JPH01290594A - Ｃｏ，ｃｏ↓２を炭素源とするダイヤモンドの高速合成法 - Google Patents
Ｃｏ，ｃｏ↓２を炭素源とするダイヤモンドの高速合成法Info
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- JPH01290594A JPH01290594A JP11960088A JP11960088A JPH01290594A JP H01290594 A JPH01290594 A JP H01290594A JP 11960088 A JP11960088 A JP 11960088A JP 11960088 A JP11960088 A JP 11960088A JP H01290594 A JPH01290594 A JP H01290594A
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Landscapes
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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ｃｏ、 ｃｏ、の１種または混合物を炭素源と
して用いる粒状または膜状のダイヤモンド高速合成法に
関する。
して用いる粒状または膜状のダイヤモンド高速合成法に
関する。
従来技術
従来、放電を用い熱力学的に準安定領域でダイヤモンド
を合成する方法として、次のような方法が知られている
。
を合成する方法として、次のような方法が知られている
。
ｌ）放電を用い炭素イオンあるいは炭化水素イオンを作
り、これを電位勾配によって加速し、基板表面に衝突さ
せてダイヤモンドを析出させるイオンビーム法５ イオ
ンブレーティング法。
り、これを電位勾配によって加速し、基板表面に衝突さ
せてダイヤモンドを析出させるイオンビーム法５ イオ
ンブレーティング法。
２） 炭化水素と水素の混合ガスを、グロー放電による
低温プラズマにより活性化させ、基板表面に当てダイヤ
モンドを析出させる活性化気相析出法。
低温プラズマにより活性化させ、基板表面に当てダイヤ
モンドを析出させる活性化気相析出法。
しかし、これらの方法はいずれも次のような欠点がある
。
。
即ち、１）の方法は常温で基板表面へダイヤモンド類を
析出させることができる利点があるが、加速されたイオ
ンを用いるために、析出したダイヤモンドに欠陥が多（
結晶性のよいものは得にくく、またイオンビーム密度を
高くできないので、析出速度がおそいなどの欠点がある
。
析出させることができる利点があるが、加速されたイオ
ンを用いるために、析出したダイヤモンドに欠陥が多（
結晶性のよいものは得にくく、またイオンビーム密度を
高くできないので、析出速度がおそいなどの欠点がある
。
２）の方法は基板上にダイヤモンドの微結晶を得ること
はできるが、グロー放電による低温プラズマであるため
、ガス圧が通常０．３気圧以下と低くしなければプラズ
マが発生せず、また、イオン。
はできるが、グロー放電による低温プラズマであるため
、ガス圧が通常０．３気圧以下と低くしなければプラズ
マが発生せず、また、イオン。
ラジカル等の活性種濃度も最大１０％程度と低いためダ
イヤモンドの成長速度がおそい（最大数μ暖／ｈｒ ）
欠点がある。
イヤモンドの成長速度がおそい（最大数μ暖／ｈｒ ）
欠点がある。
本出願人はこれらの従来法の欠点を改善する方法として
、さきに１７００’ Ｋ以上の熱プラズマを利用して高
速合成する方法を開発した。（特開昭６２−１５８１９
５号公報）この方法では炭素源として有機化合物を使用
していたが、炭素源について更に検討を加え本発明に到
達したものである。
、さきに１７００’ Ｋ以上の熱プラズマを利用して高
速合成する方法を開発した。（特開昭６２−１５８１９
５号公報）この方法では炭素源として有機化合物を使用
していたが、炭素源について更に検討を加え本発明に到
達したものである。
発明の目的
本発明の目的は前記熱プラズマ利用の方法において、炭
素源として、安価に得られるｃｏ、 ｃｏｔを用いるダ
イヤモンドの合成法を提供しようとするものである。
素源として、安価に得られるｃｏ、 ｃｏｔを用いるダ
イヤモンドの合成法を提供しようとするものである。
発明の構成
本発明者らは前記目的を達成すべく鋭意研究の結果、プ
ラズマ発生用ガスとして、水素または水素と不活性ガス
の混合ガスを用い、放電により１７００°Ｋ以上の熱プ
ラズマを発生させ、二〇熱プラズマ中にＣＯまたはＣＯ
ｌあるいはその混合ガスを導入すると、容易に高速でダ
イヤモンドを析出させ得られることを究明し得た。その
知見に基づいて本発明を完成するに至った。
ラズマ発生用ガスとして、水素または水素と不活性ガス
の混合ガスを用い、放電により１７００°Ｋ以上の熱プ
