JPH06144993A - 硼素ドープダイヤモンド - Google Patents
硼素ドープダイヤモンドInfo
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- JPH06144993A JPH06144993A JP4139212A JP13921292A JPH06144993A JP H06144993 A JPH06144993 A JP H06144993A JP 4139212 A JP4139212 A JP 4139212A JP 13921292 A JP13921292 A JP 13921292A JP H06144993 A JPH06144993 A JP H06144993A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- boron
- diamond
- cvd
- doped
- doped diamond
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
- C23C16/27—Diamond only
- C23C16/274—Diamond only using microwave discharges
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/25—Diamond
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
- C23C16/27—Diamond only
- C23C16/278—Diamond only doping or introduction of a secondary phase in the diamond
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H1/00—Contacts
- H01H1/02—Contacts characterised by the material thereof
- H01H1/021—Composite material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H1/00—Contacts
- H01H1/02—Contacts characterised by the material thereof
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 抵抗率の低い硼素ドープダイヤモンド
【構成】 硼素がドープされており、1000〜4500ppm の
範囲の硼素濃度を有するＣＶＤダイヤモンド。硼素濃度
は1800ppm であるのが好ましい。
範囲の硼素濃度を有するＣＶＤダイヤモンド。硼素濃度
は1800ppm であるのが好ましい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、硼素をドープしたダイ
ヤモンドに関する。
ヤモンドに関する。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドは、黒鉛の如き炭素源を、
ニッケル、コバルト又は鉄の如き触媒金属の存在下で、
50キロバールを超える圧力及び1200℃を超える温度に掛
けることにより、過去30年程前から合成されてきた。こ
のやり方で合成されたダイヤモンドは、種々の形及び外
観に形成することができる。この方法により大きなダイ
ヤモンドを作ることもできる。しかし、そのようなダイ
ヤモンドは良好な品質を持つが必然的に金属含有物を含
んでいる。
ニッケル、コバルト又は鉄の如き触媒金属の存在下で、
50キロバールを超える圧力及び1200℃を超える温度に掛
けることにより、過去30年程前から合成されてきた。こ
のやり方で合成されたダイヤモンドは、種々の形及び外
観に形成することができる。この方法により大きなダイ
ヤモンドを作ることもできる。しかし、そのようなダイ
ヤモンドは良好な品質を持つが必然的に金属含有物を含
んでいる。
【０００３】気相からダイヤモンドを合成することもで
きる。この方法は化学蒸着（ＣＶＤ）として知られてお
り、製造されたダイヤモンドはＣＶＤダイヤモンドとし
て知られている。その方法は、一般に水素ガスと、炭化
水素の如き適当なガス状炭素化合物との混合物を与え、
そのガスに水素を分解して原子状水素にし、該ガスを分
解して活性炭素イオン、原子、又はＣＨラジカルを与え
るのに充分なエネルギーを加え、そのような活性物質を
基体上に付着させてダイヤモンドを形成させることを含
んでいる。それらガスの分解は種々の方法で行うことが
できる。
きる。この方法は化学蒸着（ＣＶＤ）として知られてお
り、製造されたダイヤモンドはＣＶＤダイヤモンドとし
て知られている。その方法は、一般に水素ガスと、炭化
水素の如き適当なガス状炭素化合物との混合物を与え、
そのガスに水素を分解して原子状水素にし、該ガスを分
