JPH0428785B2 - - Google Patents
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- JPH0428785B2 JPH0428785B2 JP62229386A JP22938687A JPH0428785B2 JP H0428785 B2 JPH0428785 B2 JP H0428785B2 JP 62229386 A JP62229386 A JP 62229386A JP 22938687 A JP22938687 A JP 22938687A JP H0428785 B2 JPH0428785 B2 JP H0428785B2
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- hydrogen
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- carbon film
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/24—Deposition of silicon only
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- Electronic Switches (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
本発明は、炭素被膜に関する。
従来の炭素被膜にあつては、アモルフアスの形
態で、水素のような中和剤を20〜30モル％（原子
％）必要たされていた。
態で、水素のような中和剤を20〜30モル％（原子
％）必要たされていた。
従来のアモルフアスの形態の炭素被膜にあつて
は、不対結合手の量が多く、炭素被膜であつても
硬さや熱伝導率を高くできないという問題点があ
つた。 従つて、本発明は、硬さや熱伝導率を高くした
炭素被膜を提供することを目的としている。
は、不対結合手の量が多く、炭素被膜であつても
硬さや熱伝導率を高くできないという問題点があ
つた。 従つて、本発明は、硬さや熱伝導率を高くした
炭素被膜を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明の炭素被膜
は、炭素を主成分とし、５モル％以下の水素を含
み、ダイヤモンド類似の物性を有する。 ここに、ダイヤモンド類似とは、ダイヤモンド
に近い2.0eV以上のエネルギバンド幅と、2.5
（Ｗ／cm deg）以上の熱伝導率と、4500Kg／mm2
以上のビツカース硬さを有することを意味する。 本発明の炭素被膜で水素を５モル％以下にした
のは、炭素の結合に結晶性を待たせるためで、５
モル％より多くすると、炭素の共有結合が非晶質
（アモルフアス）結合やグラフアイト結合の方向
に崩れて、ダイヤモンド類似の物性が得られなく
なるからである。 すなわち、主成分である炭素の中に水素が取り
込まれて炭素の不対結合手を中和するのである
が、水素の量が５モル％以下のように低くするこ
とにより、炭素同志の共有結合が強くなり、前述
の諸物性が得られるのである。このとき、炭素被
膜の炭素同志の共有係合が強くなる（多くなる）
結果、当該炭素被膜は５〜20オームストロングの
大きさに結晶化した形態の構造を有している。
は、炭素を主成分とし、５モル％以下の水素を含
み、ダイヤモンド類似の物性を有する。 ここに、ダイヤモンド類似とは、ダイヤモンド
に近い2.0eV以上のエネルギバンド幅と、2.5
（Ｗ／cm deg）以上の熱伝導率と、4500Kg／mm2
以上のビツカース硬さを有することを意味する。 本発明の炭素被膜で水素を５モル％以下にした
のは、炭素の結合に結晶性を待たせるためで、５
モル％より多くすると、炭素の共有結合が非晶質
（アモルフアス）結合やグラフアイト結合の方向
に崩れて、ダイヤモンド類似の物性が得られなく
なるからである。 すなわち、主成分である炭素の中に水素が取り
込まれて炭素の不対結合手を中和するのである
が、水素の量が５モル％以下のように低くするこ
とにより、炭素同志の共有結合が強くなり、前述
の諸物性が得られるのである。このとき、炭素被
膜の炭素同志の共有係合が強くなる（多くなる）
結果、当該炭素被膜は５〜20オームストロングの
大きさに結晶化した形態の構造を有している。
【実施例】
本発明の被膜は、プラズマ気相法で炭化水素ガ
スから作製できる。 プラズマ気相法で炭化水素ガス（反応性気体）
を活性化、分解せしめてダイヤモンド結合を得る
