JP6374060B2 - 単結晶ダイヤモンドの製造方法 - Google Patents
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Description
に、成長層の性質は、成長前の基板中に存在するひずみにも影響を受けることが知られている(非特許文献2)。
(1)同一の結晶学的性質を有する複数の単結晶ダイヤモンド種基板であって、該種基板のオフ方向と該種基板の稜線のなす角が17度より大きく、90度以下となるように該種基板の主たる成長面の外周側面が整形加工された複数の種基板を、支持台上に、互いの整形加工された該種基板の側面同士が接触し、該種基板の結晶面のオフ方向を一致させ、且つ該種基板の主たる成長面が露出する状態となるように載置する工程、
(2)上記(1)工程で支持台上に載置された複数の種基板の主たる成長面上に単結晶ダイヤモンドを成長させる工程、及び
項2 工程(1)における同一の結晶学的性質を有する複数の単結晶ダイヤモンド種基板のオフ方向と該種基板の稜線のなす角が18度以上となるように該種基板の主たる成長面の外周側面が整形加工された、項1に記載の単結晶ダイヤモンド基板の製造方法。
本発明に係る単結晶ダイヤモンド基板の製造方法は、下記の工程1及び工程2を含む。(1)同一の結晶学的性質を有する複数の単結晶ダイヤモンド種基板であって、該種基板のオフ方向と該種基板の稜線のなす角が17度より大きく、90度以下となるように該種基板の主たる成長面の外周側面が整形加工された複数の種基板を、支持台上に、互いの整形加工された該種基板の側面同士が接触し、該種基板の結晶面のオフ方向を一致させ、且つ該種基板の主たる成長面が露出する状態となるように載置する工程、
(2)上記(1)工程で支持台上に載置された複数の種基板の主たる成長面上に単結晶ダイヤモンドを成長させる工程。
本発明に係る単結晶ダイヤモンド基板の製造方法における工程1は、同一の結晶学的性質を有する複数の単結晶ダイヤモンド種基板であって、該種基板のオフ方向と該種基板の
稜線のなす角が17度より大きく、90度以下となるように該種基板の主たる成長面の外周側面が整形加工された複数の種基板を、支持台上に、互いの整形加工された該種基板の側面同士が接触し、該種基板の結晶面のオフ方向を一致させ、且つ該種基板の主たる成長面が露出する状態となるように載置する工程である。以下に、上記工程1について詳述する。
同一の結晶学的性質を有する複数の単結晶ダイヤモンド種基板の入手方法は、特に限定されず、市販の単結晶ダイヤモンド基板から同一の結晶学的性質を有する複数の単結晶ダイヤモンド基板を選別するか、公知のダイヤモンド製造方法を適宜採用し、同一の結晶学的性質を有する単結晶ダイヤモンド基板を製造すればよく、特に限定はされない。
上記複数の単結晶ダイヤモンド種基板は、該種基板のオフ方向と該種基板の稜線のなす角が17度より大きく、90度以下となるように該種基板の主たる成長面の外周側面が整形加工されている。
45度以下である。
本発明の製造方法における工程1では、主たる成長面の外周側面が整形加工された上述の複数の種基板を、支持台上に、互いの整形加工された該種基板の側面同士が接触し、該種基板の結晶面のオフ方向を一致させ、且つ該種基板の主たる成長面が露出する状態となるように載置する。
本発明に係る製造方法における工程2は、上記(1)工程で支持台上に載置された複数の種基板の主たる成長面上に単結晶ダイヤモンドを成長させる工程である。
に各条件を設定すればよい。
本発明の方法によって製造されるダイヤモンド基板は、均一な結晶学的性質を有する。結晶学的性質とは、上述のとおりである。
同一の結晶学的性質を有する、10mm角、厚さ0.3mmの単結晶ダイヤモンド(100)基板4つを側面が互いに接するように並べ、その上へ、市販のマイクロ波プラズマCVD装置を用いて、マイクロ波パワー5−10kW、ガス圧力10−20kPa、水素ガス流量1slm、メタンガス流量0.03slmで単結晶ダイヤモンド膜を成長させた。成長後、当該基板は接合していた。この基板を厚みが0.5mmとなる様、研磨やイオン注入を用いた成長層の一部の分離を施した。