解して活性炭素イオン、原子、又はＣＨラジカルを与え
るのに充分なエネルギーを加え、そのような活性物質を
基体上に付着させてダイヤモンドを形成させることを含
んでいる。それらガスの分解は種々の方法で行うことが
できる。
【０００４】そのような方法の一つは熱フィラメントを
用いることである。この方法では、フィラメントの所の
ガス温度は約2000℃になり、ダイヤモンドの成長が行わ
れる基体は800 〜1100℃になる。
用いることである。この方法では、フィラメントの所の
ガス温度は約2000℃になり、ダイヤモンドの成長が行わ
れる基体は800 〜1100℃になる。
【０００５】第二の一般に用いられている方法は、プラ
ズマで補助した方法である。水素及びガス状炭素化合物
が、マイクロ波、ＲＦ、又はＤＣプラズマであるプラズ
マ領域に入ると、それらは反応性状態へ励起される。そ
れらはこの状態で基体へ拡散する。基体はそのプラズマ
により加熱される。
ズマで補助した方法である。水素及びガス状炭素化合物
が、マイクロ波、ＲＦ、又はＤＣプラズマであるプラズ
マ領域に入ると、それらは反応性状態へ励起される。そ
れらはこの状態で基体へ拡散する。基体はそのプラズマ
により加熱される。
【０００６】水素／ガス状炭素化合物混合物を励起する
更に別の方法は、プラズマジェットを用いる方法であ
る。そのような方法の一つは、ＥＰ0286306 に記載され
ており、それは熱的プラズマ化学蒸着装置の陽極と陰極
との間に放電ガスを供給しながらアーク放電を行わせ、
発生したプラズマジェットへガス状炭素化合物を供給す
ることによりそのガス状化合物を活性化し、ラジカルを
生成させ、そのラジカル含有プラズマジェットを基体に
衝突させて、それにより基体上にダイヤモンドを形成す
ることを含んでいる。
更に別の方法は、プラズマジェットを用いる方法であ
る。そのような方法の一つは、ＥＰ0286306 に記載され
ており、それは熱的プラズマ化学蒸着装置の陽極と陰極
との間に放電ガスを供給しながらアーク放電を行わせ、
発生したプラズマジェットへガス状炭素化合物を供給す
ることによりそのガス状化合物を活性化し、ラジカルを
生成させ、そのラジカル含有プラズマジェットを基体に
衝突させて、それにより基体上にダイヤモンドを形成す
ることを含んでいる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題及びそれを解決するため
の手段】高濃度の硼素を含有する硼素ドープＣＶＤダイ
ヤモンドは、高温／高圧法を用いて製造した対応する硼
素ドープ合成ダイヤモンド結晶よりも急激に低くなった
抵抗率を有することが判明した。従って、本発明は、一
つの態様に従い、高度に硼素がドープされ、特に1000〜
4500ppm の範囲の硼素濃度を有するＣＶＤダイヤモンド
を与える。
の手段】高濃度の硼素を含有する硼素ドープＣＶＤダイ
ヤモンドは、高温／高圧法を用いて製造した対応する硼
素ドープ合成ダイヤモンド結晶よりも急激に低くなった
抵抗率を有することが判明した。従って、本発明は、一
つの態様に従い、高度に硼素がドープされ、特に1000〜
4500ppm の範囲の硼素濃度を有するＣＶＤダイヤモンド
を与える。
【０００８】本発明の驚くべき特徴は、高度に硼素がド
ープされたＣＶＤダイヤモンドは、従来の高圧高温法に
より製造された対応する硼素ドープ合成ダイヤモンド結
晶よりも遥かに低い抵抗率を有すると言うことである。
このことは図面にグラフで例示されている。約1800ppm
より大きな硼素濃度に対しては、ＣＶＤダイヤモンド膜
の抵抗率は合成結晶に対して鋭く低下していることが認
められるであろう。
ープされたＣＶＤダイヤモンドは、従来の高圧高温法に
より製造された対応する硼素ドープ合成ダイヤモンド結
晶よりも遥かに低い抵抗率を有すると言うことである。
このことは図面にグラフで例示されている。約1800ppm
より大きな硼素濃度に対しては、ＣＶＤダイヤモンド膜
の抵抗率は合成結晶に対して鋭く低下していることが認
められるであろう。
【０００９】また、硼素含有量が大きくなる程、ＣＶＤ
ダイヤモンドの酸化抵抗が大きくなることも見出されて
いる。
ダイヤモンドの酸化抵抗が大きくなることも見出されて
いる。
【００１０】ダイヤモンドは、粒子の形になっていても
よく、立方体、三角形等の如き成形された生成物、板又
はフイルムの形になっていてもよい。それは上述の既知
のＣＶＤ法のいずれかを用いて製造することができる。
ＣＶＤダイヤモンド中への硼素の含有は、ガス又はガス
混合物中に硼素原子が確実に存在するようにすることに
より達成される。このガス又は混合物中の硼素原子含有
量が大きくなる程、ＣＶＤダイヤモンド中の硼素の濃度
は高くなる。一つの適当なＣＶＤ法は、プラズマを形成
するのにマイクロ波エネルギーを用いる方法である。そ
のような方法を用いて、ＣＶＤダイヤモンド膜を製造
し、それについて図面のグラフの抵抗率測定を行なっ
た。1800ppm の硼素含有量を生じさせるのに、次の条件
