JPH048367B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH048367B2 JPH048367B2 JP61045755A JP4575586A JPH048367B2 JP H048367 B2 JPH048367 B2 JP H048367B2 JP 61045755 A JP61045755 A JP 61045755A JP 4575586 A JP4575586 A JP 4575586A JP H048367 B2 JPH048367 B2 JP H048367B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- graphite
- pyrolytic graphite
- anisotropy
- reaction tube
- temperature
- Prior art date
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- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Description
＜発明の技術分野＞
本発明は、1000℃前後またはそれ以下の比較的
低温で、熱分解CVD（化学気相堆積）法により、
異方性の優れた高配向熱分解黒鉛を製造する方法
及び該熱分解黒鉛の異方性の制御技術に関するも
のであり、新規な機能素子を創作するための極め
て有用な基本材料技術を確立した点で技術的意義
を有する。 ＜従来の技術とその問題点＞ 化学的に安定で、3000℃以上の高温まで相変態
せず、熱と電気の伝導性に関して著しい異方性を
有する黒鉛の人工合成には、通常長期間に亘る高
温高圧の製造プロセスが必要とされてきた。例え
ば、メタンを出発物質とする場合には高温（約
2000℃以上）で熱分解しさらに高配向化する目的
で高温高圧下での熱処理が用いられている。ま
た、高分子繊維を高温処理することにより、繊維
状炭素を得る方法も古くから知られている。しか
しながら、これらの方法は高温で処理するため
に、画一化された構造材料としては利用できる
が、異方性を制御した機能電子材料への応用は困
難である。他方、比較的低温で熱分解黒鉛を得る
方法として、出発物質に特殊な有機化合物を用
い、脱水素反応、脱ハロゲン化水素反応、脱炭素
反応または脱水反応等を利用した形成法を度々用
いられているが、炭素堆積物の高配向化が達成さ
れた例は皆無であり、従つて結晶性（異方性）の
制御を達成した例も存在しない。黒鉛の異方性を
利用した機能材料または機能素子を実現するため
には、低温における熱分解黒鉛の高配向化及び異
方性の制御等の新技術の確立が必要である。 ＜発明の目的＞ 本発明は、上記従来の現状に鑑みてなされたも
ので、1000℃前後またはそれ以下の比較的低温で
優れた異方性を有する熱分解黒鉛を基板上に形成
するとともに得られた熱分解黒鉛の異方性の制御
も可能とする技術を確立したものであり、その異
方性を利用した機能材料または機能素子の実現を
可能とする熱分解黒鉛の製造技術及び該熱分解黒
鉛の異方性の制御技術を提供することを目的とす
る。 ＜発明の概要＞ 本発明の熱分解黒鉛形成法は、芳香族化合物ま
たは不飽和化合物を原料とし、基板上へ熱分解黒
鉛を形成するに際して、熱分解雰囲気中に、反応
管壁に付着させた炭素薄膜の効果を導入すること
により、1000℃前後またはそれ以下の低温で、異
方性の優れた熱分解黒鉛を堆積させるとともに基
板上への該熱分解黒鉛の堆積速度を制御すること
で、熱分解黒鉛の結晶性及び異方性を制御するこ
とを特徴とする。 ＜実施例＞ 図面は本発明の１実施例に用いられる熱分解黒
鉛生成装置のブロツク構成図である。 出発物質として使用される炭化水素化合物とし
ては、芳香族化合物または不飽和化合物が望まし
く、これらは1000℃前後またはそれ以下の温度で
熱分解される。熱分解黒鉛が形成される基板とし
ては、シリコン、サフアイア、炭化珪素（α形及
びβ形）、窒化硼素、キツシユ黒鉛、高配向黒鉛
等の単結晶または石英ガラスを用いる。これらは
約1000℃の反応温度でも変質しない条件を満足す
