JPH02192494A - 複合材料 - Google Patents

複合材料

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JPH02192494A
JPH02192494A JP1009835A JP983589A JPH02192494A JP H02192494 A JPH02192494 A JP H02192494A JP 1009835 A JP1009835 A JP 1009835A JP 983589 A JP983589 A JP 983589A JP H02192494 A JPH02192494 A JP H02192494A
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diamond
single crystal
boron nitride
cbn
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JP1009835A
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Katsuto Yoshida
克仁 吉田
Kazuo Tsuji
辻　一夫
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、絶縁性の単結晶ダイヤモンド基板とその上に
エピタキシャルに成長した立方晶窒化硼素よりなる複合
材料に関するものである。
〔従来の技術〕
立方晶窒化硼素（以下ｃＢＮとも略記する）は半導体材
料として最大のバンドギャップ（６〜７ｅＶ）を持つこ
と及び不純物の添加によりＰ型、Ｎ型両性の半導体が作
製可能であることが一般的に知られており、高温作動半
導体素子。
紫外線半導体レーザー素子の実現に向けての開発が望ま
れている。
一般に結晶を成長させようとする場合、基板となる結晶
上に成長させるが、ｃＢＮ単結晶を成長させる基板とし
ては従来ｃＢＮ自身しかなかった。しかし、基板とする
に適した大きさ及び品質を有するｃＢＮは、未だ得られ
ていないのが現状である。
従って、ｃＢＮの半導体材料として前述の応用展開を考
えた場合、ｃ、ＢＮ自身に代わる良好な戚−結晶基板が
必要不可欠である。
ｃＢＮを成長させるための基板材料としては、ｃＢＮと
の格子不整が約１．３％しかなく熱膨張係数もほぼ同等
であるダイヤモンドが考えられ、従来よりダイヤモンド
とｃＢＮのへテロ接合の提案がなされている（例えば、
Ｗ、Ｅ、ＰｌｃｋｅＬ、　Ｐｈｙｓ、　Ｒｅｖ、　Ｂ、
　ｖｏｌ　３８．１３１６．１９８８）。
しかしながら、実際にダイヤモンドを基板として、その
上にｃＢＮを形成させた例は今までに報告されていない
。
〔発明が解決しようとする課題〕
前記のように、従来ｃ１３Ｎ単結晶自身以外の物質を基
板として用いてｃＢＮを形成させにことに成功した例は
なかった。即ち、従来にない高温で作動する半導体素子
や紫外光を発する半導体光学素子としてのｃＢＮの応用
を考えた場合、ｃＢＮを形成させるための適当な基板材
料が存在しないという問題があった。
本発明はこのような現状に鑑みてなされたもので、ダイ
ヤモンドを基板としてその上にｃＢＮを形成させてなる
複合材料を提供することを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者等はｎり記の課題を解決すべく、ｃＢＮの基板
材料として最適と考えられるダイヤモンドを使用してｃ
ＢＨの成長実験・検討に努力の結果、驚（べきことには
ダイヤモンド基板上にｃＢＮを形成させる雰囲気中の酸
素を完全に除去することにより、ダイヤモンドがｃＢＮ
形成条件下でも安定に存在し得るという事実を発見し、
ダイヤモンド上にｃＢＮを形成した複合材料である本発
明に到達できたのである。
すなわち、本発明は電気的に絶縁性をもつ単結晶ダイヤ
モンドと、該単結晶ダイヤモンドの１つの面を基板とし
て該基板上に同一面方位をもつように形成された単結晶
立方晶窒化硼素とからなることを特徴とする腹合材料で
ある。
本発明の特に好ましい実施態様としては、前記単結晶ダ
イヤモンド基板が人工Ｉｂ型ダイヤモンド単結晶である
上記複合材料、前記単結晶ダイヤモンド基板が人工Ｉｌ
ａ型ダイヤモンド単結晶であることを特徴とする上記腹
合材料が挙げられる。
さらに、本発明は前記単結晶立方晶窒化硼素がＰ型もし
くはＮ型の半導体であることを特徴とする上記本発明の
複合材料を提供するものである。
本発明の複合材料において、ｃ　−Ｂ　Ｎを成長させる
基板とする電気的に絶縁性を有するダイヤモンドとは、
抵抗率で１０’　ΩｃＩｍ（２５℃）以上のものを意味
し、このようなダイヤモンドとしては、例えば天然又は
人工のＩａ型、Ｉｂ型。
ｎａ型ダイヤモンド［電気抵抗率１０１〜１０６Ωｃｍ
　（２，５℃）］が挙げられる。天然ダイヤモンドは殆
どＩａ型で、若干量がｎｂ型〔含存する不純物窒素量が
小さいが、Ｍ、Ｂを含み、電気抵抗率が１０〜１０’　
９ｃｍ　（２５℃）である〕である。また、人工的に超
高圧下で合成されたダイヤモンドは全てＩｂ型になり、
この超高圧合成触媒中に窒素ゲッターとなる物質を混入
する等によりｎｂ型を合成することも可能である。従っ
て、本発明においては人工Ｉｂ型。
ｎａ型ダイヤモンドを基板としたものが特に好ましい。
