JPS5956308A - 導電性物質 - Google Patents
導電性物質Info
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- JPS5956308A JPS5956308A JP58123547A JP12354783A JPS5956308A JP S5956308 A JPS5956308 A JP S5956308A JP 58123547 A JP58123547 A JP 58123547A JP 12354783 A JP12354783 A JP 12354783A JP S5956308 A JPS5956308 A JP S5956308A
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- 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
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- C01B32/956—Silicon carbide
- C01B32/963—Preparation from compounds containing silicon
- C01B32/977—Preparation from organic compounds containing silicon
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- 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
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/32—Carbides
- C23C16/325—Silicon carbide
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- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/36—Carbides
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- H01B1/04—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of carbon-silicon compounds, carbon or silicon
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
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- H01C17/06—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base
- H01C17/075—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thin film techniques
- H01C17/14—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thin film techniques by chemical deposition
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- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/02—Amorphous compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
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- C01P2002/52—Solid solutions containing elements as dopants
- C01P2002/54—Solid solutions containing elements as dopants one element only
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- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
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- C01P2006/40—Electric properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、耐摩耗性を有する導電性物質に関する。
従来、炭化ケイ素は、耐熱性及び耐摩耗性に優けた硬い
物質であることが知られている。炭化ケイ素は、一般に
絶縁体と考えられているが、異った原子価の元素を0.
01パーセントより少い量ドーピングすると、炭化ケイ
素は半導体として作用するようになる。異なった原子価
の元素は導入するのが難しい。また、米国特許第428
9822号に示されているように、水素を付加すると、
炭化ケイ素に光変換特性が与えられる。光特性に絶対必
要な水素の存在は、硬度、耐摩耗性及び耐熱性を低減さ
せる。このように、従来は、硬度、耐摩耗性及び耐熱性
に優れるとともに導電性も有する炭化ケイ素は知られて
いない。
物質であることが知られている。炭化ケイ素は、一般に
絶縁体と考えられているが、異った原子価の元素を0.
01パーセントより少い量ドーピングすると、炭化ケイ
