JPH04300288A - 交互化学反応によるｃｖｄダイヤモンド - Google Patents
交互化学反応によるｃｖｄダイヤモンドInfo
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- JPH04300288A JPH04300288A JP3329712A JP32971291A JPH04300288A JP H04300288 A JPH04300288 A JP H04300288A JP 3329712 A JP3329712 A JP 3329712A JP 32971291 A JP32971291 A JP 32971291A JP H04300288 A JPH04300288 A JP H04300288A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
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- C30B29/04—Diamond
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ダイヤモンド製品に係
り、特に化学蒸着法（化学的気相成長法）に基づいたダ
イヤモンド製品の製造に係る。
り、特に化学蒸着法（化学的気相成長法）に基づいたダ
イヤモンド製品の製造に係る。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドの硬さと熱的性質はダイヤ
モンドを各種工業部品に有用とする特性のうちの２つで
ある。最初は天然のダイヤモンドを各種研磨用途に使用
した。ダイヤモンドが熱的に安定な炭素相である条件下
で触媒／焼結助剤を使用する高温／高圧（ＨＰ／ＨＴ）
法によりダイヤモンドの合成が可能になると共にさまざ
まな別の製品が市場で好評を博して来た。さらに、円筒
状または環状の形態にある炭化タングステンサポ―ト上
に支持されていることが多い多結晶質ダイヤモンド成形
体がダイヤモンドの製品ラインを伸ばして来た。しかし
、高温と高圧が必要であるために、たとえば製品の形状
に一定の制限が生じている。
モンドを各種工業部品に有用とする特性のうちの２つで
ある。最初は天然のダイヤモンドを各種研磨用途に使用
した。ダイヤモンドが熱的に安定な炭素相である条件下
で触媒／焼結助剤を使用する高温／高圧（ＨＰ／ＨＴ）
法によりダイヤモンドの合成が可能になると共にさまざ
まな別の製品が市場で好評を博して来た。さらに、円筒
状または環状の形態にある炭化タングステンサポ―ト上
に支持されていることが多い多結晶質ダイヤモンド成形
体がダイヤモンドの製品ラインを伸ばして来た。しかし
、高温と高圧が必要であるために、たとえば製品の形状
に一定の制限が生じている。
【０００３】最近、ダイヤモンドが準安定である低圧に
おけるダイヤモンドの成長に関する工業的成果が劇的に
増加している。低圧合成法によってダイヤモンドを製造
する可能性は数十年ほど前から知られていたが、成長速
度が極めて低いなどの欠点があるため工業的に広く受入
れられてはいなかった。最近の開発によって成長速度が
大きくなり、したがって最近この分野における工業的関
心が高まっている。また、そのような最近の研究の結果
、「ダイヤモンド様」炭素および炭化水素として知られ
るまったく新しい種類の固体が発見された。
おけるダイヤモンドの成長に関する工業的成果が劇的に
増加している。低圧合成法によってダイヤモンドを製造
する可能性は数十年ほど前から知られていたが、成長速
度が極めて低いなどの欠点があるため工業的に広く受入
れられてはいなかった。最近の開発によって成長速度が
大きくなり、したがって最近この分野における工業的関
心が高まっている。また、そのような最近の研究の結果
、「ダイヤモンド様」炭素および炭化水素として知られ
るまったく新しい種類の固体が発見された。
【０００４】ダイヤモンドの低圧成長はこの分野で「化
学蒸着」または「ＣＶＤ」と呼ばれている。文献には主
として２つのＣＶＤ技術が見受けられる。これらの技術
のうちのひとつは、炭化水素ガス（通常はメタン）と水
素の稀薄な混合物を使用する。その際の炭化水素含量は
通常、全体積流の約０．１〜２．５％で変化する。この
ガスを、約１７５０〜２４００℃の範囲の温度に電気加
熱された熱いタングステンフィラメントのすぐ上に位置
する石英管を介して導入する。フィラメント表面でガス
混合物が解離し、ダイヤモンドが熱いタングステンフィ
ラメントのすぐ下に置かれ加熱されている基板上に凝結
する。基板は抵抗加熱されたボ―ト（モリブデン製が多
い）内に保たれ、約５００〜１１００℃の範囲の温度に
加熱されている。
学蒸着」または「ＣＶＤ」と呼ばれている。文献には主
として２つのＣＶＤ技術が見受けられる。これらの技術
のうちのひとつは、炭化水素ガス（通常はメタン）と水
素の稀薄な混合物を使用する。その際の炭化水素含量は
通常、全体積流の約０．１〜２．５％で変化する。この
ガスを、約１７５０〜２４００℃の範囲の温度に電気加
熱された熱いタングステンフィラメントのすぐ上に位置
する石英管を介して導入する。フィラメント表面でガス
混合物が解離し、ダイヤモンドが熱いタングステンフィ
ラメントのすぐ下に置かれ加熱されている基板上に凝結
する。基板は抵抗加熱されたボ―ト（モリブデン製が多
い）内に保たれ、約５００〜１１００℃の範囲の温度に
加熱されている。
【０００５】２つめの技術は、上記フィラメント法にプ
ラズマ放電を課するものである。このプラズマ放電には
核形成密度と成長速度を高める働きがあり、離散したダ
イヤモンド粒子とは対照的にダイヤモンド薄膜の生成を
促進すると考えられる。この分野で利用されて来たプラ
ズマシステムの中には３つの基本的なシステムがある。 ひとつはマイクロ波プラズマシステムであり、２つめは
ＲＦ（誘導結合または静電結合した）プラズマシステム
であり、３つめはｄ．ｃ．プラズマシステムである。こ
のＲＦプラズマシステムとマイクロ波プラズマシステム
は、電気エネルギ―を発生したプラズマに電気的に結合
するために複雑な同調または整合回路網を通常必要とす
る比較的複雑で高価な装置を使用する。さらに、これら
の２つのシステムで得られるダイヤモンド成長速度はあ
まり大きいとはいえない。
ラズマ放電を課するものである。このプラズマ放電には
核形成密度と成長速度を高める働きがあり、離散したダ
イヤモンド粒子とは対照的にダイヤモンド薄膜の生成を
促進すると考えられる。この分野で利用されて来たプラ
ズマシステムの中には３つの基本的なシステムがある。 ひとつはマイクロ波プラズマシステムであり、２つめは
ＲＦ（誘導結合または静電結合した）プラズマシステム
であり、３つめはｄ．ｃ．プラズマシステムである。こ
のＲＦプラズマシステムとマイクロ波プラズマシステム
は、電気エネルギ―を発生したプラズマに電気的に結合
するために複雑な同調または整合回路網を通常必要とす
る比較的複雑で高価な装置を使用する。さらに、これら
の２つのシステムで得られるダイヤモンド成長速度はあ
まり大きいとはいえない。
【０００６】使用する特定のＣＶＤ技術とは関係なく原
子状水素が必要である。原子状水素はいろいろな方法で
発生させることができる。各々の方法は、新しいＣＶＤ
ダイヤモンド成長法を開発するための指針として役立つ
。従来仮定されているように原子状水素はＣＶＤダイヤ
モンド成長においていくつかの重要な役割を果たす。 すなわち、（１）ダイヤモンド表面の安定化、（２）臨
界核のサイズの低下、（３）炭素のガス内「溶解」、（
４）最小炭素溶解度の創出、（５）ガス内における凝結
性炭素ラジカルの生成、（６）表面に結合した炭化水素
からの水素の引抜き、（７）空席の表面部位の創出、お
よび（８）グラファイトのエッチングである。炭素‐炭
素結合、炭素‐水素結合および水素‐水素結合のエネル
ギ―間にある有利な関係のため、原子状水素はこれらの
機能を果たすことができる。原子状水素に直接代わる代
替品は業界でいまだかって提案されていない。
子状水素が必要である。原子状水素はいろいろな方法で
発生させることができる。各々の方法は、新しいＣＶＤ
ダイヤモンド成長法を開発するための指針として役立つ
。従来仮定されているように原子状水素はＣＶＤダイヤ
モンド成長においていくつかの重要な役割を果たす。 すなわち、（１）ダイヤモンド表面の安定化、（２）臨
界核のサイズの低下、（３）炭素のガス内「溶解」、（
４）最小炭素溶解度の創出、（５）ガス内における凝結
性炭素ラジカルの生成、（６）表面に結合した炭化水素
からの水素の引抜き、（７）空席の表面部位の創出、お
よび（８）グラファイトのエッチングである。炭素‐炭
素結合、炭素‐水素結合および水素‐水素結合のエネル
ギ―間にある有利な関係のため、原子状水素はこれらの
