TWI457275B

TWI457275B - 類洋蔥碳之製作方法

Info

Publication number: TWI457275B
Application number: TW100148055A
Authority: TW
Inventors: Nobuyuki Terayama; Nobuo Ohmae
Original assignee: Shinko Seiki Company Ltd; Nobuo Ohmae
Priority date: 2011-06-06
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2014-10-21
Also published as: EP2573047A1; US20130189178A1; CN102933490B; JPWO2012168993A1; TW201249741A; KR101373640B1; US8992880B2; KR20130029762A; EP2573047B1; JP5159960B2; EP2573047A4; CN102933490A; WO2012168993A1

Description

類洋蔥碳之製作方法

本發明係關於類洋蔥碳(Onion Like Carbon；以下稱為「OLC」)之製作方法及製作裝置。

OLC是直徑數個nm~數十個nm的球狀粒子，於大氣中及真空中均呈現極低的磨擦係數，此外耐面壓性也優異，所以特別是被期待作為固體潤滑劑之應用。作為這樣的OLC之製作方法，從前，例如有揭示於專利文獻1者。根據此從前技術，藉由衝擊合成法(爆發法)製作直徑4nm~6nm的鑽石微粉末(Diamond Nano Powder；以下稱為「DNP」)。接著，此DNP藉由在1600℃~1800℃之惰性氣體氛圍中進行加熱處理而製作OLC。

[先前技術] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平11-157818號公報

但是，在前述先前技術，出發原料之DNP很昂貴(每1公克在5000日圓前後)，所以最終目的物之OLC也變得昂貴。總之，在成本面上有問題。

在此，本發明的目的在於提供能夠比從前更為低成本而可製作OLC的方法及裝置。

為了達成此目的，本發明提供相關於OLC的製作方法之第1發明，與相關於該OLC的製作裝置之第2發明。其中之第1發明，係具備：藉由作為材料氣體使用碳化氫系氣體之電漿CVD(Chemical Vapor Deposition)法製做類鑽石碳(DLC；Diamond like Carbon)粉末之DLC粉末製作過程，及把在此DLC粉末製作步驟所製作的DLC粉末在真空中或惰性氣體氛圍中加熱使該DLC粉末變換為類洋蔥碳之變換過程。

亦即，根據本第1發明，以碳化氫系氣體做為出發原料而製作(或者稱為「合成」)OLC。具體而言，於DLC粉末製作處理，藉由把碳化氫系氣體作為材料氣體使用的電漿CVD法製作硬質碳粉末之DLC(類鑽石碳)粉末。接著，於變換過程，該DLC粉末在真空中或惰性氣體氛圍中被加熱。藉此，使DLC粉末被變換為OLC粉末，總之製作該OLC。

又，作為碳化氫系氣體，有乙炔(C₂ H₂ )氣體或甲烷(CH₄ )氣體，乙烯(C₂ H₄ )氣體，苯(C₆ H₆ )氣體等，由DLC粉末的製作效率或成本，操作容易程度，取得容易性，安全性等綜合觀點來看，以乙炔氣體為佳。

此外，DLC粉末製作過程，亦可是包含如下述之電漿產生過程與氣體導入過程與溫度控制過程者。亦即，於電漿產生過程，被連接於基準電位的真空槽與設置於該真空槽內的開口形狀的容器作為一對電極，對這些供給交流的放電用電力。藉此，於包含容器內的真空槽內產生電漿。接著，於氣體導入過程，於真空槽內被導入碳化氫系氣體。如此一來，碳化氫系氣體藉由電漿分解(解離)，於容器的表面，特別是該容器的內壁，製作出DLC粉末。此時，容器內的溫度，也就是所謂的DLC粉末的製作溫度，若是太高，詳言之，若是超過300℃，會因為電漿導致碳化氫系氣體的分解粒子之氫自由基或氫離子與DLC粉末反應，使該DLC粉末氣化。結果，使得DLC粉末的製作效率降低。為了避免此不良情形，於溫度控制過程，以使容器內的溫度不高於300℃的方式控制該容器內的溫度。

