JPS61122197A - ダイヤモンドの製造方法 - Google Patents
ダイヤモンドの製造方法Info
- Publication number
- JPS61122197A JPS61122197A JP59242818A JP24281884A JPS61122197A JP S61122197 A JPS61122197 A JP S61122197A JP 59242818 A JP59242818 A JP 59242818A JP 24281884 A JP24281884 A JP 24281884A JP S61122197 A JPS61122197 A JP S61122197A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon
- substrate
- ion beam
- diamond
- hydrogen
- 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
Links
Classifications
-
- 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
- C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
- C30B23/02—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
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/04—Diamond
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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】
産業上の利用分野
本発明は、地球上で最も硬く安定であり、さらに最近エ
レクトロニクス、オプトエレクトロニクス分野への応用
も期待される、ダイヤモンドの製造方法に関する。
レクトロニクス、オプトエレクトロニクス分野への応用
も期待される、ダイヤモンドの製造方法に関する。
従来の技術
従来、ダイヤモンドの合成は高温超高圧下で行なわれて
いた。また、最近になって、減圧下での気相合成の成功
が報告され（例えばＪ ＴＡＰ２１Ｌ１８３（１９８２
）Ｌダイヤモンドが低圧下で合成されるようになったが
、この方法においても高温１０００℃程度を必要として
いた。
いた。また、最近になって、減圧下での気相合成の成功
が報告され（例えばＪ ＴＡＰ２１Ｌ１８３（１９８２
）Ｌダイヤモンドが低圧下で合成されるようになったが
、この方法においても高温１０００℃程度を必要として
いた。
発明が解決しようとする問題点
このように、いまだ、ダイヤモンドの合成は高温・高圧
又は高温・低圧下での合成であり、工業的には不十分で
、さらに低温・低圧下での合成に向けて研究がつづけら
れていた。本発明は常温・低圧下でのダイヤモンド合成
を目的とするものである。
又は高温・低圧下での合成であり、工業的には不十分で
、さらに低温・低圧下での合成に向けて研究がつづけら
れていた。本発明は常温・低圧下でのダイヤモンド合成
を目的とするものである。
問題点を解決するための手段
本発明者等は、基体表面に炭素を供給し加速された水素
、及び不活性ガス又は炭素の粒子を前記基体表面に照射
しつつ供給された前記炭素を凝縮させることにより、ダ
イヤモンドの結晶が成長することを確認し、これを利用
して、本発明のダイヤモンドの製造方法を発明した。
、及び不活性ガス又は炭素の粒子を前記基体表面に照射
しつつ供給された前記炭素を凝縮させることにより、ダ
イヤモンドの結晶が成長することを確認し、これを利用
して、本発明のダイヤモンドの製造方法を発明した。
さらに、上記水素の代わりにフッ素を用いても有効であ
り、上記、水素又はフッ素がイオン化しているとさらに
良い結果が得られることも確認した。
り、上記、水素又はフッ素がイオン化しているとさらに
良い結果が得られることも確認した。
作 用
炭素が凝縮して固体となる場合に、不活性ガス又は炭素
が加速されて照射されると、上記、不活性ガス又は炭素
の粒子が衝突した部分がその衝撃−によって局所的に高
温高圧となり局所的にダイヤモンドに変化する。このと
きに、水素が加速されて照射されていると、この局所的
なダイヤモンド構造以外の部分を除去し、ダイヤモンド
構造の部分のみを残し、これを成長させる。この場合、