場合、炭化水素ガスのＣ−Ｈ結合が分解し、活性
化されたＣ−同士が共有結合してダイヤモンド類
似の構造になる。 このとき、炭化水素ガスの他に水素が導入さ
れ、電磁エネルギによりプラズマ化される。 プラズマ状態で存在する水素は２つの作用を行
う。 まず、活性化された水素原子が炭化水素ガスの
Ｃ−Ｈ結合の水素原子に衝突して、活性化された
Ｃ−を生むと共に、水素原子自体はＨ−Ｈの結合
を生じる。これが炭化水素ガスを脱水素化であ
る。 次に、脱水素化により活性化されたＣ−が他の
Ｃ−と結合されていない場合に、これとＨ−が結
合して、不対結合手（ダングリングボンド）の中
和作用を行う。活性化されたＣ−の多くの他のＣ
−と結合されるが、５〜20オームストロングの結
晶性を持たせる場合、５モル％以下の水素がダン
グリングボンドを中和する。すなわち、本発明に
おいてダイヤモンドに含まれる５モル％以下の水
素は、ダングリングボンドの中和作用を行つてい
るものである。 ダングリングボンドの中和に関しては、アモル
フアス形態の珪素では水素のような中和剤を20〜
30モル％必要とされているが、本発明では、不対
結合手の量が少なく、５モル％以下の低い存在量
で、炭素同士の共有結合が強くダイヤモンドと類
似の物性を有することになる。 プラズマ気相法では、例えば、10-3torrまで真
空引きした加熱炉に水素を導入して10-2〜10torr
にした後に、電磁エネルギを加えてプラズマ化
し、このプラズマ化した雰囲気に対し、炭化水素
の反応性気体を導入する。この条件で得られたダ
イヤモンドには５モル％以下の水素が含まれてい
る。 さらに具体的には、0.01〜10torrの減圧下に
て、直流、高周波（500KHz〜50MHz）、またはマ
イクロ波（例えば2.45GHzの週波数）の電磁エネ
ルギを加えて、またはアーク放電を発生させてプ
ラズマ化し、かかる電磁エネルギにより気化した
反応性気体を活性化し、分解せしめることによ
り、結晶化した形態（半非結晶質、セミアモルフ
アス、SASと呼ばれることがある）が得られる。 炭化水素は、例えばアセチレ（C2H2）、エチレ
ン（C2H4）、メタン、プロパン等のメタン系炭化
水素（CoH2o+2）等の気体を用いればよい。 プラズマ気相法によると、100〜450℃、好まし
くは200〜350℃の低温で形成される。 かかるプラズマ気相法により形成した炭素被膜
は、エネルギバンド幅がダイヤモンドのそれに近
い2.0eV以上代表的には2.5〜3eVを有する絶縁体
である。 また、当該炭素被膜の熱伝導率は2.5（Ｗ／cm
deg）以上、代表的には5.0（Ｗ／cm deg）とダイ
ヤモンドの6.60（Ｗ／cm deg）に近いきわめてす
ぐれた高い値を有する。 さらに、当該炭素被膜は、ビツカース硬度4500
Kg／mm2以上代表的には6500Kg／mm2というダイヤモ
ンド類似の硬さを有するきわめてすぐれた特性を
有する。かかる特性は、サーマルヘツドに適用し
てすぐれた耐摩耗性、感熱高速応答性を有せしめ
ることができる。 この点に関し、炭素被膜の形成温度が、100〜
200℃にては、硬度が若干低く、200℃以上特に
250〜350℃においては、きわめて安定な強い被形
成面への密着性と硬さを有する。450℃以上にす
ると、被形成面の熱膨張係数の差によりストレス
が内圧するおそれがあり、200〜450℃、とくに
250〜350℃で形成された被膜が理想的な耐摩耗材
料である。 なお、本発明のダイヤモンド類似の炭素被膜中
に10-2〜10-6（Ωcm）-1の電気伝導度を有せしめる
ことができる。この為には、前記炭素被膜に価
の不純物であるホウ素を0.1〜３モル％の濃度に
添加するか、あるいはまたは価の不純物である
リンを0.1〜３モル％の濃度に添加する。 このような電気伝導度を有する場合、機会的特
質により耐摩耗層を必ずしも形成させる必要がな
い発熱素子として用いることができる。 また、発熱層と耐摩耗層とからなるサーマルヘ
ツドの耐摩耗層に本発明の炭素被膜を適用する場
合、減圧状態のプラズマ気相法を用いて耐摩耗層
としての炭素被膜を形成するとき、発熱層の側部
に対しても上面と同様の厚さで保護することがで
きる。そのためこれまでスパツタ法、常圧気相法
等で作つた場合、この側面をおおうために結果と
して耐摩耗層を上面の厚さにおいて2μｍ以上
（側面の厚さ0.2μｍ以上）を必要としたのに対し、
本発明においては上面も側面もほぼ同じ厚さに形
成可能なため、上面の厚さは0.1〜0.3μｍあれば
十分である。結果として厚さが約１／10になつた
ため、さらに感熱の応答速度を向上させることが
