KR20090068176A - 그래파이트 기판 상에 다이아몬드 층을 형성하는 방법 - Google Patents

그래파이트 기판 상에 다이아몬드 층을 형성하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면 다이아몬드 층이 CVD 공정에서 그래파이트 기판 상에 안정되게 형성될 수 있으며, 상기 그래파이트 기판은 상기 CVD 공정 이전에 하기의 전처리 단계를 거친다:
-에칭 가스 분위기의 500 ℃ 이상, 바람직하게는 800 ℃ 이상의 온도로 진공에서 표면을 미세 세척하는 단계,
-유리된 입자를 기계적으로 제거하는 단계,
-극소 다이아몬드 입자를 상기 기판의 표면에 시딩하는(seeding) 단계, 및
-500 ℃ 이상, 바람직하게는 700 ℃ 이상의 온도에서 흡착된 탄화수소 및 흡착된 공기를 제거 하기 위하여 진공 상태에서 하나 이상의 탈기 처리하는 단계.
다이아몬드 코팅, 그래파이트 기판, CVD 공정

Description

그래파이트 기판 상에 다이아몬드 층을 형성하는 방법{METHOD FOR APPLYING A DIAMOND LAYER ONTO A GRAPHITE SUBSTRATE}
본 발명은 CVD 공정에 의하여 그래파이트 기판 상에 다이아몬드 층을 형성하는 방법에 관한 것이다.
다이아몬드 코팅이 CVD(chemical vapor deposition) 공정에서 탄소를 포함하는 기체 상(phase)으로부터 다이아몬드 결정을 침전시킴에 의하여 적절한 기판에 형성될 수 있다는 것은 알려져 있다. 상기 공정의 가스는 수소(H2) 및 메탄(CH4)이다. 다이아몬드 상(sp2 카본 변형)의 침전은 그 자체로 열역학적으로 더 안정적인 카본의 결정 상(sp2 카본 변형 - 그래파이트(graphite))이 억제되는 것을 요구한다. 수소 원자가 이중 결합을 깨뜨리는 것 및 선택적으로 원치 않는 탄소 상을 에칭함에 의하여 다이아몬드의 성장을 안정시키기 때문에, 이를 위하여 고농도의 수소원자가 사용된다. 요구되는 성장 조건은 열적으로 활성화된 공정 가스 또는 플라즈마에 의하여 발생된다. 공정 가스로서 1%의 메탄을 포함한 수소가스를 사용하거나, 700 내지 1000℃의 성장 온도, 및 40 내지 100 mbar 사이의 가스 압력을 이용한다 는 것은 알려져 있다.
다이아몬드 전극이 그래파이트 기판으로서 그래파이트 전극체 상에 다이아몬드 층에 만들어지는 전기 화학적 적용에 대한 요구가 있다. 상기 CVD공정에 의하여 그래파이트 기판 위에 다이아몬드 코팅을 만드는 것에 있어서의 문제점은 CVD 코팅이 항상 탄소로 형성 한다는 것으로, 이는 수소 원자에 의하여 에칭되고, 이에따라 제거된다. 그래파이트 기판을 사용하면, 상기 기판은 사실상 에칭가능한 탄소원을 끊임없이 형성하므로 종래의 CVD 방법은 그래파이트 기판의 다이아몬드 코팅에는 사용할 수 없다.
상기의 문제점의 해결방안은 CVD 공정동안 원치않게 형성되어 에칭으로 없어지는 sp2 탄소 변형물이 에칭으로 그래파이트 기판과 분리되도록 하기 위한 간층(interlayer)으로서 예를 들어 금과 같은 불활성 금속 층을 가진 그래파이트 구조를 제공하는 것에 있다는 것을 알아냈다. 그러나 귀금속의 경우라도 많은 전해질에서 안정적이지 않기 때문에 이러한 해결방안은 많은 전기화학적 적용에 사용될 수 없다.
따라서 본 발명은 그래파이트 기판 위에 다이아몬드 코팅의 직접적인 적용이 확실하지 않기 때문에 그래파이트 기판의 다이아몬드 전극이 일정의 전기화학적 적용에 적합하지 않다는 문제에 기초한다.