而且，於氣體導入過程，透過與真空槽為絕緣的狀態之氣體導入管使碳化氫系氣體被導入該真空槽內，同時該氣體導入管之往真空槽內的碳化氫系氣體的噴出口以位於容器的開口部附近為佳。藉此，於容器內被直接導入碳化氫系氣體，提高往該容器的內壁之DLC粉末的製作效率。同時，DLC粉末製作過程，以進而包含對氣體導入管供給以基準電位為基準的正電位之直流電力的直流電力供給過程為較佳。藉由設置這樣的直流電力供給過程，氣體導入管發揮所謂的陽極的機能，於該氣體導入管被引入電漿內的電子。結果，氣體導入管的周圍，特別是在該氣體導入管的碳化氫系氣體的噴出口附近，產生高密度的放電，亦即所謂的空心陽極放電。接著，藉由此空心陽極放電的產生，提高碳化氫系氣體的分解效率，接著更進一步提高往容器內壁之DLC粉末的製造效率。

此外，直流電力供給過程，對於電漿的安定化也有貢獻。亦即，電漿，藉由如前所述以真空槽與容器作為一對電極之交流的放電用電力的供給而產生。另一方面，於DLC粉末製作過程，不僅容器的表面(內壁)，連真空槽的表面(內壁)也附著DLC粉末。如此般於作為一對電極之真空槽與容器之雙方表面附著著DLC粉末的話，特別是以被維持於基準電位為前提之真空槽的表面上有DLC粉末附著的話，該真空槽之作為電極的機能會降低，接著使電漿變得不安定。此處，設置直流電力供給過程的話，如前所述於作為陽極的氣體導入管被引入電漿內的電子，所以該電漿的產生可被維持，而接著使得電漿安定化。

進而，DLC粉末製作過程，亦可包含於容器內把供封閉入電漿之用的磁場形成於真空槽內的磁場形成過程。藉由設置如此的磁場形成過程，可提高容器內之電漿的密度，接著更進一段提高往該容器內壁之DLC粉末的製造效率。

接著，變換過程，亦可包含使真空槽內為真空或者為惰性氣體氛圍之變換環境形成過程，與於該被設為真空或者惰性氣體氛圍的真空槽內把DLC粉末在700℃~2000℃進行加熱的加熱過程。亦即，DLC粉末在700℃以上被加熱的話，該DLC粉末會被變換為OLC已在最近藉由實驗確認了。此外，此DLC粉末的加熱溫度越高，由DLC粉末往OLC之變換效率會提高也經過了確認。又，作為DLC粉末的加熱法，有加熱器加熱法或紅外線加熱法、高頻波誘導加熱法、電子束照射加熱法、電漿加熱法等。此外，DLC粉末，亦可以被收容於前述容器的狀態被加熱，亦可移換到其他適當的容器之後再被加熱。但是，於DLC粉末之加熱時，例如於真空槽內存在有氧氣的話，該DLC粉末會被氧化，詳言之，會氣體化為一氧化碳(CO)或者二氧化碳(CO₂ )等。為了避免此不良情形，於擔任該加熱的加熱過程之前，設變換環境形成過程，亦即真空槽內設為真空或者惰性氣體氛圍。

本發明之第2發明，系對應於第1發明之方法發明，係具備：藉由作為材料氣體使用碳化氫系氣體之電漿CVD法製做類鑽石碳(DLC)粉末之DLC粉末製作手段，及把以此DLC粉末製作手段所製作的DLC粉末在真空中或惰性氣體氛圍中加熱使該DLC粉末變換為類洋蔥碳之變換手段。

又，於本第2發明，作為碳化氫系氣體，也以乙炔氣體為最佳。

此外，作為本第2發明的具體構成，具備：被連接於基準電位的真空槽，與設置於此真空槽內的開口形狀的容器。接著，DLC粉末製作手段，亦可包含如下述之電漿產生手段與氣體導入手段與溫度控制手段者。亦即，電漿產生手段，藉由以真空槽與容器作為一對電極，而藉由對此供給交流的放電用電力，於包含該容器內的真空槽內產生電漿。接著，氣體導入手段，對真空槽內導入碳化氫系氣體。進而，溫度控制手段，以使容器內的溫度不高於300℃的方式控制該容器內的溫度。