素は半導体として作用するようになる。異なった原子価
の元素は導入するのが難しい。また、米国特許第428
9822号に示されているように、水素を付加すると、
炭化ケイ素に光変換特性が与えられる。光特性に絶対必
要な水素の存在は、硬度、耐摩耗性及び耐熱性を低減さ
せる。このように、従来は、硬度、耐摩耗性及び耐熱性
に優れるとともに導電性も有する炭化ケイ素は知られて
いない。
本発明による炭化ケイ素は、炭素及びケイ素と同じ原子
価の元素を0.01パーセントより多く含み且つ水素を
含まず、導電性を示す。0.01%という量は、半導体
をドーピングする際に使用される拡散及び成長の技術に
よって得られる量よりも大きい。
価の元素を0.01パーセントより多く含み且つ水素を
含まず、導電性を示す。0.01%という量は、半導体
をドーピングする際に使用される拡散及び成長の技術に
よって得られる量よりも大きい。
炭化ケイ素がゲルマニウムを0.01%(SiC: G
e)より多く含むと硬度、耐摩耗性及び耐熱性が高いだ
けでなく、導電性を示す。導電率は、1O−2乃至2X
10−’ 0cmのオーダの値をとり、ゲルマニウムの
濃度に依存する。ゲルマニウムは、無定形炭素ケイ素及
びβすなわち結晶質炭化ケイ素内に組入れられる。Si
Cがβすなわち結晶質の型のものであれば、ゲルマニウ
ムは格子中に置換されて含有されていると考えることが
できる。
e)より多く含むと硬度、耐摩耗性及び耐熱性が高いだ
けでなく、導電性を示す。導電率は、1O−2乃至2X
10−’ 0cmのオーダの値をとり、ゲルマニウムの
濃度に依存する。ゲルマニウムは、無定形炭素ケイ素及
びβすなわち結晶質炭化ケイ素内に組入れられる。Si
Cがβすなわち結晶質の型のものであれば、ゲルマニウ
ムは格子中に置換されて含有されていると考えることが
できる。
炭素及びケイ素と同じ原子値の元素は、熱分解蒸5f5
(pyrolytic vapor deposj、
tion)の間最も高い温度で外部元素として導入され
ることによってSiC中に組入れられることが好ましい
。
(pyrolytic vapor deposj、
tion)の間最も高い温度で外部元素として導入され
ることによってSiC中に組入れられることが好ましい
。
低い蒸着温度では、Sj、C: Geは無定形であり、
結晶化温度より高いときには、SiC: Geは結晶質
である。
結晶化温度より高いときには、SiC: Geは結晶質
である。
例えばGeのように炭素及びケイ素と同じ原子値の外部
元素を系中に最も高い温度で加えると、硬度、温度抵抗
及び導電性に対して有害な水素を排除することもできる
。
元素を系中に最も高い温度で加えると、硬度、温度抵抗
及び導電性に対して有害な水素を排除することもできる
。
以下、本発明の実施例について説明する。
Geを含む導電性SiCは、例えば、熱分解気相成長(
Pyrolytic vapor grotyth)の
間C又はSiと同じ原子値のGe原子を外部元素として
化学的に導入することによりSiCの0.01%より大
きな量の成分が」二記外部元素に置換されて形成される
。
Pyrolytic vapor grotyth)の
間C又はSiと同じ原子値のGe原子を外部元素として
化学的に導入することによりSiCの0.01%より大
きな量の成分が」二記外部元素に置換されて形成される
。
炭化ケイ素を形成する公知の方法は、ケイ素及び炭素双
方の源として働く熱的に分解(PYrolytical
ly decomposed)されたトリメチルシラン
(C2H5)3Sil(の原子生成物の基板]二に成長
させる方法である。
方の源として働く熱的に分解(PYrolytical
ly decomposed)されたトリメチルシラン
(C2H5)3Sil(の原子生成物の基板]二に成長
させる方法である。
同じ原子値の元素は、シリコン成分又は炭素成分の一方
の化合物中に気体状で導入することにより改良された制
御の下でSiCに結合することができる。この結果得ら
れる物質は、硬度、耐摩耗性及び耐熱性をいずれも高く
保持しておりケイ素、炭素及びこわらと同じ原子値の元
素のみを通常の不純物許容差の範囲内で含む。例えば、
適合可能(compatible)蒸気圧を有するテト
ラメチルゲルマニウム(CH3) 4Geのような導入
すべき元素を担持した化合物でトリエチルシランを希釈
し、系の最も高い温度で成長が行なわれるべき基板を位
置決めすることにより、気体が解離する点で成長が行な
われ、水素は成長された物質中には含まれない。気体状
化合物中の水素は、解離すると、ケイ素又はゲルマニウ
ムと反応せず、従って、水素は単に消失するか又は流出
気体中で炭素と結合される。さらに、水素が含まれない
ことを保証するために、キャリヤ・ガスはヘリウムのよ
うな不活3− 性気体が好ましい。ガスは錯体を含む単なる気体状化合
物とすることができる。これらのうちの1つが選択され
た高温点で蒸着する。
の化合物中に気体状で導入することにより改良された制
御の下でSiCに結合することができる。この結果得ら
れる物質は、硬度、耐摩耗性及び耐熱性をいずれも高く
保持しておりケイ素、炭素及びこわらと同じ原子値の元
素のみを通常の不純物許容差の範囲内で含む。例えば、
適合可能(compatible)蒸気圧を有するテト
ラメチルゲルマニウム(CH3) 4Geのような導入
すべき元素を担持した化合物でトリエチルシランを希釈
し、系の最も高い温度で成長が行なわれるべき基板を位
置決めすることにより、気体が解離する点で成長が行な
われ、水素は成長された物質中には含まれない。気体状
化合物中の水素は、解離すると、ケイ素又はゲルマニウ
ムと反応せず、従って、水素は単に消失するか又は流出