本発明はダイヤモンド基板に成長させたｃＢＮ層が、Ｐ
型もしくはＮ型の半導体である複合材料も、その範囲内
に含むものである。Ｐ型半導体としては、成長させたｃ
ＢＮ層に例えば氏を不純物としてドープしたもの、Ｎ型
半導体としてはｃＢＮ層に例えば３１．　　Ｓ、　Ｇｅ
、　Ｓｅ等をドープしたもの等が挙げられる。
本発明の複合材料は、高温高圧法において、又は気相合
成法において、ダイヤモンド基板上にｃＢＮを形成させ
る雰囲気中の酸素を完全に除去することにより、製造で
きる。具体的には、原料となる六方晶窒化硼素（ｈＢＮ
とも略記する）及び溶媒物質として、高純度に精製され
、酸素含有量が非常に低いものを用いる、或いは原料中
のＢＮ−もしくは溶媒物質中に、酸素生成エネルギーの
低い物質、例えばＭｇ、　Ａｌ’、　Ｃａ。
Ｖ、Ｔｉ、Ｚｒ等を若干量混合すればよい。
〔作用〕
第１図はｃＢＮ単結晶の結晶構造をＮ原子を・印で、Ｂ
原子をＯ印で表した図であるが、同図から明らかなよう
に、ｃＢＮはダイヤモンドと類似の閃亜鉛鉱型の結晶構
造を持つ。さらにダイヤモンド及びｃＢＨの格子定数は
、それぞれ３．５６７人、３．６１５人と、約１．３％
のみの格子不整であり、両者の熱膨張係数もそれぞれ４
．５０ＸｌＯ＠Ｋ　’（７００℃）と４．３０　Ｘ　１
０−’に一’　（７５０℃）で非常に近い値を持つため
、ダイヤモンド基板上にｃＢＮを成長させることは不可
能ではないと従来からも考えられていたものの、それを
実現することはできていなかった。従来技術ではダイヤ
モンド基板が安定な状態でｃＢＮを成長させることがで
きなかったのである。
本発明者等はダイヤモンド基板が安定な状態で存在し得
ない原因を種々検討したところ、ＣＢＮ成長雰囲気中の
酸素とダイヤモンドが反応するためであることを見出し
、成長雰囲気から酸素を完全に除去して行えば、ダイヤ
モンド基板上に容易にｃＢＮを成長せしめ得ることを確
認でき、本発明の複合材料を得たのである。
本発明の、電気的に絶縁性を持つダイヤモンドを基板と
して用いて、その上に成長させたＣＢＮが単結晶ｃＢＮ
であることは、反射高エネルギー電子線回折（ＲＨＥＥ
Ｄ）やＸ線回折により確認できた。このｃＢＮに不純物
として添加元素をドープすることにより、ダイヤモンド
を基板とする半導体ｃＢＮが得られる。
このように、本発明によれば、絶縁基板上に成長した半
導体ｃＢＮを得ることができ、バンドギャップが広いと
いうｃＢＮ固有の特性を活かして、高温でも作動する半
導体素子や紫外光を発する半導体光学素子を実現できる
。
〔実施例〕
実施例１ 第２図に示す高温高圧発生装置を用いて、ダイヤモンド
基板上にｃＢＮの成長させて、本発明の腹合材料の製造
を試みた。第２図中１は黒鉛ヒータで、交流または直流
電流を通電して反応室内を所定の温度に加熱する。２は
圧力媒体で例えばｈ１３Ｎが使用される。反応室は図中
３のモリブデンカプセルにより囲まれており、圧力媒体
２との直接の接触を防止されている。反応室内の構成は
、窒化硼素供給源４がダイヤモンド基板５より相対的に
高温となるように配置し、窒化硼素供給源４とダイヤモ
ンド基板５の間に溶媒６を配置する。溶媒として本実施
例ではＬｉ５ｒＢＮｔを使用した。ｃＢＨの安定な高温
高圧下で窒化硼素供給源４から溶媒６に溶は込んだ窒化
硼素は、相対的に低温である基板結晶５上にｃＢＮとし
て析出する。この作用は温度差により生じる窒化硼素の
溶解度差に基づいている。なお、第２図中７はアンビル
、８はグイ、９は断熱性圧力媒体、１０は通電部品であ
る。
この実験結果の具体的データは、以下の通りであった。
窒化硼素供給源４として予め完全に脱酸素処理を行った
ｈＢＮ粉末とｃＢＮからなる直径４ｍ、高さ２　ｆｆ１
ｍの型押体を、溶媒６としてＬｉ、５ｒＢＮ、粉末から
なる直径４關、高さ７■の型押体を用いた。基板結晶と
して最大辺３園の人工Ｉｂ型ダイヤモンド単結晶を用い
、その（１）１）面を溶媒６に接触するようにセットし
た。上記の反応系を用いて、圧力６５ｋｂ、温度１７０
０℃、保持時間２時間でｃＢＮの成長を試みたところ、
ダイヤモンド上に厚さ１００−程度の黄色い膜の成長が
認められた。この膜をＸ線回折を用いて同定した結果、
第３図に示す通り、２θ＝　４３．２°付近にピークを
検出し、ｃＢＮであることが確認できた。
実施例２ 実施例１において用いた人工Ｉｂ型ダイヤモンド基板の
代わりに、人工■ａ型ダイヤモンドを基板として用い、
窒化硼素供給源４にベリリウム粉末を該ＢＮ供給源に対
し４重量％混入して、実施例１と同様の条件下でｃＢＮ
を成長させた。得られた膜は約１００−程度の青色の膜
で、電気抵抗を測定したをころ約１０コ　ΩＣ１Ｂ程度
の抵抗で導電性を持つことが確認された。
実施例３ 実施例２において、窒化硼素供給源４にシリコン粉末を
、該窒化硼素供給源４に対し５重量％混入して、その他
の条件は実施例１と同様にしてｃＢＮを成長させた。得
られた膜は約８０ｐ程度の橙色の膜で、その電気抵抗を
測定したところ約１０１　ΩｃＩｉ程度の抵抗で導電性
を持つことが確認された。
実施例４ 基板として人工ダイヤモンド単結晶の（１）１）面を用
いてｃＢＮ膜を気相法により成長させた。原料ガスとし
てＢｚ　Ｈ・、　Ｎ！、　Ｈｚをそれぞれ１０ｃｃ／ｍ
ｉｎ、　　ｌ　Ｏｃｃ／１ｎ、　　１００ｃｃ／５ｍ１
ｎ流して、反応室内圧力をｌ　Ｔｏｒｒに調整し、直流
