ダイヤモンドおよび立方晶BNの合成および成長機構に関する研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06403016
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 福長 脩 東京工業大学, 工学部, 教授 (20199251)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大橋 直樹 東京工業大学, 工学部, 助手 (60251617) ; 鶴見 敬章 東京工業大学, 工学部, 助教授 (70188647) ; 井川 博行 神奈川工科大学, 工学部, 教授 (30016612)
• Keywords: ダイヤモンド単結晶 / cBN単結晶 / 結晶成長機構 / 溶媒中での電子状態

Research Abstract

本年度はBN系の核発生と結晶成長に関する研究を従来検討されていなかったMG_3BN_3溶媒を使用して検討した。その結果、水分を含まない系では成長には5GPa,1800℃の条件が必要である。水分を含んでいる場合はアンモニアが溶媒として作用する可能性があり成長温度が低下すると期待されたが、現在までではそれを実証するデータは得られていない。
ダイヤモンド中の窒素が成長条件に及ぼす影響については、詳細な結晶成長実験を行い、成長温度が高いほど窒素濃度が減少することを認めた。これによって高純度結晶の成長条件の一部が明らかになった。また、種結晶と直接接続した熔解析出による成長手法を新たに開発して、種結晶と成長結晶の界面の状況などがカソードルミネセンスによって明らかとなり、極めて平坦な界面が形成されることが分かった。
ダイヤモンド成長に際しての溶媒中の炭素の電子状態を推定するためにオージェ電子スペクトル法へ解析して炭素の電子状態が溶媒の組成によって大きく変化することを確認した。
ダイヤモンド原料である炭素の組織も結晶成長過程に大きく関与するがこれに関する実験結果は極少ない。このため約20種類の炭素原料を選択して、結晶化度、組織などを検討しさらに膜成長法によってダイヤモンドの核発生密度、成長速度等を比較して原料炭素の効果の顕著なことを見出して現在それを総括的にまとめる作業を行っている。

Research Products

• [Publications] Y. Ma, T. Tsurumi, N. Shinoda and O. Fukunaga: "Effect of bias enhanced nucleation on the nucleation density of diamond in microwave plasma CVD" Diamond and Related Materials. 4. 1325-1330 (1995)
• [Publications] T. Ohyama, N. Ohashi, O. Fukunaga, H. Ikawa, F. Izumi and J. Tanaka: "Structural and electrical changes in Ln_<1.9>Sr_<1.1-x>Ca_xCu_2O_<6+y>(Ln=La, Pr)system" PhysicaC. 249. 293-303 (1995)
• [Publications] T. Sugano, N. Ohashi, T. Tsurumi and O. Fukunaga: "Pressure and temperature region of diamond formation in systems graphite and Fe containing alloy" Diamond and Related Materials. 5. 29-33 (1996)
• [Publications] M. Iizuka, H. Ikawa and O. Fukunaga: "Nucleation and growth of diamond using Ni-Ti, Ni-Nb and Fe-B alloy as solvents" Diamond and Related Materials. 5. 38-42 (1996)