JP3597033B2

JP3597033B2 - ダイヤモンドまたは立方晶窒化ホウ素の結晶成長方法

Info

Publication number: JP3597033B2
Application number: JP370398A
Authority: JP
Inventors: 裕彦大坪; 哲朗桜井
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Showa Denko KK
Priority date: 1998-01-12
Filing date: 1998-01-12
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2018-01-12
Also published as: JPH11197489A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイヤモンドまたは立方晶窒化ホウ素の結晶成長方法に係わり、より詳しくはダイヤモンドまたは立方晶窒化ホウ素を超高圧，高温下で合成するにおいて種結晶を効率よく規則的に配置することにより、機械的強度に優れ、粒度の揃った結晶を高い生産性で製造するダイヤモンドまたは立方晶窒化ホウ素の結晶成長方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
静水圧法でダイヤモンド及び立方晶窒化ホウ素を合成する場合、発生する核の数を制御し、相平衡線のごく近傍にある温度と圧力の下で結晶を成長させることが包有物の少ない、形の良い結晶を得る上で重要である。従って、種結晶を用いて発生する核の数を制御することは有効な手段である。
【０００３】
しかし、たとえ核の数を制御し得ても、上記高圧相物質の安定領域側の相平衡線のごく近傍にある温度、圧力条件に保持する必要があるが、工業的な超高圧合成装置において反応部の温度、圧力条件を目的の値に制御することは容易でない。そのため、種結晶を用いても、粒度分布幅が小さく、結晶成長率が大きく、熱衝撃強度、圧壊強度その他の機械的特性に優れるダイヤモンド及び立方晶窒化ホウ素結晶を高い生産性を以て製造することは困難である。
【０００４】
そこで、特開昭６１−６８３９５号公報および特開昭６１−６８３９８号公報に、反応部である種結晶の周囲の温度、圧力条件を制御するために、溶媒物質または原料物質（非ダイヤモンド炭素および低圧相窒化ホウ素）の板に特定の粒径の種結晶を規則的に配置させることが開示され、またそのための具体的方法として、例えば、溶媒物質または原料物質の板に凹孔を穿設し、その凹孔の中に種結晶を入れる方法などが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く、板に穿設した凹孔に種結晶を配置するする方法では、凹孔に効率よく種結晶を入れるために種結晶を金属めっき（ダイヤモンドの場合）またはアルカリ金属や窒化物をコート（立方晶窒化ホウ素の場合）する必要があるが、金属めっきでは所定の合金組成にすることは難しく、また工程中に不純物が混入するために、そしてアルカリ金属や窒化物のコートではそれよりもさらに汚染されやすいために、合成結晶の品質を劣化させるという問題がある。
【０００６】
また、凹孔径は種結晶の寸法より僅かに大きいので凹孔に入れた種結晶が板を積層して組立てる際にこぼれ落ちることがあった。
さらに、この方法では、溶媒物質または原料物質の板に凹孔の穿設する工程、種結晶に金属めっきする工程などが必要であり、効率的な生産ができないという問題があった。
【０００７】
また、上記公報には、溶媒物質または原料物質の板に種結晶を圧入することも開示されているが、それを効率良く行う具体的方法は開示されていない。