できる。 さらに、珪素が主成分とする被膜上に本発明の
炭素被膜を形成した場合には、炭素や炭素を主成
分とする被膜との密着性の悪い表面に対しても、
珪素を主成分とする被膜を設けることにより、本
発明の炭素被膜を設けることができる。 実施例 １ 以下に、本発明の炭素被膜をサーマルヘツドプ
リンタに用いた場合を図面に従つて説明する。 図面において基板特にセラミツク基板上にグレ
イズされたガラス層２、発熱体層３、電極４、耐
摩耗層５が積層して設けられている。また第１図
Ｃに示す如く、電極４を省略いて、感熱紙がこす
られる部分を発熱層３上に接して耐摩耗層５を設
けてもよい。 発熱体層は導電性（抵抗性）または半導体性で
あることを必要とするため、形成される被膜は
価または価の不純物例えばホウ素またはリンを
不純物気体／炭化物気体＝0.01〜３％に添加した
抵抗性または半導体性の炭素被膜（炭素からなる
被膜または炭素を主成分とする被膜）を形成せし
めた。 すなわち、炭素被膜の形成は、出発物質にアセ
チレンを用い、100〜450℃例えば200〜350℃にて
形成させた。 高周波エネルギは50〜20WとしてSASを形成
させた。価の不純物は例えばホウ素B2H6を用
いて、また価の不純物を例えばリンPH3を用い
て前記した比の如く微小なドープまたはノンドー
プをして用いた。ここにB2H6／C2H2＝0.01〜３
％、PH2／C2H2＝0.01〜３％として形成させた。
その結果形成された被膜の電気伝導度は10-8〜
10-4（Ωcm）-1が得られた。 なお、形成された被膜中に水素が20モル％以下
に含有したが、発熱させることにより、その多く
は外部に放出させていた。 なお、前記発熱体層３は炭素被膜の代わりに珪
素被膜を用いてもよい。珪素被膜に関しては、出
発物質をシラン（SioH2o+2ｎ≧１）または四フツ
化珪素を用い、不純物気体／炭化物気体＝0.01以
下で、炭素被膜と同様にして形成させる。 耐摩耗層５は、本発明により、炭素を主成分と
するダイヤモンド類似の炭素被膜とした。この耐
摩耗層に関しては、以下の如くにして作製した。 すなわち、被形成面を有する基板を反応容器内
に封入し、この反応容器を10-3torrまでに真空引
きをするとともに、この基板を加熱炉により100
〜450℃好ましくは200〜350℃例えば300℃に加熱
した。この後この雰囲気中に水素を導入し、10-2
〜10torrにした後誘導方式または容量結合方式に
より電磁エネルギを加えた。例えば、電気エネル
ギの周波数は13.56MHz、出力は50〜500Wとし、
実質的な電極間隔は15〜150cmと長くした。それ
は、プラズマ化した時の反応性気体の炭素−水素
結合はきわめて安定であるため、炭素−水素が会
合（同種分子の結合）した分子に対し高いエネル
ギを与え、炭素同志を共有結合させるためであ
る。 形成された被膜に関し、250〜500Wの出力を加
えた時は炭素の共有係合を有した構造が電子線回
折で観察された。 さらにこのプラズマ化した雰囲気に対し、炭化
水素気体例えばメタンまたはプロパンを導入し
た。するとこの反応性気体が雰囲気中の水素原子
と反応性気体の水素原子との衝突により脱水素化
し、炭素の結合が互いに共有結合し合つて、被形
成面にダイヤモンド類似の炭素被膜を形成させる
ことができた。このとき５モル％以下の水素が炭
素被膜に取り込まれて炭素の不対結合手を中和し
た。 基板の温度が100〜200℃にては、硬度が若干低
く、また基板への密着性が必ずしも好ましいもの
ではなかつたが、200℃以上特に250〜350℃にお
いては、きわめて安定な強い被形成面への密着性
を有していた。 加熱処理は450℃以上にすると、基板との熱膨
張係数の差によりストレスが内在していまい問題
があり、250〜450℃で形成された被膜が理想的な
耐摩耗材料であつた。 以上の如くにして形成された本実施例の炭素被
膜は0.05〜0.2μｍの厚さすなわち従来の1/5〜1/1
０の薄さであつても105時間の使用に耐える耐摩耗
性を有していた。 本実施例の炭素被膜をプラズマ気相法により形
成すると、第１図Ｂ，Ｃに示す如く、発熱体層の
側部の厚さが発熱体層上の厚さを概略一致させる
ことができるという特徴を有する。 これは減圧下（0.01〜10torr）で、反応性気体
の平均自由行程が長くなり気相法を行うに際して
も側近へまわりこみが大きいためである。加えて
プラズマ化し反応性気体成分同志に大きな運動エ
ネルギを与えて互いに衝突させ、四方八方への飛
翔を促していることにある。 従つて、本発明の炭素被膜をサーマルヘツドに
