JP2004511885A5

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Publication number: JP2004511885A5
Application number: JP2002535177A
Authority: JP
Filing date: 2001-10-09
Publication date: 2005-04-14

Claims

１０^１９原子／ｃｍ^３以上の窒素を有する電気伝導性の超ナノ結晶体ダイヤモンドからなる表面を有する電極。An electrode having a surface made of electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond containing nitrogen of 10 ¹⁹ atoms / cm ³ or more.

上記超ナノ結晶体ダイヤモンドがフィルムである請求項１記載の電極。The electrode according to claim 1, wherein the ultrananocrystalline diamond is a film.

上記超ナノ結晶体ダイヤモンドは、０．２から２．０ｎｍ幅の結晶粒界と１（Ωｃｍ）^−１以上の周囲温度における伝導性を有する請求項１記載の電極。The electrode according to claim 1, wherein the ultra-nanocrystalline diamond has conductivity at a grain boundary of 0.2 to 2.0 nm in width and an ambient temperature of 1 (Ωcm) ^-1 or more.

周囲温度における伝導性が１０（Ωｃｍ）^−１以上である請求項１記載の電極。The electrode according to claim 1, wherein the conductivity at ambient temperature is 10 (Ωcm) ⁻¹ or more.

上記フィルムは、２０００Å以上の厚さを有し、かつ実質的にピンホールがない請求項１記載の電極。The electrode according to claim 1, wherein the film has a thickness of 2000 mm or more and is substantially free of pinholes.

上記炭素の供給源が、ＣＨ_４またはその前駆体、Ｃ_２Ｈ_２またはその前駆体、Ｃ_６０化合物のうちの１又は２以上である請求項１記載の電極。The electrode according to claim 1, wherein the carbon source is one or more of CH ₄ or a precursor thereof, C ₂ H ₂ or a precursor thereof, and a C ₆₀ compound.

上記炭素が、原料ガス中に体積比で２０％以下含まれている請求項６記載の電極。The electrode according to claim 6, wherein the carbon is contained in the source gas at a volume ratio of 20% or less.

原料ガス中における炭素の原子パーセントが約１％であり、その炭素の体積パーセントが２０％以下であり、希ガスと平衡状態にある請求項７記載の電極。8. The electrode of claim 7, wherein the atomic percent of carbon in the source gas is about 1%, the volume percent of carbon is 20% or less, and is in equilibrium with a noble gas.

１５ｎｍまたはそれ以下の平均結晶粒径を有しかつ１０^１９原子／ｃｍ^３以上の窒素を有し、カーボン源と窒素源を供給し、超ナノ結晶体物質を形成するためのプラズマを発生させるためにそのカーボン源と窒素を希ガス中でエネルギー源に曝して蒸発させることによって作製された電気伝導性の超ナノ結晶体ダイヤモンドからなる表面を有する電極であって、上記原料ガスには２％以下の炭素が含まれている電極。To generate a plasma having an average crystal grain size of 15 nm or less and having nitrogen of 10 ¹⁹ atoms / cm ³ or more, supplying a carbon source and a nitrogen source, and forming a super nanocrystalline material And an electrode having a surface made of ultra-nanocrystalline diamond, which is produced by exposing the carbon source and nitrogen to an energy source in a rare gas and evaporating, and the source gas contains 2% or less. An electrode that contains carbon.

上記超ナノ結晶体ダイヤモンドは２０００Å以上の厚さを有するフィルムである請求項１記載の電極。2. The electrode according to claim 1, wherein the ultra-nanocrystalline diamond is a film having a thickness of 2000 mm or more.

有毒な物質を有する水溶液を矯正する方法であって、有毒な物質を有する水溶液を、少なくとも一方が１０^１９原子／ｃｍ^３以上の窒素を有し、０．１（Ωｃｍ）^−１以上の周囲温度における伝導性を有する電気伝導性の超ナノ結晶体ダイヤモンドからなる表面を有する２つの電極間の電気ポテンシャルに曝すことを含む方法。A method for correcting an aqueous solution having a toxic substance, wherein at least one of the aqueous solutions having a toxic substance has nitrogen of 10 ¹⁹ atoms / cm ³ or more and an ambient temperature of 0.1 (Ωcm) ⁻¹ or more. Exposing to an electrical potential between two electrodes having a surface made of electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond having conductivity at.