そこで、本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決し、溶媒物質または原料物質（非ダイヤモンド炭素および低圧相窒化ホウ素）の板に種結晶を効率良く規則的に配置して、工業的な超高圧合成装置において反応部の温度、圧力条件を目的の値に制御し、よって機械的強度に優れ、粒度の揃ったダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素結晶を高い生産性で製造する方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を下記（１）により達成できることを見出した。
（１）非ダイヤモンド炭素又は低圧相窒化ホウ素からなる原料物質層と溶媒物質層とを積層し、かつ溶媒物質層に接するように複数の種結晶を配置し、ダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素の安定領域の圧力・温度条件下でダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素の結晶を成長させる結晶成長方法において、種結晶を規則的に形成された孔を通すことにより粘着シート上に規則的に分布させ、その粘着シート上に規則的に分布させられた種結晶を溶媒物質板又は原料物質板の表面に転写・圧入することにより、溶媒物質板又は原料物質板上に種結晶を規則的に配置させ、この溶媒物質板又は原料物質板を上記溶媒物質層又は原料物質層として用いて上記結晶成長を行うことを特徴とする結晶成長方法。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様として下記を挙げることができる。
（２）円周面に規則的に孔を形成した回転ドラム状の容器内に種結晶を入れ、その回転ドラムを粘着シートに沿って回転させて、回転ドラム内から種結晶をその規則的に形成した孔を通して粘着シート上に付着させることにより、粘着シート上に種結晶を規則的に分布させる（１）記載の結晶成長方法。
【００１０】
（３）種結晶を溶媒物質板又は原料物質板の表面に転写・圧入した後、溶媒物質板又は原料物質板を粘着シートから分離する（１）又は（２）記載の結晶成長方法。
（４）溶媒物質板の種結晶を規則的に配置させた面に、原料物質板を積層する（１），（２）又は（３）記載の結晶成長方法。
【００１１】
（５）溶媒物質板の種結晶を規則的に配置させた面に、もう１枚の溶媒物質板を配置し、その積層体に原料物質板をさらに積層する（１）〜（４）のいずれかに記載の結晶成長方法。
（６）溶媒物質板が鉄，コバルト，ニッケルから選択された金属製である（１）〜（５）のいずれかに記載の結晶成長方法。
【００１２】
（７）孔が種結晶１粒のみ通り２粒同時に通ることのない寸法であり、かつ相互に等間隔に形成されている（１）〜（６）いずれかに記載の結晶成長方法。
（８）粘着シートの厚みが用いる種結晶の平均粒径の半分以下である（１）〜（７）のいずれかに記載の結晶成長方法。
【００１３】
【発明の実施の形態】
原料物質としては、ダイヤモンドの場合は、非ダイヤモンド炭素、具体的には、グラファイト、不定形炭素などが用いられる。立方晶窒化ホウ素の場合は、低圧相窒化ホウ素、具体的には六方晶窒化ホウ素などが用いられる。
溶媒物質としては、ダイヤモンドの場合は、鉄、コバルト、ニッケルなどの周期律表ＶＩＩＩ属の金属や、クロム、タンタルなど通常ダイヤモンド合成において溶媒金属として使用されているものを広く用いることができる。立方晶窒化ホウ素の場合は、リチウムその他のアルカリ金属、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ土類金属、およびこれらの窒化物（Ｌｉ_３Ｎ，Ｃａ_３Ｎ_２など）、複合窒化物（ＬｉＣａＢＮ_２，Ｌｉ_３ＢＮ_２など）などを広く用いることができる。
【００１４】