機能を果たすことができる。原子状水素に直接代わる代
替品は業界でいまだかって提案されていない。
【０００７】
【発明の概要】本発明は化学蒸着によってダイヤモンド
基体（基板）上にダイヤモンドを成長させる方法に係る
。本発明の方法は高温で前記ダイヤモンド基体を式Ｃｎ
Ｘｍ を有するガスに、次いで式Ｃｌ Ｚｐ を有す
るガスに交互に接触させることからなる。ここで、Ｘと
Ｚは各々、炭素と単結合を形成する。またＸとＺは互い
に反応性であってＺＸまたはその誘導体を形成する。こ
のＺ−Ｘ結合はＣ−Ｘ結合より強く、またＣ−Ｚ結合よ
りも強い。上記式でｎ、ｍ、ｌおよびｐは整数であり、
ｌは零であることもできる。もしＣｎ Ｘｍ とＣｌ
Ｚｐ が気相中で反応しないのであれば、それぞれのガ
スに交互に暴露する代わりにこれらのガス混合物を使用
してダイヤモンドを成長させることができる。上記のよ
うに２種のガスを使用する代わりに、３種以上の反応性
ガスを使用してＣＶＤダイヤモンドを成長させてもよい
。
基体（基板）上にダイヤモンドを成長させる方法に係る
。本発明の方法は高温で前記ダイヤモンド基体を式Ｃｎ
Ｘｍ を有するガスに、次いで式Ｃｌ Ｚｐ を有す
るガスに交互に接触させることからなる。ここで、Ｘと
Ｚは各々、炭素と単結合を形成する。またＸとＺは互い
に反応性であってＺＸまたはその誘導体を形成する。こ
のＺ−Ｘ結合はＣ−Ｘ結合より強く、またＣ−Ｚ結合よ
りも強い。上記式でｎ、ｍ、ｌおよびｐは整数であり、
ｌは零であることもできる。もしＣｎ Ｘｍ とＣｌ
Ｚｐ が気相中で反応しないのであれば、それぞれのガ
スに交互に暴露する代わりにこれらのガス混合物を使用
してダイヤモンドを成長させることができる。上記のよ
うに２種のガスを使用する代わりに、３種以上の反応性
ガスを使用してＣＶＤダイヤモンドを成長させてもよい
。
【０００８】本発明の利点として、経済的価値の低い微
細なダイヤモンド粉末をより経済的価値の高いダイヤモ
ンド粒子に変換できることがある。もうひとつの利点は
、ＣＶＤプロセスにおいて原子状水素を排除することで
あり、このためＣＶＤダイヤモンドの生産コストが低下
する。さらに別の利点は、単結晶ダイヤモンドをエピタ
キシャル成長させるのに理想的なプロセスであるという
ことである。これらの利点とその他の利点は、本明細書
の開示により当業者にはすぐに明らかとなろう。
細なダイヤモンド粉末をより経済的価値の高いダイヤモ
ンド粒子に変換できることがある。もうひとつの利点は
、ＣＶＤプロセスにおいて原子状水素を排除することで
あり、このためＣＶＤダイヤモンドの生産コストが低下
する。さらに別の利点は、単結晶ダイヤモンドをエピタ
キシャル成長させるのに理想的なプロセスであるという
ことである。これらの利点とその他の利点は、本明細書
の開示により当業者にはすぐに明らかとなろう。
【０００９】
原子状水素にとって代わる可能性のあるものは、ＣＶＤ
ダイヤモンド生産の際に水素が果たすさまざまな機能を
果たすようにいくつかの条件を満たさなければならない
。原子状水素の可能な代替としては、炭素と単結合を形
成する原子または分子基（原子団）がある。そのような
代替物の例として、たとえば、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｎ
、Ｏ、Ｓ、Ｓｉ、ＯＨおよびＯＣＨ３ がある。これら
の代替物の二原子分子の結合エネルギ―は分子状水素の
結合エネルギ―より低いので、これら代替原子種は他の
条件を同じにすると原子状水素よりずっと高い濃度を有
することになる。
ダイヤモンド生産の際に水素が果たすさまざまな機能を
果たすようにいくつかの条件を満たさなければならない
。原子状水素の可能な代替としては、炭素と単結合を形
成する原子または分子基（原子団）がある。そのような
代替物の例として、たとえば、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｎ
、Ｏ、Ｓ、Ｓｉ、ＯＨおよびＯＣＨ３ がある。これら
の代替物の二原子分子の結合エネルギ―は分子状水素の
結合エネルギ―より低いので、これら代替原子種は他の
条件を同じにすると原子状水素よりずっと高い濃度を有
することになる。
【００１０】
【表１】
表 １
原子状水素の潜在的代替物の二原子結合エネルギ―
二原子結合エネルギ―
代 替 物
（ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ）
水素−水素
１０４
イオウ−イオウ
６０ 塩素−
塩素 ５
８ ケイ素−ケイ素
５３
酸素−酸素
４７ 臭
素−臭素
４６ フッ素−フッ素
４４
窒素−窒素
３９
ヨウ素−ヨウ素
３６ 炭素と単結合を形成するという要件に加えて、この代替
物と炭素との間の反応生成物は気体状でなければならな
い。この点で、たとえばＳｉＣはＣＶＤダイヤモンド成
長温度で固体であるのでＳｉは考慮の対象から外すこと
ができる。炭素の溶解度を最小にするために、炭素と代
替物との間に、低温では発熱性の気体状反応生成物が、
また高温では吸熱性の気体状反応生成物がなければなら
ない。
表 １
原子状水素の潜在的代替物の二原子結合エネルギ―
二原子結合エネルギ―
代 替 物
（ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ）
水素−水素
１０４
イオウ−イオウ
６０ 塩素−
塩素 ５
８ ケイ素−ケイ素
５３
酸素−酸素
４７ 臭
素−臭素
４６ フッ素−フッ素
４４
窒素−窒素
３９
ヨウ素−ヨウ素
３６ 炭素と単結合を形成するという要件に加えて、この代替
物と炭素との間の反応生成物は気体状でなければならな
い。この点で、たとえばＳｉＣはＣＶＤダイヤモンド成
長温度で固体であるのでＳｉは考慮の対象から外すこと
ができる。炭素の溶解度を最小にするために、炭素と代
替物との間に、低温では発熱性の気体状反応生成物が、
また高温では吸熱性の気体状反応生成物がなければなら
ない。
【００１１】最も可能性の高い原子状水素の代替物は原
子状水素よりずっと速い速度でグラファイトをエッチン
グする。もしグラファイトエッチング仮説が正しければ
、これらの代替物では使用される炭素種のガス中濃度が
高くなり、その結果ダイヤモンドの蒸着速度が増大する
はずである。
子状水素よりずっと速い速度でグラファイトをエッチン
グする。もしグラファイトエッチング仮説が正しければ
、これらの代替物では使用される炭素種のガス中濃度が
高くなり、その結果ダイヤモンドの蒸着速度が増大する
はずである。
【００１２】許容できる代替物のリストから上記の条件
によって選び出したなら、ある種の定量的結合エネルギ
―要件も満足しなければならない。Ｘが原子状水素の代
替物を表わし、Ｃが炭素を表わすとしよう。また、Ｘ−
Ｘ、Ｘ−ＣおよびＣ−ＣはそれぞれＸ−Ｘ結合エネルギ
―、Ｘ−Ｃ結合エネルギ―およびＣ−Ｃ結合エネルギ―
を表わすものとする。もしＸがダイヤモンド表面を安定
化するものであれば、ダイヤモンドの表面再構成を防ぐ
ためにＸ−Ｃ結合エネルギ―がＣ−Ｃ結合エネルギ―よ
り強くなければならない。以下の表に、炭素−炭素結合
エネルギ―と種々の可能な原子状水素の代替物に対する
Ｃ−Ｘ結合エネルギ―をまとめて示す。上に挙げた可能
な原子状水素の代替物のリストの中でこの条件を満たす
のはＦ、Ｏ、ＯＨおよびＯＣＨ３ のみである。
によって選び出したなら、ある種の定量的結合エネルギ
―要件も満足しなければならない。Ｘが原子状水素の代
替物を表わし、Ｃが炭素を表わすとしよう。また、Ｘ−
Ｘ、Ｘ−ＣおよびＣ−ＣはそれぞれＸ−Ｘ結合エネルギ
―、Ｘ−Ｃ結合エネルギ―およびＣ−Ｃ結合エネルギ―
を表わすものとする。もしＸがダイヤモンド表面を安定
化するものであれば、ダイヤモンドの表面再構成を防ぐ
ためにＸ−Ｃ結合エネルギ―がＣ−Ｃ結合エネルギ―よ
り強くなければならない。以下の表に、炭素−炭素結合
エネルギ―と種々の可能な原子状水素の代替物に対する
Ｃ−Ｘ結合エネルギ―をまとめて示す。上に挙げた可能
な原子状水素の代替物のリストの中でこの条件を満たす
のはＦ、Ｏ、ＯＨおよびＯＣＨ３ のみである。
【００１３】さらに、原子状Ｘがダイヤモンドの表面と
反応し、その表面エネルギ―を低下させると、臨界ダイ
ヤモンド核のサイズも低下する。Ｃ−Ｘ＞Ｃ−Ｃである
とダイヤモンドとの反応性が生じる。上に挙げた可能な
原子状の水素代替物の中でこの条件を満たすのはＦ、Ｏ
、ＯＨおよびＯＣＨ３ のみである。
反応し、その表面エネルギ―を低下させると、臨界ダイ
ヤモンド核のサイズも低下する。Ｃ−Ｘ＞Ｃ−Ｃである
とダイヤモンドとの反応性が生じる。上に挙げた可能な
原子状の水素代替物の中でこの条件を満たすのはＦ、Ｏ
、ＯＨおよびＯＣＨ３ のみである。
【００１４】
【表２】
表 ２ 可能