プラズマ放電出力５００Ｗ、基板温度６００℃、予備加
熱のタングステンフィラメント温度２０００℃の条件に
て４時間反応させた。その結果、該基板表面に厚さ約１
０−程度の膜が析出した。この膜をＸ線回折を使用して
同定した結果、２θ＝　２６．７°及び４３．２°付近
に鋭いビー久を検出し、ｃＢＮと同定できた。
〔発明の効果〕
上述したように、本発明の複合材料はｃＢＮとダイヤモ
ンド基板よりなるものであり、半導体としてのｃＢＮ固
有の優れた特性、例えばバンドギャップが広い、熱的化
学的に安定等の特性を活かすことにより、紫外光を発す
る半導体光学素子や５．００℃〜６００℃の高温で作動
するダイオードへの応用が可能である。
また、本発明の複合材料は基板として電気的に絶縁性を
有するダイヤモンドを使用しているため、集積回路作製
において素子間の電気的相互作用がないため、高集積化
が容易になり、ＣＢＮ半導体の持つ熱的特性と併せて超
ＬＳＩの実現を可能とする、非常に優れた複合材料であ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図はｃＢＮ単結晶の結晶構造を示す図、第２図は本
発明の実施例２１乃至３で用いた装置の断面図、第３図
は本発明の実施例１乃至３により、ダイヤモンド基板上
に成長したｃＢＮのＸ線回折図である。 ■は黒鉛ヒータ、２は圧力媒体、３はＭ。カプセル、４
は窒化硼素供給源、５はダイヤモンド基板、６は溶媒、
７はアンビル、８はダイ、９は断熱性圧力媒体、ｌＯは
通電部品、・印はＮ原子、○印はＢ原子を表す。 第１図 第２図 第３図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）電気的に絶縁性をもつ単結晶ダイヤモンドと、該
    単結晶ダイヤモンドの１つの面を基板として該基板上に
    同一面方位をもつように形成された単結晶立方晶窒化硼
    素とからなることを特徴とする複合材料。
  2. （２）前記単結晶ダイヤモンド基板が人工 I ｂ型ダイ
    ヤモンド単結晶であることを特徴とする請求項（１）に
    記載の複合材料。
  3. （３）前記単結晶ダイヤモンド基板が人工IIａ型ダイヤ
    モンド単結晶であることを特徴とする請求項（１）に記
    載の複合材料。
  4. （４）前記単結晶立方晶窒化硼素がＰ型もしくはＮ型の
    半導体であることを特徴とする請求項（１）に記載の複
    合材料。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6192253B1 (ja) * 2017-04-06 2017-09-06 龍司 大島 立方晶窒化ホウ素粒子含有単結晶質ダイヤモンド粒子、およびその製造方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0420188A1 (en) * 1989-09-27 1991-04-03 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Semiconductor heterojunction structure
JP3104979B2 (ja) * 1990-07-27 2000-10-30 株式会社東芝 紫外域半導体レーザ，半導体素子およびこれらの製造方法
EP0562549B1 (en) * 1992-03-24 1998-07-01 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Heterojunction bipolar transistor containing silicon carbide
US5639551A (en) * 1993-02-10 1997-06-17 California Institute Of Technology Low pressure growth of cubic boron nitride films
KR0142150B1 (ko) * 1993-04-09 1998-07-15 윌리엄 티. 엘리스 붕소 질화물을 에칭하기 위한 방법
JPH07161455A (ja) * 1993-12-09 1995-06-23 Sumitomo Electric Ind Ltd ダイヤモンドヒ−タ
US5731046A (en) * 1994-01-18 1998-03-24 Qqc, Inc. Fabrication of diamond and diamond-like carbon coatings
US5620754A (en) * 1994-01-21 1997-04-15 Qqc, Inc. Method of treating and coating substrates
US5554415A (en) * 1994-01-18 1996-09-10 Qqc, Inc. Substrate coating techniques, including fabricating materials on a surface of a substrate
DE4415600A1 (de) * 1994-05-04 1995-11-30 Daimler Benz Ag Elektronisches Bauteil mit einer Halbleiter-Komposit-Struktur