るものでなければならない。 反応管への原料供給方法は常圧バブラー法また
は減圧法を用いる。いずれの方法でも、後述する
様に、原料の供給量及び黒鉛の堆積速度を制御す
ることにより高配向熱分解黒鉛が得られ、異方性
の制御も可能である。常圧バブラー法ではキヤリ
アガスとしてアルゴンガスを使用する。図面は常
圧バブラー法を利用した装置構成を示している
が、この装置で減圧CVD法を利用することもで
きる。この場合には黒鉛の膜厚を常圧バブラー法
に比べてより均一に実現することが可能である。 以下製造工程に従つて説明する。 真空蒸留による精製操作を行つたベンゼンが収
納されたバブル容器１内にアルゴンガス制御系２
よりアルゴンガスを供給してベンゼンをバブルさ
せ、パイレツクスガラス管３を介して石英反応管
４へベンゼン分子を給送する。この際バブル容器
１内の液体ベンゼンの温度を一定に保持してアル
ゴンガス流量をバルブ５で調節し、ベンゼン分子
の反応管４内への供給量を毎時数ミリモルに一定
制御する。一方、希釈ライン６よりアルゴンを流
し、反応管４へ給送されるベンゼン分子数密度及
び流速を最適化する。反応管４には、前述したシ
リコン等の成長用基板の載置された試料台７が設
置されており、その周囲の反応管内壁には炭素薄
膜を付着させている。反応管４の外周囲には加熱
炉８が設けられており、この加熱炉８によつて反
応管４内の成長用基板は1000℃前後またはそれ以
下の温度に保持されている。 反応管４内に導入されたベンゼン分子は1000℃
またはそれ以下の温度に加熱されて熱分解し、順
次成長用基板上に成長形成される。この際、成長
形成される熱分解黒鉛は、反応雰囲気中で反応管
４に付着された炭素薄膜の効果が導入されて異方
性の優れた黒鉛となり、従来に比べて低い温度で
高配向化が達成される。また、反応管４内に導入
されるベンゼン分子の流速及び濃度を変化させる
と、堆積速度が変化し、それに応じて結晶性も変
化するので異方性の制御も容易に可能となる。 熱分解黒鉛の結晶性または異方性は、得られた
熱分解黒鉛のＣ軸方向及びＣ軸に垂直な面内の比
抵抗測定により評価した。表１によれば、従来の
低温熱分解黒鉛の面内比抵抗の値（１〜２×
10-3Ω・cm）に比べて、上記実施例で得られた熱
分解黒鉛の比抵抗値が１桁程度低くなつており、
明らかに結晶性が向上したことを示している。ま
た、熱分解黒鉛の結晶性は堆積速度に顕著に依存
し、遅い堆積速度で高配向熱分解黒鉛が得られ
る。 尚表１は本発明の１実施例の結果であり、本発
明は何らこれのみに限定されるものでない。
低温で、熱分解CVD（化学気相堆積）法により、
異方性の優れた高配向熱分解黒鉛を製造する方法
及び該熱分解黒鉛の異方性の制御技術に関するも
のであり、新規な機能素子を創作するための極め
て有用な基本材料技術を確立した点で技術的意義
を有する。 ＜従来の技術とその問題点＞ 化学的に安定で、3000℃以上の高温まで相変態
せず、熱と電気の伝導性に関して著しい異方性を
有する黒鉛の人工合成には、通常長期間に亘る高
温高圧の製造プロセスが必要とされてきた。例え
ば、メタンを出発物質とする場合には高温（約
2000℃以上）で熱分解しさらに高配向化する目的
で高温高圧下での熱処理が用いられている。ま
た、高分子繊維を高温処理することにより、繊維
状炭素を得る方法も古くから知られている。しか
しながら、これらの方法は高温で処理するため
に、画一化された構造材料としては利用できる
が、異方性を制御した機能電子材料への応用は困
難である。他方、比較的低温で熱分解黒鉛を得る
方法として、出発物質に特殊な有機化合物を用
い、脱水素反応、脱ハロゲン化水素反応、脱炭素
反応または脱水反応等を利用した形成法を度々用
いられているが、炭素堆積物の高配向化が達成さ
れた例は皆無であり、従つて結晶性（異方性）の
制御を達成した例も存在しない。黒鉛の異方性を
利用した機能材料または機能素子を実現するため
には、低温における熱分解黒鉛の高配向化及び異
方性の制御等の新技術の確立が必要である。 ＜発明の目的＞ 本発明は、上記従来の現状に鑑みてなされたも
ので、1000℃前後またはそれ以下の比較的低温で
優れた異方性を有する熱分解黒鉛を基板上に形成