また、ダイヤモンドの場合、溶媒金属への炭素の溶解性の制御、あるいはダイヤモンド種と炭素との接触の抑制、さらには酸素や窒素がダイヤモンドに侵入するのを防ぐ固定化剤として他の金属または化合物を、溶媒金属重量に基づき、５０重量％以下程度の範囲で添加することかできる。かかる金属としてはＭｇ，Ｃａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｚｎ，Ｙ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｓｉ，Ｂ，Ａｌ，Ｇｅ，Ｉｎ，Ｓｍ，Ｐｂおよびカーバイド、ボライドなどを挙げることができる。立方晶窒化ホウ素の場合、結晶の過度の成長速度を抑え、形状のよい結晶を得るために原料系中にＳｉ，Ｍｏ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｐｔ，Ｐｂ，Ｂ，Ｃなどおよびこれらの珪化物、硼化物、窒化物を少量添加することができる。
【００１５】
原料物質層と溶媒物質層を積層し、種結晶を溶媒物質層に接して配置する態様としては、原料物質層と溶媒物質層の接触境界面に種結晶を配置する態様のほか（特開昭６１−６８３９５号公報および特開昭６１−６８３９８号公報）、原料物質層どうしの間に種結晶を配置しかつその原料物質板の少なくとも一方の原料物質層に原料物質層を積層する態様でもよい（特許第２５４６５５８号）。積層は繰り返してもよく，その回数も限定されない。
【００１６】
本発明では、少なくとも種結晶を圧入する原料物質層又は溶媒物質層を原料物質板又は溶媒物質板とするものであり、残りの原料物質層又は溶媒物質層は箔状、粉末状などの物質を用いて結晶合成装置内に原料物質層又は溶媒物質層を形成してもよいが、すべての原料物質層又は溶媒物質層を原料物質板又は溶媒物質板とすることが、積層組立の簡易さという生産性の点から好ましい。そこで、以下では、本発明をすべての原料物質層及び溶媒物質層に原料物質板及び溶媒物質板を用いる場合を参照して説明する。（箔状、粉末状などの物質を用いて原料物質層及び溶媒物質層を構成する場合は、以下の説明における原料物質板及び溶媒物質板を箔状、粉末状などの物質を用いて形成すればよい。）
従って、本発明では、種結晶は原料物質板と溶媒物質板のいずれでも、圧入できるものであれば圧入して本発明を適用できる。種結晶は少なくとも溶媒物質板と接触する必要があるが、原料物質板に完全に圧入した場合でもその圧入面に溶媒物質板が配置されれば足り、厳密な意味で種結晶と原料物質板が接触しなくてもよい。しかし、種結晶を溶媒物質板と接触させるために、また圧入し易さのために、溶媒物質板、特に溶媒金属板に圧入することが実用的に好適である。
【００１７】
種結晶を粘着シート上に規則的に付着させるため、規則的に形成された孔を通して種結晶を粘着シート上に移行させる。この目的で用いる規則的に形成された孔を有する手段としては、単なる篩いのような手段を用いても本発明を実施することができ、特に限定されないが、効率を考慮すると、図１に示す如く、円周面１に規則的に孔２を形成した回転ドラム状の容器３内に種結晶４を入れ、その回転ドラム３を粘着シート５に沿って回転させて、回転ドラム３内から種結晶４をその規則的に形成した孔２を通して粘着シート５上に付着させることにより、粘着シート５上に種結晶４を規則的に分布させることが好適である。回転ドラムを用いれば高速かつ連続的に粘着シート上に種結晶を規則的に分布して付着させることができる。
【００１８】
種結晶の寸法は限定されないが、通常は２０〜２００μｍ程度の粒径のものが用いられる。２０μｍより小さいと、発生する圧力に変動があった場合溶解消失することはがあり、２００μｍより大きいと、接合表面積が大きくなり不純物を取り込み易い。本発明において種結晶にめっきすることは不要であるが、溶媒物質その他の物質でめっきして種結晶の形状に丸みを持たせたり、帯電防止性を付与してもよい。
【００１９】
規則的に形成した孔を形成した部分を便宜のために篩部と称するが、篩部の目開きは、種結晶の寸法によって決める。種結晶のより僅かに大きい寸法の孔にすることが好ましい。孔の形状も特に限定するわけではなく、丸孔でも、メッシュ孔でもよい。図２に孔パターンの例を示し、図中のｄが種結晶の寸法を表すが、例えば、種結晶がメッシュサイズ＃１４０／１７０（１０６〜９０μｍ径）ならば、＃１４０より１〜３段粗いサイズがよく、例えば、＃１００相当の目開き直径（ｄ＝１５０μｍ）あるいは＃１２０相当の目開き直径（ｄ＝１２５μｍ）とする孔とするとよい。また、種結晶がメッシュサイズ＃３２５／４００（最大約５０μｍ径）ならば、例えば、＃２００相当の目開き直径（ｄ＝８０μｍ）あるいは＃２３０相当の目開き直径（ｄ＝６３μｍ）とする孔とするとよい。