応用した場合サーマルヘツドの発熱体層上面の側
面の厚さをほぼ同じ厚さに形成できるため従来の
炭素被膜のようにその厚さの１番薄い部分の厚さ
を必要以上にしたり、逆に厚く形成される部分は
その10倍も厚くなるということがない。 また、上面と側面をおおつた場合、基板と発熱
体層の密着力を高めるという効果を持つ。 以上の説明により明らかな如く、本発明の炭素
被膜は、その基本思想としてプラズマ気相法を用
いて作製され、基板温度が100〜450℃、代表的に
は250〜400℃、特に300℃という他の気相法より
も低い温度で可能である。 また、被膜形成温度が500℃以下であることは、
基板材料としてガラスを用いる時その熱膨張の歪
に対し、これをきわめて少なくし、従来の高温処
理による基板のそり等の大きな欠点を防ぐことが
できた。そのためこれまでのサーマルプリンタの
発熱いが１mmあたり６本しか作れなかつたが、こ
れを24本にまで高めることができるようになつ
た。 本発明の炭素被膜の作製にはプラズマ気相法が
好ましい。しかし、前述のような他摩耗性が得ら
れる限りにおいてインオプレーテイングその他の
プラズマまたはレーザ等の電磁エネルギ、光エネ
ルギを用いてもよい。 本発明の実施例においての第１図の構造はその
一例を示したもので、発熱体層を単結晶としてト
ランジスタ構造であつてもよく、その他のシリコ
ンメサ構造、プレナー構造等に用いることができ
る。
スから作製できる。 プラズマ気相法で炭化水素ガス（反応性気体）
を活性化、分解せしめてダイヤモンド結合を得る
場合、炭化水素ガスのＣ−Ｈ結合が分解し、活性
化されたＣ−同士が共有結合してダイヤモンド類
似の構造になる。 このとき、炭化水素ガスの他に水素が導入さ
れ、電磁エネルギによりプラズマ化される。 プラズマ状態で存在する水素は２つの作用を行
う。 まず、活性化された水素原子が炭化水素ガスの
Ｃ−Ｈ結合の水素原子に衝突して、活性化された
Ｃ−を生むと共に、水素原子自体はＨ−Ｈの結合
を生じる。これが炭化水素ガスを脱水素化であ
る。 次に、脱水素化により活性化されたＣ−が他の
Ｃ−と結合されていない場合に、これとＨ−が結
合して、不対結合手（ダングリングボンド）の中
和作用を行う。活性化されたＣ−の多くの他のＣ
−と結合されるが、５〜20オームストロングの結
晶性を持たせる場合、５モル％以下の水素がダン
グリングボンドを中和する。すなわち、本発明に
おいてダイヤモンドに含まれる５モル％以下の水
素は、ダングリングボンドの中和作用を行つてい
るものである。 ダングリングボンドの中和に関しては、アモル
フアス形態の珪素では水素のような中和剤を20〜
30モル％必要とされているが、本発明では、不対
結合手の量が少なく、５モル％以下の低い存在量
で、炭素同士の共有結合が強くダイヤモンドと類
似の物性を有することになる。 プラズマ気相法では、例えば、10-3torrまで真
空引きした加熱炉に水素を導入して10-2〜10torr
にした後に、電磁エネルギを加えてプラズマ化
し、このプラズマ化した雰囲気に対し、炭化水素
の反応性気体を導入する。この条件で得られたダ
イヤモンドには５モル％以下の水素が含まれてい
る。 さらに具体的には、0.01〜10torrの減圧下に
て、直流、高周波（500KHz〜50MHz）、またはマ
イクロ波（例えば2.45GHzの週波数）の電磁エネ
ルギを加えて、またはアーク放電を発生させてプ
ラズマ化し、かかる電磁エネルギにより気化した
反応性気体を活性化し、分解せしめることによ
り、結晶化した形態（半非結晶質、セミアモルフ
アス、SASと呼ばれることがある）が得られる。 炭化水素は、例えばアセチレ（C2H2）、エチレ
ン（C2H4）、メタン、プロパン等のメタン系炭化
水素（CoH2o+2）等の気体を用いればよい。 プラズマ気相法によると、100〜450℃、好まし
くは200〜350℃の低温で形成される。 かかるプラズマ気相法により形成した炭素被膜
は、エネルギバンド幅がダイヤモンドのそれに近
い2.0eV以上代表的には2.5〜3eVを有する絶縁体
である。 また、当該炭素被膜の熱伝導率は2.5（Ｗ／cm
deg）以上、代表的には5.0（Ｗ／cm deg）とダイ
ヤモンドの6.60（Ｗ／cm deg）に近いきわめてす
ぐれた高い値を有する。 さらに、当該炭素被膜は、ビツカース硬度4500
Kg／mm2以上代表的には6500Kg／mm2というダイヤモ
ンド類似の硬さを有するきわめてすぐれた特性を
有する。かかる特性は、サーマルヘツドに適用し
てすぐれた耐摩耗性、感熱高速応答性を有せしめ