するとともに得られた熱分解黒鉛の異方性の制御
も可能とする技術を確立したものであり、その異
方性を利用した機能材料または機能素子の実現を
可能とする熱分解黒鉛の製造技術及び該熱分解黒
鉛の異方性の制御技術を提供することを目的とす
る。 ＜発明の概要＞ 本発明の熱分解黒鉛形成法は、芳香族化合物ま
たは不飽和化合物を原料とし、基板上へ熱分解黒
鉛を形成するに際して、熱分解雰囲気中に、反応
管壁に付着させた炭素薄膜の効果を導入すること
により、1000℃前後またはそれ以下の低温で、異
方性の優れた熱分解黒鉛を堆積させるとともに基
板上への該熱分解黒鉛の堆積速度を制御すること
で、熱分解黒鉛の結晶性及び異方性を制御するこ
とを特徴とする。 ＜実施例＞ 図面は本発明の１実施例に用いられる熱分解黒
鉛生成装置のブロツク構成図である。 出発物質として使用される炭化水素化合物とし
ては、芳香族化合物または不飽和化合物が望まし
く、これらは1000℃前後またはそれ以下の温度で
熱分解される。熱分解黒鉛が形成される基板とし
ては、シリコン、サフアイア、炭化珪素（α形及
びβ形）、窒化硼素、キツシユ黒鉛、高配向黒鉛
等の単結晶または石英ガラスを用いる。これらは
約1000℃の反応温度でも変質しない条件を満足す
るものでなければならない。 反応管への原料供給方法は常圧バブラー法また
は減圧法を用いる。いずれの方法でも、後述する
様に、原料の供給量及び黒鉛の堆積速度を制御す
ることにより高配向熱分解黒鉛が得られ、異方性
の制御も可能である。常圧バブラー法ではキヤリ
アガスとしてアルゴンガスを使用する。図面は常
圧バブラー法を利用した装置構成を示している
が、この装置で減圧CVD法を利用することもで
きる。この場合には黒鉛の膜厚を常圧バブラー法
に比べてより均一に実現することが可能である。 以下製造工程に従つて説明する。 真空蒸留による精製操作を行つたベンゼンが収
納されたバブル容器１内にアルゴンガス制御系２
よりアルゴンガスを供給してベンゼンをバブルさ
せ、パイレツクスガラス管３を介して石英反応管
４へベンゼン分子を給送する。この際バブル容器
１内の液体ベンゼンの温度を一定に保持してアル
ゴンガス流量をバルブ５で調節し、ベンゼン分子
の反応管４内への供給量を毎時数ミリモルに一定
制御する。一方、希釈ライン６よりアルゴンを流
し、反応管４へ給送されるベンゼン分子数密度及
び流速を最適化する。反応管４には、前述したシ
リコン等の成長用基板の載置された試料台７が設
置されており、その周囲の反応管内壁には炭素薄
膜を付着させている。反応管４の外周囲には加熱
炉８が設けられており、この加熱炉８によつて反
応管４内の成長用基板は1000℃前後またはそれ以
下の温度に保持されている。 反応管４内に導入されたベンゼン分子は1000℃
またはそれ以下の温度に加熱されて熱分解し、順
次成長用基板上に成長形成される。この際、成長
形成される熱分解黒鉛は、反応雰囲気中で反応管
４に付着された炭素薄膜の効果が導入されて異方
性の優れた黒鉛となり、従来に比べて低い温度で
高配向化が達成される。また、反応管４内に導入
されるベンゼン分子の流速及び濃度を変化させる
と、堆積速度が変化し、それに応じて結晶性も変
化するので異方性の制御も容易に可能となる。 熱分解黒鉛の結晶性または異方性は、得られた
熱分解黒鉛のＣ軸方向及びＣ軸に垂直な面内の比
抵抗測定により評価した。表１によれば、従来の
低温熱分解黒鉛の面内比抵抗の値（１〜２×
10-3Ω・cm）に比べて、上記実施例で得られた熱
分解黒鉛の比抵抗値が１桁程度低くなつており、
明らかに結晶性が向上したことを示している。ま
た、熱分解黒鉛の結晶性は堆積速度に顕著に依存
し、遅い堆積速度で高配向熱分解黒鉛が得られ
る。 尚表１は本発明の１実施例の結果であり、本発
明は何らこれのみに限定されるものでない。
【表】
＜発明の効果＞
本発明の熱分解黒鉛形成法によれば、熱分解雰
囲気の効果を取り込んで、異方性の優れた高配向
熱分解黒鉛が、従来より低い1000℃前後またはそ
れ以下の低温で得られる。また、堆積速度を制御
することにより、異方性の制御も可能となるた
め、これを利用した機能電子材料への応用を促進
させることができると期待される。
