固定
し、白心より7mmの距離に移動し、固定した。この時の
基板温度を約1000℃に調整した。20分の反応後、基板堆
積物を光学顕微鏡により観察を行ったところ、自形のよ
く発達したブロッキーなダイヤモンド結晶が基板全面に
分散分布していることを確認した。更にこのダイヤモン
ドの顕微ラマン分光分析を行った結果、ラマンシフト13
33cm-1にダイヤモンド結晶による鋭いピーク1本のみを
示した。又粒径を測定したところ平均約100μmで透明
性のあるブロッキーな自形ダイヤモンド粒であることが
認められ、またその収量は0.03gであった。
<Example 1> The acetylene burner crater 1 was fixed downward as shown in Fig. 1 (a). The burner opening has a slit outer diameter of 3.4 mm and a slit inner diameter of 2.9 mm, and the additive outlet at the center has a diameter of 0.9 mm. Next, acetylene 5.0l / min, oxygen 4.6lmin
(Oxygen acetylene ratio 0.92), propane additive 150cc /
The mixture was supplied to the burner at a flow rate of min, and a combustion flame was formed in the atmosphere as shown in FIG. Thereafter, as shown in FIG.
A 20 mm square, 0.5 mm thick Mo substrate 9 was fixed to the water-cooled support 8, moved to a distance of 7 mm from the white center and fixed. The substrate temperature at this time was adjusted to about 1000 ° C. After the reaction for 20 minutes, the substrate deposit was observed with an optical microscope, and it was confirmed that a well-developed, blocky diamond crystal having a good shape was dispersed and distributed over the entire surface of the substrate. Further microscopic Raman spectroscopy analysis of this diamond showed a Raman shift of 13
Only one sharp peak due to the diamond crystal was shown at 33 cm -1 . When the particle size was measured, it was found to be transparent and blocky self-shaped diamond particles having an average of about 100 μm, and the yield was 0.03 g.

<実施例2> アセチレンバーナー火口を実施例1と同様に下向きに
固定し、バーナー火口より7mmの距離にシリコンウェハ
ー20mm角、厚さ0.3mmの基板を温度900℃になるように水
冷支持台に固定した。バーナーにアセチレン、5.0l/mi
n、酸素4.4l/min(酸素/アセチレン比0.88)を導入し
てから大気中で燃焼炎を形成し、更にバーナーの中心穴
からメタン150cc/min、アルゴン50cc/minを導入し、薄
黄色の炎を形成させ、基板距離の白心から7mmに調整設
置した後、20分間反応させた。
<Example 2> An acetylene burner crater was fixed downward in the same manner as in Example 1, and a 20 mm square, 0.3 mm thick silicon wafer was placed on a water-cooled support stand at a temperature of 900 ° C at a distance of 7 mm from the burner crater. Fixed. Acetylene to burner, 5.0l / mi
n, introduce oxygen 4.4l / min (oxygen / acetylene ratio 0.88), then form a combustion flame in the atmosphere, further introduce methane 150cc / min, argon 50cc / min from the center hole of the burner, light yellow After a flame was formed and adjusted to 7 mm from the white center of the substrate distance, it was reacted for 20 minutes.

反応終了後、基板上の堆積物を光学顕微鏡で観察した
ところ、ダイヤモンド自形を有し、しかも透明性の高い
多数の粒を確認した。又、ラマン分光測定により1333cm
-1に鋭いダイヤモンド結合によるピーク1本のみを認め
た。更にこのピークの半値幅は天然ダイヤモンド単結晶
のそれに極めて近いものであることが判明した。尚、透
明な自形のよく発達したダイヤモンドの粒径は60μmで
あり0.02gを得た。
After completion of the reaction, the deposits on the substrate were observed with an optical microscope. As a result, a number of highly transparent grains having a diamond shape were confirmed. 1333cm by Raman spectroscopy
Only one peak due to sharp diamond bonding was recognized at -1 . Further, it was found that the half width of this peak was very close to that of a natural diamond single crystal. The particle size of the transparent and well-developed diamond was 60 μm, and 0.02 g was obtained.