而且，氣體導入手段，亦可包含與真空槽成絕緣的狀態之氣體導入管。在此場合，碳化氫系氣體，透過氣體導入管被導入真空槽內。接著，氣體導入管，以使其往真空槽內的碳化氫系氣體的噴出口位於容器的開口部附近的方式設置。在其上，DLC粉末製作手段，亦可進而包含對氣體導入管供給以基準電位為基準的正電位之直流電力的直流電力供給手段。

進而，DLC粉末製作手段，亦可包含於容器內把供封閉入電漿之用的磁場形成於真空槽內的磁場形成手段。

接著，變換手段，亦可包含使真空槽內為真空或者為惰性氣體氛圍之變換環境形成手段，與於該被設為真空或者惰性氣體氛圍的真空槽內把DLC粉末在700℃~2000℃進行加熱的加熱手段。

以下，針對本發明之一實施型態進行說明。

如圖1所示，相關於本實施形態之OLC製作裝置10，具備兩端被閉鎖的概略為圓筒形的真空槽12。此真空槽12，係以該圓筒形的相當於一方之端的部分為上壁，相當於另一方之端的部分為底壁的方式被設置。又，此真空槽12的內部空間的直徑，約為1100mm，高度尺寸約為1000mm。此真空槽12的形狀或尺寸僅為一例，亦可因應情況不同而適當決定。此外，真空槽12，藉由高耐蝕性以及高耐熱性的金屬，例如SUS304等不鏽鋼來形成，其壁部，被連接於作為基準電位之接地電位。

進而，在真空槽12的壁部的適當位置，例如比底壁的中央更些微靠外側(於圖1靠左側)的位置，設有排氣口14。於此排氣口14，透過未圖示的排氣管，與設於真空槽12的外部之未圖示的作為排氣手段的真空泵相結合。又，真空泵，也發揮控制真空槽12內的壓力P的壓力控制手段的機能。而且，於排氣管的中途，設有未圖示的閥，此閥亦作為壓力控制手段而發揮功能。

接著，於真空槽12內的約略中央位置，被配置作為容器之坩堝16。詳言之，此坩堝16，係於一方之端開口，另一方之端為閉鎖之約略圓筒形者，使其開口部以朝向上方的狀態來配置。又，該坩堝的外徑約為300mm，高度尺寸為約300mm，厚度尺寸(壁厚)，則是側壁部與底壁部都是約1mm(數個mm)。此外，此坩堝16的材料，具有導電性與非磁性，而且是與後述之DLC粉末100之密接性很低的高融點材料，例如為鉬(Mo)。當然，不限於鉬，亦可為鉭(Ta)或鎢(W)、石墨(C)等其他高融點材料。接著，此坩堝16的形狀及尺寸，也只要因應狀況適當決定即可，特別是關於形狀，不限於概略圓筒形，亦可為量杯形或皿狀等之開口形狀。

於坩堝16，由設於真空槽12的外部的作為放電用電力供給手段之脈衝電源裝置18，供給作為放電用電力之非對稱脈衝電力Ep。嚴密地說，以真空槽12為陽極，以坩堝16為陰極，對這些供給該非對稱脈衝電力Ep。此非對稱脈衝電力Ep的電壓態樣，為高位準的電壓值固定於+37V，低位準之電壓值為-37V以下的矩形波，其頻率，隨著脈衝電源裝置18而可以在10kHz~500kHz的範圍內任意調整。此外，該矩形波電壓之負荷比以及低位準電壓值，也可以隨著脈衝電源裝置18而任意調整，藉由調整這些負荷比及低位準電壓值，詳言之，藉由把負荷比調至50%以下，同時把低位準電壓值調整於-37V~-2000V的範圍，可以把該矩形電壓的平均電壓值(直流換算值)Vp任意調整於0V~-1000V之範圍。