１０^１９原子／ｃｍ^３以上の窒素を有し、０．１（Ωｃｍ）^−１以上の周囲温度における伝導性を有する電気伝導性の超ナノ結晶体ダイヤモンド電極を用いて、神経を横切って電気ポテンシャルを印加することを含む神経を刺激する方法。Electrical potential across the nerve using an electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond electrode having nitrogen of 10 ¹⁹ atoms / cm ³ or more and conductivity at ambient temperature of 0.1 (Ωcm) ⁻¹ or more A method of stimulating a nerve comprising applying

１０^１９原子／ｃｍ^３以上の窒素を有し、０．１（Ωｃｍ）^−１以上の周囲温度における伝導性を有する電気伝導性の超ナノ結晶体ダイヤモンドを含む電子放射デバイス。An electron-emitting device comprising an electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond having a nitrogen of 10 ¹⁹ atoms / cm ³ or more and having a conductivity at an ambient temperature of 0.1 (Ωcm) ⁻¹ or more.

上記デバイスは、フラットディスプレイパネル、質量分析又は電子顕微鏡のような電子装置、ｘ線装置、半導体型センサー又はアクチエーター装置における反動推進エンジン又はセンサーにおける１又は２以上の冷陰極である請求項１３の電子放射デバイス。14. The device is one or more cold cathodes in a flat display panel, an electronic device such as a mass spectrometer or an electron microscope, an x-ray device, a reaction propulsion engine or sensor in a semiconductor sensor or actuator device. Electron emitting device.

アノードとカソードと電解質型水溶液とを有しており、そのアノードとカソードのうちの少なくとも１つは１０^１９原子／ｃｍ^３以上の窒素を有し、０．１（Ωｃｍ）^−１以上の周囲温度における伝導性を有する電気伝導性の超ナノ結晶体ダイヤモンドからなる表面を有する電気化学セル。An anode, a cathode, and an electrolyte-type aqueous solution, at least one of the anode and the cathode having nitrogen of 10 ¹⁹ atoms / cm ³ or more and an ambient temperature of 0.1 (Ωcm) ⁻¹ or more. An electrochemical cell having a surface made of electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond having conductivity.

１０^１９原子／ｃｍ^３以上の窒素を含み、周囲温度において０．１（Ω・ｃｍ）^−１以上の電気伝導性を有する電気伝導性超ナノ結晶体ダイヤモンド。An electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond containing 10 ¹⁹ atoms / cm ³ or more of nitrogen and having an electrical conductivity of 0.1 (Ω · cm) ⁻¹ or more at ambient temperature.

前記超ナノ結晶体ダイヤモンドがフィルムである請求項１６記載の電気伝導性超ナノ結晶体ダイヤモンド。The electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond according to claim 16, wherein the ultra-nanocrystalline diamond is a film.

０．２〜２．０ｎｍの範囲の結晶粒界を有する請求項１６記載の電気伝導性超ナノ結晶体ダイヤモンド。The electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond according to claim 16, having a grain boundary in the range of 0.2 to 2.0 nm.

平均結晶粒径が３〜１５ｎｍの範囲内にある請求項１６記載の電気伝導性超ナノ結晶体ダイヤモンド。The electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond according to claim 16, wherein the average crystal grain size is in the range of 3 to 15 nm.

周囲温度において略１（Ω・ｃｍ）^−１以上の電気伝導性を有する請求項１６記載の電気伝導性超ナノ結晶体ダイヤモンド。The electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond according to claim 16, which has an electrical conductivity of about 1 (Ω · cm) ⁻¹ or more at ambient temperature.

周囲温度において略１０（Ω・ｃｍ）^−１以上の電気伝導性を有する請求項１６記載の電気伝導性超ナノ結晶体ダイヤモンド。The electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond according to claim 16, which has an electrical conductivity of about 10 (Ω · cm) ⁻¹ or more at ambient temperature.

周囲温度において略１００（Ω・ｃｍ）^−１以上の電気伝導性を有する請求項１６記載の電気伝導性超ナノ結晶体ダイヤモンド。The electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond according to claim 16, which has an electrical conductivity of about 100 (Ω · cm) ⁻¹ or more at ambient temperature.

