JPS62202809A - 熱分解黒鉛の製造方法 - Google Patents
熱分解黒鉛の製造方法Info
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- JPS62202809A JPS62202809A JP61045755A JP4575586A JPS62202809A JP S62202809 A JPS62202809 A JP S62202809A JP 61045755 A JP61045755 A JP 61045755A JP 4575586 A JP4575586 A JP 4575586A JP S62202809 A JPS62202809 A JP S62202809A
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Landscapes
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〈発明の技術分野〉
本発明は、１０００℃前ｉ後またはそれ以下の比較的低
温で、熱分解ＣＶＤ（化学気相堆積）法により、異方性
の優れた高配向熱分解黒鉛を製造する方法及び該熱分解
黒鉛の異方性の制御技術に関するものであり、新規な機
能素子を創作するだめの極めて有用な基本材料技術を確
立した点で技術的意義を有する。
温で、熱分解ＣＶＤ（化学気相堆積）法により、異方性
の優れた高配向熱分解黒鉛を製造する方法及び該熱分解
黒鉛の異方性の制御技術に関するものであり、新規な機
能素子を創作するだめの極めて有用な基本材料技術を確
立した点で技術的意義を有する。
〈従来の技術とその問題点〉
化学的に安定で、３０００℃以上の高温まで相変態せず
、熱と電気の伝導性に関して著しい異方性を有する黒鉛
の人工合成には、通常長期間に亘る高温高圧の製造プロ
セスが必要とされてきた。例えば、メタンを出発物質と
する場合には高温（約２０００℃以上）で熱分解しさら
に高配向化する目的で高温高圧下での熱処理が用いられ
ている。また、高分子繊維を高温処理することによシ、
繊維状炭素を得る方法も古くから知られている。しかし
ながら、これらの方法は高温で処理するために、画一化
された構造材料としては利用できるが、異方性を制御し
た機能電子材料への応用は困難である。他方、比較的低
温で熱分解黒鉛を得る方法として、出発物質に特殊な有
機化合物を用い、脱水素反応、脱ハロゲン化水素反応、
脱炭酸反応または脱水反応等を利用した形成法も度々用
いられているが１、炭素堆積物の高配向化が達成された
例は皆無であり、従って結晶性（異方性）の制御を達成
した例も存在しない。黒鉛の異方性を利用した機能材料
または機能素子を実現するためには、低温における熱分
解黒鉛の高配向化及び異方性の制御等の新技術の確立が
必要である。
、熱と電気の伝導性に関して著しい異方性を有する黒鉛
の人工合成には、通常長期間に亘る高温高圧の製造プロ
セスが必要とされてきた。例えば、メタンを出発物質と
する場合には高温（約２０００℃以上）で熱分解しさら
に高配向化する目的で高温高圧下での熱処理が用いられ
ている。また、高分子繊維を高温処理することによシ、
繊維状炭素を得る方法も古くから知られている。しかし
ながら、これらの方法は高温で処理するために、画一化
された構造材料としては利用できるが、異方性を制御し
た機能電子材料への応用は困難である。他方、比較的低
温で熱分解黒鉛を得る方法として、出発物質に特殊な有
機化合物を用い、脱水素反応、脱ハロゲン化水素反応、
脱炭酸反応または脱水反応等を利用した形成法も度々用
いられているが１、炭素堆積物の高配向化が達成された
例は皆無であり、従って結晶性（異方性）の制御を達成
した例も存在しない。黒鉛の異方性を利用した機能材料
または機能素子を実現するためには、低温における熱分
解黒鉛の高配向化及び異方性の制御等の新技術の確立が
必要である。
〈発明の目的〉
本発明は、上記従来の現状に鑑みてなされたもので、１
０００℃前後またはそれ以下の比較的低温で優れた異方
性を有する熱分解黒鉛を基板上に形成するとともに得ら
れた熱分解黒鉛の異方性の制御も可能とする技術を確立
したものであり、その異方性を利用した機能材料または
