JPH0733592A - 燃焼炎を用いたダイヤモンドの成長法 - Google Patents
燃焼炎を用いたダイヤモンドの成長法Info
- Publication number
- JPH0733592A JPH0733592A JP21814591A JP21814591A JPH0733592A JP H0733592 A JPH0733592 A JP H0733592A JP 21814591 A JP21814591 A JP 21814591A JP 21814591 A JP21814591 A JP 21814591A JP H0733592 A JPH0733592 A JP H0733592A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diamond
- substrate
- magnetic field
- combustion flame
- flame
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 燃焼炎を用いたダイヤモンドの成長において
磁場を印加することによってダイヤモンドの高品質化と
成長速度の高速化、大粒径化を効率的に行うことを可能
とする。 【構成】 水冷管によって基板温度を調節することが
できる基板ホルダー上に磁石を基板▲１０▼に対し
て垂直下向きに印加する。基板▲１０▼を基板ホルダー
に設置した後、トーチにアセチレンと酸素ガスを
導き燃焼させる。その内炎中で基板▲１０▼上に磁場
印加の下でダイヤモンドを効率的に成長させるこを特徴
としている。
磁場を印加することによってダイヤモンドの高品質化と
成長速度の高速化、大粒径化を効率的に行うことを可能
とする。 【構成】 水冷管によって基板温度を調節することが
できる基板ホルダー上に磁石を基板▲１０▼に対し
て垂直下向きに印加する。基板▲１０▼を基板ホルダー
に設置した後、トーチにアセチレンと酸素ガスを
導き燃焼させる。その内炎中で基板▲１０▼上に磁場
印加の下でダイヤモンドを効率的に成長させるこを特徴
としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】磁場中で燃焼炎を用いて成長した
ダイヤモンド薄膜・微粒子は化学，機械，電子工業への
応用が期待できる。さらに、耐環境素子や青色発光素子
等の半導体材料として有望である。
ダイヤモンド薄膜・微粒子は化学，機械，電子工業への
応用が期待できる。さらに、耐環境素子や青色発光素子
等の半導体材料として有望である。
【０００２】
【従来の方法と問題点】従来のダイヤモンド成長法とし
ては、高圧下成長、気相成長法に大別できる。高圧下成
長法は、比較的大きな粒径のダイヤモンドを製作するこ
とが可能であるが、この技術は、膜状ダイヤモンドの成
長には適していない。最近、気相成長法でダイヤモンド
薄膜または、ダイヤモンド微粒子が成長可能となり注目
を集めている。しかし、その成長装置は高価なものにな
っている。また、成長速度が遅いなどの問題点も取り上
げられている。
ては、高圧下成長、気相成長法に大別できる。高圧下成
長法は、比較的大きな粒径のダイヤモンドを製作するこ
とが可能であるが、この技術は、膜状ダイヤモンドの成
長には適していない。最近、気相成長法でダイヤモンド
薄膜または、ダイヤモンド微粒子が成長可能となり注目
を集めている。しかし、その成長装置は高価なものにな
っている。また、成長速度が遅いなどの問題点も取り上
げられている。
【０００３】
【問題点を解決するための手段】次に、上記問題点を解
決するための製作方法の概略を図１に示す。トーチに
フローメーターによって調整されたアセチレン（Ｃ２Ｈ
２）と酸素ガス（Ｏ２）を導き燃焼させると、その燃
焼炎は不完全燃焼の内炎と完全燃焼の外炎からな
る。Ｃ２Ｈ２とＯ２炎の内炎中では、イオンが自由電子
と共に存在し、電気伝導性のプラズマ状態になっている
ことからダイヤモンド成長に必要なラジカルも多く存在
していると考えられる。この内炎中の適当な位置にモリ
ブデン、タングステンなどの金属あるいはシリコン、グ
ラファイトなどの半導体基板▲１０▼を設置することで
ダイヤモンドの成長ができる。
決するための製作方法の概略を図１に示す。トーチに
フローメーターによって調整されたアセチレン（Ｃ２Ｈ
２）と酸素ガス（Ｏ２）を導き燃焼させると、その燃
焼炎は不完全燃焼の内炎と完全燃焼の外炎からな
る。Ｃ２Ｈ２とＯ２炎の内炎中では、イオンが自由電子
と共に存在し、電気伝導性のプラズマ状態になっている
ことからダイヤモンド成長に必要なラジカルも多く存在
していると考えられる。この内炎中の適当な位置にモリ
ブデン、タングステンなどの金属あるいはシリコン、グ
ラファイトなどの半導体基板▲１０▼を設置することで
ダイヤモンドの成長ができる。
【０００４】は基板ホルダーを示す。基板ホルダーは
水冷管によって冷却することで基板温度を調整できる
ようにしてある。さらに、基板温度はシリコン板等の
熱絶縁板を重ね合わせることによっても調節できるよう
にしてある。しかし、基板と基板ホルダーの密着性によ
って表面温度にむらが生じるために、シリコン板▲１１
▼等の中心部に穴を施し、図に示すように重ね合わせ空
気層を作ることによって基板表面温度を均一に保つよう
にしてある。
水冷管によって冷却することで基板温度を調整できる
ようにしてある。さらに、基板温度はシリコン板等の
熱絶縁板を重ね合わせることによっても調節できるよう
にしてある。しかし、基板と基板ホルダーの密着性によ
って表面温度にむらが生じるために、シリコン板▲１１
▼等の中心部に穴を施し、図に示すように重ね合わせ空
気層を作ることによって基板表面温度を均一に保つよう
