JPH08208387A - ダイヤモンド部品 - Google Patents
ダイヤモンド部品Info
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Abstract
ヤモンド部品において、光学的、或いは電気的特性に優
れ、大面積合成が可能なダイヤモンドを有する部品を得
る。 【構成】 光学窓やセンサーとしての機能に優れる面積
が1mm2以上の単結晶ダイヤモンド1、3の外周を多
結晶ダイヤモンド4が接して取り囲んだ構造のダイヤモ
ンド部品。
Description
どに用いられるダイヤモンド部品に関するものである。
度、高熱伝導率の他、光透過特性、ワイドバンドギャッ
プなどの数多くの優れた性質を有することから、各種工
具、光学部品、半導体、電子部品の材として幅広く用い
られており、今後さらに重要性が増すものと考えられ
る。また、これらの特性のうち複数、例えばワイドバン
ドギャップと高熱伝導率、を用いた用途も期待されてい
る。
のが工業用途に使用されたが、現在では人工合成された
ものが中心である。ダイヤモンド単結晶は現在工業的に
は、全てそれらが安定である数万気圧以上の圧力下で合
成されている。このような高い圧力を発生する超高圧容
器は非常に高価であり、大きさにも制限があるため、高
温高圧法による大型の単結晶合成には限界がある。不純
物として窒素(N)を含んだ黄色を呈するIb型のダイ
ヤモンドについては1cm級のものが高圧合成法により
合成、販売されているがこの程度がほぼ限界と考えられ
ている。また、不純物のない無色透明なIIa型のダイヤ
モンドの大きさは、天然のものを除けば数mm程度以下
のさらに小さなものに限られている(住友電気工業株式
会社より発売されている)。
法として確立されるに至った方法として気相合成法があ
げられる。この方法によっては数cm〜10cmの比較
的大面積のものが人工的に製造されているが、これらは
通常は多結晶膜である。近年、様々な気相合成法が開発
され、気相合成法による多結晶ダイヤモンド膜の膜質は
向上してきている。配向性の高いダイヤモンド膜によ
り、単結晶に近い光透過特性を示すダイヤモンド膜が得
られることをWildら(C.Wild et al. Proc. of 1st Int'
l Conf. on the Application of Diamond Films and Re
lated Waterialspp197-205)が報告している。また、多
結晶ダイヤモンド膜を用いた電子デバイスも報告されて
いる。純度の高い多結晶ダイヤモンドやヘテロエピタキ
シャルダイヤモンド(X. Jiang et al.:Appl. Phys. Let
t 62 (1993) 3438)では単結晶ダイヤモンドに匹敵する
熱伝導率や硬度を示すが、電気的な用途、光学的な用途
では単結晶膜の優位は揺るがないところである。気相合
成法を用いて、単結晶ダイヤモンドをエピタキシャル成
長により得る方法が考えられるが、結晶性のよいダイヤ
モンドの合成面積は多結晶膜に及ばない。
が可能な多結晶膜の長所と、電気的或いは光学的な特性
に優れた単結晶膜の長所とを合わせ持ったダイヤモンド
膜が要求されてきている。
発明者らは、光学的、或いは電気的な用途など単結晶ダ
イヤモンドの特性が必要とされる部分のみに単結晶ダイ
ヤモンドを用い、その周囲を多結晶膜で熱的、機械的に
保護する構造に考え至った。
結晶ダイヤモンド、及び、その外周に接して取り込んだ
多結晶ダイヤモンドを含むダイヤモンド部品である。
相から成長させて得ることができるが、単結晶ダイヤモ
ンドと多結晶ダイヤモンドともに気相から成長させて得
ることもできる。また、多結晶ダイヤモンドが複数の単
結晶ダイヤモンドを取り囲む構造とすることもできる。
ヤモンドの厚さを30μm以上の自立膜とするのが好ま
しく、また、単結晶ダイヤモンドの面を(001)面か
らの面方位ずれを10度以内とすることが好ましい。
熱的、電気的に優れた特性を有しており様々な用途が期
待されている。実際の用途では、複数の優れた特性を組
み合わせて用いられることが多い。
イヤモンド検出器を冷却しながら用いる場合には、耐放
射線性、耐熱性、高熱伝導性、電気特性(キャリアが消
失しにくいこと)などが要求される。この場合、放射線
の検出範囲が限られているならば、高熱伝導性以外の特
性は検出範囲にのみ要求され、それ以外の領域はそこで
発生する熱を逃がすための熱伝導性のみが要求される。
そこで、高度な特性を要求される領域には単結晶ダイヤ
モンドを、それ以外の領域には多結晶ダイヤモンドを用
いても、全てを単結晶で作製した場合と同等の特性が得
られる。
題点であるが、気相合成による多結晶ダイヤモンドが機
械的、熱的には十分な特性を有していることに着目して
研究を行った結果、単結晶ダイヤモンドのエピタキシャ
ル成長と同時進行する形での多結晶ダイヤモンドの合成
により、単結晶−多結晶界面に原子結合が生じ、高い特
性の界面が得られることがわかった。
モンド部品は、光学的、或いは電気的な特性に優れた単
結晶ダイヤモンドが光学窓として、或いは、粒子や光を
検出するためのセンサーとしての機能を発揮し、大面積