【００２０】
また、孔の配置パターンは特に限定するわけではないが、図２の如く、孔を相互に等間隔に形成すると、結晶成長後の結晶寸法が一様になり、粒度を揃える上で好ましい。
図２において、ｄは孔径、ａは孔間隔である。孔間隔ａを規定して成長させる結晶の寸法の上限を決めることができる。孔間隔ａは、成長させて得ようとする結晶の粒子径以上の間隔が必要とされるが、品質（なるべく高密度に成長させる）と生産性の両面から、得ようとする結晶の粒径の１．０〜２．０倍位が好ましい。
【００２１】
成長させる結晶の大きさや成長倍率は、種結晶の大きさや所望の結晶の寸法に依存するが、一般的には、種結晶の５倍以上、特に５〜１０倍に成長させることが好適である。種結晶の寸法より５倍以上大きく成長させることにより、種結晶を用いても機械的強度に優れた結晶を得ることができるからである。また、接合部表面には不純物が多く、機械的強度も弱くなるので、種結晶の寸法を相対的に小さくする方が有利である。
【００２２】
回転ドラムを回転させて粘着シート上に、篩部の孔ごとに種結晶を１個づつ付着させるために、篩部（回転ドラムの円周面）の厚さは２０〜５０μｍ程度が好適である。この篩部の厚さは、篩部の強度、孔内に入った種結晶の安定性、粘着シートに付着すべきでない余分の種結晶の除去され易さなどを考慮して決める。篩部（回転ドラムの円周面）の材質は特に限定されないが、例えば、ステンレス鋼製とし、フォトエッチング法、レーザービーム加工などで所望の孔を形成することができる。
【００２３】
粘着シートに種結晶を付着させた後、種結晶を粘着シート上から溶媒物質板又は原料物質板、例えば、溶媒金属板上に転写・圧入させる。粘着シートの種結晶が付着した面に溶媒物質板又は原料物質板を重ねて配置し、任意にバックアップテープで溶媒物質板又は原料物質板を種結晶が付着した粘着テープに固定し、粘着シートおよびあればバックアップテープごと種結晶を溶媒物質板又は原料物質板に押圧して、種結晶を溶媒物質板又は原料物質板に圧入する。圧入のプレス圧力は、板の材質、種結晶の寸法などに依存するが、要は、種結晶を溶媒物質板又は原料物質板に圧入した後溶媒物質板又は原料物質板から粘着シートおよびあればバックアップテープを剥離するときに種結晶が粘着シートあるいはバックアップテープに移行しない程度に圧入されていればよく、この場合には種結晶を圧入した溶媒物質板又は原料物質板を他の原料物質板又は溶媒物質板と積層組立する際にも種結晶が溶媒物質板又は原料物質板から剥落することはない。
【００２４】
次に、図３を参照して、本発明に従い種結晶を配置する好適な工業的方法の例を説明する。
ステンレス鋼製回転ドラム１１は、図１に示した如く、円周面に所定の孔径ｄおよび孔間隔ａで多数の孔を形成した篩部を構成している。この篩部はドラムの円周面全体とせず、溶媒金属板の寸法に合わせて複数に分けてドラムの円周面に形成したり、あるいは篩部はドラムの円周面全体とし、粘着テープ（一次テープ）側の選択的領域に粘着剤を形成して、余分な種結晶が無駄に廃棄されない工夫をしてもよい。一次テープ供給ロール１２より一次テープ１３が巻き出され、回転ドラム１１の円周面に沿って移動するとき、ドラム１１の回転に従い篩部の孔を通して種結晶が一次テープ１３の粘着面に規則的な孔の配置に対応して付着する。１４は一次テープ１３の離型紙（セパレータ）の巻取りロールである。回転ドラム１１で種結晶を付着された一次テープ１３の種結晶付着面に溶媒金属板１５を重ね、さらにその上にバックアップテープ１６を供給して、溶媒金属板１５を一次テープ１３とバックアップテープ１６で挟む。この積層構造のテープをプレス部１７でプレスし、種結晶を溶媒金属板１５に圧入させる。圧入後、一次テープ１３の裏面に一次テープ剥離用のクラフトテープ１８を当て、一次テープ剥離用クラフトテープ１８を下方向に、バックアップテープ１６を上方向に、それぞれ巻取りロール１９，２０を用いて巻き取ることにより、種結晶を圧入した溶媒金属板１５を一次テープ１３およびバックアップテープ１６から分離する。