な原子状水素の代替物と炭素との間の結合エネルギ―
結合エネルギ―
代替物−炭素
（ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ）
フッ素−炭素
１１６
水素−炭素
９９
酸素−炭素
８６ 炭素−炭
素 ８３
塩素−炭素
８１
窒素−炭素
７３
ケイ素−炭素
７２
臭素−炭素
６８ イオウ−炭
素 ６５
ヨウ素−炭素
５２ 原子状Ｘが空席の表面部位を創出すると共にガス内また
はダイヤモンド表面上に炭化水素ラジカルを発生させる
には、Ｃ−Ｘ結合が切れてＸ−Ｘ結合によって置換えら
れなければならない。したがって、Ｘ−Ｘ結合はＣ−Ｘ
結合より強くなければならない。残念なことに、上に挙
げた可能な原子状水素の代替物のリストの中にはこの条
件を満たすものがない。
表 ２ 可能
な原子状水素の代替物と炭素との間の結合エネルギ―
結合エネルギ―
代替物−炭素
（ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ）
フッ素−炭素
１１６
水素−炭素
９９
酸素−炭素
８６ 炭素−炭
素 ８３
塩素−炭素
８１
窒素−炭素
７３
ケイ素−炭素
７２
臭素−炭素
６８ イオウ−炭
素 ６５
ヨウ素−炭素
５２ 原子状Ｘが空席の表面部位を創出すると共にガス内また
はダイヤモンド表面上に炭化水素ラジカルを発生させる
には、Ｃ−Ｘ結合が切れてＸ−Ｘ結合によって置換えら
れなければならない。したがって、Ｘ−Ｘ結合はＣ−Ｘ
結合より強くなければならない。残念なことに、上に挙
げた可能な原子状水素の代替物のリストの中にはこの条
件を満たすものがない。
【００１５】したがって、原子状水素に対する直接の代
替の代わりに、別の手段によってダイヤモンド成長法を
開発することができる。本発明の手段は、高温でダイヤ
モンド基体を式Ｃｎ Ｘｍ を有するガスと、次いで式
Ｃｌ Ｚｐ を有するガスと交互に接触させることから
なる。Ｚ−Ｘの結合強度がＣ−ＸおよびＣ−Ｚの双方の
結合強度を越えているので、この反応はうまく進行する
。これらの反応はいずれも発熱である。この反応を一般
化して表わすと次のようになる。 （Ｉ） Ｃｎ Ｘｍ ＋ダイヤモンド−Ｚ →
ダイヤモンド−Ｃ−Ｘ＋ＺＸ （ＩＩ） Ｃｌ Ｚｐ ＋ダイヤモンド−Ｘ →
ダイヤモンド−Ｃ−Ｚ＋ＺＸ ここで、ダイヤモンド−Ｚおよびダイヤモンド−Ｘは、
それぞれ、ＺおよびＸの単層で被覆されたダイヤモンド
を表わしている。Ｚ−Ｘ結合はＣ−Ｘ結合およびＣ−Ｚ
結合より強いので、それぞれのガスにダイヤモンドを交
互に暴露すると、各暴露時に炭素が下におしやられる発
熱の化学反応が交互に生じる。
替の代わりに、別の手段によってダイヤモンド成長法を
開発することができる。本発明の手段は、高温でダイヤ
モンド基体を式Ｃｎ Ｘｍ を有するガスと、次いで式
Ｃｌ Ｚｐ を有するガスと交互に接触させることから
なる。Ｚ−Ｘの結合強度がＣ−ＸおよびＣ−Ｚの双方の
結合強度を越えているので、この反応はうまく進行する
。これらの反応はいずれも発熱である。この反応を一般
化して表わすと次のようになる。 （Ｉ） Ｃｎ Ｘｍ ＋ダイヤモンド−Ｚ →
ダイヤモンド−Ｃ−Ｘ＋ＺＸ （ＩＩ） Ｃｌ Ｚｐ ＋ダイヤモンド−Ｘ →
ダイヤモンド−Ｃ−Ｚ＋ＺＸ ここで、ダイヤモンド−Ｚおよびダイヤモンド−Ｘは、
それぞれ、ＺおよびＸの単層で被覆されたダイヤモンド
を表わしている。Ｚ−Ｘ結合はＣ−Ｘ結合およびＣ−Ｚ
結合より強いので、それぞれのガスにダイヤモンドを交
互に暴露すると、各暴露時に炭素が下におしやられる発
熱の化学反応が交互に生じる。
【００１６】さらに、もしＣｎ Ｘｍ とＣｌ Ｚｐ
が気相中で反応しないならば、上記反応ＩとＩＩのよう
にひとつずつ交互に暴露する代わりにこれらのガス混合
物を使用してダイヤモンドを成長させることができる。 この場合反応はミクロで見ればやはり交互に起こるがマ
クロに見るとそうではなく、次のように表わすことがで
きる。 （ＩＩＩ） Ｃｎ Ｘｍ ＋Ｃｌ Ｚｐ ＋Ｘ−ダイ
ヤモンド−Ｚ→ダイヤモンド＋ＺＸ ここで、Ｘ−ダイヤモンド−ＺはＸとＺの混合物の単層
で覆われたダイヤモンドである。
が気相中で反応しないならば、上記反応ＩとＩＩのよう
にひとつずつ交互に暴露する代わりにこれらのガス混合
物を使用してダイヤモンドを成長させることができる。 この場合反応はミクロで見ればやはり交互に起こるがマ
クロに見るとそうではなく、次のように表わすことがで
きる。 （ＩＩＩ） Ｃｎ Ｘｍ ＋Ｃｌ Ｚｐ ＋Ｘ−ダイ
ヤモンド−Ｚ→ダイヤモンド＋ＺＸ ここで、Ｘ−ダイヤモンド−ＺはＸとＺの混合物の単層
で覆われたダイヤモンドである。
【００１７】
【実施例の記載】本発明を例示するために、ＣＶＤダイ
ヤモンド成長用として提案された特定の化学反応の対を
以下に挙げる。この反応に使用される結合エネルギ―は
次の通りである。
ヤモンド成長用として提案された特定の化学反応の対を
以下に挙げる。この反応に使用される結合エネルギ―は
次の通りである。
【００１８】
【表３】
表 ３
ダイヤモンド−Ｈ ９１
ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ
ダイヤモンド−Ｃｌ ７８．５
ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ ダイヤ
モンド−Ｂｒ ６３ ｋ
ｃａｌ／ｍｏｌｅ ダイヤモ
ンド−Ｉ ４９．５ ｋｃａ
ｌ／ｍｏｌｅ ダイヤモンド
−Ｆ １０３ ｋｃａｌ
／ｍｏｌｅ ダイヤモンド−
Ｃ ８０ ｋｃａｌ
／ｍｏｌｅ ダイヤモンド−
ＯＨ ９０．５ ｋｃａｌ／ｍｏ
ｌｅ ダイヤモンド−ＯＣＨ
３ ７８ ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ
この表に挙げた組合せで、それぞれの元素と炭素の間の
平均の結合エネルギ―ではなく表の値を採用したのは、
これらの値が第三級炭素原子のこれらの元素に対する結
合エネルギ―、すなわち他の３個の炭素原子に結合して
いる炭素原子と元素との間の結合エネルギ―であるから
である。これらの第三級結合エネルギ―を使用すると、
すべての反応の発熱エンタルピ―は低く見積もられるこ
とになる。他の結合エネルギ―は米国オハイオ州クリ―
ブランド（Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ）のザ・ケミカル・ラバ
―社（Ｔｈｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｒｕｂｂｅｒ Ｃｏ
ｍｐａｎｙ）発行の「化学・物理ハンドブック（Ｈａｎ
ｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈ
ｙｓｉｃｓ）」に挙げられている。以下の反応式中では
、「ダイヤモンド」を「Ｄ」と省略して表わす。さらに
、他の反応は炭素をその完全に飽和した状態で利用する
ので二重結合または三重結合の炭素は形成が困難であり
、炭素の蒸着ではグラファイトではなくダイヤモンドの
生成が最も可能性ある。
表 ３
ダイヤモンド−Ｈ ９１
ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ
ダイヤモンド−Ｃｌ ７８．５
ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ ダイヤ
モンド−Ｂｒ ６３ ｋ
ｃａｌ／ｍｏｌｅ ダイヤモ
ンド−Ｉ ４９．５ ｋｃａ
ｌ／ｍｏｌｅ ダイヤモンド
−Ｆ １０３ ｋｃａｌ
／ｍｏｌｅ ダイヤモンド−
Ｃ ８０ ｋｃａｌ
／ｍｏｌｅ ダイヤモンド−
ＯＨ ９０．５ ｋｃａｌ／ｍｏ
ｌｅ ダイヤモンド−ＯＣＨ
３ ７８ ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ
この表に挙げた組合せで、それぞれの元素と炭素の間の
平均の結合エネルギ―ではなく表の値を採用したのは、
これらの値が第三級炭素原子のこれらの元素に対する結
合エネルギ―、すなわち他の３個の炭素原子に結合して
いる炭素原子と元素との間の結合エネルギ―であるから
である。これらの第三級結合エネルギ―を使用すると、
すべての反応の発熱エンタルピ―は低く見積もられるこ
とになる。他の結合エネルギ―は米国オハイオ州クリ―
ブランド（Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ）のザ・ケミカル・ラバ
―社（Ｔｈｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｒｕｂｂｅｒ Ｃｏ
ｍｐａｎｙ）発行の「化学・物理ハンドブック（Ｈａｎ
ｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈ
ｙｓｉｃｓ）」に挙げられている。以下の反応式中では
、「ダイヤモンド」を「Ｄ」と省略して表わす。さらに
、他の反応は炭素をその完全に飽和した状態で利用する
ので二重結合または三重結合の炭素は形成が困難であり
、炭素の蒸着ではグラファイトではなくダイヤモンドの
生成が最も可能性ある。
【００１９】実施例１．ＣＦ４ とＣＨ４ への交互暴
露この実施例では、ダイヤモンドをメタンと四フッ化炭
素に繰返し交互に暴露する。これらの反応はエネルギ―
に関して常に下降線をたどる。それは、Ｈ−Ｆ結合がダ
イヤモンド−Ｃ結合およびダイヤモンド−Ｆ結合のいず
れよりも強いからである。 Ａ．ＣＨ４ への暴露： ＣＨ４ → ＣＨ３ ＋Ｈ
＋１０４ ｋｃａｌ／
ｍｏｌｅ Ｄ−Ｆ → Ｄ＋Ｆ
＋１０３
Ｄ＋ＣＨ３ → Ｄ−ＣＨ３
−８０ Ｈ＋Ｆ →
ＨＦ
−１３５ ＣＨ４ ＋Ｄ−Ｆ →
Ｄ−ＣＨ３ ＋ＨＦ ΔＨ＝−８ ｋｃａｌ
／ｍｏｌｅ Ｂ．ＣＦ４ への暴露： ＣＦ４ → ＣＦ３ ＋Ｆ
＋１１６ ｋｃａｌ／
ｍｏｌｅ Ｄ−Ｈ → Ｄ＋Ｈ
＋９１
Ｄ＋ＣＦ３ → Ｄ−ＣＦ３
−８０ Ｈ＋Ｆ
→ ＨＦ
−１３５ ＣＦ４ ＋Ｄ−Ｈ →
Ｄ−ＣＦ３ ＋ＨＦ ΔＨ＝−８ ｋｃａ
ｌ／ｍｏｌｅ どちらの反応の間も、飽和ｓｐ３ 結合の炭素原子
の層がダイヤモンド格子に結合する。どちらの反応も発
熱であるが、基板は各反応の活性化エネルギ―に打勝つ
のに充分なくらい高い温度に保たなければならないであ
ろう。最低の基板温度は３００℃以上である。実際の温
度範囲はおそらく、従来のＨ２ −ＣＨ４ プロセスに
よってＣＶＤダイヤモンドを作成する際に見られた範囲
と密接に対応するであろう。
露この実施例では、ダイヤモンドをメタンと四フッ化炭
素に繰返し交互に暴露する。これらの反応はエネルギ―
に関して常に下降線をたどる。それは、Ｈ−Ｆ結合がダ
イヤモンド−Ｃ結合およびダイヤモンド−Ｆ結合のいず
れよりも強いからである。 Ａ．ＣＨ４ への暴露： ＣＨ４ → ＣＨ３ ＋Ｈ
＋１０４ ｋｃａｌ／
ｍｏｌｅ Ｄ−Ｆ → Ｄ＋Ｆ
＋１０３
Ｄ＋ＣＨ３ → Ｄ−ＣＨ３
−８０ Ｈ＋Ｆ →
ＨＦ
−１３５ ＣＨ４ ＋Ｄ−Ｆ →
Ｄ−ＣＨ３ ＋ＨＦ ΔＨ＝−８ ｋｃａｌ
／ｍｏｌｅ Ｂ．ＣＦ４ への暴露： ＣＦ４ → ＣＦ３ ＋Ｆ
＋１１６ ｋｃａｌ／
ｍｏｌｅ Ｄ−Ｈ → Ｄ＋Ｈ
＋９１
Ｄ＋ＣＦ３ → Ｄ−ＣＦ３
−８０ Ｈ＋Ｆ
→ ＨＦ
−１３５ ＣＦ４ ＋Ｄ−Ｈ →
Ｄ−ＣＦ３ ＋ＨＦ ΔＨ＝−８ ｋｃａ
ｌ／ｍｏｌｅ どちらの反応の間も、飽和ｓｐ３ 結合の炭素原子
の層がダイヤモンド格子に結合する。どちらの反応も発
熱であるが、基板は各反応の活性化エネルギ―に打勝つ
のに充分なくらい高い温度に保たなければならないであ
ろう。最低の基板温度は３００℃以上である。実際の温
度範囲はおそらく、従来のＨ２ −ＣＨ４ プロセスに
よってＣＶＤダイヤモンドを作成する際に見られた範囲
と密接に対応するであろう。
【００２０】実施例２．ＣＨ４ とＣＣｌ４ への交互
暴露この実施例では、ダイヤモンドをメタンと四塩化炭
素に交互に暴露する。どちらの反応も発熱であり、各々
の暴露の結果ダイヤモンドの少なくともひとつの単層が
得られる。これらの反応は、Ｈ−Ｃｌ結合がＨ−Ｃ結合
またはＣｌ−Ｃ結合より強いので発熱である。 Ａ．ＣＨ４ への暴露： ＣＨ４ → ＣＨ３ ＋Ｈ
＋１０４ ｋｃａ
ｌ／ｍｏｌｅ Ｄ−Ｃｌ → Ｄ＋Ｃｌ
＋７８．
５ Ｄ＋ＣＨ３ → Ｄ−ＣＨ３
−８０ Ｈ＋Ｃ
ｌ → ＨＣｌ
−１０３ ＣＨ４ ＋Ｄ−
Ｃｌ → Ｄ
−ＣＨ３ ＋ＨＣｌ ΔＨ＝−０．５ｋｃａｌ／
ｍｏｌｅ Ｂ．ＣＣｌ４ への暴露： ＣＣｌ４ → ＣＣｌ３ ＋Ｃｌ
＋８１ ｋｃａｌ／
ｍｏｌｅ Ｄ−Ｈ → Ｄ＋Ｈ
＋９
１ Ｄ＋ＣＣｌ３ → Ｄ−ＣＣｌ３
−８０ Ｈ＋Ｃ
ｌ → ＨＣｌ
−１０３ ＣＣｌ４ ＋Ｄ
−Ｈ → Ｄ−Ｃ
Ｃｌ３ ＋ＨＣｌ ΔＨ＝−１１ ｋｃａｌ／
ｍｏｌｅ これらの反応は実施例１の場合よりエネルギ―収支
が悪い。しかし、四塩化炭素は四フッ化炭素より安価で
あり、副生物のＨＣｌはＨＦより取扱い易い。
暴露この実施例では、ダイヤモンドをメタンと四塩化炭
素に交互に暴露する。どちらの反応も発熱であり、各々
の暴露の結果ダイヤモンドの少なくともひとつの単層が
得られる。これらの反応は、Ｈ−Ｃｌ結合がＨ−Ｃ結合
またはＣｌ−Ｃ結合より強いので発熱である。 Ａ．ＣＨ４ への暴露： ＣＨ４ → ＣＨ３ ＋Ｈ
＋１０４ ｋｃａ
ｌ／ｍｏｌｅ Ｄ−Ｃｌ → Ｄ＋Ｃｌ
＋７８．
５ Ｄ＋ＣＨ３ → Ｄ−ＣＨ３
−８０ Ｈ＋Ｃ
ｌ → ＨＣｌ
−１０３ ＣＨ４ ＋Ｄ−
Ｃｌ → Ｄ
−ＣＨ３ ＋ＨＣｌ ΔＨ＝−０．５ｋｃａｌ／
ｍｏｌｅ Ｂ．ＣＣｌ４ への暴露： ＣＣｌ４ → ＣＣｌ３ ＋Ｃｌ
＋８１ ｋｃａｌ／
ｍｏｌｅ Ｄ−Ｈ → Ｄ＋Ｈ
＋９
１ Ｄ＋ＣＣｌ３ → Ｄ−ＣＣｌ３
−８０ Ｈ＋Ｃ
ｌ → ＨＣｌ
−１０３ ＣＣｌ４ ＋Ｄ
−Ｈ → Ｄ−Ｃ
Ｃｌ３ ＋ＨＣｌ ΔＨ＝−１１ ｋｃａｌ／
ｍｏｌｅ これらの反応は実施例１の場合よりエネルギ―収支
が悪い。しかし、四塩化炭素は四フッ化炭素より安価で
あり、副生物のＨＣｌはＨＦより取扱い易い。
【００２１】実施例３．ＣＨ４ とＣＢｒ４ への交互
暴露この実施例では、ダイヤモンドをメタンと四臭化炭
素に交互に暴露する。どちらの反応も発熱であり、各暴
露の結果ダイヤモンドの少なくともひとつの単層が生成
する。これらの反応は、Ｈ−Ｂｒ結合がＨ−Ｃ結合また
はＢｒ−Ｃ結合より強いので発熱である。 Ａ．ＣＨ４ への暴露： ＣＨ４ → ＣＨ３ ＋Ｈ
＋１０４ ｋｃａ
ｌ／ｍｏｌｅ Ｄ−Ｂｒ → Ｄ＋Ｂｒ
＋６２
Ｄ＋ＣＨ３ → Ｄ−ＣＨ３
−８０ Ｈ＋Ｂｒ
→ ＨＢｒ
−１０３ ＣＨ４ ＋Ｄ−Ｂｒ
→ Ｄ
−ＣＨ３ ＋ＨＢｒ ΔＨ＝−１．０ｋｃａｌ／
ｍｏｌｅ Ｂ．ＣＢｒ４ への暴露： ＣＢｒ４ → ＣＢｒ３ ＋Ｂｒ
＋６８ ｋｃａｌ／
ｍｏｌｅ Ｄ−Ｈ → Ｄ＋Ｈ
＋９１
Ｄ＋ＣＢｒ３ → Ｄ−ＣＢｒ３
−８０ Ｈ＋Ｂｒ →
ＨＢｒ
−８７ ＣＢｒ４ ＋Ｄ−Ｈ → Ｄ−Ｃ
Ｂｒ３ ＋ＨＢｒ ΔＨ＝−８．０ｋｃａｌ／ｍ
ｏｌｅ これらの反応もまた実施例１の場合よりエネルギ―
収支が悪い。副生物のＨＢｒは魅力的ではない。したが
って、これらの反応は他の反応がうまくいかない場合に
のみ使用されることになろう。
暴露この実施例では、ダイヤモンドをメタンと四臭化炭
素に交互に暴露する。どちらの反応も発熱であり、各暴
露の結果ダイヤモンドの少なくともひとつの単層が生成
する。これらの反応は、Ｈ−Ｂｒ結合がＨ−Ｃ結合また
はＢｒ−Ｃ結合より強いので発熱である。 Ａ．ＣＨ４ への暴露： ＣＨ４ → ＣＨ３ ＋Ｈ
＋１０４ ｋｃａ
ｌ／ｍｏｌｅ Ｄ−Ｂｒ → Ｄ＋Ｂｒ
＋６２
Ｄ＋ＣＨ３ → Ｄ−ＣＨ３
−８０ Ｈ＋Ｂｒ
→ ＨＢｒ
−１０３ ＣＨ４ ＋Ｄ−Ｂｒ
→ Ｄ
−ＣＨ３ ＋ＨＢｒ ΔＨ＝−１．０ｋｃａｌ／
ｍｏｌｅ Ｂ．ＣＢｒ４ への暴露： ＣＢｒ４ → ＣＢｒ３ ＋Ｂｒ
＋６８ ｋｃａｌ／
ｍｏｌｅ Ｄ−Ｈ → Ｄ＋Ｈ
＋９１
Ｄ＋ＣＢｒ３ → Ｄ−ＣＢｒ３
−８０ Ｈ＋Ｂｒ →
ＨＢｒ
−８７ ＣＢｒ４ ＋Ｄ−Ｈ → Ｄ−Ｃ
Ｂｒ３ ＋ＨＢｒ ΔＨ＝−８．０ｋｃａｌ／ｍ
ｏｌｅ これらの反応もまた実施例１の場合よりエネルギ―
収支が悪い。副生物のＨＢｒは魅力的ではない。したが
って、これらの反応は他の反応がうまくいかない場合に
のみ使用されることになろう。
【００２２】実施例４．ＣＨ４ とＣＩ４ への交互暴
露この実施例では、ダイヤモンドをメタンと四ヨウ化炭
素に交互に暴露する。一方の反応は発熱であり、他方の
反応は多少吸熱である。各暴露の結果ダイヤモンドの少
なくともひとつの単層が生成する。 Ａ．ＣＨ４ への暴露： ＣＨ４ → ＣＨ３ ＋Ｈ
＋１０４ ｋｃａ
ｌ／ｍｏｌｅ Ｄ−Ｉ → Ｄ＋Ｉ
＋４
９．５ Ｄ＋ＣＨ３ → Ｄ−ＣＨ３
−８０ Ｈ
＋Ｉ → ＨＩ
−７１ ＣＨ
４ ＋Ｄ−Ｉ → Ｄ−ＣＨ３ ＋ＨＩ Δ
Ｈ＝＋２．５ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ Ｂ．ＣＩ４ への暴
露： ＣＩ４ → ＣＩ３ ＋Ｉ
＋５２ ｋｃ
ａｌ／ｍｏｌｅ Ｄ−Ｈ → Ｄ＋Ｈ
＋
９１ Ｄ＋ＣＩ３ → Ｄ−ＣＩ３
−８０ Ｈ＋
Ｉ → ＨＩ
−７１ ＣＩ４ ＋
Ｄ−Ｈ → Ｄ−ＣＩ３ ＋ＨＩ ΔＨ＝−
８．０ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ 反応Ａは吸熱であり、完全には進行しないであろう
。 副生物のＨＩは魅力的ではない。したがって、これらの
反応は他の反応がうまくいかない場合にのみ使用される
ことになろう。
露この実施例では、ダイヤモンドをメタンと四ヨウ化炭