그러므로 본 발명의 목적은 안정적으로 그래파이트 기판 위에 다이아몬드 코팅을 가능하게 하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 상기 그래파이트 기판은 상기 CVD 공정 전에 다음의 예비처리 단계를 거친다:
- 에칭(etching) 가스 분위기의 500 ℃ 이상, 바람직하게는 800 ℃ 이상의 온도인 진공 상태에서 표면을 미세(fine) 세척하는 단계,
- 유리된(loose) 입자를 기계적으로 제거하는 단계,
- 극소 다이아몬드 입자를 기판 표면에 시딩하는(seeding) 단계, 및
- 진공 상태에서 500 ℃ 이상, 바람직하게는 700 ℃이상의 온도에서 흡착된 탄화수소 및 흡착된 공기를 제거하기 위한 하나 이상의 탈기 처리를 실시하는 단계.
먼저, 본 발명에 따른 방법은 CVD 공정에서 그래파이트 기판 위에 다이아몬드 층의 직접적인 적용을 가능하게 한다. 또한 본 발명에 따른 예비 처리는 그래파이트 기판 위에 내구성이 좋은 다이아몬드 코팅, 특히 전극체로서 그래파이트를 가진 다이아몬드 전극을 제조하는 것을 가능하게 한다. 그러므로 다이아몬드 전극의 새로운 적용 분야가 열리게 되었다.
본 발명에 따른 방법은 상기 그래파이트 기판이, 바람직하게는 전극체(electrode body)의 형태인 그래파이트 기판에, 기판의 보호 층으로서 제공되어, 수소 가스의 에칭으로부터 기판을 보호하는 연속적인 다이아몬드 층이 CVD 공정에서 코팅되는 동안 빠르게 형성되기 위해서는 전처리가 적절한 방식으로 반드시 실시되어야만 한다는 발견에 기초한다. 일단 보호 층이 형성되면, 상기 코팅 공정은 종래의 금속 전극체(metallic electrode body)와 마찬가지로 진행된다.
본 발명에 따른 방법은 필요에 따라서 상기 다이아몬드 층이 그래파이트 기판 위에서 성장하도록 하기 위한 유지(fat) 및/또는 오일 잔여물이 제거되는 비정밀(coarse) 세척이 먼저 행해질 수 있다. 본 발명에 따른 방법의 본질적인 단계는 상기 그래파이트 기판의 표면에 시딩(seeding)하는 것을 포함한다. 그 자체로 알려진 상기 시딩은 미세하게 세척된 상기 기판 표면에 의하여, 보다 상세하게는 에칭 공정을 통하여 본 발명에 따라 준비된다. 이를 위하여 진공에서 상기 그래파이트 기판의 표면은 에칭 가스 분위기에서, 바람직하게는 수소 분위기에서 500 ℃ 이상, 바람직하게는 700 ℃ 이상 그리고 특히 바람직하게는 800 ℃ 이상의 온도를 겪게 된다. 이러한 처리동안, 그래파이트 입자는 그래파이트로부터 노출된다. 그러므로 예를들어 CH3, CH2, CO 그룹의 형태인 경계 그룹(marginal groups)은 상기 그래파이트 합성물로부터 그 이후에 기계적으로 제거되는 유리 입자의 형태를 형성할 수 있다. 상기 그래파이트 기판의 표면이 이러한 방식으로 에칭되어 자유상태가 된 후, 상기 기판 표면에 매우 작은 다이아몬드 입자가 시딩된다. 그 자체로 알려진 방법에서, 시딩의 효과는 다이아몬드 층의 성장이 이미 존재하는 다이아몬드 재료 위에 쌓이게되고, 이에따라 시딩이 없는 경우보다 더 빠르고 더 균일하게 성장할 수 있는 것이다. 상기 시딩은 알콜(alcoholic) 용액 또는 수용액에 의한 현탁법(means of suspension)으로 이루어 질 수 있다. 상기 용액은 다이아몬드 입자의 균일한 분포가 상기 그래파이트 기판의 표면 전체에서 일어나도록 하기 위하여 그래파이트의 다공성(porous) 표면에 흘려 넣어지고, 그곳에 흡착된다.