合成が可能な多結晶ダイヤモンドが、この単結晶ダイヤ
モンドの外周を囲んで熱的、機械的に保護することにな
る。
て説明する。
板1を用意した。基板面方位は(001)であり大きさ
は6mm×6mm×0.2mmであった。これを、傷つ
け処理を行った多結晶のシリコン基板2(15mm×1
5mm×5mm)の中央部に配置し(図1a)、μ波プ
ラズマCVD法を用いて、メタン及び水素ガスから成膜
を行った。成膜条件は、メタン濃度2%、圧力100To
rr、基材温度900℃であった。220時間成膜を行っ
たところ、単結晶ダイヤモンド基板1上には290μm
の単結晶エピタキシャルダイヤモンド膜3が成長し単結
晶基板1を含めて490μmの厚さとなり、また、多結
晶シリコン基板2の上には520μmの多結晶ダイヤモ
ンド膜4が成長した(図1b)。この成長面を研磨して
単結晶及び多結晶の表面を一致させた(図1c)。また
多結晶シリコン基板2を弗硝酸によりエッチング除去し
て、基板側を20μm研磨除去した(図1d)。
φにレーザー加工して、多結晶ダイヤモンドの部分を鑞
付けすることにより、真空フランジ5に接合させた(図
1e)。
モンドの領域1、3の透過特性を調べたところダイヤモ
ンド特有の良好な透過特性であることがわかった。ま
た、14mmφの領域全体にわたって、装置内部の様子
を観察することは十分可能であった。
(001)基板を用意した。大きさは6mmφ×0.3
mmであった。これを鑞付けにより、真空フランジに接
合させたところ、真空フランジの使用中にクラックを生
じた。
り、実施例1に記載した条件で、15mm×15mm×
500μmの多結晶ダイヤモンドを成長させた。真空フ
ランジに接合させ、透過特性を評価したところ、300
nmの波長の光に対して、実施例1の場合に比べて約8
0%の透過率であることがわかった。
(001)単結晶シリコン7に、4mm×4mm、深さ
300μmの穴をあけた。その穴に4mm×4mm、厚
み300μmの高圧合成Ib型(001)単結晶ダイヤ
モンド6を配置した(図2a)。単結晶ダイヤモンド6
上に500μmのエピタキシャルダイヤモンド膜8をマ
イクロ波プラズマCVD法により成長させた(図2
b)。このとき単結晶シリコン7上に同じく成長した多
結晶ダイヤモンド膜9は(100)配向しており、50
0μm程度成長していた。機械研磨により成長面を鏡面
研磨し、また基板の単結晶シリコン7、単結晶ダイヤモ
ンド6も研磨除去した(図2c)。その結果、(10
0)配向した多結晶ダイヤモンド9に囲まれた気相合成
単結晶ダイヤモンド8が得られた。
たダイヤモンド10を、他方側にチタン11をそれぞれ
1μm成長させ、単結晶ダイヤモンド膜8以外の部分に
ついた硼素ドープ膜、チタン膜はアルゴン−酸素の混合
ガスを用いたプラズマエッチング、酸によるエッチング
により除去した(図2d)。
ンド10側が負極となるようにバイアス電圧をかけ、ガ
ンマ線を硼素ドープダイヤモンド10側から照射したと
ころガンマ線の強さに比例した電流が得られた。
のシリコン(厚さ3mm)の上に7mm×7mmのIb
型の人工ダイヤモンド(厚さ100μm)を2mmの間
隔をあけて並べて配置した。単結晶上にはエピタキシャ
ル膜を、またシリコン上には多結晶膜を成長させた。そ
の後、成長面を鏡面研磨し、基板ダイヤモンド及びシリ
コンを除去した。その結果、30mm×15mm全体に
わたって波長500nmの光は68%以上透過し、2つ
のエピタキシャルダイヤモンド領域は250nmの光に
対しても65%以上の透過率を示した。
品によれば、光学的、或いは電気的な用途など単結晶ダ
イヤモンドの特質が必要とされる部分のみに単結晶ダイ
ヤモンドを用い、その周囲を多結晶ダイヤモンド膜で熱
的、機械的に保護する構造により、大面積合成が可能な
多結晶膜の長所と、特性に優れた単結晶膜の長所を合わ
せ持ったダイヤモンド膜が得られ、光学用窓材やセンサ
ーとして有効に利用することができる。
ジの作製行程を示す図である。
サーの作業行程の一部を示す図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 面積が1mm2以上の単結晶ダイヤモン
ド、及び、その外周に接して取り囲んだ多結晶ダイヤモ
ンドを含むことを特徴とするダイヤモンド部品。 - 【請求項2】 請求項1記載のダイヤモンド部品であっ
て、多結晶ダイヤモンドが気相から成長させたダイヤモ
ンドであることを特徴とするダイヤモンド部品。 - 【請求項3】 請求項1記載のダイヤモンド部品であっ
て、単結晶ダイヤモンドと多結晶ダイヤモンドがともに
気相から成長させたダイヤモンドであることを特徴とす
るダイヤモンド部品。 - 【請求項4】 請求項1記載のダイヤモンド部品であっ
て、多結晶ダイヤモンドが複数の単結晶ダイヤモンドを
取り囲んでいることを特徴とするダイヤモンド部品。 - 【請求項5】 請求項1記載のダイヤモンド部品であっ
て、ダイヤモンドが厚み30μm以上の自立膜であるこ
とを特徴とするダイヤモンド部品。 - 【請求項6】 請求項1記載のダイヤモンド部品であっ
て、単結晶ダイヤモンドの面が(001)面からの面方