素に交互に暴露する。一方の反応は発熱であり、他方の
反応は多少吸熱である。各暴露の結果ダイヤモンドの少
なくともひとつの単層が生成する。 Ａ．ＣＨ４ への暴露： ＣＨ４ → ＣＨ３ ＋Ｈ
＋１０４ ｋｃａ
ｌ／ｍｏｌｅ Ｄ−Ｉ → Ｄ＋Ｉ
＋４
９．５ Ｄ＋ＣＨ３ → Ｄ−ＣＨ３
−８０ Ｈ
＋Ｉ → ＨＩ
−７１ ＣＨ
４ ＋Ｄ−Ｉ → Ｄ−ＣＨ３ ＋ＨＩ Δ
Ｈ＝＋２．５ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ Ｂ．ＣＩ４ への暴
露： ＣＩ４ → ＣＩ３ ＋Ｉ
＋５２ ｋｃ
ａｌ／ｍｏｌｅ Ｄ−Ｈ → Ｄ＋Ｈ
＋
９１ Ｄ＋ＣＩ３ → Ｄ−ＣＩ３
−８０ Ｈ＋
Ｉ → ＨＩ
−７１ ＣＩ４ ＋
Ｄ−Ｈ → Ｄ−ＣＩ３ ＋ＨＩ ΔＨ＝−
８．０ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ 反応Ａは吸熱であり、完全には進行しないであろう
。 副生物のＨＩは魅力的ではない。したがって、これらの
反応は他の反応がうまくいかない場合にのみ使用される
ことになろう。
【００２３】実施例５．Ｈ２ とＣＨ３ ＯＨへの交互
暴露この実施例では、ダイヤモンドを水素とメタノ―ル
に繰返し交互に暴露する。これらの反応はエネルギ―に
関して常に下降線をたどる。それは、Ｈ−ＯＨ結合がダ
イヤモンド−Ｈ結合およびダイヤモンド−ＯＨ結合のい
ずれよりも強いからである。 Ａ．Ｈ２ への暴露： Ｈ２ → Ｈ＋Ｈ
＋１０４ ｋ
ｃａｌ／ｍｏｌｅ Ｄ−ＯＨ → Ｄ＋Ｏ
Ｈ ＋９
０．５ Ｄ＋Ｈ → Ｄ−Ｈ
−９１
Ｈ＋ＯＨ → ＨＯＨ
−１１９ Ｈ２
＋Ｄ−ＯＨ → Ｄ−Ｈ＋ＨＯＨ ΔＨ＝−
１５．５ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ Ｂ．ＣＨ３ ＯＨへの暴
露： ＣＨ３ ＯＨ → ＣＨ３ ＋ＯＨ
＋９１．５ｋｃａｌ／ｍｏ
ｌｅ Ｄ−Ｈ → Ｄ＋Ｈ
＋９１
Ｄ＋ＣＨ３ → Ｄ−ＣＨ３
−８０ Ｈ＋ＯＨ →
ＨＯＨ
−１１９ ＣＨ３ ＯＨ＋Ｄ−
Ｈ → Ｄ−Ｃ
Ｈ３ ＋ＨＯＨ ΔＨ＝−１６．５ｋｃａｌ／ｍ
ｏｌｅ これらの反応はどちらも発熱であり、しかも副生物
が水であるので、非常に重要な一対の反応である。
暴露この実施例では、ダイヤモンドを水素とメタノ―ル
に繰返し交互に暴露する。これらの反応はエネルギ―に
関して常に下降線をたどる。それは、Ｈ−ＯＨ結合がダ
イヤモンド−Ｈ結合およびダイヤモンド−ＯＨ結合のい
ずれよりも強いからである。 Ａ．Ｈ２ への暴露： Ｈ２ → Ｈ＋Ｈ
＋１０４ ｋ
ｃａｌ／ｍｏｌｅ Ｄ−ＯＨ → Ｄ＋Ｏ
Ｈ ＋９
０．５ Ｄ＋Ｈ → Ｄ−Ｈ
−９１
Ｈ＋ＯＨ → ＨＯＨ
−１１９ Ｈ２
＋Ｄ−ＯＨ → Ｄ−Ｈ＋ＨＯＨ ΔＨ＝−
１５．５ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ Ｂ．ＣＨ３ ＯＨへの暴
露： ＣＨ３ ＯＨ → ＣＨ３ ＋ＯＨ
＋９１．５ｋｃａｌ／ｍｏ
ｌｅ Ｄ−Ｈ → Ｄ＋Ｈ
＋９１
Ｄ＋ＣＨ３ → Ｄ−ＣＨ３
−８０ Ｈ＋ＯＨ →
ＨＯＨ
−１１９ ＣＨ３ ＯＨ＋Ｄ−
Ｈ → Ｄ−Ｃ
Ｈ３ ＋ＨＯＨ ΔＨ＝−１６．５ｋｃａｌ／ｍ
ｏｌｅ これらの反応はどちらも発熱であり、しかも副生物
が水であるので、非常に重要な一対の反応である。
【００２４】実施例６．Ｈ２ とＣＦ４ への交互暴露
この実施例では、ダイヤモンドを水素と四フッ化炭素に
繰返し交互に暴露する。ダイヤモンドの成長はＣＦ４
暴露の間のみ起こる。これらの反応はエネルギ―に関し
て常に下降線をたどる。それは、Ｈ−Ｆ結合がダイヤモ
ンド−Ｈ結合およびダイヤモンド−Ｆ結合のいずれより
も強いからである。 Ａ．Ｈ２ への暴露： Ｈ２ → Ｈ＋Ｈ
＋１０４ ｋｃａ
ｌ／ｍｏｌｅ Ｄ−Ｆ → Ｄ＋Ｆ
＋１０３
Ｄ＋Ｈ → Ｄ−Ｈ
−９１ Ｈ＋
Ｆ → ＨＦ
−１３５ Ｈ２ ＋Ｄ−
Ｆ → Ｄ−Ｈ＋ＨＦ ΔＨ＝−１
９ ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ Ｂ．ＣＦ４ への暴露： ＣＦ４ → ＣＦ３ ＋Ｆ
＋１１６ ｋｃａｌ／
ｍｏｌｅ Ｄ−Ｈ → Ｄ＋Ｈ
＋９１
Ｄ＋ＣＦ３ → Ｄ−ＣＦ３
−８０ Ｈ＋Ｆ
→ ＨＦ
−１３５ ＣＦ４ ＋Ｄ−Ｈ
→ Ｄ−ＣＦ３ ＋ＨＦ ΔＨ＝−８ ｋ
ｃａｌ／ｍｏｌｅ 実施例７．Ｈ２ とＣＣｌ４ への交互暴露この実施例
では、ダイヤモンドを水素と四塩化炭素に繰返し交互に
暴露する。ダイヤモンドの成長はＣＣｌ４ 暴露の間の
み起こる。これらの反応はエネルギ―に関して常に下降
線をたどる。それは、Ｈ−Ｃｌ結合がダイヤモンド−Ｈ
結合およびダイヤモンド−Ｃｌ結合のいずれよりも強い
からである。 Ａ．Ｈ２ への暴露： Ｈ２ → Ｈ＋Ｈ
＋１０４ ｋ
ｃａｌ／ｍｏｌｅ Ｄ−Ｃｌ → Ｄ＋Ｃ
ｌ ＋７
８．５ Ｄ＋Ｈ → Ｄ−Ｈ
−９１
Ｈ＋Ｃｌ → ＨＣｌ
−１０３ Ｈ２
＋Ｄ−Ｃｌ → Ｄ−Ｈ＋ＨＣｌ ΔＨ＝−
１１．５ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ Ｂ．ＣＣｌ４ への暴露
： ＣＣｌ４ → ＣＣｌ３ ＋Ｃｌ
＋８１ ｋｃａｌ／
ｍｏｌｅ Ｄ−Ｈ → Ｄ＋Ｈ
＋９
１ Ｄ＋ＣＣｌ３ → Ｄ−ＣＣｌ３
−８０ Ｈ＋Ｃ
ｌ → ＨＣｌ
−１０３ ＣＣｌ４ ＋Ｄ
−Ｈ → Ｄ−Ｃ
Ｃｌ３ ＋ＨＣｌ ΔＨ＝−１１ ｋｃａｌ／
ｍｏｌｅ この反応の副生物はＨＣｌである。
この実施例では、ダイヤモンドを水素と四フッ化炭素に
繰返し交互に暴露する。ダイヤモンドの成長はＣＦ４
暴露の間のみ起こる。これらの反応はエネルギ―に関し
て常に下降線をたどる。それは、Ｈ−Ｆ結合がダイヤモ
ンド−Ｈ結合およびダイヤモンド−Ｆ結合のいずれより
も強いからである。 Ａ．Ｈ２ への暴露： Ｈ２ → Ｈ＋Ｈ
＋１０４ ｋｃａ
ｌ／ｍｏｌｅ Ｄ−Ｆ → Ｄ＋Ｆ
＋１０３
Ｄ＋Ｈ → Ｄ−Ｈ
−９１ Ｈ＋
Ｆ → ＨＦ
−１３５ Ｈ２ ＋Ｄ−
Ｆ → Ｄ−Ｈ＋ＨＦ ΔＨ＝−１
９ ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ Ｂ．ＣＦ４ への暴露： ＣＦ４ → ＣＦ３ ＋Ｆ
＋１１６ ｋｃａｌ／
ｍｏｌｅ Ｄ−Ｈ → Ｄ＋Ｈ
＋９１
Ｄ＋ＣＦ３ → Ｄ−ＣＦ３
−８０ Ｈ＋Ｆ
→ ＨＦ
−１３５ ＣＦ４ ＋Ｄ−Ｈ
→ Ｄ−ＣＦ３ ＋ＨＦ ΔＨ＝−８ ｋ
ｃａｌ／ｍｏｌｅ 実施例７．Ｈ２ とＣＣｌ４ への交互暴露この実施例
では、ダイヤモンドを水素と四塩化炭素に繰返し交互に
暴露する。ダイヤモンドの成長はＣＣｌ４ 暴露の間の
み起こる。これらの反応はエネルギ―に関して常に下降
線をたどる。それは、Ｈ−Ｃｌ結合がダイヤモンド−Ｈ
結合およびダイヤモンド−Ｃｌ結合のいずれよりも強い
からである。 Ａ．Ｈ２ への暴露： Ｈ２ → Ｈ＋Ｈ
＋１０４ ｋ
ｃａｌ／ｍｏｌｅ Ｄ−Ｃｌ → Ｄ＋Ｃ
ｌ ＋７
８．５ Ｄ＋Ｈ → Ｄ−Ｈ
−９１
Ｈ＋Ｃｌ → ＨＣｌ
−１０３ Ｈ２
＋Ｄ−Ｃｌ → Ｄ−Ｈ＋ＨＣｌ ΔＨ＝−
１１．５ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ Ｂ．ＣＣｌ４ への暴露
： ＣＣｌ４ → ＣＣｌ３ ＋Ｃｌ
＋８１ ｋｃａｌ／
ｍｏｌｅ Ｄ−Ｈ → Ｄ＋Ｈ
＋９
１ Ｄ＋ＣＣｌ３ → Ｄ−ＣＣｌ３
−８０ Ｈ＋Ｃ
ｌ → ＨＣｌ
−１０３ ＣＣｌ４ ＋Ｄ
−Ｈ → Ｄ−Ｃ
Ｃｌ３ ＋ＨＣｌ ΔＨ＝−１１ ｋｃａｌ／
ｍｏｌｅ この反応の副生物はＨＣｌである。
【００２５】実施例８．Ｈ２ とＣＢｒ４ への交互暴
露この実施例では、ダイヤモンドを水素と四臭化炭素に
繰返し交互に暴露する。ダイヤモンドの成長はＣＢｒ４
暴露の間のみ起こる。これらの反応はエネルギ―に関
して下降線をたどる。それは、Ｈ−Ｂｒ結合がダイヤモ
ンド−Ｈ結合およびダイヤモンド−Ｂｒ結合のいずれよ
りも強いからである。 Ａ．Ｈ２ への暴露： Ｈ２ → Ｈ＋Ｈ
＋１０４ ｋ
ｃａｌ／ｍｏｌｅ Ｄ−Ｂｒ → Ｄ＋Ｂ
ｒ ＋７
８．５ Ｄ＋Ｈ → Ｄ−Ｈ
−９１
Ｈ＋Ｂｒ → ＨＢｒ
−１０３ Ｈ２
＋Ｄ−Ｂｒ → Ｄ−Ｈ＋ＨＢｒ ΔＨ＝−
１１．５ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ Ｂ．ＣＢｒ４ への暴露
： ＣＢｒ４ → ＣＢｒ３ ＋Ｂｒ
＋８１ ｋｃａｌ／
ｍｏｌｅ Ｄ−Ｈ → Ｄ＋Ｈ
＋９
１ Ｄ＋ＣＢｒ３ → Ｄ−ＣＢｒ３
−８０ Ｈ＋Ｂ
ｒ → ＨＢｒ
−１０３ ＣＢｒ４ ＋Ｄ
−Ｈ → Ｄ−Ｃ
Ｂｒ３ ＋ＨＢｒ ΔＨ＝−１１ ｋｃａｌ／
ｍｏｌｅ この一対の反応は、各々が約−１１ｋｃａｌ／ｍｏ
ｌｅ の発熱エンタルピ―をもっており、エネルギ―収