を用いた： 圧力 50トール 電力 200 ワット 基体温度 830 ℃ Ｈ2 流量 70sccm メタン流量 １sccm ジボラン／Ｈ2 （Ｂ2 Ｈ6 30ppm ／Ｈ2 ）流量 約40sccm （sccm＝標準立方センチートル／分）
よく、立方体、三角形等の如き成形された生成物、板又
はフイルムの形になっていてもよい。それは上述の既知
のＣＶＤ法のいずれかを用いて製造することができる。
ＣＶＤダイヤモンド中への硼素の含有は、ガス又はガス
混合物中に硼素原子が確実に存在するようにすることに
より達成される。このガス又は混合物中の硼素原子含有
量が大きくなる程、ＣＶＤダイヤモンド中の硼素の濃度
は高くなる。一つの適当なＣＶＤ法は、プラズマを形成
するのにマイクロ波エネルギーを用いる方法である。そ
のような方法を用いて、ＣＶＤダイヤモンド膜を製造
し、それについて図面のグラフの抵抗率測定を行なっ
た。1800ppm の硼素含有量を生じさせるのに、次の条件
を用いた： 圧力 50トール 電力 200 ワット 基体温度 830 ℃ Ｈ2 流量 70sccm メタン流量 １sccm ジボラン／Ｈ2 （Ｂ2 Ｈ6 30ppm ／Ｈ2 ）流量 約40sccm （sccm＝標準立方センチートル／分）
【００１１】ジボラン／水素流中のジボランの濃度を変
えることにより、ＣＶＤ膜の硼素含有量を変動させるこ
とができた。
えることにより、ＣＶＤ膜の硼素含有量を変動させるこ
とができた。
【００１２】高度に硼素がドープされたＣＶＤダイヤモ
ンドの低い抵抗率は、種々の用途に用いることができる
であろう。例えば、それは磁気スイッチに用いることが
できるであろう。磁気スイッチは、そのようなスイッチ
によって発生した高温により一緒に溶着することがある
銅の如き金属から作られるのが典型的である。そのよう
なスイッチのための相対する銅部材の接触表面の一方又
は両方に、高度に硼素がドープされたダイヤモンド膜を
与えることができ、それによってそのような溶着が起き
るのを防ぐことができるであろう。更にＣＶＤダイヤモ
ンド膜は、スイッチの寿命を増大する耐摩耗性を有す
る。
ンドの低い抵抗率は、種々の用途に用いることができる
であろう。例えば、それは磁気スイッチに用いることが
できるであろう。磁気スイッチは、そのようなスイッチ
によって発生した高温により一緒に溶着することがある
銅の如き金属から作られるのが典型的である。そのよう
なスイッチのための相対する銅部材の接触表面の一方又
は両方に、高度に硼素がドープされたダイヤモンド膜を
与えることができ、それによってそのような溶着が起き
るのを防ぐことができるであろう。更にＣＶＤダイヤモ
ンド膜は、スイッチの寿命を増大する耐摩耗性を有す
る。
【００１３】ＣＶＤダイヤモンド膜又は層は、化学的セ
ンサーの抵抗が、与えられた化学的環境中で一定である
ような場合の化学的センサーに用いることもできるであ
ろう。ローグ(rogue）素子が環境中に入ると、「負荷」
抵抗が変化し、それによってセンサーの「見かけの抵
抗」が変化する。硼素ドープＣＶＤダイヤモンドは、そ
の低い抵抗率及び耐摩耗性及び耐食性により、そのよう
な用途に対し優れた材料になる。
ンサーの抵抗が、与えられた化学的環境中で一定である
ような場合の化学的センサーに用いることもできるであ
ろう。ローグ(rogue）素子が環境中に入ると、「負荷」
抵抗が変化し、それによってセンサーの「見かけの抵
抗」が変化する。硼素ドープＣＶＤダイヤモンドは、そ
の低い抵抗率及び耐摩耗性及び耐食性により、そのよう
な用途に対し優れた材料になる。
【００１４】硼素ドープＣＶＤダイヤモンドは、湿潤及
び酸化性環境中で摩耗及び腐食を受けるビデオヘッド及
び検査針のための保護膜として用いることもできるであ
ろう。
び酸化性環境中で摩耗及び腐食を受けるビデオヘッド及
び検査針のための保護膜として用いることもできるであ
ろう。
【図１】合成ダイヤモンド結晶及びＣＶＤダイヤモンド
膜についての硼素（ppm)に対する抵抗率（Ω・cm）をグ
ラフで示した図である。
膜についての硼素（ppm)に対する抵抗率（Ω・cm）をグ
ラフで示した図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 硼素がドープされており、1000〜4500pp
m の範囲の硼素濃度を有するＣＶＤダイヤモンド。 - 【請求項２】 硼素濃度が少なくとも1800ppm である請
求項１に記載のＣＶＤダイヤモンド。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB919111474A GB9111474D0 (en) | 1991-05-29 | 1991-05-29 | Boron doped diamond |
| GB91114744 | 1991-05-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06144993A true JPH06144993A (ja) | 1994-05-24 |
Family
