JPH03504849A - ダイヤモンド合成 - Google Patents
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Classifications
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
モンドム
序文：天然ダイヤモンド、又は高圧高温で製造される合成ダイヤモンドの同位元
素組成は、１．１％のｌ′Ｃ及び９８．９％の１２０であるのが典型的である。
この比率は自然環境中で産するものと同じである。
ダイヤモンドは実験室的装置で化学的蒸着（ＣＶＤ）法を用いて低温＜＜ ｔｚ
ｏｏ℃）及び低圧（＜ ７６０ ）−ル）でも製造することができる。そのよう
な方法の一つはプラズマ補助ＣＶＤ（ＰＡＣＶＤ）であり、その場合炭素含有前
駆物質（炭化水素、アルコール又はケトン）の混合物をＨ２中典型的には０．１
〜１０体積％まで希釈する。プラズマは炭化水素をＣＨｘラジカル（式中、ｘ＝
ｌ、２又は３）へ解離するのに用いられ、それらのラジカルは４００〜１２００
℃の温度に維持された基体と接触してダイヤモンドを形成する。プラズマはＨ２
を２８’へも解離し、それらは非ダイヤモンド付着物を食刻除去する。別のＣＶ
Ｄ法は加熱ＣＶＤであり、この場合上述の方法のプラズマの代わりにタングステ
ンフィラメント（〜２０００℃に維持される）を用いる０両方の場合とも付着圧
力は５〜７５０トールの間で変化させることができ、圧力が高く、炭素前駆物質
濃度が高く、基体温度が高くなる程、得られるダイヤモンドの成長速度は高くな
る。これら二つの異なった方法で得られるダイヤモンド付着物は非常に似ている
。
これらの低圧ＣＶＤダイヤモンド付着物を同位元素分析すると、驚いたことに付
着物のＩ３０含有量が前駆物質導入ガス中に測定されるものよりもかなり増大し
ていることが分かる。このことは、ＣＶＤ方法により低圧低温で合成されたダイ
ヤモンドの結晶成長機構が、高圧高温方式で合成されるダイヤモンドで見られる
ものとは異なっており、炭素同位元素濃度が一般にＣＶＤ合成法では重要になっ
ていることを意味している。
１″Ｃと１２ｃとの間の根本的な相違は核質量と核スピンにある。′２Ｃはボソ
ンで、スピン０であるのに対し、Ｉ３０はフェルミオンで、スピン２であり、従
って磁気モーメントを有する。ｉ場を加えたＣＶＤ法（加熱ＣＶＤ及びＰＡＣＶ
Ｄの両方共そのような電場を用いる）によるダイヤモンドの合成中、′３Ｃと１
２０との核スピンの相違が成長過程にとって重要になることは有り得ることであ
る。′３Ｃの質量が１２Ｃの質量よりも大きいことは、成長しつつあるダイヤモ
ンド表面上でのｌ ｎ Ｃ５子の滞留時間を長くし、そのため１３Ｃ原子がその
表面に一層組み込まれ易くなることも恐らくあるであろう、核スピン及び磁気モ
ーメント（１３Ｃに存在する）も、放電中に存在する電場又は磁場と結合し、そ
れによって１３０原子の回転を惹き起こすこともあり得る。このことは原子物質
のエネルギーを増大し、１３０原子が１２０原子よりも高い励起水準になるに従
って合成温度の低下を起こすであろう。
本立朋：本発明の要点は、低圧ＣＶＤ法により製造されるダイヤモンド付着物の
成長速度を、前駆物質ガス中の”ｃ ： ”ｃ比を増大する（”Ｃに富むように
する）ことにより大きくすることにある。天然炭素含有化合物では、この比は１
．１％の１３Ｃ対９８．９％の１２０であるのが典型的であるが、同位元素分離
法によりこの比を１３Ｃの１．１％から１００％の完全富化水準へ増大すること
ができる。炭素含有前駆物質ガス中の１３ｃ ： ”ｃ比を増大する（１３Ｃに
富むようにする）ことにより、ダイヤモンド付着速度を、富化されていない前駆
物質を用いた時よりも（同様な温度及び圧力で）増大させることができる。同様
に、富化されていない前駆物質導入ガスを用いて高い温度で達成される付着速度
と同じ付着速度を達成するのに、Ｉ３０に富む前駆物質を用いると、付着温度を
低下させることができる。
速度の増大は、導入ガスとして完全にＩ３０が富化された前駆物質を用いるか、
希望の水準に完全富化のものと富化されていないものとのく部分的”Ｃ富化を達
成した）混合物を用いることにより実現することができる。
国際調査報告
国際調査報告
ＧＢ ９０００１２２
ＳＡ ３３Ｂ８９
Claims (8)
- １．炭素１３（１３Ｃ）含有量が増大した炭素含有化合物を前駆物質として供給 する工程を含む化学的蒸着によりダイヤモンドを合成する方法。
- ２．炭素１３（１３Ｃ）含有量が１．１％より大きい請求項１に記載の方法。
- ３．基体温度が１２００℃より低い請求項１又は２に記載の方法。
- ４．圧力が７６０トールより低く維持される請求項１〜３のいずれか１項に記載 の方法。
- ５．前駆物質がプラズマ中で付着される請求項１〜４のいずれか１項に記載の方 法。
- ６．前駆物質が加熱されたタングステンフィラメントにより付着される請求項１ 〜４のいずれか１項に記載の方法。
- ７．これまで記載したのと実質的に同じダイヤモンド合成方法。
- ８．炭素１３（１３Ｃ）同位元素含有量が、前駆物質炭素含有化合物中の炭素１ ３（１３Ｃ）の水準を高くすることにより増大されている合成ダイヤモンド。
Applications Claiming Priority (2)
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