支のバランスが良くとれている。
露この実施例では、ダイヤモンドを水素と四臭化炭素に
繰返し交互に暴露する。ダイヤモンドの成長はＣＢｒ４
暴露の間のみ起こる。これらの反応はエネルギ―に関
して下降線をたどる。それは、Ｈ−Ｂｒ結合がダイヤモ
ンド−Ｈ結合およびダイヤモンド−Ｂｒ結合のいずれよ
りも強いからである。 Ａ．Ｈ２ への暴露： Ｈ２ → Ｈ＋Ｈ
＋１０４ ｋ
ｃａｌ／ｍｏｌｅ Ｄ−Ｂｒ → Ｄ＋Ｂ
ｒ ＋７
８．５ Ｄ＋Ｈ → Ｄ−Ｈ
−９１
Ｈ＋Ｂｒ → ＨＢｒ
−１０３ Ｈ２
＋Ｄ−Ｂｒ → Ｄ−Ｈ＋ＨＢｒ ΔＨ＝−
１１．５ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ Ｂ．ＣＢｒ４ への暴露
： ＣＢｒ４ → ＣＢｒ３ ＋Ｂｒ
＋８１ ｋｃａｌ／
ｍｏｌｅ Ｄ−Ｈ → Ｄ＋Ｈ
＋９
１ Ｄ＋ＣＢｒ３ → Ｄ−ＣＢｒ３
−８０ Ｈ＋Ｂ
ｒ → ＨＢｒ
−１０３ ＣＢｒ４ ＋Ｄ
−Ｈ → Ｄ−Ｃ
Ｂｒ３ ＋ＨＢｒ ΔＨ＝−１１ ｋｃａｌ／
ｍｏｌｅ この一対の反応は、各々が約−１１ｋｃａｌ／ｍｏ
ｌｅ の発熱エンタルピ―をもっており、エネルギ―収
支のバランスが良くとれている。
【００２６】実施例９．Ｈ２ とＣＩ４ への交互暴露
この実施例では、ダイヤモンドを水素と四ヨウ化炭素に
繰返し交互に暴露する。ダイヤモンドの成長はＣＩ４
暴露の間のみ起こる。これらの反応はエネルギ―に関し
て常に下降線をたどる。それは、Ｈ−Ｉ結合がダイヤモ
ンド−Ｈ結合およびダイヤモンド−Ｉ結合のいずれより
も強いからである。 Ａ．Ｈ２ への暴露： Ｈ２ → Ｈ＋Ｈ
＋１０４ ｋ
ｃａｌ／ｍｏｌｅ ＤＩ → Ｄ＋Ｉ
＋４９．５ Ｄ＋Ｈ → Ｄ−Ｈ
−９１
Ｈ＋Ｉ → ＨＩ
−７１
Ｈ２ ＋Ｄ−Ｉ → Ｄ−Ｈ＋ＨＩ
ΔＨ＝−８．５ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ Ｂ．
ＣＩ４ への暴露： ＣＩ４ → ＣＩ３ ＋Ｉ
＋５２ ｋｃａｌ
／ｍｏｌｅ Ｄ−Ｈ → Ｄ＋Ｈ
＋９１
Ｄ＋ＣＩ３ → Ｄ−ＣＩ３
−８０ Ｈ＋Ｉ
→ ＨＩ
−７１ ＣＩ４ ＋Ｄ−Ｈ
→ Ｄ−ＣＩ３ ＋ＨＩ ΔＨ＝−８ ｋ
ｃａｌ／ｍｏｌｅ この一対の反応はエネルギ―収支のバランスが良く
とれている。ヨウ素は反応器の最後でＨＩを分解するこ
とによって再捕捉できるであろう。
この実施例では、ダイヤモンドを水素と四ヨウ化炭素に
繰返し交互に暴露する。ダイヤモンドの成長はＣＩ４
暴露の間のみ起こる。これらの反応はエネルギ―に関し
て常に下降線をたどる。それは、Ｈ−Ｉ結合がダイヤモ
ンド−Ｈ結合およびダイヤモンド−Ｉ結合のいずれより
も強いからである。 Ａ．Ｈ２ への暴露： Ｈ２ → Ｈ＋Ｈ
＋１０４ ｋ
ｃａｌ／ｍｏｌｅ ＤＩ → Ｄ＋Ｉ
＋４９．５ Ｄ＋Ｈ → Ｄ−Ｈ
−９１
Ｈ＋Ｉ → ＨＩ
−７１
Ｈ２ ＋Ｄ−Ｉ → Ｄ−Ｈ＋ＨＩ
ΔＨ＝−８．５ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ Ｂ．
ＣＩ４ への暴露： ＣＩ４ → ＣＩ３ ＋Ｉ
＋５２ ｋｃａｌ
／ｍｏｌｅ Ｄ−Ｈ → Ｄ＋Ｈ
＋９１
Ｄ＋ＣＩ３ → Ｄ−ＣＩ３
−８０ Ｈ＋Ｉ
→ ＨＩ
−７１ ＣＩ４ ＋Ｄ−Ｈ
→ Ｄ−ＣＩ３ ＋ＨＩ ΔＨ＝−８ ｋ
ｃａｌ／ｍｏｌｅ この一対の反応はエネルギ―収支のバランスが良く
とれている。ヨウ素は反応器の最後でＨＩを分解するこ
とによって再捕捉できるであろう。
【００２７】実施例１０．Ｆ２ とＣＨ４ への交互暴
露この実施例では、ダイヤモンドをメタンとフッ素に繰
返し交互に暴露する。これらの反応はエネルギ―に関し
て常に下降線をたどる。それは、Ｈ−Ｆ結合がダイヤモ
ンド−Ｃ結合およびダイヤモンド−Ｆ結合のいずれより
も強いからである。 Ａ．ＣＨ４ への暴露： ＣＨ４ → ＣＨ３ ＋Ｈ
＋１０４ ｋｃａｌ／
ｍｏｌｅ Ｄ−Ｆ → Ｄ＋Ｆ
＋１０３
Ｄ＋ＣＨ３ → Ｄ−ＣＨ３
−８０ Ｈ＋Ｆ →
ＨＦ
−１３５ ＣＨ４ ＋Ｄ−Ｆ →
Ｄ−ＣＨ３ ＋ＨＦ ΔＨ＝−８ ｋｃａｌ
／ｍｏｌｅ Ｂ．Ｆ２ への暴露： Ｆ２ → Ｆ＋Ｆ
＋３７ ｋｃ
ａｌ／ｍｏｌｅ Ｄ−Ｈ → Ｄ＋Ｈ
＋
９１ Ｄ＋Ｆ → Ｄ−Ｆ
−１０３ Ｈ
＋Ｆ → ＨＦ
−１３５ Ｆ２ ＋Ｄ−Ｈ
→ Ｄ−Ｆ＋ＨＦ ΔＨ＝−１１０
ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ この後者の反応は極めて発熱性である。しかし、Ｆ
２ は取扱いが困難である。
露この実施例では、ダイヤモンドをメタンとフッ素に繰
返し交互に暴露する。これらの反応はエネルギ―に関し
て常に下降線をたどる。それは、Ｈ−Ｆ結合がダイヤモ
ンド−Ｃ結合およびダイヤモンド−Ｆ結合のいずれより
も強いからである。 Ａ．ＣＨ４ への暴露： ＣＨ４ → ＣＨ３ ＋Ｈ
＋１０４ ｋｃａｌ／
ｍｏｌｅ Ｄ−Ｆ → Ｄ＋Ｆ
＋１０３
Ｄ＋ＣＨ３ → Ｄ−ＣＨ３
−８０ Ｈ＋Ｆ →
ＨＦ
−１３５ ＣＨ４ ＋Ｄ−Ｆ →
Ｄ−ＣＨ３ ＋ＨＦ ΔＨ＝−８ ｋｃａｌ
／ｍｏｌｅ Ｂ．Ｆ２ への暴露： Ｆ２ → Ｆ＋Ｆ
＋３７ ｋｃ
ａｌ／ｍｏｌｅ Ｄ−Ｈ → Ｄ＋Ｈ
＋
９１ Ｄ＋Ｆ → Ｄ−Ｆ
−１０３ Ｈ
＋Ｆ → ＨＦ
−１３５ Ｆ２ ＋Ｄ−Ｈ
→ Ｄ−Ｆ＋ＨＦ ΔＨ＝−１１０
ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ この後者の反応は極めて発熱性である。しかし、Ｆ
２ は取扱いが困難である。
【００２８】実施例１１．Ｃｌ２ とＣＨ４ への交互
暴露この実施例では、ダイヤモンドをメタンと塩素に繰
返し交互に暴露する。これらの反応はエネルギ―に関し
て常に下降線をたどる。それは、Ｈ−Ｃｌ結合がダイヤ
モンド−Ｃ結合およびダイヤモンド−Ｃｌ結合のいずれ
よりも強いからである。 Ａ．ＣＨ４ への暴露： ＣＨ４ → ＣＨ３ ＋Ｈ
＋１０４ ｋｃａ
ｌ／ｍｏｌｅ Ｄ−Ｃｌ → Ｄ＋Ｃｌ
＋７８．
５ Ｄ＋ＣＨ３ → Ｄ−ＣＨ３
−８０ Ｈ＋Ｃ
ｌ → ＨＣｌ
−１０３ ＣＨ４ ＋Ｄ−
Ｃｌ → Ｄ
−ＣＨ３ ＋ＨＣｌ ΔＨ＝−０．５ｋｃａｌ／
ｍｏｌｅ Ｂ．Ｃｌ２ への暴露： Ｃｌ２ → Ｃｌ＋Ｃｌ
＋５８ ｋｃａ
ｌ／ｍｏｌｅ Ｄ−Ｈ → Ｄ＋Ｈ
＋９
１ Ｄ＋Ｃｌ → Ｄ−Ｃｌ
−７８．５ Ｈ
＋Ｃｌ → ＨＣｌ
−１０３ Ｃｌ２ ＋
Ｄ−Ｈ → Ｄ
−Ｃｌ＋ＨＣｌ ΔＨ＝−３２．５ｋｃａｌ／ｍ
ｏｌｅ この後者の反応は極めて発熱性である。しかし、最
初の反応はエネルギ―収支があっており、全体のプロセ
スに関係しないであろう。
暴露この実施例では、ダイヤモンドをメタンと塩素に繰
返し交互に暴露する。これらの反応はエネルギ―に関し
て常に下降線をたどる。それは、Ｈ−Ｃｌ結合がダイヤ
モンド−Ｃ結合およびダイヤモンド−Ｃｌ結合のいずれ
よりも強いからである。 Ａ．ＣＨ４ への暴露： ＣＨ４ → ＣＨ３ ＋Ｈ
＋１０４ ｋｃａ
ｌ／ｍｏｌｅ Ｄ−Ｃｌ → Ｄ＋Ｃｌ
＋７８．
５ Ｄ＋ＣＨ３ → Ｄ−ＣＨ３
−８０ Ｈ＋Ｃ
ｌ → ＨＣｌ
−１０３ ＣＨ４ ＋Ｄ−
Ｃｌ → Ｄ
−ＣＨ３ ＋ＨＣｌ ΔＨ＝−０．５ｋｃａｌ／
ｍｏｌｅ Ｂ．Ｃｌ２ への暴露： Ｃｌ２ → Ｃｌ＋Ｃｌ
＋５８ ｋｃａ
ｌ／ｍｏｌｅ Ｄ−Ｈ → Ｄ＋Ｈ
＋９
１ Ｄ＋Ｃｌ → Ｄ−Ｃｌ
−７８．５ Ｈ
＋Ｃｌ → ＨＣｌ
−１０３ Ｃｌ２ ＋
Ｄ−Ｈ → Ｄ
−Ｃｌ＋ＨＣｌ ΔＨ＝−３２．５ｋｃａｌ／ｍ
ｏｌｅ この後者の反応は極めて発熱性である。しかし、最
初の反応はエネルギ―収支があっており、全体のプロセ
スに関係しないであろう。
【００２９】実施例１２．Ｉ２ とＣＨ４ への交互暴
露この実施例では、ダイヤモンドをメタンとヨウ素に繰
返し交互に暴露する。 Ａ．ＣＨ４ への暴露： ＣＨ４ → ＣＨ３ ＋Ｈ
＋１０４ ｋｃａ
ｌ／ｍｏｌｅ Ｄ−Ｉ → Ｄ＋Ｉ
＋４
９．５ Ｄ＋ＣＨ３ → Ｄ−ＣＨ３
−８０ Ｈ
＋Ｉ → ＨＩ
−７１ ＣＨ
４ ＋Ｄ−Ｉ → Ｄ−ＣＨ３ ＋ＨＩ Δ
Ｈ＝−２．５ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ Ｂ．Ｉ２ への暴露
： Ｉ２ → Ｉ＋Ｉ
＋３７
ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ Ｄ−Ｈ → Ｄ＋Ｈ
＋
９１ Ｄ＋Ｉ → Ｄ−Ｉ
−４９．５
Ｈ＋Ｉ → ＨＩ
−７１ Ｉ２
＋Ｄ−Ｈ → Ｄ−Ｉ＋ＨＩ ΔＨ
＝＋６．５ ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ 他のハロゲン−メタン対とは異なり、この一対の反
応は後者が吸熱であって前者が少しだけ発熱であるので
好ましくない。