而且，以包圍坩堝16的周圍(側壁及底壁)的方式，設置比該坩堝16更大上一輪的概略圓筒形的加熱器20。此加熱器20，藉由來自設在真空槽12的外部的未圖示的加熱器加熱用電源之加熱器加熱用電力的供給而被加熱。藉著，藉由此加熱器20加熱，坩堝16的溫度，詳言之，是該坩堝16的內壁的溫度在100℃~2000℃之範圍內任意地被控制。

進而，以貫通真空槽12的壁部的適當位置，例如上壁的方式，設有氣體導入管22。此氣體導入管22為鉬或著鉭等高融點金屬所製造的，藉由絕緣礙子24而與真空槽12絕緣。接著，此氣體導入管22的先端，詳言之是真空槽12內側的端部，位於坩堝16的開口部之約略中央。另一方面，該氣體導入管22的基端，被結合於設在真空槽12的外部的作為未圖示的放電用氣體供給源之氬氣(Ar)氣體供給源，與作為未圖示的材料氣體供給源之乙炔氣體供給源。此外，在位於真空槽12的外部的氣體導入管22的途中，設有個別調整流入該氣體導入管22內的氬氣及乙炔氣體的流量之用的未圖示的流量調整手段，例如質量流量控制器，與個別開閉該氬氣及乙炔氣體的流通之用的未圖示的開閉手段，例如開閉閥。

一併於氣體導入管22，由設於真空槽12的外部的作為直流電力供給手段之噴嘴用電源裝置26，供給把接地電位作為基準的正電位之直流電力Ea。此直流電力Ea的電壓值Va，藉由噴嘴用電源裝置26例如可以在+10V~+100V之範圍任意調整。

此外，於真空槽12的外部，以沿著該真空槽12的上壁及底壁的分別的周緣的方式，設有做為磁場形成手段之一對電磁線圈28及30。這些電磁線圈28及30，藉由從設在真空槽12的外部的未圖示的磁場形成用電源裝置供給直流的磁場形成用電力，而以在真空槽12內的中央封閉入後述之電漿200的方式，較佳者為以在坩堝16內封入該電漿200的方式，在真空槽12內形成所謂的鏡像磁場。此鏡像磁場的強度，於坩堝16內可以在1mT~10mT的範圍內任意調整。

根據如此構成的OLC製作裝置10，能夠以乙炔為出發原料來製作OLC。

具體而言，如圖2所示，首先，實施作為第1步驟之DLC粉末製作處理。於此DLC粉末製作處理，藉由把乙炔氣體作為材料氣體使用的電漿CVD法製作DLC粉末100。接著，實施作為第2步驟之DLC-OLC變換處理。於此DLC-OLC變換處理，藉由先前的DLC粉末製作處理所製作的DLC粉末100在氬氣氛圍中藉由前述之加熱器20加熱。藉此加熱，使DLC粉末被變換為OLC粉末，總之製作該OLC。又，於圖2雖未圖示，但先於作為第1步驟之DLC粉末製作處理，進行作為前處理之抽真空。接著，在作為第2步驟的變換處理之後，進行把最終完成的OLC取出至真空槽12的外部之後處理。

更具體地說，作為前處理之抽真空，使真空槽12內的壓力成為2×10^-3 Pa以下為止，較佳者為成為5×10^-4 Pa以下為止，使該真空槽12內藉由前述之真空泵來排氣。

此抽真空之後，實施作為第1步驟之DLC粉末製作處理。亦即，透過氣體導入管22往真空槽12內導入氬氣。在此狀態，以真空槽12為陽極，以坩堝16為陰極，對這些由脈衝電源裝置18供給非對稱脈衝電力Ep。如此一來，真空槽12內的氬氣放電，於該真空槽12內產生電漿200。而且，透過氣體導入管22往真空槽12內導入乙炔氣體。如此一來，此乙炔氣體，藉由電漿200分解，產生該乙炔氣體的分解粒子之碳離子。接著，此碳離子，往陰極之坩堝16的表面，特別是往內壁入射。藉此，於該坩堝16的內壁製作出DLC粉末100。此外，氣體導入管22的先端位於坩堝16的開口部的約略中央，所以由該氣體導入管22的先端噴出的乙炔氣體直接被導入該坩堝16內。藉此，謀求往坩堝16的內壁之DLC粉末100的製作效率，例如製作速度的提高。