ることができる。 この点に関し、炭素被膜の形成温度が、100〜
200℃にては、硬度が若干低く、200℃以上特に
250〜350℃においては、きわめて安定な強い被形
成面への密着性と硬さを有する。450℃以上にす
ると、被形成面の熱膨張係数の差によりストレス
が内圧するおそれがあり、200〜450℃、とくに
250〜350℃で形成された被膜が理想的な耐摩耗材
料である。 なお、本発明のダイヤモンド類似の炭素被膜中
に10-2〜10-6（Ωcm）-1の電気伝導度を有せしめる
ことができる。この為には、前記炭素被膜に価
の不純物であるホウ素を0.1〜３モル％の濃度に
添加するか、あるいはまたは価の不純物である
リンを0.1〜３モル％の濃度に添加する。 このような電気伝導度を有する場合、機会的特
質により耐摩耗層を必ずしも形成させる必要がな
い発熱素子として用いることができる。 また、発熱層と耐摩耗層とからなるサーマルヘ
ツドの耐摩耗層に本発明の炭素被膜を適用する場
合、減圧状態のプラズマ気相法を用いて耐摩耗層
としての炭素被膜を形成するとき、発熱層の側部
に対しても上面と同様の厚さで保護することがで
きる。そのためこれまでスパツタ法、常圧気相法
等で作つた場合、この側面をおおうために結果と
して耐摩耗層を上面の厚さにおいて2μｍ以上
（側面の厚さ0.2μｍ以上）を必要としたのに対し、
本発明においては上面も側面もほぼ同じ厚さに形
成可能なため、上面の厚さは0.1〜0.3μｍあれば
十分である。結果として厚さが約１／10になつた
ため、さらに感熱の応答速度を向上させることが
できる。 さらに、珪素が主成分とする被膜上に本発明の
炭素被膜を形成した場合には、炭素や炭素を主成
分とする被膜との密着性の悪い表面に対しても、
珪素を主成分とする被膜を設けることにより、本
発明の炭素被膜を設けることができる。 実施例 １ 以下に、本発明の炭素被膜をサーマルヘツドプ
リンタに用いた場合を図面に従つて説明する。 図面において基板特にセラミツク基板上にグレ
イズされたガラス層２、発熱体層３、電極４、耐
摩耗層５が積層して設けられている。また第１図
Ｃに示す如く、電極４を省略いて、感熱紙がこす
られる部分を発熱層３上に接して耐摩耗層５を設
けてもよい。 発熱体層は導電性（抵抗性）または半導体性で
あることを必要とするため、形成される被膜は
価または価の不純物例えばホウ素またはリンを
不純物気体／炭化物気体＝0.01〜３％に添加した
抵抗性または半導体性の炭素被膜（炭素からなる
被膜または炭素を主成分とする被膜）を形成せし
めた。 すなわち、炭素被膜の形成は、出発物質にアセ
チレンを用い、100〜450℃例えば200〜350℃にて
形成させた。 高周波エネルギは50〜20WとしてSASを形成
させた。価の不純物は例えばホウ素B2H6を用
いて、また価の不純物を例えばリンPH3を用い
て前記した比の如く微小なドープまたはノンドー
プをして用いた。ここにB2H6／C2H2＝0.01〜３
％、PH2／C2H2＝0.01〜３％として形成させた。
その結果形成された被膜の電気伝導度は10-8〜
10-4（Ωcm）-1が得られた。 なお、形成された被膜中に水素が20モル％以下
に含有したが、発熱させることにより、その多く
は外部に放出させていた。 なお、前記発熱体層３は炭素被膜の代わりに珪
素被膜を用いてもよい。珪素被膜に関しては、出
発物質をシラン（SioH2o+2ｎ≧１）または四フツ
化珪素を用い、不純物気体／炭化物気体＝0.01以
下で、炭素被膜と同様にして形成させる。 耐摩耗層５は、本発明により、炭素を主成分と
するダイヤモンド類似の炭素被膜とした。この耐
摩耗層に関しては、以下の如くにして作製した。 すなわち、被形成面を有する基板を反応容器内
に封入し、この反応容器を10-3torrまでに真空引
きをするとともに、この基板を加熱炉により100
〜450℃好ましくは200〜350℃例えば300℃に加熱
した。この後この雰囲気中に水素を導入し、10-2
〜10torrにした後誘導方式または容量結合方式に
より電磁エネルギを加えた。例えば、電気エネル
ギの周波数は13.56MHz、出力は50〜500Wとし、
実質的な電極間隔は15〜150cmと長くした。それ
は、プラズマ化した時の反応性気体の炭素−水素
結合はきわめて安定であるため、炭素−水素が会
合（同種分子の結合）した分子に対し高いエネル
ギを与え、炭素同志を共有結合させるためであ
る。 形成された被膜に関し、250〜500Wの出力を加
えた時は炭素の共有係合を有した構造が電子線回