lmで、該種結晶の研磨された面上に12時間単結晶ダイヤモンド膜を成長させた。単結晶ダイヤモンドの成長における成長終了時の基板温度は、1200℃であった。形成された単結晶ダイヤモンド膜の厚さは0.2mmであった。
同一の結晶学的性質を有する、10mm角、厚さ0.2mmの単結晶ダイヤモンド(100)基板4つを、互いに設置する様に配置し、これらの基板上へ、市販のマイクロ波プラズマCVD装置を用いて、マイクロ波パワー5−10kW、ガス圧力10−20kPa、水素ガス流量1slm、メタンガス流量0.03slmで単結晶ダイヤモンド膜を成長させた。成長後、当該基板は接合していた。この基板を厚みが0.5mmとなる様、研磨やイオン注入を用いた成長層の一部の分離を施した。
同一の結晶学的性質を有する、長さ約40mm、幅約20mm、厚さ0.4mmの不定形の結晶ダイヤモンド(100)基板2枚についてX線回折を用いてオフ方向を評価した結果から、図3cの様に、当該基板其々の端部稜線とオフ方向とが30°の角度を成すことを確認した。
クトルの半値幅は、その領域から0.2mm離れた場所での半値幅と同程度であり、スペクトルの形状も一様である結果が得られた。
同一の結晶学的性質を有する、10mm角、厚さ0.2mmの単結晶ダイヤモンド(100)基板4つを、互いに設置する様に配置し、これらの基板上へ、市販のマイクロ波プラズマCVD装置を用いて、マイクロ波パワー5−10kW、ガス圧力10−20kPa、水素ガス流量1slm、メタンガス流量0.03slmで単結晶ダイヤモンド膜を成長させた。成長後、当該基板は接合していた。この基板を厚みが0.5mmとなる様、研磨やイオン注入を用いた成長層の一部の分離を施した。
Claims (4)
- 複数の単結晶ダイヤモンド種基板上に形成され、前記複数の単結晶ダイヤモンド種基板の接合領域上におけるX線のロッキングカーブの半値幅が、0秒よりも大きく150秒以下である単結晶ダイヤモンド膜を備え、
前記複数の単結晶ダイヤモンド種基板は、前記単結晶ダイヤモンド種基板のオフ方向と該種基板の接合される側面の稜線とのなす角度が17度以上、90度以下(但し、<100>方向の稜線と<010>方向の稜線との両方の稜線と前記オフ方向とのなす角が45度である場合を除く。)となるように該種基板の主たる成長面の外周側面が整形加工された複数の種基板を、互いの整形加工された該種基板の側面同士が接触し、該種基板のオフ方向を一致させたものである、単結晶ダイヤモンド基板。 - 前記単結晶ダイヤモンド膜は、前記接合領域上におけるラマンシフト値の半値幅が、0cm−1よりも大きく10cm−1以下である、請求項1に記載の単結晶ダイヤモンド基板。
- 前記複数の単結晶ダイヤモンド種基板は、1つの親基板と同一の結晶学的性質を有する複数の子基板である、請求項1または請求項2に記載の単結晶ダイヤモンド基板。
- 下記の工程を含む単結晶ダイヤモンド基板の製造方法:
(1)1つの親基板と同一の結晶学的性質を有する複数の単結晶ダイヤモンド種基板を得る工程、
(2)該種基板のオフ方向と該種基板の稜線のなす角が17度以上、90度以下(但し、<100>方向の稜線と<010>方向の稜線との両方の稜線と前記オフ方向とのなす角が45度である場合を除く。)となるように該種基板の主たる成長面の外周側面が整形加工された複数の種基板を、支持台上に、互いの整形加工された該種基板の側面同士が接触し、該種基板のオフ方向を一致させ、且つ該種基板の主たる成長面が露出する状態となるように載置する工程、
(3)上記(2)工程で支持台上に載置された複数の種基板の主たる成長面上に単結晶ダイヤモンドを成長させる工程。
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