又，DLC粉末100，據推測是藉由以下兩個步驟同時進行而製作。第1個是在坩堝16的內壁被形成DLC的覆膜，而此DLC覆膜由於自身的內部應力而由坩堝16的內壁剝離，而此成為DLC粉末100。接著，第2個是根據電漿200之乙炔氣體的分解粒子之碳自由基或碳離子在氣相中再結合，而此作為DLC粉末100堆積於坩堝16的內壁。據推測是藉由此2個程序同時進行而製作出DLC粉末100。

於此DLC粉末製作處理，進而，對各電磁線圈28及30供給磁場形成用電力。藉此，於真空槽12內被形成前述之鏡像磁場，於坩堝16內封入電漿200。結果，提高電漿100的密度，更進一步提高往坩堝16的內壁之DLC粉末100的製作速度。

而且，對氣體導入管22由噴嘴用電源裝置26供給直流電力Ea。如此一來，氣體導入管22成為發揮所謂第2陽極的機能，對此作為第2電殛之氣體導入管22拉入電漿200內的電子。結果，氣體導入管22的周圍，特別是在該氣體導入管22的先端附近，產生高密度的放電，亦即所謂的空心陽極放電300。接著，藉由此空心陽極放電 300的產生，提高乙炔氣體的分解效率，接著更進一步提高往坩堝16的內壁之DLC粉末100的製造速度。

此外，藉由氣體導入管22作為第2陽極發揮機能，也可謀求電漿200的安定化。亦即，電漿200，是藉由如前所述以真空槽12為陽極，以坩堝16為陰極，對這些供給非對稱脈衝電力Ep而產生的。另一方面，利用該電漿200而製作的DLC粉末100，不僅附著在坩堝16的內壁(表面)，也附著於真空槽12的內壁(表面)。如此般於作為陽極之真空槽12與作為陰極的坩堝16之雙方的表面附著DLC粉末100時，特別是以被維持於接地電位為前提之作為陽極的真空槽12的表面上有DLC粉末100附著時，該真空槽12之作為電極的機能會降低，接著使電漿200變得不安定。此處，氣體導入管22作為第2陽極而發揮機能，如前所述於作為該第2陽極之氣體導入管22拉入了電漿200內的電子。總之，氣體導入管22也作為使電漿200產生之用的電極而發揮機能。藉此，維持電漿200的發生，該電漿200被安定化。如此般藉由電漿200被安定化，而可以跨長時間進行DLC粉末100之製作處理，因而可以大量製作該DLC粉末100，換句話說，最終目的物之OLC的大量製作成為可能。

進而，藉由對加熱器20供給加熱器加熱用電力，該加熱器20被加熱，從而控制坩堝16的內壁溫度，換句話說，控制DLC粉末100的製作溫度。但是，此DLC粉末100的製作溫度若是太高，會因為電漿200導致乙炔氣體的分解粒子之氫自由基或氫離子與DLC粉末100反應，使該DLC粉末100氣化。藉此，有使得DLC粉末100的製作速度降低之虞。於圖3，顯示DLC粉末100的製作溫度與該DLC粉末100的製作速度之關係。由，此圖3，是氬氣的流量為50mL/min，乙炔氣體的流量為300mL/min，真空槽12內的壓力P為3Pa，非對稱脈衝電力Ep的頻率為100kHz，該非對稱脈衝電力Ep的負荷比為30%，該非對稱脈衝電力Ep的平均電壓值Vp為-500V，直流電力Ea的電壓值Va為+30V，坩堝16內的磁場為5mT之條件下的實測結果。

