ア-ク及びア-ク・グロ-移行領域の放電を用いた粒状・膜状ダイヤモンドの高速合成

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 62550016
• 研究機関: 青山学院大学
• 研究代表者: 犬塚 直夫 青山学院大学, 理工学部, 教授 (30082788)
• 研究分担者: 澤邊 厚仁 (株)東芝, 総合研究所・金属セラミック研究所 (70187300)
• キーワード: ダイヤモンド / 薄膜 / エピタキシャル成長 / 化学蒸着 / プラズマ / 高速合成

研究概要

本年度の研究計画の主なものは良質なダイヤモンド薄膜および粒子の成長、異種下地表面におけるエピタキシアル成長を試みることであった。
直流放電およびマイクロ波放電を利用してダイヤモンドの成長を行なったが、成長速度の面においては、前者をもちいた場合、10〜20μm/hの範囲でかなり高品質の薄膜がえられた。小量の無定形炭素の混入を無視すれば100μm/h以上の成長速度が得られている。不純物の混入の点において後者は無電極放電であるので有利と考えられるが、ここで用いている直流放電がかなり高い気体圧力下(200Torr)で行なわれているためSIMSの測定においても電極材料などの不純物は検出されなかった。
以上の実験において、いくつかの下地を用いて薄膜成長を試みたが、それぞれの場合において多結晶状の成長しか見られなかった。そして薄膜の表面には自形が現われ、平坦な表面をもつ薄膜は得られなかった。
そこで水素放電中でも表面状態が安定と考えられる立方晶窒化ほう素(c-BN)を下地としてもちい、その表面での成長を試みた。その結果、c-BNの(111)および(100)においてダイヤモンド薄膜のエピタキシアル成長が観察された。下地温度、活性種の過飽和度などの制御にいくつかの問題は残されているが、原理的にはダイヤモンドの単結晶薄膜の成長が可能であることが明らかになった。
粒子状のダイヤモンドの成長は可能であるが、良質の単結晶粒子を得ること、さらにはこれら粒子を多量に成長させることが今後の問題として残されている。

研究成果

• [文献書誌] K.Suzuki,A.Sawabe,H.Yasuda & T.Inuzuka: "Growth of Diamond Thin Films by DC Plasma Chemical Vapcr Deposition" Appl.Phys.Lett.50. 728-729 (1987)
• [文献書誌] K.Suzuki,A.Sawabe, & T.Inuzuka: "Characevization of the DC Dischage Plasma during Chemical Vapor Deposition for Diamond Growth" Appl.Phys.Lett.53. 1818-1819 (1988)
• [文献書誌] A.Sawabe,H.Yasuda,T.Inuzuka & K.Suzuki: "Growth of Diamond Thin Films in a dc Discharge Plasma" Appl.Surface Sciences. 33/34. 539-545 (1988)
• [文献書誌] H.Kaneko,M,Kamada,A.Sawabe & T.Inuzuka: "Influence of Substrate and Atowospheric-temperature on Diamond Deposition" Appl.Surface Sciences. 33/34. 546-552 (1988)
• [文献書誌] K.Suzuki,A.Sawabe & T.Inuzuka: "Growth of Diamond Thin Films by dc Plasma Chemical Vapor Deposition and Characterization of the Plasma" Jpn.J.Appl.Phys.29. 153-157 (1990)
• [文献書誌] S.Koizume,A.Sawabe,T.Inuzuka & K.Suzuki: "Growth of Diamond by Atomic Vaper Deposition" J.Cryst.Growth.
• [文献書誌] 犬塚直夫,澤邊厚仁: "ダイヤモンド薄膜" 産業図書(森田勝久), 189 (1987)
• [文献書誌] 犬塚直夫: "表面・薄膜分子設計シリ-ズ(10)ダイヤモンド薄膜-非平衡状態からの出発-" 共立出版(南條正男), 126 (1990)