ID=10695702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4139212A Pending JPH06144993A (ja) | 1991-05-29 | 1992-05-29 | 硼素ドープダイヤモンド |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0518532A1 (ja) |
| JP (1) | JPH06144993A (ja) |
| KR (1) | KR920021444A (ja) |
| AU (1) | AU1718092A (ja) |
| GB (1) | GB9111474D0 (ja) |
| ZA (1) | ZA923839B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005537616A (ja) * | 2002-08-29 | 2005-12-08 | インテル・コーポレーション | 高信頼度の対向接触構造およびその製造技術 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5362975A (en) * | 1992-09-02 | 1994-11-08 | Kobe Steel Usa | Diamond-based chemical sensors |
| JPH07161455A (ja) * | 1993-12-09 | 1995-06-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ダイヤモンドヒ−タ |
| GB9616043D0 (en) * | 1996-07-31 | 1996-09-11 | De Beers Ind Diamond | Diamond |
| DE10080131D2 (de) * | 1999-01-25 | 2002-04-25 | Gfd Ges Fuer Diamantprodukte M | Mikroschaltkontakt |
| JP4759315B2 (ja) | 2004-05-21 | 2011-08-31 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 超電導性を有するホウ素ドープダイヤモンド薄膜 |
| GB201905045D0 (en) | 2019-04-09 | 2019-05-22 | Element Six Tech Ltd | Boron doped synthetic diamond electrodes and materials |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02217397A (ja) * | 1989-02-15 | 1990-08-30 | Kobe Steel Ltd | ｎ型半導体ダイヤモンド薄膜の気相合成法 |
| JP2767124B2 (ja) * | 1989-04-07 | 1998-06-18 | 日本特殊陶業株式会社 | 分析・試験・計測用等電極およびこれを使用した酵素センサー |
-
1991
- 1991-05-29 GB GB919111474A patent/GB9111474D0/en active Pending
-
1992
- 1992-05-26 ZA ZA923839A patent/ZA923839B/xx unknown
- 1992-05-27 AU AU17180/92A patent/AU1718092A/en not_active Abandoned
- 1992-05-28 KR KR1019920009124A patent/KR920021444A/ko not_active Application Discontinuation
- 1992-05-29 EP EP92304927A patent/EP0518532A1/en not_active Withdrawn
- 1992-05-29 JP JP4139212A patent/JPH06144993A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005537616A (ja) * | 2002-08-29 | 2005-12-08 | インテル・コーポレーション | 高信頼度の対向接触構造およびその製造技術 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU1718092A (en) | 1993-03-11 |
| GB9111474D0 (en) | 1991-07-17 |
| KR920021444A (ko) | 1992-12-18 |
| EP0518532A1 (en) | 1992-12-16 |
| ZA923839B (en) | 1993-01-27 |
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