【００２５】
一次テープとしては、ポリエステルその他のプラスチックテープを基材とした市販の粘着テープを好適に使用できる。テープの厚みの下限はテープが切れなければよい。テープの厚みの上限は種結晶のサイズの２分の１以下、さらには３分の１以下が好ましい。テープが厚すぎると圧入時に種結晶がテープに埋まり溶媒物質や原料物質の板に深く埋め込まれず、圧入不良になるおそれがあるからである。このような観点から、テープ厚みは５〜１００μｍが好ましく、さらには８〜１５μｍがよい。またテープの粘着力は２０〜１５０ｇ程度が好ましい。テープの粘着力が２０ｇ／ｃｍ未満では種結晶を固定する力が弱く、１５０ｇ／ｃｍを越えるとテープが切れ易い。
【００２６】
バックアップテープは、一般に厚み１００μｍ以上の紙、ポリ塩化ビニルその他のテープを基材とし、粘着力が１０〜１００ｇ／ｃｍの、市販の粘着テープを好適に使用できる。バックアップテープの粘着力は、１０ｇ／ｃｍ未満では固定力不足であり、１００ｇ／ｃｍより強いと後で剥がしにくい。
一次テープ剥離用クラフトテープは、市販のものでよく、粘着力を一次テープよりも強くすればよい。
【００２７】
このように、本発明に従い、規則的に孔を形成した篩部を用いて種結晶を一旦粘着シートに規則的に付着させ、その後溶媒物質板又は原料物質板に種結晶を転写・圧入する方法によれば、最終的に目的の場所に種結晶を高い割合で確実に埋め込むことができ、しかも高速に作業できるので、処理能率が従来と比較して顕著に改良される。
【００２８】
種結晶を圧入した溶媒物質板又は原料物質板を用い、原料物質板と溶媒物質板と種結晶を積層し組み立てる際の寸法や配置などは、公知の条件を採用できる。組立後、ダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素の安定領域の温度・圧力条件下でダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素の結晶成長を行う。ダイヤモンドの安定領域の温度・圧力条件は、一般に、１３００〜１９００℃の温度、４．５〜７．０ＧＰａである。結晶成長時間は約１０〜６０分が代表的である。立方晶窒化ホウ素の安定領域の温度・圧力条件は、一般に、１２５０〜１８５０℃の温度、４．５〜７．０ＧＰａである。結晶成長時間は約１０〜３０分が代表的である。
【００２９】
上記のような反応系において、その反応によって生成が期待し得るダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素の総成長量に対し、種結晶１個当たりの平均成長希望量と種結晶の数の積が一致するように種結晶の数を決めてやれば、狙った粒度のダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素の結晶粒を分布狭く得ることがてきる。上記期待し得る総成長量を系統的に知るには、最終荷重を種々変えたダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素の合成を行い、成長量を求めておけばよい。ダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素の量を多く取るためには、合成装置の許される範囲内で最終荷重を高くすればよいが、但し、種結晶密度が高くなり過ぎると成長した粒子が干渉し合うようになる。なお、粒度分布を狭くする方法として、反応部の温度分布および圧力分布を考慮して、水平方向および上下方向の種結晶配列の間隔、種結晶の大きさなどを適宜変えることが有効である。
【００３０】
【実施例】
（実施例１）