機能素子の実現を可能とする熱分解墨鉛の製造技術及び
該熱分解黒鉛の異方性の制御技術を提供することを目的
とする。
０００℃前後またはそれ以下の比較的低温で優れた異方
性を有する熱分解黒鉛を基板上に形成するとともに得ら
れた熱分解黒鉛の異方性の制御も可能とする技術を確立
したものであり、その異方性を利用した機能材料または
機能素子の実現を可能とする熱分解墨鉛の製造技術及び
該熱分解黒鉛の異方性の制御技術を提供することを目的
とする。
〈発明の概要〉
本発明の熱分解黒鉛形成法は、芳香族炭化水素または不
飽和炭化水素を原料とし、基板上へ熱分解黒鉛を形成す
るに際して、熱分解雰囲気中に、反応管壁に付着させた
炭素薄膜の効果を導入することにより、ｔｏｏｏ℃前後
またはそれ以下の低温で、異方性の優れた熱分解黒鉛を
堆積させるとともに基板上への該熱分解黒鉛の堆積速度
を制御することで、熱分解黒鉛の結晶性及び異方性を制
御することを特徴とする。
飽和炭化水素を原料とし、基板上へ熱分解黒鉛を形成す
るに際して、熱分解雰囲気中に、反応管壁に付着させた
炭素薄膜の効果を導入することにより、ｔｏｏｏ℃前後
またはそれ以下の低温で、異方性の優れた熱分解黒鉛を
堆積させるとともに基板上への該熱分解黒鉛の堆積速度
を制御することで、熱分解黒鉛の結晶性及び異方性を制
御することを特徴とする。
〈実施例〉
図面は本発明の！実施例に用いられる熱分解黒鉛生成装
置のブロック構成図である。
置のブロック構成図である。
出発物質として使用される炭化水素としては、芳香族炭
化水素または不飽和炭化水素が望ましく、これらは１０
００℃前後またはそれ以下の温度で熱分解される。熱分
解黒鉛が形成される基板としては、シリコン、サファイ
ア、炭化珪素（α形及びβ形）、窒化硼素、キッシュ黒
鉛、高配向黒鉛等の単結晶または石英ガラスを用いる。
化水素または不飽和炭化水素が望ましく、これらは１０
００℃前後またはそれ以下の温度で熱分解される。熱分
解黒鉛が形成される基板としては、シリコン、サファイ
ア、炭化珪素（α形及びβ形）、窒化硼素、キッシュ黒
鉛、高配向黒鉛等の単結晶または石英ガラスを用いる。
これらは約１０００℃の反応温度でも変質しない条件を
満足するものでなければならない。
満足するものでなければならない。
反応管への原料供給方法は常圧バブラー法または減圧法
を用いる。いずれの方法でも、後述する様に、原料の供
給量及び黒鉛の堆積速度を制御することにより高配向熱
分解黒鉛が得られ、異方性の制御も可能である。常圧バ
ブラー法ではキアリアガスとしてアルゴンガスを使用す
る。図面は常圧バブラー法を利用した装置構成を示して
いるが、この装置で減圧ＣＶＤ法を利用することもでき
る。
を用いる。いずれの方法でも、後述する様に、原料の供
給量及び黒鉛の堆積速度を制御することにより高配向熱
分解黒鉛が得られ、異方性の制御も可能である。常圧バ
ブラー法ではキアリアガスとしてアルゴンガスを使用す
る。図面は常圧バブラー法を利用した装置構成を示して
いるが、この装置で減圧ＣＶＤ法を利用することもでき
る。
この場合には黒鉛の膜厚を常圧バブラー法に比べてより
均一に実現することが可能である。
均一に実現することが可能である。
以下製造工程に従って説明する。
真空蒸留による精製操作を行ったベンゼンが収納された
バブル容器ｌ内にアルゴンガス制御系２よりアルゴンガ
スを供給してベンゼンをバブルさせ、パイレックスガラ
ス管８を介して石英反応管４ヘベンゼン分子を給送する
。この際パズル容器１内の液体ベンゼンの温度を一定に
保持してアルゴンガス流量をバルブ５で調節し、ベンゼ
ン分子の反応管４内への供給量を毎時数ミリモルに一定
制御する。一方、希釈ライン６よりアルゴンを流し、反
応管４へ給送されるベンゼン分子数密度及び流速を最適
化する。反応管４には、前述したシリコン等の成長用基
板の載置された試料台７が設置されており、その周囲の
反応管内壁には炭素薄膜を付着させている。反応管４の
外周囲には加熱炉８が友けられてお９、この加熱炉８に
よって反応管４内の成長用基板は１０００℃前後または
それ以下の温度に保持されている。
バブル容器ｌ内にアルゴンガス制御系２よりアルゴンガ
スを供給してベンゼンをバブルさせ、パイレックスガラ