그래파이트 기판은 통상 고체 재료로 이루어 지지 않고, 소결된(sintered) 및/또는 압착된(pressed) 재료로 이루어진다. 이것은 상기 그래파이트 기판이 상당한 다공성(porosity)을 갖는다는 것을 의미한다. 이러한 다공성은 생산 변수 및 생 산 방법에 의존하는 그래파이트의 타입에 따라 다르게 된다. 본 발명에 따른 방법에 있어서도, 기판 위 또는 표면으로부터 가까운 표면의 세공(pore)에서의 예비 처리를 위해 쌓여진 공기, 탄화수소 및 수분의 제거가 중요하다. 따라서 본 발명에 따르면, 상기 그래파이트 기판은 흡착된(adsorbed) 탄화 수소 및 흡착된 공기의 제거를 위하여 탈기 처리가 하나 이상 실시된다. 이를 위하여, 500 ℃ 이상, 바람직하게는 700 ℃ 이상 그리고 특히 바람직하게는 800 ℃이상의 온도가 사용된다. 만일 그래파이트 기판이 물에서 처리된다면, 예를들어 시딩하는 단계동안, 탈기 처리는 또한 모든 수분을 제거하기 위하여 실시된다.
먼저, 본 발명에 따른 예비 처리는 그래파이트 기판 위에 내구성이 좋은 다이아몬드 코팅, 특히 전극체로서 그래파이트를 가진 다이아몬드 전극을 제조하는 것을 가능하게 한다. 그러므로 다이아몬드 전극의 새로운 적용 분야가 열리게 되었다.
본 발명에 따른 방법의 단계는 특별한 소정의 시퀀스를 제외하고는 그래파이트 기판의 예비 처리가 필요하다는 것에 주의하여야 한다. 예를들어, 유리된 입자의 기계적인 제거는 또한 탈기 처리의 말미에 또는 추가적으로 탈기 처리의 말미에서 실시될 수 있다. 다이아몬드 입자로 기판 표면을 시딩하는 단계가 상기 탈기 처리 단계 이후에 일어나는 것도 또한 생각할 수 있다. 만일 바람직한 구체예에서 시딩하는 단계가 현탁법으로 실시된다면, 그 다음에 탈착(desorption) 단계에서 단지 현탁액(suspension liquid)을 제거하는 것이 필요하다.
상기 비정밀 세척 단계는 바람직하게는 예를 들어 이소프로판 올(isopropanol)과 같은 유기 용매에서 실시된다. 예를 들어 170 ℃와 같이 150 ℃ 이상으로 상승된 온도에서 용매가 제거되기 위한 탈착 단계가 실시되는 것이 적절하다. 열 처리와의 관계에서 이러한 탈착은 두께 및 그래파이트 기판의 다공도에 의존하여 충분한 시간동안 실시 될 것이다.
미세 세척 공정은 가스 압력이 10 mbar 이하의 수소 분위기에서 실시되는 것이 바람직하다. 여기서 또한, 상기 처리의 지속 시간은 다공도 및 그래파이트 기판의 두께에 따라 다르다.
상기 그래파이트 표면으로부터 유리된 입자의 기계적인 제거는 표면의 와이핑(wiping) 또는 블로잉(blowing)에 의하여 실시되는 것이 바람직하다.
흡착된 탄화수소 및 흡착된 공기의 제거를 위한 본 발명에 따라 제공되는 상승된 온도(500 ℃ 이상)에서의 탈기 처리는 CVD공정 전에 즉시 일어나는 것이 바람직하다. 선택적으로, 유리된 입자의 제거는 단지 첫번째에만 실시되거나 또는 한번 더 실시될 수 있다.
본 발명에 따른 전처리 단계 또한 수개의 단계로 실시될 수 있다. 예를들어, 그리스를 제거하는데(degreasing) 사용되는 용매가 이후 적절한 탈착 단계에서 즉시 제거되는 것이 적절할 수 있다. 그래파이트 표면의 시딩 단계가 다이아몬드 현탁물(suspension)로 실시되는 경우에 용매의 제거를 위해서도 동일하게 적용된다. 이러한 중간 단계는 흡착된 탄화수소 및 흡착된 공기를 기판으로부터, 특히 표면에 가까운 세공(surface-accessible pores)로부터 제거시키는 최초의(primary) 탈기 처리를 용이하게 한다.