図３に示した装置構成を用いて溶媒金属板にダイヤモンド種結晶を圧入した。ダイヤモンド種結晶として、＃３２５／４００（粒径５０〜３０μｍ）のダイヤモンドを用いた。溶媒金属板として、直径２８ｍｍ、厚さ０．２５ｍｍのＦｅ５８−Ｎｉ４２合金（原子％組成）を用いた。
【００３１】
回転ドラムの篩部に形成した孔は、図２に示したように等間隔に配置し、孔径７０μｍ、孔間隔７００μｍとした。
テープの構成は下記の組合せとした。

種結晶の溶媒金属板への圧入のためのプレス荷重は、８トン／板とした。
【００３２】
図３に示した装置を用い、上記の条件で、ダイヤモンド種結晶を規則的に圧入した溶媒金属板を得た。
このようにしてダイヤモンド種結晶を規則的に圧入した溶媒金属板において、種結晶は平均９８％の高い確率で所定の配置に埋め込まれていた。なお、従来の凹孔に種結晶を入れる作業では、作業の丁寧さに依存するが、組立時の溢れも入れると当社の平均で約８０％であった。しかも、この種結晶配置の作業効率（時間として）も、従来の凹孔に種結晶を入れる作業と比較して、種結晶に金属めっきする工程の時間を除いても、３０分の１に短縮できた。
【００３３】
内径２８ｍｍ、高さ３８ｍｍのろう石製容器内に、上記のダイヤモンド種結晶圧入溶媒金属板（直径２８ｍｍ、厚さ０．２５ｍｍ）と、同じ直径で厚さ１．６ｍｍの黒鉛板とを、交互に複数層に積層配置して反応部を組み立てた。この積層体の上下両端を黒鉛板とし、さらに鉄製キャップで蓋をし、ベルト型超高圧合成装置に装着した。
【００３４】
ベルト型超高圧合成装置で、加圧するともに、反応部に通電し「直接」加熱した。反応条件としては、先ず圧力を５．０ＧＰａとし、次いで１４５０℃に昇温し、２０分間保持した。
その結果、約５ｇのダイヤモンドが得られたが、そのうち４８％が４２５〜３００μｍの粒度に集中していた。（規則配置をしない種子法を使わない自然核での成長では３０％程度の集中である）
上記４２５〜３００μｍの粒子より３８４〜３２２μｍの粒度のものを篩い出し、この中で形がブロッキーな粒子を選別して、さらに１．２Ｔ（テスラ）の棒磁石につかない磁性の弱い粒子について単粒圧壊強度を調べた。強度は熱処理しない生の粒子および１０００℃真空中で１時間焼成した粒子について測定した。測定値は５０粒の平均値を示す。
【００３５】
その結果、生の粒子で２５．５ｋｇｆ、焼成後の粒子で２４．０ｋｇｆの単粒圧壊強度が示された。
（実施例２）
外径２８ｍｍ、内径２６ｍｍ、長さ３８ｍｍの黒鉛製円筒の中に、反応物質として直径２６ｍｍ、厚さ１．４ｍｍの六方晶窒化ホウ素（ｈＢＮ）とＬｉＣａＢＮ_２との混合形成板（ｈＢＮ：ＬｉＣａＢＮ_２＝１００：１５重量比）、および同径の厚さ１００μｍの銅板を交互に積層して組み込んだ。この銅板には予め粒度６０〜８０μｍの立方晶窒化ホウ素を実施例１と同様の方法にて規則的に配置して埋め込んである。ただし、粒子の間隔は４００μｍとした。この積層体を詰めた黒鉛円筒の上下端に黒鉛板をかぶせ（ｈＢＮとＬｉＣａＢＮ_２の混合物は電気を通さないので、黒鉛で周囲を包囲した）、内径２８ｍｍのろう石製スリーブに入れ、鉄製キャップで蓋をして、実施例１と同じ装置にて圧力５．７ＧＰａ、温度１４５０℃で１５分間保持した。加熱は黒鉛円筒へ通電して行った。
【００３６】
その結果、７．３ｇのｃＢＮが得られた。４５％が２５０〜３００μｍに集中していた。この粒度の中で、形がブロッキーで茶色透明な粒子率は約８０％であった。
従来は、厚さ１００μｍの銅板に８０μｍの貫通穴をあけ、粒径６０〜８０μｍの種結晶を１個づつ固定しているが、同様な積層体での収量は５．２ｇであった。
【００３７】
これは実施例の方が種結晶の固定率が高いために生じた相違である。
（比較例）
実施例１と同種、同径の溶媒板に孔径１２０μｍ、深さ１２０μｍ，孔間隔７００μｍの規則的な孔をあけ、この中にＮｉを厚さ２０μｍで電解コートした＃２７０／３２５のダイヤモンド種結晶を手で振動を与えながら落とし込んだ。この種結晶を落とし込んだ金属板と直径２８ｍｍ、厚さ１．６ｍｍの黒鉛板を交互に積層し、実施例１と同じ組数となる積層体を作成した。