折で観察された。 さらにこのプラズマ化した雰囲気に対し、炭化
水素気体例えばメタンまたはプロパンを導入し
た。するとこの反応性気体が雰囲気中の水素原子
と反応性気体の水素原子との衝突により脱水素化
し、炭素の結合が互いに共有結合し合つて、被形
成面にダイヤモンド類似の炭素被膜を形成させる
ことができた。このとき５モル％以下の水素が炭
素被膜に取り込まれて炭素の不対結合手を中和し
た。 基板の温度が100〜200℃にては、硬度が若干低
く、また基板への密着性が必ずしも好ましいもの
ではなかつたが、200℃以上特に250〜350℃にお
いては、きわめて安定な強い被形成面への密着性
を有していた。 加熱処理は450℃以上にすると、基板との熱膨
張係数の差によりストレスが内在していまい問題
があり、250〜450℃で形成された被膜が理想的な
耐摩耗材料であつた。 以上の如くにして形成された本実施例の炭素被
膜は0.05〜0.2μｍの厚さすなわち従来の1/5〜1/1
０の薄さであつても105時間の使用に耐える耐摩耗
性を有していた。 本実施例の炭素被膜をプラズマ気相法により形
成すると、第１図Ｂ，Ｃに示す如く、発熱体層の
側部の厚さが発熱体層上の厚さを概略一致させる
ことができるという特徴を有する。 これは減圧下（0.01〜10torr）で、反応性気体
の平均自由行程が長くなり気相法を行うに際して
も側近へまわりこみが大きいためである。加えて
プラズマ化し反応性気体成分同志に大きな運動エ
ネルギを与えて互いに衝突させ、四方八方への飛
翔を促していることにある。 従つて、本発明の炭素被膜をサーマルヘツドに
応用した場合サーマルヘツドの発熱体層上面の側
面の厚さをほぼ同じ厚さに形成できるため従来の
炭素被膜のようにその厚さの１番薄い部分の厚さ
を必要以上にしたり、逆に厚く形成される部分は
その10倍も厚くなるということがない。 また、上面と側面をおおつた場合、基板と発熱
体層の密着力を高めるという効果を持つ。 以上の説明により明らかな如く、本発明の炭素
被膜は、その基本思想としてプラズマ気相法を用
いて作製され、基板温度が100〜450℃、代表的に
は250〜400℃、特に300℃という他の気相法より
も低い温度で可能である。 また、被膜形成温度が500℃以下であることは、
基板材料としてガラスを用いる時その熱膨張の歪
に対し、これをきわめて少なくし、従来の高温処
理による基板のそり等の大きな欠点を防ぐことが
できた。そのためこれまでのサーマルプリンタの
発熱いが１mmあたり６本しか作れなかつたが、こ
れを24本にまで高めることができるようになつ
た。 本発明の炭素被膜の作製にはプラズマ気相法が
好ましい。しかし、前述のような他摩耗性が得ら
れる限りにおいてインオプレーテイングその他の
プラズマまたはレーザ等の電磁エネルギ、光エネ
ルギを用いてもよい。 本発明の実施例においての第１図の構造はその
一例を示したもので、発熱体層を単結晶としてト
ランジスタ構造であつてもよく、その他のシリコ
ンメサ構造、プレナー構造等に用いることができ
る。
以上の説明より明らかな如く、本発明の炭素被
膜は2.0eV以上のエネルギバンド幅と、2.5（Ｗ／
cm deg）以上の熱伝導率と、4500Kg／mm2以上の
ビツカーズ硬さとを有することでダイヤモンド類
似であり、かかる絶縁性性且つ透光性の炭素被膜
をすぐれた耐摩耗性材料として用いることができ
る。 本発明の炭素被膜はプラズマ気相法により形成
でき、従来の気相法で形成された温度よりも300
〜500℃も低い500℃以下の温度で作ることがで
き、基板材料の選択に大きな自由度を得、低価格
化に大きく貢献できる。
膜は2.0eV以上のエネルギバンド幅と、2.5（Ｗ／
cm deg）以上の熱伝導率と、4500Kg／mm2以上の
ビツカーズ硬さとを有することでダイヤモンド類
似であり、かかる絶縁性性且つ透光性の炭素被膜
をすぐれた耐摩耗性材料として用いることができ
る。 本発明の炭素被膜はプラズマ気相法により形成
でき、従来の気相法で形成された温度よりも300
〜500℃も低い500℃以下の温度で作ることがで
き、基板材料の選択に大きな自由度を得、低価格
化に大きく貢献できる。
第１図Ａは本発明の実施例のサーマルプリンタ
の一部を示す縦断面図である。第１図Ｂは、第１
図ＡのＡ−A′の断面図を示す。第１図Ｃは、第
１図ＡのＢ−B′の断面図を示す。
の一部を示す縦断面図である。第１図Ｂは、第１
図ＡのＡ−A′の断面図を示す。第１図Ｃは、第
１図ＡのＢ−B′の断面図を示す。
Claims (1)
- １ 炭素を主成分とし、５モル％以下の水素を含