囲気の効果を取り込んで、異方性の優れた高配向
熱分解黒鉛が、従来より低い1000℃前後またはそ
れ以下の低温で得られる。また、堆積速度を制御
することにより、異方性の制御も可能となるた
め、これを利用した機能電子材料への応用を促進
させることができると期待される。
添付図面は本発明の１実施例の説明に供する熱
分解黒鉛製造装置のブロツク構成図である。 １……バブル容器、２……アルゴンガス制御
系、３……ガラス管、４……反応管、６……希釈
ライン、７……試料台、８……加熱炉。
分解黒鉛製造装置のブロツク構成図である。 １……バブル容器、２……アルゴンガス制御
系、３……ガラス管、４……反応管、６……希釈
ライン、７……試料台、８……加熱炉。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 芳香族化合物又は不飽和化合物を出発物質と
し、該出発物質の供給量を制御して、毎時一定量
反応系へ供給し、 前記反応系として透光性中空内壁に炭素薄膜を
付着させた反応管を用いて、 基板上への黒鉛の堆積速度を制御した、1000℃
前後またはそれ以下の低温熱分解により、基板上
へ異方性を有する高配向化黒鉛を形成することを
特徴とする熱分解黒鉛の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61045755A JPS62202809A (ja) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | 熱分解黒鉛の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61045755A JPS62202809A (ja) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | 熱分解黒鉛の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62202809A JPS62202809A (ja) | 1987-09-07 |
| JPH048367B2 true JPH048367B2 (ja) | 1992-02-14 |
Family
ID=12728112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61045755A Granted JPS62202809A (ja) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | 熱分解黒鉛の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62202809A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7387680B2 (en) * | 2005-05-13 | 2008-06-17 | Cree, Inc. | Method and apparatus for the production of silicon carbide crystals |
| JP5220049B2 (ja) * | 2010-03-09 | 2013-06-26 | 三菱電機株式会社 | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59232904A (ja) * | 1983-06-14 | 1984-12-27 | Agency Of Ind Science & Technol | 導電性薄膜の製造方法 |
| JPS6037045A (ja) * | 1983-08-09 | 1985-02-26 | Ricoh Co Ltd | 情報記憶装置 |
-
1986
- 1986-02-28 JP JP61045755A patent/JPS62202809A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62202809A (ja) | 1987-09-07 |
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