ラズマを発生させ、二〇熱プラズマ中にＣＯまたはＣＯ
ｌあるいはその混合ガスを導入すると、容易に高速でダ
イヤモンドを析出させ得られることを究明し得た。その
知見に基づいて本発明を完成するに至った。
本発明の要旨は、水素または水素と不活性ガスの混合ガ
スに放電により発生させた１７００” Ｋ以上の熱プラ
ズマ中に炭素源としてＣｏ、 Ｃｏｔの１種または混合
物を導入して基板上でダイヤモンドを析出させることを
特徴とするダイヤモンドの高速合成法にある。放電に用
いる電源は直流、高周波。
スに放電により発生させた１７００” Ｋ以上の熱プラ
ズマ中に炭素源としてＣｏ、 Ｃｏｔの１種または混合
物を導入して基板上でダイヤモンドを析出させることを
特徴とするダイヤモンドの高速合成法にある。放電に用
いる電源は直流、高周波。
低周波交流、マイクロ波のいずれでもよく、またそれら
を組合せてもよい。
を組合せてもよい。
プラズマ発生用ガスとしては水素が含まれていることが
必要で、これによりプラズマ温度１７００゜Ｋ以上であ
ることと相俟って、高速にダイヤモンドを合成し得られ
る。炭素源のＣｏ、 Ｃｏｔはプラズマ発生用ガス供給
口から供給してもよいし、あるいは別に設けた供給口か
ら供給してもよい。そのプラズマ発生ガス圧は１０−４
〜５Ｘ１０”気圧までの広い範囲で用いることができる
。しかし低い圧力ではダイヤモンドの析出速度がおそく
、高い圧力では圧力容器の取扱いに手数がかかる。
必要で、これによりプラズマ温度１７００゜Ｋ以上であ
ることと相俟って、高速にダイヤモンドを合成し得られ
る。炭素源のＣｏ、 Ｃｏｔはプラズマ発生用ガス供給
口から供給してもよいし、あるいは別に設けた供給口か
ら供給してもよい。そのプラズマ発生ガス圧は１０−４
〜５Ｘ１０”気圧までの広い範囲で用いることができる
。しかし低い圧力ではダイヤモンドの析出速度がおそく
、高い圧力では圧力容器の取扱いに手数がかかる。
プラズマ中あるいは尾炎部に基板を設けると基板上にダ
イヤモンド膜を形成し得られる。基板の温度は４００〜
１７００°Ｃであることが適当である。
イヤモンド膜を形成し得られる。基板の温度は４００〜
１７００°Ｃであることが適当である。
４００ ’Ｃより低いと析出したダイヤモンドに水素が
混入したり、あるいは欠陥が入ることがあり、また１７
００°Ｃを趙えると黒鉛が混入し易くなる。
混入したり、あるいは欠陥が入ることがあり、また１７
００°Ｃを趙えると黒鉛が混入し易くなる。
この温度のコントロールは基板の位置を変えたり、ある
いは基板ホルダーや基板を不活性ガス。
いは基板ホルダーや基板を不活性ガス。
水素ガス、水等の冷媒により冷却することによって行う
ことができる。
ことができる。
基板としては、モリブデン、タングステン、タンタルな
どの金属、アルミナなどのセミックス、ダイヤモンド単
結晶が用いられる。
どの金属、アルミナなどのセミックス、ダイヤモンド単
結晶が用いられる。
本発明の方法を実施する装置の例の概要図を示す。
第１図は高周波放電を用いた装置、第２図は直流放電を
用いた装置を示す０図中、１は高周波プラズマトーチ、
２は高周波発振機、３は基板、４は基板ホルダー、５は
プラズマ発生室、６は排気装置、７はガス供給装置、８
．８’、８′調整弁、９はワークコイル、１ｏは直流プ
ラズマトーチ、１１は直流電源を示す、その操業は実施
例に示す。
用いた装置を示す０図中、１は高周波プラズマトーチ、
２は高周波発振機、３は基板、４は基板ホルダー、５は
プラズマ発生室、６は排気装置、７はガス供給装置、８
．８’、８′調整弁、９はワークコイル、１ｏは直流プ
ラズマトーチ、１１は直流電源を示す、その操業は実施
例に示す。
実施例１゜
第１図の装置を用い、ガス供給装置７がら調整弁８．８
’ 、８’を介してガスをプラズマ発生室５に供給する
。即ち、調整弁８がう００１３１７１ｍ１ｎとアルゴン
２４！／ｗｉｎの混合ガスを、８′からアルゴン１０１
／ｗｉｎ、 ８ ′からアルゴン２１ ｊ１！ ／ｓ
ｉｎと水素１５１、 ／ｓｉｎの混合ガスを供給し、プ
ラズマ発生室５内の圧力を１気圧に保持した後、高周波
発振機２を作動し、真空管プレート入力６０に−で１ｏ
分間放電を行った。基板３として２ｏｌφモリブデン基
板を用いこれを水冷により表面温度を９００ ’Ｃに保
持した。
’ 、８’を介してガスをプラズマ発生室５に供給する
。即ち、調整弁８がう００１３１７１ｍ１ｎとアルゴン
２４！／ｗｉｎの混合ガスを、８′からアルゴン１０１
／ｗｉｎ、 ８ ′からアルゴン２１ ｊ１！ ／ｓ
ｉｎと水素１５１、 ／ｓｉｎの混合ガスを供給し、プ
ラズマ発生室５内の圧力を１気圧に保持した後、高周波
発振機２を作動し、真空管プレート入力６０に−で１ｏ
分間放電を行った。基板３として２ｏｌφモリブデン基
板を用いこれを水冷により表面温度を９００ ’Ｃに保
持した。