気体中で炭素と結合される。さらに、水素が含まれない
ことを保証するために、キャリヤ・ガスはヘリウムのよ
うな不活3− 性気体が好ましい。ガスは錯体を含む単なる気体状化合
物とすることができる。これらのうちの1つが選択され
た高温点で蒸着する。
基板は、石英、サフイア、セラミック・アルミナ、5j
−C,GaAs及び800℃より高い温度で溶ける金属
のように蒸着温度で安定な物質から成ることが好ましい
。
−C,GaAs及び800℃より高い温度で溶ける金属
のように蒸着温度で安定な物質から成ることが好ましい
。
ヘルウムをキャリヤ・ガスとして使用する(C2He、
) 3SiH及び(CH:i ) 4 Geの混合ガス
が、700乃至750℃の温度範囲において基板上で分
解されると、基板上に導電性の炭化ケイ素無定薄膜が堆
積される。1100℃より高い温度では、結晶質のSi
C: Geを形成できる無定形層が1100℃より高い
温度に加熱されれば、それはβ炭化ケイ素の結晶質にな
る。
) 3SiH及び(CH:i ) 4 Geの混合ガス
が、700乃至750℃の温度範囲において基板上で分
解されると、基板上に導電性の炭化ケイ素無定薄膜が堆
積される。1100℃より高い温度では、結晶質のSi
C: Geを形成できる無定形層が1100℃より高い
温度に加熱されれば、それはβ炭化ケイ素の結晶質にな
る。
導電性5iC−Gel膜は、10−2乃至2X10’Ω
cmの範囲の抵抗を示す。Geは重量でおよそ3/10
0まで含ませることができることが判明した。
cmの範囲の抵抗を示す。Geは重量でおよそ3/10
0まで含ませることができることが判明した。
ある薄膜においては、弱いP型半導体熱電気信号が観察
された。
された。
4−
ケイ素、炭素及び外部元素源を置換するには適合可能(
compatible)なガスの蒸気圧が必要である。
compatible)なガスの蒸気圧が必要である。
多くの反応物質を利用することができる。I、リエチル
シラン(C211F、) 35IIIは、非点が107
乃至108℃で氷点が0℃であり、蒸気圧が水のそれと
同様であることを示唆している。テトラメチルゲルマン
(CH3) 4G eは、非点が43゜、4℃であり、
蒸気圧が0℃で139トルである。
シラン(C211F、) 35IIIは、非点が107
乃至108℃で氷点が0℃であり、蒸気圧が水のそれと
同様であることを示唆している。テトラメチルゲルマン
(CH3) 4G eは、非点が43゜、4℃であり、
蒸気圧が0℃で139トルである。
トリメチルシラン(CH3)3SiHは非点が9℃であ
る。これらの物質は、すべて適合可能(compati
ble)と考えられ、比較的容易且つ安全に取り扱うこ
とができる。
る。これらの物質は、すべて適合可能(compati
ble)と考えられ、比較的容易且つ安全に取り扱うこ
とができる。
次に、第1図及び第2図を参照してSiC: Geの成
長について説明する。第1図の装置は、蒸着炉中に石英
管及び石英製品を使用し、ソース・バブラー(sour
ce bubbler)及び外部管にパイレックス・ガ
ラスを使用する。キャリヤ・ガスの流量は周知の電子質
量制御装置によって一般的に制御できる。
長について説明する。第1図の装置は、蒸着炉中に石英
管及び石英製品を使用し、ソース・バブラー(sour
ce bubbler)及び外部管にパイレックス・ガ
ラスを使用する。キャリヤ・ガスの流量は周知の電子質
量制御装置によって一般的に制御できる。
ただし、トリメチルゲルマニウム及びテトラエチルシリ
コンを1つのバブラー中で混合する点が−般的方法と異
なる。しかし、トリメチルゲルマニウム及びテトラエチ
ルシリコンをそ九ぞれ別個のバブラーに入れるようにす
れば、制御の柔軟性が増す。
コンを1つのバブラー中で混合する点が−般的方法と異
なる。しかし、トリメチルゲルマニウム及びテトラエチ
ルシリコンをそ九ぞれ別個のバブラーに入れるようにす
れば、制御の柔軟性が増す。
第1図の装置には、3つの流路1.2及び3が設けられ
ており、これらの流路はそれぞれ流量制御装W4.5及
び6によって制御される。流路1及び2はガスを担持す
る反応要素を導入し、流路3は流路1及び2の漏れを制
御する周囲ガスを導入する。
ており、これらの流路はそれぞれ流量制御装W4.5及
び6によって制御される。流路1及び2はガスを担持す
る反応要素を導入し、流路3は流路1及び2の漏れを制
御する周囲ガスを導入する。
流路1において、破線で囲まれて示されているソース段
5Aは、バブラー6と、入口弁7と、出目弁8と、弁付
きバイパス9とを含む、バブラー6は含まれているガス
の蒸気圧に従う温度に保持されている。
5Aは、バブラー6と、入口弁7と、出目弁8と、弁付
きバイパス9とを含む、バブラー6は含まれているガス
の蒸気圧に従う温度に保持されている。
バブラー6は、通常室温に保たれ、少くとも炭素の一部
及びケイ素の源として作用する例えばトリエチルシラン
・トリメチルシラン、テトラエチルシラン及びテトラメ
チルシランのうちの1つを含む。
及びケイ素の源として作用する例えばトリエチルシラン
・トリメチルシラン、テトラエチルシラン及びテトラメ
チルシランのうちの1つを含む。
ている外部元素ソース段10Aは、バブラー11ど、入
口弁12と、出口弁13と、弁付きバイパス14とを含
む。バブラー11には、外部元素源としてテトラメチル
ゲルマニウムが入っており、これは揮発性のため通常0
℃に維持されている。
口弁12と、出口弁13と、弁付きバイパス14とを含
む。バブラー11には、外部元素源としてテトラメチル
ゲルマニウムが入っており、これは揮発性のため通常0
℃に維持されている。