露この実施例では、ダイヤモンドをメタンとヨウ素に繰
返し交互に暴露する。 Ａ．ＣＨ４ への暴露： ＣＨ４ → ＣＨ３ ＋Ｈ
＋１０４ ｋｃａ
ｌ／ｍｏｌｅ Ｄ−Ｉ → Ｄ＋Ｉ
＋４
９．５ Ｄ＋ＣＨ３ → Ｄ−ＣＨ３
−８０ Ｈ
＋Ｉ → ＨＩ
−７１ ＣＨ
４ ＋Ｄ−Ｉ → Ｄ−ＣＨ３ ＋ＨＩ Δ
Ｈ＝−２．５ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ Ｂ．Ｉ２ への暴露
： Ｉ２ → Ｉ＋Ｉ
＋３７
ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ Ｄ−Ｈ → Ｄ＋Ｈ
＋
９１ Ｄ＋Ｉ → Ｄ−Ｉ
−４９．５
Ｈ＋Ｉ → ＨＩ
−７１ Ｉ２
＋Ｄ−Ｈ → Ｄ−Ｉ＋ＨＩ ΔＨ
＝＋６．５ ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ 他のハロゲン−メタン対とは異なり、この一対の反
応は後者が吸熱であって前者が少しだけ発熱であるので
好ましくない。
【００３０】実施例１３．Ｂｒ２ とＣＨ４ への交互
暴露この実施例では、ダイヤモンドをメタンと臭素に繰
返し交互に暴露する。これらの反応はエネルギ―に関し
て常に下降線をたどる。それは、Ｈ−Ｂｒ結合がダイヤ
モンド−Ｃ結合およびダイヤモンド−Ｂｒ結合のいずれ
よりも強いからである。 Ａ．ＣＨ４ への暴露： ＣＨ４ → ＣＨ３ ＋Ｈ
＋１０４ ｋｃａ
ｌ／ｍｏｌｅ Ｄ−Ｂｒ → Ｄ＋Ｂｒ
＋６
３ Ｄ＋ＣＨ３ → Ｄ−ＣＨ３
−８０ Ｈ
＋Ｂｒ → ＨＢｒ
−８８ ＣＨ４ ＋Ｄ
−Ｂｒ → Ｄ−ＣＨ３ ＋ＨＢｒ ΔＨ＝
０ ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ Ｂ．Ｂｒ２ への暴露： Ｂｒ２ → Ｂｒ＋Ｂｒ
＋４６ ｋｃａ
ｌ／ｍｏｌｅ Ｄ−Ｈ → Ｄ＋Ｈ
＋９１ Ｄ＋Ｂｒ → Ｄ−Ｂｒ
−６３
Ｈ＋Ｂｒ → ＨＢｒ
−８７ Ｂｒ２
＋Ｄ−Ｈ → Ｄ−Ｂｒ＋ＨＢｒ ΔＨ＝−
１３ ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ この一対の反応はエネルギ―収支が良くない。反応
Ａはエンタルピ―変化がゼロである。このため、そして
望ましくない副生物があるため、この反応対は他の対ほ
ど好ましくはない。
暴露この実施例では、ダイヤモンドをメタンと臭素に繰
返し交互に暴露する。これらの反応はエネルギ―に関し
て常に下降線をたどる。それは、Ｈ−Ｂｒ結合がダイヤ
モンド−Ｃ結合およびダイヤモンド−Ｂｒ結合のいずれ
よりも強いからである。 Ａ．ＣＨ４ への暴露： ＣＨ４ → ＣＨ３ ＋Ｈ
＋１０４ ｋｃａ
ｌ／ｍｏｌｅ Ｄ−Ｂｒ → Ｄ＋Ｂｒ
＋６
３ Ｄ＋ＣＨ３ → Ｄ−ＣＨ３
−８０ Ｈ
＋Ｂｒ → ＨＢｒ
−８８ ＣＨ４ ＋Ｄ
−Ｂｒ → Ｄ−ＣＨ３ ＋ＨＢｒ ΔＨ＝
０ ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ Ｂ．Ｂｒ２ への暴露： Ｂｒ２ → Ｂｒ＋Ｂｒ
＋４６ ｋｃａ
ｌ／ｍｏｌｅ Ｄ−Ｈ → Ｄ＋Ｈ
＋９１ Ｄ＋Ｂｒ → Ｄ−Ｂｒ
−６３
Ｈ＋Ｂｒ → ＨＢｒ
−８７ Ｂｒ２
＋Ｄ−Ｈ → Ｄ−Ｂｒ＋ＨＢｒ ΔＨ＝−
１３ ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ この一対の反応はエネルギ―収支が良くない。反応
Ａはエンタルピ―変化がゼロである。このため、そして
望ましくない副生物があるため、この反応対は他の対ほ
ど好ましくはない。
【００３１】いずれの場合も、ＣＨ４ とＣＨ３ ＯＨ
は他のアルカンおよびアルコ―ル類と置換可能である。 同様に、ハロゲン化炭素も類似の代替品で置換可能であ
る。 さらに、多くの他の炭化水素、ハロゲン化炭素およびそ
の他の化合物が対になった反応において、Ｃ−Ｈ結合が
切断されてＣ−Ｘ結合で置換えられるか、またはＣ−Ｘ
結合が切断されてＣ−Ｈ結合で置換えられて、いずれに
してもＨ−Ｘ結合が形成されることになる。この対の反
応は、Ｈ−Ｘ結合がＣ−Ｈ結合またはＣ−Ｘ結合より強
いという事実によって引起こされる。また、一対の反応
性ガスに関して本発明を例示したが、本発明の教示に従
って３種以上のガスを使用することができるものと理解
されたい。
は他のアルカンおよびアルコ―ル類と置換可能である。 同様に、ハロゲン化炭素も類似の代替品で置換可能であ
る。 さらに、多くの他の炭化水素、ハロゲン化炭素およびそ
の他の化合物が対になった反応において、Ｃ−Ｈ結合が
切断されてＣ−Ｘ結合で置換えられるか、またはＣ−Ｘ
結合が切断されてＣ−Ｈ結合で置換えられて、いずれに
してもＨ−Ｘ結合が形成されることになる。この対の反
応は、Ｈ−Ｘ結合がＣ−Ｈ結合またはＣ−Ｘ結合より強
いという事実によって引起こされる。また、一対の反応
性ガスに関して本発明を例示したが、本発明の教示に従
って３種以上のガスを使用することができるものと理解
されたい。
【００３２】反応は大気圧で、または大気圧以下もしく
は大気圧以上で実施することができる。また、ガスを励
起して活性化エネルギ―障壁を越えさせるための手段を
追加して使用することができる。たとえば、ＲＦ、マイ
クロ波、加熱、光、レ―ザ―照射、プラズマ放電などを
使用できる。
は大気圧以上で実施することができる。また、ガスを励
起して活性化エネルギ―障壁を越えさせるための手段を
追加して使用することができる。たとえば、ＲＦ、マイ
クロ波、加熱、光、レ―ザ―照射、プラズマ放電などを
使用できる。
【００３３】また反応物質は、たとえば希ガス、窒素お
よび水素などのようなキャリヤ―ガスで希釈することも
できる。さらにまた、ガス−ガス反応がダイヤモンドの
成長に対して悪影響を及ぼす場合には、各暴露間に反応
容器を掃除して反応ガスを交換するためにキャリヤ―ガ
スを使用して２つの反応ガス間のガス−ガス反応を排除
することができる。
よび水素などのようなキャリヤ―ガスで希釈することも
できる。さらにまた、ガス−ガス反応がダイヤモンドの
成長に対して悪影響を及ぼす場合には、各暴露間に反応
容器を掃除して反応ガスを交換するためにキャリヤ―ガ
スを使用して２つの反応ガス間のガス−ガス反応を排除
することができる。
【００３４】その他の点に関しては、当業者には知られ
ているような通常のＣＶＤダイヤモンド蒸着法と同様に
してプロセスを実施する。本出願中で引用した文献はす
べてここに援用する。
ているような通常のＣＶＤダイヤモンド蒸着法と同様に
してプロセスを実施する。本出願中で引用した文献はす
べてここに援用する。
Claims (8)
- 【請求項１】 高温でダイヤモンド基体を式Ｃｎ Ｘ
ｍ を有するガスと、次に式Ｃｌ Ｚｐ を有するガス
と交互に接触させることからなり、（ａ）ＸとＺは各々
がＣと単結合を形成し、（ｂ）ＸとＺは反応性であって
ＺＸまたはその誘導体を形成し、（ｃ）Ｚ−Ｘ結合はＣ
−Ｘ結合より強く、（ｄ）Ｚ−Ｘ結合はＣ−Ｚ結合より
強く、上記式中でｎ、ｍ、ｌおよびｐは整数であって、
ｌは零であることができ、Ｃｎ Ｘｍ とＣｌ Ｚｐ
が気相中で反応しない場合には、これらの混合物を使用
して前記ダイヤモンド基体に接触させることができる、
化学蒸着法によってダイヤモンド基体上にダイヤモンド
を成長させる方法。 - 【請求項２】 前記高温が約５００℃〜１００℃の範
囲である、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 ガスが気相中で反応性でなく、その混
合物を使用して前記ダイヤモンド基体と接触させる、請
求項１記載の方法。 - 【請求項４】 Ｃｎ Ｘｍ とＣｌ Ｚｐ を、ＣＨ
４ とＣＦ４ 、ＣＨ４ とＣＣｌ４ 、ＣＨ４ とＣ
Ｂｒ４ 、ＣＨ４ とＣＩ４ 、ＣＨ４ とＣＨ３ Ｏ
Ｈ、Ｈ２ とＣＨ３ ＯＨ、Ｈ２ とＣＦ４ 、Ｈ２
とＣＣｌ４ 、Ｈ２ とＣＢｒ４ 、Ｈ２ とＣＩ４
、ＣＨ４ とＦ２ 、Ｃｌ２ とＣＨ４ 、Ｉ２ とＣ
Ｈ４ 、およびＢｒ２ とＣＨ４ より成る群の中から
選択する、請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 前記ガスと共にキャリヤ―ガスを使用
する、請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 ｌが零であり、Ｚｐ がＨ２ である
、請求項１記載の方法。 - 【請求項７】 前記ガスを交互に前記基体と接触させ
る、請求項１記載の方法。 - 【請求項８】 ３種以上のガスを使用して前記基体と
接触させる、請求項１記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US61814990A | 1990-11-26 | 1990-11-26 | |