실시예에서, 본 발명에 따른 예비 처리는 다음에 따라 실시된다:
- 유기 용매로서 이소프로판올에 의하여 그리스제거(degreasing)/오일 제거를 위한 그래파이트 표면을 비정밀 세척하는 단계,
- 10 mm 두께의 그래파이트 기판에 170 ℃에서 2 시간 동안의 열처리에 의하여 상기 용매 및 물(water)을 제거하기 위해 탈착하는 단계,
- 진공(10 mbar 이하의 압력)에서 10 시간동안 탄화수소 및 공기를 제거하는 단계,
- 7 mbar의 압력의 수소 가스에서 870 ℃로 약 한 시간동안의 열처리에 의한 진공 방식(vacuum method)에서의 처리에 의하여 표면을 미세 세척하는 단계,
- 상기 미세 세척 단계에 의하여 기판 위에 형성된 유리된 입자를 기계적으로 제거하는 단계(와이핑에 의해),
- 수성/알콜 현탁물 매개체(medium)에 의하여 다이아몬드 현탁물을 그래파이트 기판에 시딩하는 단계,
- 공기에서 170 ℃로 약 2시간동안의 열처리에 의하여(그래파이트 기판의 10 mm 두께에 대하여) 수성 현탁물 매개체를 제거하기 위하여 탈착하는 단계,
- 진공에서 800 ℃ 이상의 온도로 10 시간 동안 실제적으로 코팅하는 단계전에 탄화수소 및 공기를 탈기시키는 단계.
상기의 실시예는 두 단계에서 흡착된 탄화수소 및 흡착된 공기의 확실한 제거의 달성을 위한 두개의 탈기 처리가 실시되는 것을 명확하게 한다. 이 경우에 사용된 상기 처리 시간은 최적화된 것이 아니다; 오히려 안정적으로 충분히 긴 처리 시간을 설정할 수 있다.
이어서 행해지는 CVD 공정에 의한 다이아몬드 코팅에서, 파라미터는 그래파이트의 강한 에칭이 일어나기 위하여 설정된다. 예비 처리 및 시딩에 의하여, 추가적인 층의 성장이 종래의 방식으로 일어나고 CVD 공정의 종래의 파라미터에 의하여 조절될 수 있도록 빠르고 연속적으로 다이아몬드 층이 형성된다. 바람직한 가스 상 조성은 1%의 CH4를 포함하는 H2에서 이고, 코팅동안 바람직한 가스 압력은 5 내지 50 mbar, 더욱 바람직하게는 10 내지 30 mbar, 특히 바람직하게는 10 내지 20 mbar이다.

Claims (10)

  1. CVD공정에 의하여 그래파이트(graphite) 기판(substrate) 상에 다이아몬드 층을 형성하는 방법에 있어서, 상기 그래파이트 기판은 상기 CVD 공정 전에, 하기의 전처리 단계를 거친 것을 특징으로 하는 그래파이트 기판위에 다이아몬드 층을 형성하는 방법:
    에칭 가스 분위기의 500 ℃ 이상, 바람직하게는 800 ℃ 이상의 온도로 진공 상태에서 표면의 미세 세척을 하는 단계,
    유리된 입자를 기계적으로 제거하는 단계,
    극소 다이아몬드 입자를 기판 표면에 시딩하는(seeding) 단계, 및
    진공 상태에서 500 ℃ 이상, 바람직하게는 700 ℃이상의 온도에서 흡착된 탄화수소 및 흡착된 공기를 제거하기 위하여 하나 이상의 탈기 처리를 실시하는 단계.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 미세 세척을 하는 단계는 수소 분위기에서 이루어 지는 것을 특징으로 하는 그래파이트 기판 상에 다이아몬드 층을 형성하는 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 수소 분위기는 가스의 압력이 10 mbar 이하인 것을 특징으로 하는 그래파이트 기판 상에 다이아몬드 층을 형성하는 방법.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 표면에 시딩하는 단계는 다이아몬드 입자 현탁물로 실시되는 것을 특징으로 하는 그래파이트 기판 상에 다이아몬드 층을 형성하는 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 현탁물 매개체는 그 후에 상기 그래파이트 기판의 가열에 의하여 제거되는 것을 특징으로 하는 그래파이트 기판 상에 다이아몬드 층을 형성하는 방법.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탈기 처리는 상기 CVD 공정 바로 전에 실시되는 것을 특징으로 하는 그래파이트 기판 상에 다이아몬드 층을 형성하는 방법.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 CVD 공정은 수소 내의 메탄이 0.5 내지 3.0 %, 바람직하게는 2% 인 가스 조성에서 실시되는 것을 특징으로 하는 그래파이트 기판 상에 다이아몬드 층을 형성하는 방법.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 비정밀(coarse) 세척이 선행되는 것을 특징으로 하는 그래파이트 기판 상에 다이아몬드 층을 형성하는 방법.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 비정밀 세척은 유기 용매로 이루어 지는 것을 특징으로하는 그래파이트 기판 상에 다이아몬드 층을 형성하는 방법.