流路3は、周囲ガスとしてヘリウムを含む。この流路の
ガスは通常室温に保たれる。
ガスは通常室温に保たれる。
流路1.2及び3を通るガスは、同心管16及び17並
びに交差部18から成るエンクロージャ内の炉部15に
導入される。流路1及び2を流れるガスは点19におい
て組合され第1流路管20に入り、交差部18を介して
中央管17に入る。
びに交差部18から成るエンクロージャ内の炉部15に
導入される。流路1及び2を流れるガスは点19におい
て組合され第1流路管20に入り、交差部18を介して
中央管17に入る。
中央管17には基板21が配置されている。中央管17
を取り囲むように外部同心周囲管16が配設されている
。流路3中の小管22から管16にキャリヤ・ガスが供
給される。
を取り囲むように外部同心周囲管16が配設されている
。流路3中の小管22から管16にキャリヤ・ガスが供
給される。
第2図は基板21をガスが分解する最も高い温度にする
時間的温度変化を示す。基板21の温度は、当初、70
0℃よりわずかに低くされ、然る7− 後に750℃に維持され、次いでわずかに降下される。
時間的温度変化を示す。基板21の温度は、当初、70
0℃よりわずかに低くされ、然る7− 後に750℃に維持され、次いでわずかに降下される。
結晶質すなわちβSiC: Geが必要なときには、温
度の最高点は1100℃にされる。
度の最高点は1100℃にされる。
成長の詳細、装置寸法、流量、含有ガス及び温度は相互
に関係がある。ガス管の寸法は例えば表1のようにされ
る。
に関係がある。ガス管の寸法は例えば表1のようにされ
る。
表1
管20の内径=23mm
管16の内径”55mm
管17の内径=30mm
管22の内径=8mm
O乃至数マイクロメータの厚さの堆積を生じさせるには
4乃至16時間の間流量は例えば表2のような値にされ
る。
4乃至16時間の間流量は例えば表2のような値にされ
る。
8−
流路1 流路2 流路3200
100 100200
20 10010 100
100(バブラーをバイパス) 20 100 100(バブ
ラーをバイパス) 同じ容器中で混合されるトリメチルシランとテトラメチ
ルゲルマニウムを使用するように動作を変更できる。こ
れは、段5Aにおし)て弁7及び8を閉じ且つバイパス
弁9を開くととも番;、段10Aのバブラー11を、0
乃至30℃に保たれた2つの液体ガス源を含むバブラー
に取り換えることによって行なうことができる。このよ
うな構成番こおいて、0乃至数ミクロンの厚さを生じさ
せるしこは5乃至17時間の間流量は例えば表3のよう
な値に設定される。
100 100200
20 10010 100
100(バブラーをバイパス) 20 100 100(バブ
ラーをバイパス) 同じ容器中で混合されるトリメチルシランとテトラメチ
ルゲルマニウムを使用するように動作を変更できる。こ
れは、段5Aにおし)て弁7及び8を閉じ且つバイパス
弁9を開くととも番;、段10Aのバブラー11を、0
乃至30℃に保たれた2つの液体ガス源を含むバブラー
に取り換えることによって行なうことができる。このよ
うな構成番こおいて、0乃至数ミクロンの厚さを生じさ
せるしこは5乃至17時間の間流量は例えば表3のよう
な値に設定される。
表3
流路1 流路2 流wI3100mβ
/分 50 100100
50 100(0℃)
/分 50 100100
50 100(0℃)
第1図は炭素及びケイ素と同じ原子値の元素を熱成長の
間炭化ケイ素に導入するための装置を示す概略構成図、
第2図は上記元素導入を行なうのに必要な温度変化を示
す説明図である。 4.5.6・・・・流量制御装置、6.11・・・・バ
ブラー、7.9.8.12.13.14・・・・弁、1
6・・・・周囲管、17・・・・中央管、21・・・・
基板、22・・・・小管。
間炭化ケイ素に導入するための装置を示す概略構成図、
第2図は上記元素導入を行なうのに必要な温度変化を示
す説明図である。 4.5.6・・・・流量制御装置、6.11・・・・バ
ブラー、7.9.8.12.13.14・・・・弁、1
6・・・・周囲管、17・・・・中央管、21・・・・
基板、22・・・・小管。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ケイ素と、 炭素と、 炭素及びケイ素と同じ原子価の0.01%より多い量の
元素と から成る導電性物質。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US423491 | 1982-09-24 | ||
US06/423,491 US4451391A (en) | 1982-09-24 | 1982-09-24 | Conductive silicon carbide |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5956308A true JPS5956308A (ja) | 1984-03-31 |
JPH0259561B2 JPH0259561B2 (ja) | 1990-12-12 |
Family
ID=23679087
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58123547A Granted JPS5956308A (ja) | 1982-09-24 | 1983-07-08 | 導電性物質 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4451391A (ja) |
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