位ずれが10度以内であることを特徴とするダイヤモン
ド部品。 - 【請求項7】 請求項1記載のダイヤモンド部品であっ
て、単結晶ダイヤモンドが光学窓としての機能を有する
ことを特徴とするダイヤモンド部品。 - 【請求項8】 請求項1記載のダイヤモンド部品であっ
て、単結晶ダイヤモンドが、粒子もしくは光を検出する
ためのセンサーとしての機能を有していることを特徴と
するダイヤモンド部品。
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Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005010245A1 (en) * | 2003-07-30 | 2005-02-03 | Element Six Limited | Method of manufacturing diamond substrates |
JP2006096643A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ダイヤモンド基板及びその製造方法 |
JP2006111500A (ja) * | 2004-10-15 | 2006-04-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ダイヤモンド基板及びその製造方法 |
JP2006273592A (ja) * | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ダイヤモンド基板及びその製造方法 |
JP2006335637A (ja) * | 2005-03-28 | 2006-12-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ダイヤモンド基板およびその製造方法 |
JP2007500439A (ja) * | 2003-07-30 | 2007-01-11 | エレメント シックス リミテッド | ダイヤモンド基体の製造方法 |
US7390695B2 (en) | 2005-03-28 | 2008-06-24 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Diamond substrate and manufacturing method thereof |
JP2008179498A (ja) * | 2007-01-24 | 2008-08-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ダイヤモンド基板 |
AU2005269257B2 (en) * | 2004-08-02 | 2011-03-10 | Termortar Pty Ltd | Termite proof mortar and method of termite proofing a structure |
WO2012152661A1 (en) | 2011-05-10 | 2012-11-15 | Element Six N.V. | Composite diamond assemblies |
WO2014152598A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Nanocrystalline diamond three-dimensional films in patterned semiconductor substrates |
EP2955323A1 (en) * | 2014-06-11 | 2015-12-16 | Services Petroliers Schlumberger | Diamond window assembly for optical logging |
CN110857467A (zh) * | 2018-08-23 | 2020-03-03 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种金刚石复合片及其制备方法 |
CN111655911A (zh) * | 2017-11-03 | 2020-09-11 | 二A 科技有限公司 | 嵌入多晶金刚石结构中的一个或多个单晶金刚石及其生长方法 |
WO2020240459A1 (en) * | 2019-05-31 | 2020-12-03 | Lusix Ltd. | Manufacture of lab grown diamonds |
-
1995
- 1995-01-30 JP JP03430595A patent/JP3666044B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007500439A (ja) * | 2003-07-30 | 2007-01-11 | エレメント シックス リミテッド | ダイヤモンド基体の製造方法 |
JP4938449B2 (ja) * | 2003-07-30 | 2012-05-23 | エレメント シックス リミテッド | 単結晶ダイヤモンド基体を処理する方法で用いるためのダイヤモンドウェーハ組立体 |