由此圖3可知，DLC粉末100的製作溫度大致在300℃以下時，該DLC粉末100的製作速度約為8g/h，換句話說，是可以實現大量生產的水準。然而，DLC粉末100的製作溫度超過300℃時，該DLC粉末100的製作速度會極端降低。特別是DLC粉末100的製作溫度為700℃時之製作速度為3.4g/h，為該製作溫度在300℃以下時的一半以下。亦即，DLC粉末100的製作溫度控制在300℃以下，較佳者為控制在100℃~300℃之範圍內是至為重要的。

如此的要領下實施作為第1步驟之DLC粉末製作處理之後，接著，實施作為第2步驟之DLC-OLC變換處理。亦即，停止往各電磁線圈28及30之磁場形成用電力的供給。配合著，停止往氣體供給管22之直流電力Ea的供給，同時停止往坩堝16之非對稱脈衝電力Ep的供給。進而，停止透過氣體導入管22往真空槽12內導入氬氣以及乙炔氣體的導入。又，往加熱器20之加熱器加熱用電力的供給亦可維持，亦可停止。而且，真空槽12內改成被抽真空。

在重新進行此抽真空後，透過氣體導入管22往真空槽12內僅導入氬氣。接著，藉由此氬氣的導入，使真空槽12內為該氬氣氛圍。此時之真空槽12內的壓力P，例如為10Pa。在此狀態下，藉由加熱器20，把坩堝16的內壁溫度加熱至1600℃。藉此，於該坩堝16內的DLC粉末100，被變換為OLC。此DLC-OLC變換處理，例如進行30分鐘。接著，在此DLC-OLC變換處理之後，進行把完成的OLC取出至真空槽12的外部之後處理。

亦即，作為後處理，停止往加熱器20之加熱器加熱用電力的供給。併行地，停止透過氣體導入管22往真空槽12內之氬氣的供給。進而，真空槽12內的壓力P徐徐回到與大氣壓同程度。接著，放置適當的時間，例如10分鐘~30分鐘之冷卻期間。之後，真空槽12內開放為大氣，由該真空槽12內把OLC自坩堝16取出。此後，作為後處理，結束包含該後處理之一連串的OLC製作處理。又，於各坩堝16取出的OLC，藉由毛刷等適用的回收手段來回收。

把以此要領製作的OLC以透過型電子顯微鏡(Transmission EIectron Microscope；TEM)觀察時，可得如圖4所示的影像。於此圖4，白色的虛線圓印所包圍的部分顯示OLC。亦即，如圖4所示，確認了OLC的存在。又，於此圖4所示的OLC，除了作為其之前的原料之DLC粉末100被製作時(亦即作為第1步驟之DLC粉末製作處理)，該DLC粉末100的製作溫度為200℃以外，以與前述圖3相關者為相同的條件。

此處，針對OLC之之前的原料之DLC粉末100，也以透過型電子顯微鏡進行觀察，得到如圖5所示的影像。於此圖5，白色的虛線圓印所包圍的部分確認了OLC的存在。總之，由此圖5，確認了在DLC粉末100中雖然只有很少但還是製作了OLC。換句話說，藉由此DLC粉末100在1600℃加熱(總之，藉由實施作為第2步驟之DLC-OLC變換處理)，確認了該DLC粉末100確實被變換為OLC。

進而，針對OLC，進行了X線繞射(X-Ray Diffraction；XRD)分析。結果顯示於圖6。又，於此圖6，實線之曲線L1顯示該OLC之分析結果。其他曲線L2~L5為比較對照物質之分析結果。詳言之，單點虛線之曲線L2，顯示藉由於作為第2步驟之DLC-OLC變換處理，把DLC粉末100在1000℃下加熱而得到的OLC之分析結果。接著二點虛線之曲線L3顯示OLC的之前原料之DLC粉末100之分析結果。進而，長虛線之曲線L4顯示前述之從前技術之出發原料之DNP之分析結果。接著，短虛線之曲線L5顯示於該先前技術把DNP在1600℃下加熱而製作之OLC之分析結果。