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4143544A (en) * 1977-06-22 1979-03-13 General Electric Company Fingerprinting crystals
JPH06105779B2 (ja) * 1983-02-28 1994-12-21 双葉電子工業株式会社 半導体装置及びその製造方法
SE453474B (sv) * 1984-06-27 1988-02-08 Santrade Ltd Kompoundkropp belagd med skikt av polykristallin diamant
US4551195A (en) * 1984-09-25 1985-11-05 Showa Denko Kabushiki Kaisha Method for growing boron nitride crystals of cubic system
JPS61106494A (ja) * 1984-10-29 1986-05-24 Kyocera Corp ダイヤモンド被膜部材及びその製法
DE3674329D1 (de) * 1985-09-24 1990-10-25 Sumitomo Electric Industries Verfahren zur synthese von bornitrid des kubischen systems.
US4683043A (en) * 1986-01-21 1987-07-28 Battelle Development Corporation Cubic boron nitride preparation
EP0255327B1 (en) * 1986-07-30 1991-06-19 De Beers Industrial Diamond Division (Proprietary) Limited Cubic boron nitride manufacture
KR900008505B1 (ko) * 1987-02-24 1990-11-24 세미콘덕터 에너지 라보라터리 캄파니 리미티드 탄소 석출을 위한 마이크로파 강화 cvd 방법
US4875967A (en) * 1987-05-01 1989-10-24 National Institute For Research In Inorganic Materials Method for growing a single crystal of cubic boron nitride semiconductor and method for forming a p-n junction thereof, and light emitting element
US4816291A (en) * 1987-08-19 1989-03-28 The Regents Of The University Of California Process for making diamond, doped diamond, diamond-cubic boron nitride composite films
JPH01236687A (ja) * 1988-03-17 1989-09-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd スルホール印刷基板の製造方法
JPH0277454A (ja) * 1988-06-22 1990-03-16 Mitsui Petrochem Ind Ltd 超高分子量ポリオレフィン系分子配向成形体
US5006914A (en) * 1988-12-02 1991-04-09 Advanced Technology Materials, Inc. Single crystal semiconductor substrate articles and semiconductor devices comprising same
US4961958A (en) * 1989-06-30 1990-10-09 The Regents Of The Univ. Of Calif. Process for making diamond, and doped diamond films at low temperature

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6192253B1 (ja) * 2017-04-06 2017-09-06 龍司 大島 立方晶窒化ホウ素粒子含有単結晶質ダイヤモンド粒子、およびその製造方法
WO2018185909A1 (ja) * 2017-04-06 2018-10-11 龍司 大島 立方晶窒化ホウ素粒子含有単結晶質ダイヤモンド粒子、およびその製造方法

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EP0379359A2 (en) 1990-07-25
DE69011142D1 (de) 1994-09-08
US5043219A (en) 1991-08-27
EP0379359A3 (en) 1990-12-19

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