ス管８を介して石英反応管４ヘベンゼン分子を給送する
。この際パズル容器１内の液体ベンゼンの温度を一定に
保持してアルゴンガス流量をバルブ５で調節し、ベンゼ
ン分子の反応管４内への供給量を毎時数ミリモルに一定
制御する。一方、希釈ライン６よりアルゴンを流し、反
応管４へ給送されるベンゼン分子数密度及び流速を最適
化する。反応管４には、前述したシリコン等の成長用基
板の載置された試料台７が設置されており、その周囲の
反応管内壁には炭素薄膜を付着させている。反応管４の
外周囲には加熱炉８が友けられてお９、この加熱炉８に
よって反応管４内の成長用基板は１０００℃前後または
それ以下の温度に保持されている。
反応管４内に導入されたベンゼン分子は１０００℃前後
またはそれ以下の温度に加熱されて熱分解し、順次成長
用基板上に成長形成される０この際、成長形成される熱
分解黒鉛は、反応雰囲気中で反応管４に付着された炭素
薄膜の効果が導入されて異方性の優れた黒鉛となり、従
来に比べて低い温度で高配向化が達成される。また、反
応管４内に導入されるベンゼン分子の流速及び濃度を変
化させると、堆積速度が変化し、それに応じて結晶性も
変化するので異方性の制御も容易に可能となる。
またはそれ以下の温度に加熱されて熱分解し、順次成長
用基板上に成長形成される０この際、成長形成される熱
分解黒鉛は、反応雰囲気中で反応管４に付着された炭素
薄膜の効果が導入されて異方性の優れた黒鉛となり、従
来に比べて低い温度で高配向化が達成される。また、反
応管４内に導入されるベンゼン分子の流速及び濃度を変
化させると、堆積速度が変化し、それに応じて結晶性も
変化するので異方性の制御も容易に可能となる。
熱分解黒鉛の結晶性または異方性は、得られた熱分解黒
鉛のＣ軸方向及びＣ軸に垂直な面内の比抵抗測定により
評価した。表１によれば、従来の低温熱分解黒鉛の面内
比抵抗の値（１〜２×ｌ０−３Ω・、）に比べて、上記
実施例で得られた熱分解黒鉛の比抵抗値が１桁程度低く
なっており、明らかに結晶性が向上したことを示してい
る。また、熱分解黒鉛の結晶性は堆積速度に顕著に依存
し、遅い堆積速度で高配向熱分解黒鉛が得られる。
鉛のＣ軸方向及びＣ軸に垂直な面内の比抵抗測定により
評価した。表１によれば、従来の低温熱分解黒鉛の面内
比抵抗の値（１〜２×ｌ０−３Ω・、）に比べて、上記
実施例で得られた熱分解黒鉛の比抵抗値が１桁程度低く
なっており、明らかに結晶性が向上したことを示してい
る。また、熱分解黒鉛の結晶性は堆積速度に顕著に依存
し、遅い堆積速度で高配向熱分解黒鉛が得られる。
尚表１は本発明の１実施例の結果であり、本発明は何ら
これのみに限定されるものでない。
これのみに限定されるものでない。
表１
〈発明の効果〉
本発明の熱分解黒鉛形成法によれば、熱分解雰囲気の効
果を取り込んで、異方性の優れた高配向熱分解黒鉛が、
従来より低い１０００℃前後またはそれ以下の低温で得
られる。また、堆積速度を制御することにより、異方性
の制御も可能となるため、これを利用した機能電子材料
への応用を促准させることができると期待される。
果を取り込んで、異方性の優れた高配向熱分解黒鉛が、
従来より低い１０００℃前後またはそれ以下の低温で得
られる。また、堆積速度を制御することにより、異方性
の制御も可能となるため、これを利用した機能電子材料
への応用を促准させることができると期待される。
添付図面は本発明の！実施例の説明に供する熱分解黒鉛
製造装置のブロック構成図である。 ｌ・・・バブル容器 ２・・・アルゴンガス制御系３
・・・ガラス管 ４・・・反応管６・・・希釈ライ
ン ７・・・試料台８・・・加熱炉
製造装置のブロック構成図である。 ｌ・・・バブル容器 ２・・・アルゴンガス制御系３
・・・ガラス管 ４・・・反応管６・・・希釈ライ
ン ７・・・試料台８・・・加熱炉
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、芳香族炭化水素または不飽和炭化水素を出発物質と
し、該炭化水素を毎時一定量反応系へ供給して、１００
０℃前後またはそれ以下の低温熱分解により、基板上へ
異方性を有する高配向化黒鉛を形成することを特徴とす