由此圖6可知，任一曲線L1~L5，均於43度附近的角度觀察到峰值。此43度附近之峰值，意味著存在鑽石成分。接著，於顯示DNP的分析結果之曲線(長虛線)L4以外的曲線L1~L3以及L5，看到在26度附近也有峰值。特別是，對於顯示根據本實施型態的OLC的分析結果之曲線(實線)L1，與根據從前技術之OLC的分析結果之曲線(短虛線)L5，特別觀察的結果，這些曲線L1及L5之該26度附近的峰值是顯著的。這意味著OLC的存在。亦即，由此X線繞射分析的結果，也確認了藉由本實施型態製作出OLC。

又，於藉由把DLC粉末100在1000℃進行加熱而得到的OLC的分析結果之曲線(單點虛線)L2，與根據本實施型態之OLC的分析結果之曲線(實線)L1相比，26度附近的峰值很小。這意味著把DLC粉末100在1000℃進行加熱可以把該DLC粉末100變換為OLC，而其變換效率很低，換句話說，在1000℃之加熱溫度下，不可能把DLC粉末100確實變換為OLC，(總之，是該加熱溫度不足)。此外，於顯示DLC粉末100的分析結果之曲線(二點虛線)L3，於26度附近僅有些為的峰，意味著如參照圖5所說明的，於該DLC粉末100中僅有少許的OLC存在。於顯示DNP之分析結果的曲線(長虛線)L4，未見到26度附近的峰，是因為該DNP中不存在OLC的緣故。

而且，針對根據本實施型態之OLC，進行了拉曼分光分析。結果顯示於圖7。又，於此圖7，實線之曲線L11 顯示該OLC之分析結果。其他曲線L12~L13為比較對照物質之分析結果。詳言之，單點虛線之曲線L12，顯示藉由於作為第2步驟之DLC-OLC變換處理，把DLC粉末100在1000℃下加熱而得到的OLC之分析結果。接著，短虛線之曲線L13顯示於先前技術把DNP在1600℃下加熱而製作之OLC之分析結果。

由此圖7可知，任一曲線L11~L13，在拉曼偏移1340cm^-1 附近之所謂D帶，與1580cm^-1 附近之所謂的G帶，是一致的。特別是，對於顯示根據本實施型態的OLC的分析結果之曲線(實線)L11，與根據從前技術之OLC的分析結果之曲線(短虛線)L13，特別觀察的結果，這些曲線L11及L13包含該D帶及G帶全面性地一致。這也意味著OLC的存在。又，於藉由把DLC粉末100在1000℃進行加熱而得到的OLC的分析結果之曲線(單點虛線)L12，與其他曲線L11及L13相比，多少有些偏移。這也意味著在1000℃之加熱溫度無法把DLC粉末100確實變換為OLC。

如以上所述，根據本實施型態的話，能夠以乙炔為出發原料來製作OLC。乙炔氣體，與前述先前技術之出發原料之DNP相比，極為廉價。亦即，根據本實施型態的話，與先前技術相比，可以極為廉價地製作OLC。

又，於本實施型態，作為出發原料採用了乙炔氣體，但不以此為限。亦可採用甲烷氣體或乙烯氣體，苯氣體等其他碳化氫系氣體。此外，採用由醇氣化的碳化氫系氣體亦可。但是對於甲烷氣體，製作DLC粉末100的速度比乙炔氣體還要慢，詳言之，已經藉由實驗確認了只能得到採用該乙炔氣體的場合的1/5程度之製作速度。此情形對於乙烯氣體也是相同的。接著，針對苯氣體，因為該苯原為液體，有必要將其氣化，這個部分包含氣化設備都要花成本錢。而且，採用苯氣體的場合，其有在真空泵中再液化之虞，如此一來，該真空泵的排氣效率會降低。而且，苯氣體具有毒性與致癌性，其弊害很大。醇也是液體，包含其氣化設備會花很多成本。綜合這些地化，由DLC粉末100的製作速度，成本，操作容易性、容易調取性、安全性等觀點來看，作為出發原料以乙炔氣體為最佳。

