化学気相成長法によって合成されたダイヤモンド膜の機械的・電気的性質の評価

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01460089
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 吉川 昌範 東京工業大学, 工学部, 教授 (30016422)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 戸倉 和 東京工業大学, 工学部, 助教授 (10016628) ; 近藤 巌 東京工業大学, 工学部, 助手 (20016421)
• Keywords: ダイヤモンド膜 / 気相成長法 / レ-ザプレ-ニング / 熱化学反応 / イオンビ-ムスパッタリング

Research Abstract

本研究では、マイクロ波プラズマCVD法によりメタンと水素の混合ガスから、メタン濃度、ガス流量、基板温度などの合成条件を種々に変えてダイヤモンド膜を化学気相成長させた。平均的な成膜速度は1μm/hである。合成条件によって得られたダイヤモンド膜の様相が異なった。そこで、これらをX線回折法およびラマン分光法により評価した。その結果、メタン濃度1%以下の場合、無定形炭素を含まないダイヤモンド膜が得られ、メタン濃度の増加とともに無定形炭素が増加することがわかった。
得られたダイヤモンド膜の表面は粗いので、2通りの方法で平滑化を試みた。1つは、YAGレ-ザでダイヤモンドの切断を研究した経験から、レ-ザビ-ムをダイヤモンド膜表面と平行に照射して平滑化するもので、高速度で3μmRmax程度の面を得ることができた。もう1つは、熱化学反応による方法で、ダイヤモンド膜を900℃に加熱した鉄板と接触させながら相対運動させることで0.03μmRmaxの表面を得ることができた。したがって、この両者を併用することによって、短時間に平滑を表面を得られることがわかった。この面はダイヤモンド膜の機械的性質・電気的性質を評価するのに十分な面である。
さらに、本年度予算で購入したイオン銃でダイヤモンド膜を試験片形状に切り抜くための真空槽からなるスパッタリング装置を設計、製作した。この装置を使用してダイヤモンド膜のトリミングを試みたところ、可能性が十分あることが分かった。レジスト膜を選択することにより、平滑化したダイヤモンド膜を機械的性質・電気的性質を評価するための形状に形成できる見通しがたった。

Research Products

• [Publications] 吉川昌範: "YAGレ-ザ照射によるダイヤモンド薄板の切断" ダイヤモンドシンポジウム講演要旨集. 3. 85-86 (1989)
• [Publications] 吉川昌範: "YAGレ-ザ照射による気相合成ダイヤモンドの加工" 精密工学会1990年春季学術講演会論文集. (1990)
• [Publications] 吉川昌範: "ダイヤモンドと水素の反応における金属の影響" 精密工学会1990年春季学術講演会論文集. (1990)