  10. 청구항 9 에 있어서, 탈착 단계는 그 이후에 150 ℃ 이상으로 상승한 온도에서 상기 용매를 제거하기 위하여 실시되는 것을 특징으로 하는 그래파이트 기판 상에 다이아몬드 층을 형성하는 방법.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011219285A (ja) * 2010-04-06 2011-11-04 Kobe Steel Ltd ダイヤモンドフレークの製造方法およびダイヤモンドフレークを含有した伝熱性強化材
CN103443653B (zh) * 2011-04-01 2015-09-23 株式会社岛津制作所 辐射线检测器的制造方法以及辐射线检测器
JP5777962B2 (ja) * 2011-07-14 2015-09-16 日本バイリーン株式会社 ダイヤモンド膜の製造方法
EP3067324B1 (en) 2015-03-11 2019-09-18 Politechnika Gdanska Method for the preparation of electrodes of boron-doped nanocrystalline diamond
CN108140552A (zh) 2015-09-08 2018-06-08 麻省理工学院 基于石墨烯的层转移的系统和方法
CN105624642A (zh) * 2016-03-16 2016-06-01 大连理工大学 一种石墨衬底上直接沉积金刚石薄膜的方法
WO2017222796A2 (en) * 2016-06-03 2017-12-28 Massachusetts Institute Of Technology Systems and methods for fabricating single-crystalline diamond membranes
WO2018089444A1 (en) 2016-11-08 2018-05-17 Massachusetts Institute Of Technology Systems and methods of dislocation filtering for layer transfer
KR20190118189A (ko) 2017-02-24 2019-10-17 메사추세츠 인스티튜트 오브 테크놀로지 곡선형 초점면 어레이를 위한 장치 및 방법들
CN111825479B (zh) * 2020-07-24 2022-08-05 江西宁新新材料股份有限公司 一种电化学-浸渍协同制备石墨耐高温复合涂层的方法
CN112111786A (zh) * 2020-09-15 2020-12-22 郑州大学 一种光学级金刚石晶片的制备方法
DE102021110587A1 (de) 2021-04-26 2022-10-27 Condias Gmbh Elektrode und Verfahren zum Herstellen

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4988421A (en) * 1989-01-12 1991-01-29 Ford Motor Company Method of toughening diamond coated tools
JP3638600B2 (ja) * 1992-11-19 2005-04-13 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー ダイヤモンドでコートされた形のある物品の製造
CA2249288A1 (en) * 1996-03-18 1997-12-24 Martin G. Bradley Diamond film deposition
DE19911746A1 (de) * 1999-03-16 2000-09-21 Basf Ag Diamantelektroden
US6893971B2 (en) * 2001-07-19 2005-05-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Dry etching method and apparatus
JP4009090B2 (ja) * 2001-11-08 2007-11-14 株式会社神戸製鋼所 ダイヤモンド被覆非ダイヤモンド炭素部材の製造方法
JP2007269627A (ja) * 2002-03-19 2007-10-18 Central Res Inst Of Electric Power Ind 基板から継続するマイクロパイプを低減させるＳｉＣ結晶の製造方法およびＳｉＣ結晶、ＳｉＣ単結晶膜、ＳｉＣ半導体素子、ＳｉＣ単結晶基板および電子デバイス、ならびにＳｉＣバルク結晶の製造方法
AU2003221438A1 (en) * 2002-03-19 2003-09-29 Central Research Institute Of Electric Power Industry METHOD FOR PREPARING SiC CRYSTAL AND SiC CRYSTAL
JP4456378B2 (ja) * 2004-02-24 2010-04-28 ペルメレック電極株式会社 導電性ダイヤモンド電極の製造方法

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