| US618,149 | 1990-11-26 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04300288A true JPH04300288A (ja) | 1992-10-23 |
Family
ID=24476514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3329712A Withdrawn JPH04300288A (ja) | 1990-11-26 | 1991-11-20 | 交互化学反応によるｃｖｄダイヤモンド |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5302231A (ja) |
| EP (1) | EP0487897B1 (ja) |
| JP (1) | JPH04300288A (ja) |
| KR (1) | KR920010034A (ja) |
| AT (1) | ATE133720T1 (ja) |
| AU (1) | AU644495B2 (ja) |
| BR (1) | BR9105107A (ja) |
| CA (1) | CA2049673A1 (ja) |
| DE (1) | DE69116817T2 (ja) |
| IE (1) | IE914088A1 (ja) |
| IL (1) | IL99998A0 (ja) |
| ZA (1) | ZA918941B (ja) |
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| US5731046A (en) | 1994-01-18 | 1998-03-24 | Qqc, Inc. | Fabrication of diamond and diamond-like carbon coatings |
| US5554415A (en) | 1994-01-18 | 1996-09-10 | Qqc, Inc. | Substrate coating techniques, including fabricating materials on a surface of a substrate |
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| ES2252244T3 (es) * | 2000-06-15 | 2006-05-16 | Element Six (Pty) Ltd | Capa gruesa de diamante monocristalino, procedimiento de produccion y gemas producidas a partir de la capa. |
| DK1355910T3 (da) * | 2001-01-25 | 2011-06-27 | Us Of America Represented By The Secretary Dept Of Health And Human Services | Formulering af borsyreforbindelser |
| US7687146B1 (en) | 2004-02-11 | 2010-03-30 | Zyvex Labs, Llc | Simple tool for positional diamond mechanosynthesis, and its method of manufacture |
| US9469918B2 (en) | 2014-01-24 | 2016-10-18 | Ii-Vi Incorporated | Substrate including a diamond layer and a composite layer of diamond and silicon carbide, and, optionally, silicon |
| DE102014108352A1 (de) * | 2014-06-13 | 2015-12-17 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Verfahren zum Abscheiden einer Kristallschicht bei niedrigen Temperaturen, insbesondere einer photolumineszierenden IV-IV-Schicht auf einem IV-Substrat, sowie ein eine derartige Schicht aufweisendes optoelektronisches Bauelement |
| DE102018131022A1 (de) | 2018-12-05 | 2020-06-10 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Gleitlager und Verfahren zur Herstellung eines Lagerelementes für ein Gleitlager |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS60180999A (ja) * | 1984-02-24 | 1985-09-14 | Nec Corp | ダイヤモンドの合成方法 |
| JPS63210099A (ja) * | 1987-02-26 | 1988-08-31 | Nissin Electric Co Ltd | ダイヤモンド膜の作製方法 |
| US4882138A (en) * | 1987-03-30 | 1989-11-21 | Crystallume | Method for preparation of diamond ceramics |
| DE3884653T2 (de) * | 1987-04-03 | 1994-02-03 | Fujitsu Ltd | Verfahren und Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung von Diamant. |
| ZA888034B (en) * | 1987-12-17 | 1989-06-28 | Gen Electric | Diamond growth process |
| GB8810113D0 (en) * | 1988-04-28 | 1988-06-02 | Jones B L | Bonded composite |
| JP2814257B2 (ja) * | 1989-02-10 | 1998-10-22 | 九州日立マクセル株式会社 | 電気かみそり |
| US4981818A (en) * | 1990-02-13 | 1991-01-01 | General Electric Company | Polycrystalline CVD diamond substrate for single crystal epitaxial growth of semiconductors |
| US5071677A (en) * | 1990-05-24 | 1991-12-10 | Houston Advanced Research Center | Halogen-assisted chemical vapor deposition of diamond |
-
1991
- 1991-08-22 CA CA002049673A patent/CA2049673A1/en not_active Abandoned
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- 1991-10-23 EP EP91118044A patent/EP0487897B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-10-23 AT AT91118044T patent/ATE133720T1/de not_active IP Right Cessation
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- 1991-11-11 ZA ZA918941A patent/ZA918941B/xx unknown
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-
1992
- 1992-10-05 US US07/956,817 patent/US5302231A/en not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990204 |