JP7071775B2 - ダイヤモンド結晶体を備える複合体 - Google Patents
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Description
(実施例1)
98%濃硫酸20mLと35%過酸化水素水5mLからなる温度75℃の混合液に、(111)表面を備えるダイヤモンド基板(EDP社、RH333KPPL、3mm×3mm)を10分間浸漬した。厚さ300nmの熱酸化SiO2膜を表面に備える単結晶Si基板(松崎製作所社、T4APX、直径100mm)のSiO2膜表面を、圧力60Pa、出力200Wの高純度酸素プラズマで30秒間処理した。プラズマ処理したSi基板のSiO2膜、すなわちSi-OHを備えるSi基板の表面と、ダイヤモンド基板の(111)表面を大気中で接触させ、密閉容器内で乾燥剤とともに3日間保管した。その後、温度200℃で24時間加熱して複合体を得た。
熱酸化SiO2膜を表面に備える単結晶Si基板の代わりに、厚さ約1nmの自然酸化SiO2膜を表面に備える単結晶Si基板を用いた点を除いて、実施例1と同様の方法で複合体を得た。
熱酸化SiO2膜を表面に備える単結晶Si基板の代わりに、スパッタリング法によって成膜した厚さ約10nmのTi膜を表面に備える単結晶Si基板を用いた点を除いて、実施例1と同様の方法で複合体を得た。なお、Ti膜の表面にはTiO2膜が薄く形成されている。
熱酸化SiO2膜を表面に備える単結晶Si基板の代わりに、研磨した単結晶Ga2O3基板を用いた点を除いて、実施例1と同様の方法で複合体を得た。
(111)表面を備えるダイヤモンド基板の代わりに、(100)表面を備えるダイヤモンド基板を用いた点を除いて、実施例1と同様の方法で複合体を得た。
図4は、実施例1から実施例4および比較例の複合体のダイヤモンド基板側の画像を示している。実施例1の複合体では、ダイヤモンド基板が全面にわたってSi基板のSiO2膜表面に接合していた。実施例1の複合体のせん断強度は9.0kgfであった。実施例2の複合体では、ダイヤモンド基板が全面にわたってSi基板に接合していた。実施例2の複合体のせん断強度は18kgfであった。
Si-OH + C-OH → Si-O-C + H2O
Claims (9)
- 表面に元素Mの酸化物層MOxを備える基材と、(111)表面を備え、前記表面と前記(111)表面で前記基材に接合されているダイヤモンド結晶体基板とを有し、
前記Mが、酸化物を形成できる金属元素(ただし、アルカリ金属およびアルカリ土類金属を除く)、Si、Ge、As、Se、Sb、Te、およびBiの一種以上であり、
前記(111)表面の一部以上のCがM-O-C結合されることによって、前記ダイヤモンド結晶体基板が前記基材に接合されている複合体。 - 請求項1において、
前記MがSi、Ti、Al、Cu、In、およびGaの一種以上である複合体。 - 表面に元素Mの酸化物層MOxを備える基材と、前記表面に接合されているダイヤモンド結晶体とを有し、
前記Mが、酸化物を形成できる金属元素(ただし、アルカリ金属およびアルカリ土類金属を除く)、Si、Ge、As、Se、Sb、Te、およびBiの一種以上であり、
前記ダイヤモンド結晶体の(111)表面の一部以上のCがM-O-C結合されることによって、前記ダイヤモンド結晶体が前記表面に接合されており、
前記表面と前記(111)表面の接合部分のせん断強度が5.4MPa以上である複合体。 - 表面に元素Mの酸化物層MO x を備えるヒートシンクまたはヒートスプレッダーと、前記表面に接合されているダイヤモンド結晶体とを有し、
前記Mが、酸化物を形成できる金属元素(ただし、アルカリ金属およびアルカリ土類金属を除く)、Si、Ge、As、Se、Sb、Te、およびBiの一種以上であり、
前記ダイヤモンド結晶体の(111)表面の一部以上のCがM-O-C結合されることによって、前記ダイヤモンド結晶体が前記表面に接合されている複合体。 - 請求項1または2の複合体を有し、
前記ダイヤモンド結晶体基板の前記基材と接合されている表面と反対側の面に形成された電子部材をさらに有する電子装置。 - 請求項1または2の複合体を有し、
前記基材が板形状を備え、
前記基材の前記ダイヤモンド結晶体基板と接合されている表面と反対側の面に形成された電子部材をさらに有する電子装置。 - (111)表面を備えるダイヤモンド結晶体基板の前記(111)表面を酸化性液体で処理して、前記(111)表面の一部以上のCにOHを導入するヒドロキシ化工程と、
前記ヒドロキシ化工程でOHが導入された前記(111)表面と、酸化物を形成できる金属元素(ただし、アルカリ金属およびアルカリ土類金属を除く)、Si、Ge、As、Se、Sb、Te、およびBiの一種以上のヒドロキシ化物を表面に備える基材の前記表面を接触させ、この接触部に脱水化エネルギーを与えて脱水反応させる接合工程と、
を有する基材とダイヤモンド結晶体基板の接合方法。 - 請求項7において、
前記酸化性液体が、硫酸と過酸化水素の混合液である基材とダイヤモンド結晶体基板の接合方法。 - 請求項8において、
前記ヒドロキシ化工程では、温度75℃以上95℃以下の前記混合液で処理する基材とダイヤモンド結晶体基板の接合方法。
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