照射される粒子のエネルギーは１〜１ｏｏｏｏｅｖ程度
が有効である。、また、上記水素のかわりにフッ素を用
いても同様の効果を示し有効である。この場合、基体の
加熱は必要なく、室温で基体表面にダイヤモンドを形成
できる。
が加速されて照射されると、上記、不活性ガス又は炭素
の粒子が衝突した部分がその衝撃−によって局所的に高
温高圧となり局所的にダイヤモンドに変化する。このと
きに、水素が加速されて照射されていると、この局所的
なダイヤモンド構造以外の部分を除去し、ダイヤモンド
構造の部分のみを残し、これを成長させる。この場合、
照射される粒子のエネルギーは１〜１ｏｏｏｏｅｖ程度
が有効である。、また、上記水素のかわりにフッ素を用
いても同様の効果を示し有効である。この場合、基体の
加熱は必要なく、室温で基体表面にダイヤモンドを形成
できる。
゛実施例
本発明のダイヤモンドの製造方法に用いた装置を第１図
に示す。イオンビーム源１から、不活性ガス（アルゴン
）のイオンビーム２（エネルギーは１２０ｏｅＶ程度）
が照射され、炭素ターゲット３をスパッタしターゲット
３から炭素原子を蒸発させる。この装置のチャンバ内の
圧力はｌＸ１０’Ｔｏｒｒ程度であった。この炭素原子
は基体として用いたシリコン基板４の表面に供給され基
板４上で凝縮するが、基板４はイオンビーム２に対して
表面６がほぼ平行となるように設置されているため、基
板４０表面にはイオンビーム２が照射すれつつ基板表面
５上に炭素を凝縮させることとなる。
に示す。イオンビーム源１から、不活性ガス（アルゴン
）のイオンビーム２（エネルギーは１２０ｏｅＶ程度）
が照射され、炭素ターゲット３をスパッタしターゲット
３から炭素原子を蒸発させる。この装置のチャンバ内の
圧力はｌＸ１０’Ｔｏｒｒ程度であった。この炭素原子
は基体として用いたシリコン基板４の表面に供給され基
板４上で凝縮するが、基板４はイオンビーム２に対して
表面６がほぼ平行となるように設置されているため、基
板４０表面にはイオンビーム２が照射すれつつ基板表面
５上に炭素を凝縮させることとなる。
ここでイオンビーム源１にさらに水素を導入し圧力比で
１：１以上の水素の含むようにし、イオンビーム２をイ
オン化した不活性ガスとイオン化した水素との混合イオ
ンビームとすると、基板表面６上に第２図の走査型電子
顕微鏡写真に示すようなダイヤモンドの結晶６が成長し
た。この写真において、基板表面Ｓ上にダイヤモンド結
晶６が成長しており、前述の水素のクリーニング作用に
より、ダイヤモンド結晶のみが成長している。本実施例
において、基板４の温度上昇は小さく、基板４は室温に
保たれたままで、ダイヤモンドが形成されたといえる。
１：１以上の水素の含むようにし、イオンビーム２をイ
オン化した不活性ガスとイオン化した水素との混合イオ
ンビームとすると、基板表面６上に第２図の走査型電子
顕微鏡写真に示すようなダイヤモンドの結晶６が成長し
た。この写真において、基板表面Ｓ上にダイヤモンド結
晶６が成長しており、前述の水素のクリーニング作用に
より、ダイヤモンド結晶のみが成長している。本実施例
において、基板４の温度上昇は小さく、基板４は室温に
保たれたままで、ダイヤモンドが形成されたといえる。
ここでは、イオンビーム２について述べたが、このイオ
ン化されたイオンビームのかわりにニュートラライザに
よって中性化した中性原子でも有効であり、また不活性
ガスでなく炭素を用いても良い。この場合、炭素はダイ
ヤモンドの構成原子でもあり、前記局所的なダイヤモン
ドを形成することができる質量を有している。また、不
活性ガスと同様に炭素と化合してダイヤモンド以外の物
質を形成することもない。さらに、水素のかわりにフッ
素を用いても有効に前述の水素と同様の効果を示し、ダ
イヤモンドが合成されることを本発明者等は確認した。
ン化されたイオンビームのかわりにニュートラライザに
よって中性化した中性原子でも有効であり、また不活性
ガスでなく炭素を用いても良い。この場合、炭素はダイ
ヤモンドの構成原子でもあり、前記局所的なダイヤモン
ドを形成することができる質量を有している。また、不
活性ガスと同様に炭素と化合してダイヤモンド以外の物
質を形成することもない。さらに、水素のかわりにフッ
素を用いても有効に前述の水素と同様の効果を示し、ダ
イヤモンドが合成されることを本発明者等は確認した。
また、基板表面に凝縮させる炭素の供給源としてはスパ
ッタ以外の熱蒸発、ＣＶＤ、電子ビーム蒸発、レーザビ
ーム蒸発等によっても良い。
ッタ以外の熱蒸発、ＣＶＤ、電子ビーム蒸発、レーザビ
ーム蒸発等によっても良い。