１５ｎｍまたはそれ以下の平均結晶粒径を有しかつ１０^１９原子／ｃｍ^３以上の窒素を有し、カーボン源と窒素源を供給し、超ナノ結晶体物質を形成するためのプラズマを発生させるためにそのカーボン源と窒素を希ガス中でエネルギー源に曝して蒸発させることによって作製された電気伝導性の超ナノ結晶体ダイヤモンドからなる表面を有する電極であって、その原料ガスには２％以下の炭素が含まれている電気伝導性超ナノ結晶体ダイヤモンド。To generate a plasma having an average crystal grain size of 15 nm or less and having nitrogen of 10 ¹⁹ atoms / cm ³ or more, supplying a carbon source and a nitrogen source, and forming a super nanocrystalline material An electrode having a surface composed of electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond produced by exposing the carbon source and nitrogen to an energy source in a rare gas and evaporating, and the source gas contains 2% or less Electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond containing carbon.

上記体積プロセスにおいて３５０℃以上の温度に維持された基板上に成長されたフィルム状のダイヤモンドである請求項２３記載の電気伝導性超ナノ結晶体ダイヤモンド。The electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond according to claim 23, wherein the diamond is a film-like diamond grown on a substrate maintained at a temperature of 350 ° C or higher in the volumetric process.

炭素源が、ＣＨ_４又はその前駆体、Ｃ_２Ｈ_２又はその前駆体及びＣ_６０化合物の１又は２以上である請求項２３記載の電気伝導性超ナノ結晶体ダイヤモンド。The electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond according to claim 23, wherein the carbon source is one or more of CH ₄ or a precursor thereof, C ₂ H ₂ or a precursor thereof and a C ₆₀ compound.

前記原料ガス中に窒素が２０体積％以上含まれている請求項２５記載の電気伝導性超ナノ結晶体ダイヤモンド。The electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond according to claim 25, wherein the raw material gas contains 20% by volume or more of nitrogen.

原料ガス中の炭素の原子％が略１％であり、前記原料ガス中に窒素が２０体積％以上含まれている請求項２６記載の電気伝導性超ナノ結晶体ダイヤモンド。27. The electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond according to claim 26, wherein atomic percent of carbon in the source gas is about 1%, and nitrogen is contained in the source gas at 20 volume% or more.

前記超ナノ結晶体ダイヤモンドは、１００Torr以上のトータル圧力下において３５０℃〜８００℃に維持された基板上に成長されたフィルムからなる請求項２６記載の電気伝導性超ナノ結晶体ダイヤモンド。27. The electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond according to claim 26, wherein the ultra-nanocrystalline diamond consists of a film grown on a substrate maintained at 350 to 800 [deg.] C. under a total pressure of 100 Torr or more.

前記基板は、金属又は非金属からなる請求項２８記載の電気伝導性超ナノ結晶体ダイヤモンド。29. The electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond according to claim 28, wherein the substrate is made of metal or nonmetal.

前記基板は、シリコン又はシリコン酸化物からなる請求項２８記載の電気伝導性超ナノ結晶体ダイヤモンド。29. The electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond according to claim 28, wherein the substrate is made of silicon or silicon oxide.

周囲温度において０．１（Ω・ｃｍ）^−１以上の電気伝導性を有する請求項２３記載の電気伝導性超ナノ結晶体ダイヤモンド。The electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond according to claim 23, having an electrical conductivity of 0.1 (Ω · cm) ^-1 or more at ambient temperature.

周囲温度において１（Ω・ｃｍ）^−１以上の電気伝導性を有する請求項２３記載の電気伝導性超ナノ結晶体ダイヤモンド。The electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond according to claim 23, having an electrical conductivity of 1 (Ω · cm) ^-1 or more at ambient temperature.

周囲温度において１０（Ω・ｃｍ）^−１以上の電気伝導性を有する請求項２３記載の電気伝導性超ナノ結晶体ダイヤモンド。The electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond according to claim 23, having an electrical conductivity of 10 (Ω · cm) ^-1 or more at ambient temperature.

周囲温度において１００（Ω・ｃｍ）^−１以上の電気伝導性を有する請求項２３記載の電気伝導性超ナノ結晶体ダイヤモンド。The electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond according to claim 23, having an electrical conductivity of 100 (Ω · cm) ^-1 or more at ambient temperature.