る熱分解黒鉛の製造方法。 ２、反応系として透光性中空内壁に炭素薄膜を付着させ
た反応管を用いた特許請求の範囲第１項記載の熱分解黒
鉛の製造方法。 ３、炭化水素の供給量及び基板上への黒鉛の堆積速度を
制御することで、熱分解黒鉛の結晶性（異方性）を制御
する特許請求の範囲第１項又は第２項記載の熱分解黒鉛
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61045755A JPS62202809A (ja) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | 熱分解黒鉛の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61045755A JPS62202809A (ja) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | 熱分解黒鉛の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62202809A true JPS62202809A (ja) | 1987-09-07 |
| JPH048367B2 JPH048367B2 (ja) | 1992-02-14 |
Family
ID=12728112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61045755A Granted JPS62202809A (ja) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | 熱分解黒鉛の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62202809A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008540316A (ja) * | 2005-05-13 | 2008-11-20 | クリー インコーポレイテッド | 炭化ケイ素結晶の作製方法および装置 |
| JP2011187675A (ja) * | 2010-03-09 | 2011-09-22 | Mitsubishi Electric Corp | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59232904A (ja) * | 1983-06-14 | 1984-12-27 | Agency Of Ind Science & Technol | 導電性薄膜の製造方法 |
| JPS6037045A (ja) * | 1983-08-09 | 1985-02-26 | Ricoh Co Ltd | 情報記憶装置 |
-
1986
- 1986-02-28 JP JP61045755A patent/JPS62202809A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59232904A (ja) * | 1983-06-14 | 1984-12-27 | Agency Of Ind Science & Technol | 導電性薄膜の製造方法 |
| JPS6037045A (ja) * | 1983-08-09 | 1985-02-26 | Ricoh Co Ltd | 情報記憶装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008540316A (ja) * | 2005-05-13 | 2008-11-20 | クリー インコーポレイテッド | 炭化ケイ素結晶の作製方法および装置 |
| JP2011187675A (ja) * | 2010-03-09 | 2011-09-22 | Mitsubishi Electric Corp | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH048367B2 (ja) | 1992-02-14 |
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