むダイヤモンド類似の炭素被膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22938687A JPS6379972A (ja) | 1987-09-12 | 1987-09-12 | 炭素被膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22938687A JPS6379972A (ja) | 1987-09-12 | 1987-09-12 | 炭素被膜 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56140653A Division JPS5842472A (ja) | 1981-09-07 | 1981-09-07 | サ−マルヘツド |
Related Child Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1699390A Division JPH02238957A (ja) | 1990-01-26 | 1990-01-26 | サーマルヘッド |
| JP2200074A Division JPH03205161A (ja) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | サーマルヘッド |
| JP5093787A Division JP2592392B2 (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | 珪素を含む炭素被膜の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6379972A JPS6379972A (ja) | 1988-04-09 |
| JPH0428785B2 true JPH0428785B2 (ja) | 1992-05-15 |
Family
ID=16891376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22938687A Granted JPS6379972A (ja) | 1987-09-12 | 1987-09-12 | 炭素被膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6379972A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01283838A (ja) * | 1988-05-10 | 1989-11-15 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| CN100404270C (zh) * | 2005-05-31 | 2008-07-23 | 哈尔滨工业大学 | 热敏打印头的非晶金刚石耐磨保护层及其制备方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1582231A (en) * | 1976-08-13 | 1981-01-07 | Nat Res Dev | Application of a layer of carbonaceous material to a surface |
| JPS5535301U (ja) * | 1978-04-19 | 1980-03-06 | ||
| DE2926080A1 (de) * | 1979-06-28 | 1981-01-08 | Philips Patentverwaltung | Mittel zur trockenschmierung |
| DE3172609D1 (en) * | 1980-08-21 | 1985-11-14 | Nat Res Dev | Coating infra red transparent semiconductor material |
| JPS6153955A (ja) * | 1984-08-24 | 1986-03-18 | 松下電工株式会社 | エア−コレクタの取付構造 |
-
1987
- 1987-09-12 JP JP22938687A patent/JPS6379972A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6379972A (ja) | 1988-04-09 |
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