ガス及び希ガスを含む窒素及び炭素の混合ガスをエネルギー源に曝して、窒素組入れ超ナノ結晶体ダイヤモンドフィルムを堆積させることからなる電気伝導性超ナノ結晶体ダイヤモンドフィルムを製造する方法であって、上記原料ガス中の炭素の原子パーセントは約２％未満であり、窒素は約２体積％から約２５体積％の範囲で存在し、総量で約１０^１９原子／ｃｍ^３以上の窒素が存在する超ナノ結晶体ダイヤモンドフィルムを製造する方法。A method for producing an electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond film comprising exposing a mixed gas of nitrogen and carbon containing a gas and a rare gas to an energy source to deposit a nitrogen-embedded ultra-nanocrystalline diamond film, The atomic percent of carbon in the source gas is less than about 2%, the nitrogen is present in the range of about 2% to about 25% by volume, and the total amount is more than about 10 ¹⁹ atoms / cm ³ of nitrogen. A method for producing a nanocrystalline diamond film.

上記炭素源がＣＨ_４またはその前駆体、Ｃ_２Ｈ_２またはその前駆体及びＣ_６０化合物のうちの１以上である請求項３５記載の方法。The carbon source is CH ₄ or a precursor _thereof, C 2 _{H 2} or 1 or higher The method of claim 35, wherein one of the precursors and _{C 60} compounds.

上記原料ガス中の炭素の原子パーセントが約１％であり、窒素は総量で約２０体積パーセント以下が存在し、アルゴンと平衡状態である請求項３６記載の方法。37. The method of claim 36, wherein the atomic percent of carbon in the source gas is about 1%, the total amount of nitrogen is less than about 20 volume percent, and is in equilibrium with argon.

上記電気伝導性の超ナノ結晶体ダイヤモンドが、約８００℃、約１００トールの全圧及び８００ワットのマイクロ波パワーで維持されたＳｉまたはＳｉＯ_２基板上に成長されたフィルムである請求項２７記載の方法。The electric conductivity of the ultrasonic nano crystal diamond, from about 800 ° C., according to claim 27, wherein the film grown on about 100 Torr total pressure and 800 watts microwave power Si or SiO ₂ on a substrate maintained at the method of.

上記電気伝導性の超ナノ結晶体ダイヤモンドが、周囲温度で約０．１（Ωｃｍ）^−１以上の伝導性を有する請求項３５記載の方法。36. The method of claim 35, wherein the electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond has a conductivity of about 0.1 (Ωcm) ⁻¹ or greater at ambient temperature.

上記電気伝導性の超ナノ結晶体ダイヤモンドが、周囲温度で約１（Ωｃｍ）^−１以上の伝導性を有する請求項３５記載の方法。36. The method of claim 35, wherein the electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond has a conductivity of about 1 (Ωcm) ⁻¹ or greater at ambient temperature.

上記電気伝導性の超ナノ結晶体ダイヤモンドが、周囲温度で約１０（Ωｃｍ）^−１以上の伝導性を有する請求項３５記載の方法。36. The method of claim 35, wherein the electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond has a conductivity of about 10 (Ωcm) ⁻¹ or greater at ambient temperature.

上記電気伝導性の超ナノ結晶性ダイアモンドが、周囲温度で約１００（Ωｃｍ）^−１以上の伝導性を有する請求項３５記載の方法。36. The method of claim 35, wherein the electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond has a conductivity of about 100 (Ωcm) ⁻¹ or greater at ambient temperature.

ガス及び希ガスを含む窒素及び炭素の混合ガスをエネルギー源に曝して、窒素組入れ超ナノ結晶体ダイヤモンドフィルムを堆積させることからなる既定の伝導性を有する電気伝導性超ナノ結晶体ダイヤモンドフィルムを製造する方法であって、上記原料ガス中の炭素の原子パーセントは約２％未満であり、窒素は約２体積％から約２５体積％の範囲の予め選択した濃度で存在し、約０．０１以上の既定の伝導性を有する総量で約１０^１９原子／ｃｍ^３以上の窒素が存在する超ナノ結晶体ダイヤモンド材料を製造する方法。Produces an electrically conductive ultra-nanocrystalline diamond film with a predetermined conductivity consisting of depositing a nitrogen-incorporated ultra-nanocrystalline diamond film by exposing a mixed gas of nitrogen and carbon containing gas and noble gas to an energy source Wherein the atomic percent of carbon in the source gas is less than about 2% and the nitrogen is present at a preselected concentration ranging from about 2% to about 25% by volume and greater than about 0.01 A method for producing a ultra-nanocrystalline diamond material in which a total amount of nitrogen of about 10 ¹⁹ atoms / cm ³ or more is present with a predetermined conductivity of