にしてある。
【０００５】この成長法の大きな特徴として図に示すよ
うに磁石を基板ホルダー上または、その周囲に設置し
て、燃焼炎に磁場を印加できるようにした。燃焼炎とく
に外炎のような中性分子を多く含む物質は反磁性をもっ
ているため、磁場の極性に反発されるので、燃焼炎を用
いたダイヤモンド成長の問題点としてあげられる黒鉛の
堆積を減少することができる。一方内炎に含むイオン、
電子は反磁性を示さないから基板表面上にプラズマ状態
を持続させることができ、ダイヤモンドの成長を助長す
る働きがある。この磁場効果によってダイヤモンドの高
品質化と成長速度の高速化、大粒径化を効率的に行うこ
とができる。
うに磁石を基板ホルダー上または、その周囲に設置し
て、燃焼炎に磁場を印加できるようにした。燃焼炎とく
に外炎のような中性分子を多く含む物質は反磁性をもっ
ているため、磁場の極性に反発されるので、燃焼炎を用
いたダイヤモンド成長の問題点としてあげられる黒鉛の
堆積を減少することができる。一方内炎に含むイオン、
電子は反磁性を示さないから基板表面上にプラズマ状態
を持続させることができ、ダイヤモンドの成長を助長す
る働きがある。この磁場効果によってダイヤモンドの高
品質化と成長速度の高速化、大粒径化を効率的に行うこ
とができる。
【０００６】
【実施例】本発明の磁場中における燃焼炎を用いたダイ
ヤモンド成長では基板として清浄化された金属、モリブ
デンが用いられ、基板の表面における磁界の強さは０．
６５ｋガウス、Ｏ２とＣ２Ｈ２の流量比（Ｏ２／Ｃ２Ｈ
２）は０．７５〜１の範囲で燃焼させた。この条件で成
長したダイヤモンド粒子は粒径が１０〜１００μｍであ
った。また、磁場を用いないで成長した場合と比べ成長
したダイヤモンドは堆積密度が高く堆積範囲が５０％広
くなり、さらに黒鉛の付着率が少なく成長速度が磁場を
用いない０．６３μｍ／ｍｉｎから０．９７μｍ／ｍｉ
ｎと、速くなるなどの磁場による効果が得られた。
ヤモンド成長では基板として清浄化された金属、モリブ
デンが用いられ、基板の表面における磁界の強さは０．
６５ｋガウス、Ｏ２とＣ２Ｈ２の流量比（Ｏ２／Ｃ２Ｈ
２）は０．７５〜１の範囲で燃焼させた。この条件で成
長したダイヤモンド粒子は粒径が１０〜１００μｍであ
った。また、磁場を用いないで成長した場合と比べ成長
したダイヤモンドは堆積密度が高く堆積範囲が５０％広
くなり、さらに黒鉛の付着率が少なく成長速度が磁場を
用いない０．６３μｍ／ｍｉｎから０．９７μｍ／ｍｉ
ｎと、速くなるなどの磁場による効果が得られた。
【０００７】
【発明の効果】本発明は、燃焼炎によるダイヤモンド成
長に磁場を用いることによって、次のような効果を有す
る。 Ａ）従来の燃焼炎法の成長に比べ黒鉛の付着が少ない。 Ｂ）ダイヤモンドの堆積密度が高くなる。 Ｃ）ダイヤモンドの堆積範囲が広くなる。 Ｄ）ダイヤモンド薄膜・粒子の成長速度が速い。 Ｅ）電力を必要としない。 Ｆ）特別な反応容器を必要としないので装置が簡単で安
価である。
長に磁場を用いることによって、次のような効果を有す
る。 Ａ）従来の燃焼炎法の成長に比べ黒鉛の付着が少ない。 Ｂ）ダイヤモンドの堆積密度が高くなる。 Ｃ）ダイヤモンドの堆積範囲が広くなる。 Ｄ）ダイヤモンド薄膜・粒子の成長速度が速い。 Ｅ）電力を必要としない。 Ｆ）特別な反応容器を必要としないので装置が簡単で安
価である。
【図１】磁場中における燃焼炎を用いたダイヤモンドの
成長法の概略を示す。
成長法の概略を示す。
【符号の説明】 −外炎 −内炎 −白心 −Ｃ２Ｈ２と
Ｏ２ −トーチ −磁石 −水冷管 −基板ホルダー −
基板温度調節板 ▲１０▼−基板 ▲１１▼−空気層
を作るための穴のあいた板
Ｏ２ −トーチ −磁石 −水冷管 −基板ホルダー −
基板温度調節板 ▲１０▼−基板 ▲１１▼−空気層
を作るための穴のあいた板
Claims (1)
- 【請求項１】磁場中において炭素化合物を含む可燃性ガ
スを酸素または水素ガスと共に燃焼させ、ダイヤモンド
を堆積させることを特徴とする成長法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21814591A JPH0733592A (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | 燃焼炎を用いたダイヤモンドの成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21814591A JPH0733592A (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | 燃焼炎を用いたダイヤモンドの成長法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0733592A true JPH0733592A (ja) | 1995-02-03 |
Family
ID=16715352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21814591A Pending JPH0733592A (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | 燃焼炎を用いたダイヤモンドの成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0733592A (ja) |
-
1991
- 1991-05-21 JP JP21814591A patent/JPH0733592A/ja active Pending
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