| 研究概要 |
1.装置.方法の改善:(1)原料ガスとしてC_2H_2,O_2を用いて燃焼炎を発生させるが,新たにガス送給経路に逆火防止弁,ガス遮断器を設け,逆火の危険を防止した。(2)成膜用基板の保持・冷却のためのCu製ホルダーの内容積を大きくし,冷却水による基板の冷却効果を高めた。(3)高周波電力の燃焼炎への印加に用いるCu製ワークコイルと基板ホルダー間の放電防止のため、基板ホルダー上面にセラミックペーストを塗布した。(4)高周波のノイズが基板温度測定用熱電対や温度レコーダーに入るのを防止するノイズ除去回路を設けた。(5)高周波の周波数(13.56MHzと27.12MHz)に応じてワークコイルの巻数を6,3と変え,燃焼炎への高周波印加が効率よく行えるように工夫した。
2.実験結果・考察:基板に表面が鏡面状態のMo,Cuを用い,ガス流量比(C_2H_2/O_2)0.87,基板温度500℃で,高周波電力を印加しない場合,核発生密度は時間にほとんど依存せず,粒径は120分で約20μmに成長した。粒径から近似的に体積を求めてみると,時間とともに指数関数的に増加する傾向が見られた。これに13.56MHzの高周波電力を100W及び200W印加すると,粒径の増加の促進,核発生密度の増加が若干見られた。またダイヤモンド粒子研磨による傷つけ前処理を施したMo基板上に,ガス流量比0.87,基板温度600℃で,高周波印加により良質のダイヤモンド膜が形成されたが,同じ前処理を施したCu基板では,より低温(400℃)で,良質のダイヤモンド膜が堆積した。27.12MHzと周波数が高いと,総じて結果はよくない。
3.新しい発見と今後の方向:Ti基板にプラズマ浸炭窒化処理を施すと,傷つけ処理なしにダイヤモンド膜の高速堆積が可能となることを見いだしたので,このような前処理と高周波電力印加の組合せによる高速ダイヤモンド合成法を検討してみたい。
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