ダイヤモンド膜のCVD成長における核生成サイトとなる炭素質材料の探索

• Project/Area Number: 09243206
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 光田 好孝 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (20212235)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 虫明 克彦 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (10092347)
• Project Period (FY): 1997
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1997)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 1997: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: ダイヤモンド / カーボンアロイ / 核生成現象 / 過飽和度 / 二段階成長 / 核生成サイト炭素質微細粒 / ラマン散乱分光分析 / 原子間力顕微鏡

Research Abstract

熱力学的な準安定環境下でダイヤモンドがCVD法により生成することが明らかになって、約20年が経とうとしている。しかし、いまだに生成機構はほとんど解明されていない。そこで、本研究では、あらかじめ基板上へ堆積させた炭素微細粒の上にダイヤモンド微結晶を成長させ、微結晶レベルでのカーボンアロイを形成することにより、ダイヤモンド核生成を考察することを目的とした。
炭素過飽和のプラズマを利用することにより、炭素質微細粒をSi基板上に高密度に形成させた。この際の炭素質微細粒の構造については明確ではないが、微細粒が形成する炭素過飽和のプラズマ中で長時間成長させた粒がglassy carbonと同定されることから、炭素質微細粒もglassy carbonと推測される。また、この炭素質微細粒上にダイヤモンドが成長することを、電界放射型走査電子顕微鏡および原子間力顕微鏡により観察し、レーザーRaman散乱分光法により成長したダイヤモンドを確認した。これにより、炭素質微細粒をダイヤモンドの核発生点として利用可能であることを明らかにした。結果として、100nm径のglassy carbonの回りに、ダイヤモンドが500nm程度成長したカーボンアロイの形成に成功したといえる。
更なるダイヤモンドの核発生の精密な制御のためには、形成する炭素質微細粒の明確な構造および成長機構を明らかにすること、構造の異なる炭素質微細粒を形成しダイヤモンド核生成への影響を調べることが、今後必要である。