【００３８】
実施例１と同様にして、１４５０℃の温度、５．０ＧＰａの圧力に２０分間保持した。
以上の操作に要した時間はめっき時間も入れると合計９０分間であり、実施例１の場合の３分間と比較して、非常に効率の悪いものであった。
また、以上の如くして合成されたダイヤモンド粒子の収量は３．８〜４．２ｇであった（実施例１の７５〜８５％の収量）。これは種結晶の充填効率が実施例１より低いためである。
【００３９】
粒度の集中度は実施例１と同様であった。
また、実施例１と同様に単粒圧壊強度を調べた結果、生の粒子は２２．１ｋｇｆ、焼成後の粒子は１９．８ｋｇｆであり、実施例１の場合よりも強度が若干低下していた。これは、種結晶をニッケルコートして不純物が混入したためである。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、溶媒物質または原料物質の板に種結晶を効率良く規則的に配置して、工業的な超高圧合成装置において反応部の温度、圧力条件を目的の値に制御し、よって機械的強度に優れ、粒度の揃ったダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素結晶を高い生産性で製造する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】円周面に規則的な孔（篩部）を形成した回転ドラムに種結晶を入れて、粘着テープに種結晶を規則的に付着させる様子を示す図である。
【図２】篩部の規則的の例として等間隔に形成した孔のパターンを示す図である。
【図３】本発明に従い溶媒金属板に種結晶を規則的に圧入する工業的方法を説明する図である。
【符号の説明】
３…回転ドラム状容器
４…種結晶
５…粘着シート
ｄ…孔径
ａ…孔間隔
１１…ステンレス鋼製回転ドラム
１２…一次テープ供給ロール
１３…一次テープ
１４…一次テープの離型紙（セパレータ）の巻取りロール
１５…溶媒金属板
１６…バックアップテープ
１７…プレス部
１８…一次テープ剥離用クラフトテープ
１９，２０…巻取りロール

Claims

非ダイヤモンド炭素又は低圧相窒化ホウ素からなる原料物質層と溶媒物質層とを積層し、かつ溶媒物質層に接するように複数の種結晶を配置し、ダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素の安定領域の圧力・温度条件下でダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素の結晶を成長させる結晶成長方法において、
種結晶を規則的に形成された孔を通すことにより粘着シート上に規則的に分布させ、その粘着シート上に規則的に分布させられた種結晶を溶媒物質板又は原料物質板の表面に転写・圧入することにより、溶媒物質板又は原料物質板上に種結晶を規則的に配置させ、この溶媒物質板又は原料物質板を上記溶媒物質層又は原料物質層として用いて上記結晶成長を行うことを特徴とする結晶成長方法。
円周面に規則的に孔を形成した回転ドラム状の容器内に種結晶を入れ、その回転ドラムを粘着シートに沿って回転させて、回転ドラム内から種結晶をその規則的に形成した孔を通して粘着シート上に付着させることにより、粘着シート上に種結晶を規則的に分布させる請求項１記載の結晶成長方法。
種結晶を溶媒物質板又は原料物質板の表面に転写・圧入した後、溶媒物質板または原料物質板を粘着シートから分離する請求項１又は２記載の結晶成長方法。
溶媒物質板の種結晶を規則的に配置させた面に、もう１枚の溶媒物質板を配置し、その積層体に原料物質板をさらに積層する請求項１〜３のいずれか１項に記載の結晶成長方法。
孔が種結晶１粒のみ通り２粒同時に通ることのない寸法であり、かつ相互に等間隔に形成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の結晶成長方法。
前記粘着シートの厚みが用いる種結晶の平均粒径の半分以下である請求項１〜５のいずれか１項に記載の結晶成長方法。