WO2005010245A1 (en) * | 2003-07-30 | 2005-02-03 | Element Six Limited | Method of manufacturing diamond substrates |
US7837793B2 (en) | 2003-07-30 | 2010-11-23 | Element Six Limited | Method of manufacturing diamond substrates |
AU2005269257B2 (en) * | 2004-08-02 | 2011-03-10 | Termortar Pty Ltd | Termite proof mortar and method of termite proofing a structure |
JP2006096643A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ダイヤモンド基板及びその製造方法 |
JP2006111500A (ja) * | 2004-10-15 | 2006-04-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ダイヤモンド基板及びその製造方法 |
JP4691952B2 (ja) * | 2004-10-15 | 2011-06-01 | 住友電気工業株式会社 | ダイヤモンド基板及びその製造方法 |
JP2006335637A (ja) * | 2005-03-28 | 2006-12-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ダイヤモンド基板およびその製造方法 |
US7390695B2 (en) | 2005-03-28 | 2008-06-24 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Diamond substrate and manufacturing method thereof |
JP2006273592A (ja) * | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ダイヤモンド基板及びその製造方法 |
JP4631499B2 (ja) * | 2005-03-28 | 2011-02-16 | 住友電気工業株式会社 | ダイヤモンド基板及びその製造方法 |
JP2008179498A (ja) * | 2007-01-24 | 2008-08-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ダイヤモンド基板 |
WO2012152661A1 (en) | 2011-05-10 | 2012-11-15 | Element Six N.V. | Composite diamond assemblies |
WO2014152598A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Nanocrystalline diamond three-dimensional films in patterned semiconductor substrates |
EP2955323A1 (en) * | 2014-06-11 | 2015-12-16 | Services Petroliers Schlumberger | Diamond window assembly for optical logging |
WO2015188922A3 (en) * | 2014-06-11 | 2016-09-09 | Services Petroliers Schlumberger | Diamond window assembly for optical logging |
CN111655911A (zh) * | 2017-11-03 | 2020-09-11 | 二A 科技有限公司 | 嵌入多晶金刚石结构中的一个或多个单晶金刚石及其生长方法 |
JP2021501734A (ja) * | 2017-11-03 | 2021-01-21 | トゥーエイ テクノロジーズ プライベート リミテッド | 多結晶ダイヤモンド構造に埋め込まれた単結晶ダイヤモンド及びそれを成長させる方法 |
CN110857467A (zh) * | 2018-08-23 | 2020-03-03 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种金刚石复合片及其制备方法 |
WO2020240459A1 (en) * | 2019-05-31 | 2020-12-03 | Lusix Ltd. | Manufacture of lab grown diamonds |
CN113853456A (zh) * | 2019-05-31 | 2021-12-28 | 路赛斯有限公司 | 实验培育钻石的制造 |
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