その結果、基板３上に厚さ４５μ鵡のダイヤモンド膜が
得られた。
得られた。
実施例２゜
第２図の装置を用い、ガス供給装置から調整弁８．８′
を介して、即ち、８からアルゴン３０１ ／ｓｉｎと水
素１０Ｌ／＋ｗｉｎの混合ガスを、８′からＣＯ３ｊ！
／ｗｉｎをプラズマ発生室５に供給し、プラズマ発生室
５内の圧力を１気圧に保持した０次いで直流電源１１を
作動し、 ′ ど ゛ °出力２０に−の放
電を１０分間行った。基板は実施例１と同様なものを用
い、表面温度を１０００°Ｃに保持した。
を介して、即ち、８からアルゴン３０１ ／ｓｉｎと水
素１０Ｌ／＋ｗｉｎの混合ガスを、８′からＣＯ３ｊ！
／ｗｉｎをプラズマ発生室５に供給し、プラズマ発生室
５内の圧力を１気圧に保持した０次いで直流電源１１を
作動し、 ′ ど ゛ °出力２０に−の放
電を１０分間行った。基板は実施例１と同様なものを用
い、表面温度を１０００°Ｃに保持した。
その結果、基板上に厚さ５５μｍのダイヤモンド膜が得
られた。
られた。
発明の効果
本発明の方法によると、炭素源として安価なＣＯまたは
ＣＯ，を用い従来のＣＶＤ法に比べ数百倍の高速で結晶
性のよいダイヤモンド粒子、ダイヤモンド膜を合成し得
られる優れた効果を奏し得られる。
ＣＯ，を用い従来のＣＶＤ法に比べ数百倍の高速で結晶
性のよいダイヤモンド粒子、ダイヤモンド膜を合成し得
られる優れた効果を奏し得られる。
図面は本発明を実施する装置の例を示すもので、第１図
は高周波放電を用いる場合、第２図は直流放電を用いる
場合における合成装置の概要図である。 ｌ：高周波プラズマトーチ、 ２：高周波発振機、 ３：基板、 ４：基板ホルダー、 ５：プラズマ発生室、６：排気装
置１．、．７：ガス供給装置、８．８’、８′：ｔ！Ｕ
整弁、 ９：ワークコイル、 １０：直流プラズマトーチ、１１
：直流電源。
は高周波放電を用いる場合、第２図は直流放電を用いる
場合における合成装置の概要図である。 ｌ：高周波プラズマトーチ、 ２：高周波発振機、 ３：基板、 ４：基板ホルダー、 ５：プラズマ発生室、６：排気装
置１．、．７：ガス供給装置、８．８’、８′：ｔ！Ｕ
整弁、 ９：ワークコイル、 １０：直流プラズマトーチ、１１
：直流電源。
Claims (1)
- 水素または水素と不活性ガスの混合ガスに放電により発
生させた１７００°Ｋ以上の熱プラズマ中に、炭素源と
してＣＯ、ＣＯ＿２の１種または混合物を導入して基板
上でダイヤモンドを析出させることを特徴とするダイヤ
モンドの高速合成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11960088A JPH01290594A (ja) | 1988-05-17 | 1988-05-17 | Ｃｏ，ｃｏ↓２を炭素源とするダイヤモンドの高速合成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11960088A JPH01290594A (ja) | 1988-05-17 | 1988-05-17 | Ｃｏ，ｃｏ↓２を炭素源とするダイヤモンドの高速合成法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01290594A true JPH01290594A (ja) | 1989-11-22 |
Family
ID=14765406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11960088A Pending JPH01290594A (ja) | 1988-05-17 | 1988-05-17 | Ｃｏ，ｃｏ↓２を炭素源とするダイヤモンドの高速合成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01290594A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02289493A (ja) * | 1988-12-26 | 1990-11-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ダイヤモンドおよびその気相合成法 |
-
1988
- 1988-05-17 JP JP11960088A patent/JPH01290594A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02289493A (ja) * | 1988-12-26 | 1990-11-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ダイヤモンドおよびその気相合成法 |
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