本実施例においては、炭素を表面に凝縮させる基体とし
てシリコン基板について述べたが、室温において安定な
物質であれば、シリコンに限るものではなく、また、基
板でなく、ダイヤモンドの結晶粒等の粒状のものを基体
として用いても良い。
てシリコン基板について述べたが、室温において安定な
物質であれば、シリコンに限るものではなく、また、基
板でなく、ダイヤモンドの結晶粒等の粒状のものを基体
として用いても良い。
本発明においては、この基体の加熱を必要としないので
、プラスチック等を基体（又は基板）として用いても良
い。
、プラスチック等を基体（又は基板）として用いても良
い。
発明の効果
本発明のダイヤモンドの製造方法は、あらゆる分野に応
用可能で、エレクトロニクス分野でも有用でありまた宝
石としても有用なダイヤモンドの常温・低圧下での合成
を可能としたもので、本発明の工業的価値はきわめて高
い。
用可能で、エレクトロニクス分野でも有用でありまた宝
石としても有用なダイヤモンドの常温・低圧下での合成
を可能としたもので、本発明の工業的価値はきわめて高
い。
第１図は本発明のダイヤモンドの製造方法に用いた装置
、第２図は本発明の製造方法で得られたダイヤモンドの
結晶の走査型電子顕微鏡写真である。 １・・・・・・イオンビーム源、２・・・・・・イオン
ビーム、３・・・・・・炭素ターゲット、５・・・・・
・基板表面、６・・・・・・ダイヤモンドの結晶。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ｊイオンビーム源 第２図 ７６ り”ｉ＜％ ンＦｓｍ６ 叩戸１
、第２図は本発明の製造方法で得られたダイヤモンドの
結晶の走査型電子顕微鏡写真である。 １・・・・・・イオンビーム源、２・・・・・・イオン
ビーム、３・・・・・・炭素ターゲット、５・・・・・
・基板表面、６・・・・・・ダイヤモンドの結晶。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ｊイオンビーム源 第２図 ７６ り”ｉ＜％ ンＦｓｍ６ 叩戸１
Claims (4)
- （１）基体表面に炭素を供給し、加速された水素、及び
不活性ガス又は炭素の粒子を前記基体表面に照射しつつ
、供給された前記炭素を凝縮させることを特徴とするダ
イヤモンドの製造方法。 - （２）加速された水素がイオン化していることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載のダイヤモンドの製造方
法。 - （３）基体表面に炭素を供給し、加速されたフッ素、及
び不活性ガス又は炭素の粒子を前記基体表面に照射しつ
つ、供給された前記炭素を凝縮させることを特徴とする
ダイヤモンドの製造方法。 - （４）加速されたフッ素がイオン化していることを特徴
とする特許請求の範囲第３項記載のダイヤモンドの製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59242818A JPS61122197A (ja) | 1984-11-16 | 1984-11-16 | ダイヤモンドの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59242818A JPS61122197A (ja) | 1984-11-16 | 1984-11-16 | ダイヤモンドの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61122197A true JPS61122197A (ja) | 1986-06-10 |
Family
ID=17094745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59242818A Pending JPS61122197A (ja) | 1984-11-16 | 1984-11-16 | ダイヤモンドの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61122197A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
-
1984
- 1984-11-16 JP JP59242818A patent/JPS61122197A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
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