<比較例1> 実施例1と同じバーナー、基板位置、生成方法でアセ
チレン5.0l/min、酸素4.6l/min、添加物のプロパンを無
くして、20分間合成を行った。その結果0.004gのダイヤ
モンドの収量を得た。
<Comparative Example 1> Synthesis was performed for 20 minutes using the same burner, substrate position, and generation method as in Example 1 except that 5.0 l / min of acetylene, 4.6 l / min of oxygen, and propane as an additive were removed. As a result, a yield of 0.004 g of diamond was obtained.

<実施例3> 実施例2と同じバーナー、基板位置、生成方法で、ア
ルゴンの添加無しで、すなわちアセチレン5.0l/min、酸
素4.4l/min、メタン150cc/minで20分間合成を行ない、
その結果、平均粒径30μmの灰黒色の自形発達したダイ
ヤモンドが0.015g得られた。
<Example 3> The same burner, substrate position and production method as in Example 2 were used without addition of argon, that is, synthesis was performed for 20 minutes with 5.0 l / min of acetylene, 4.4 l / min of oxygen, and 150 cc / min of methane,
As a result, 0.015 g of a grayish black self-developed diamond having an average particle diameter of 30 μm was obtained.

<比較例3> 実施例1と同じバーナー、基板位置、方法で、中心穴
からの第3成分の添加を行わず、予め燃焼ガスであるア
セチレンにプロパンを混合する。すなわちアセチレン5.
0l/min、それぞれプロパン150cc/minを予混合し、酸素
4.4l/minで20分間合成を行った。その結果、灰黒色のダ
イヤモンド0.002gを得、収率については低下していた。
<Comparative Example 3> Propane was previously mixed with acetylene as a combustion gas by the same burner, substrate position and method as in Example 1 without adding the third component from the center hole. That is, acetylene 5.
0l / min, each with 150cc / min of propane premixed, oxygen
Synthesis was performed at 4.4 l / min for 20 minutes. As a result, 0.002 g of gray-black diamond was obtained, and the yield was reduced.

<発明の効果> 燃焼炎法において燃焼炎の内炎部に有機化合物ガスを
燃焼ガスとは別に導入するという簡単な手段を加えるこ
とにより、自形のよく発達したダイヤモンド粒を高速析
出させることができ、更にアルゴンガスを加えると透明
性の高いダイヤモンド粒をも得ることが可能となった。
<Effect of the Invention> By adding a simple means of introducing an organic compound gas separately from the combustion gas into the inner flame portion of the combustion flame in the combustion flame method, it is possible to precipitate the self-shaped well-developed diamond grains at a high speed. It was possible to obtain highly transparent diamond grains by adding argon gas.

本方法によってダイヤモンドの収率が飛躍的に高める
ことができる。
By this method, the yield of diamond can be dramatically increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(a),(b)は本発明を実施するためのバーナ
ー火口のアセチレン噴出口、アルゴン噴出口の配置を示
す。 第2図は第1図の火口を有するバーナーより本発明方法
により形成された燃焼炎の構造を示す。 第3図はバーナー火口に間隔を置いて基板を設けた場合
の燃焼炎の流れを示す図である。 図において1はバーナー火口、2は添加物噴出口、3は
燃焼炎形成ガス噴出口、4は白心、5はラジカル炎、6
は内炎、7は外炎、8は水冷支持台、9はダイヤモンド
析出基体を示す。
1 (a) and 1 (b) show the arrangement of an acetylene outlet and an argon outlet of a burner crater for carrying out the present invention. FIG. 2 shows the structure of a combustion flame formed by the method of the present invention from the burner having the crater of FIG. FIG. 3 is a view showing a flow of a combustion flame when substrates are provided at intervals in a burner crater. In the figure, 1 is a burner crater, 2 is an additive outlet, 3 is a combustion flame forming gas outlet, 4 is a white heart, 5 is a radical flame, 6
Denotes an internal flame, 7 denotes an external flame, 8 denotes a water-cooled support, and 9 denotes a diamond deposition substrate.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】燃焼炎の内炎部に燃焼炎形成ガスとは組成
を異にした有機化合物または有機化合物、アルゴンの混
合ガスを燃焼炎形成ガスとは別に導入することを特徴と
する燃焼炎によるダイヤモンドの合成法。
A combustion flame characterized in that an organic compound having a different composition from the combustion flame forming gas or a mixed gas of an organic compound and argon is introduced into the inner flame portion of the combustion flame separately from the combustion flame forming gas. Method of diamond synthesis.
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