此外，於作為第1步驟之DLC粉末製作處理，作為放電用電力採用了非對稱脈衝電力Dp，但替代此而採用例如頻率為13.56MHz的正弦高頻波電力亦可。無論哪中，為了防止帶電(charge up)，作為該放電用電力採用交流電力，是最為重要的。但是，在採用高頻波電力的場合，必須要有供在其供給源之放電用電力供給手段之高頻電源裝置，與包含坩堝16的負荷側之間取得阻抗整合之阻抗整合器，因而使包含該組抗整合器的裝置全體的構成更複雜化且高成本化。此外，如前所述，非對稱脈衝電力Ep，其頻率或負荷比、平均電壓值Vp為可調整，所以比高頻電力更有彈性，可以容易地對應於種種狀況。亦即，作為放電用電力，以非對稱脈衝電力Ep，比高頻電力更佳。

而且，作為電漿200的激發法，採用了所謂自己放電型(或者也被稱為「冷陰極型」)之激發法，但不以此為限。亦即，亦可採用高頻波電漿CVD法或微波電漿CVD法、ECR(Electron Cyclotron Resonance)電漿CVD法、熱陰極PIG(Penning Ionization Gauge)電漿CVD法等其他激發法。

接著，作為第2步驟之DLC-OLC變換處理，採用了藉由電熱器20加熱DLC粉末100之所謂的加熱器加熱法，但不以此為限。亦即，採用紅外線燈加熱法或高頻波誘導加熱法、電子線照射加熱法、電漿加熱法等，其他的加熱法亦可。不管哪一種，可以把DLC粉末100加熱至700℃~2000℃，較佳者為加熱至1600℃~2000℃是最為重要的。又，在前述說明雖然省略，但至少為700℃以上的加熱溫度，即可把DLC粉末100變換為OLC這事已經藉由實驗確認了。但是，如前所述，該加熱溫度越高，由DLC粉末100往OLC之變換效率會提高。此外，加熱時間(亦即DLC-OLC變換處理之繼續時間)，對於變換效率沒有大的影響，只要大致在20分鐘以上，可得(隨加熱溫度有所不同之)一定的變換效率也是藉由實驗來確認了。

進而，於作為此第2步驟之DLC-OLC變換處理，真空槽12內為氬氣氛圍，但是不限於此。例如成為氖(Ne)氣體或氙氣(Xe)氣體等其他惰性氣體之氛圍亦可。此外，不是在惰性氣體氛圍中，而是在真空中實施該DLC-OLC變換處理亦可。

接著，於作為前述第1步驟之DLC粉末製作處理，作為放電用氣體，亦可不採用氬氣，而採用氖氣或氙氣等其他惰性氣體。

此外，作為第1步驟之DLC粉末製作處理，與作為第2步驟之DLC-OLC變換處理，亦可藉由不同的裝置來實施。亦即，供實施DLC粉末製作處理之裝置，與供實施DLC-OLC變換處理之用的裝置，可以分別設置，藉由DLC粉末製作處理裝置所製作的DLC粉末100，移動至DLC-OLC變換處理裝置，而在此變換為OLC亦可。進而，這些DLC粉末製作處理與DLC-OLC變換處理，亦可藉由線上方式來連續地實施。

10‧‧‧OLC製作裝置

12‧‧‧真空槽

14‧‧‧排氣口

16‧‧‧坩堝

18‧‧‧脈衝電源裝置

20‧‧‧加熱器

22‧‧‧氣體導入管

26‧‧‧噴嘴用電源裝置

28‧‧‧電磁線圈

30‧‧‧電磁線圈

圖1係顯示相關於本發明之一實施型態之OLC製作裝置的概略構成之圖。

圖2係顯示該實施型態之OLC的製作步驟之流程圖。

圖3係顯示該實施型態之DLC粉末製作處理之DLC粉末的製作溫度與製作速度之關係圖。

圖4係顯示於本實施型態製作之OLC的電子顯微鏡攝影影像之一例之圖。

圖5係顯示作為該OLC的之前的原料的DLC粉末之電子顯微鏡之攝影影像之一例之圖。

圖6係將該OLC之XRD繞射分析結果與比較對照物質之分析結果合併顯示之圖。

圖7係將該OLC之拉曼分光分析結果與比較對照物質之分析結果合併顯示之圖。