JPH08104582A - ダイヤモンドモザイク及びその製造方法 - Google Patents
ダイヤモンドモザイク及びその製造方法Info
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- JPH08104582A JPH08104582A JP7143771A JP14377195A JPH08104582A JP H08104582 A JPH08104582 A JP H08104582A JP 7143771 A JP7143771 A JP 7143771A JP 14377195 A JP14377195 A JP 14377195A JP H08104582 A JPH08104582 A JP H08104582A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
-
- 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
- C23C16/27—Diamond only
- C23C16/271—Diamond only using hot filaments
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/04—Diamond
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 化学蒸着法によるダイヤモンドモザイクの製
造に関する。 【構成】 １枚以上のダイヤモンド薄板の端面によって
形成された（好ましくはＶ字形の）くぼみの中にダイヤ
モンド接着層を化学蒸着することによってダイヤモンド
モザイクが製造される。化学蒸着はフィラメントを用い
た活性化によって実施されることが好ましい。その際に
は、フィラメントを薄板に対して移動させることによ
り、フィラメントとダイヤモンド析出面との間の距離が
１ｍｍ以下に維持される。
造に関する。 【構成】 １枚以上のダイヤモンド薄板の端面によって
形成された（好ましくはＶ字形の）くぼみの中にダイヤ
モンド接着層を化学蒸着することによってダイヤモンド
モザイクが製造される。化学蒸着はフィラメントを用い
た活性化によって実施されることが好ましい。その際に
は、フィラメントを薄板に対して移動させることによ
り、フィラメントとダイヤモンド析出面との間の距離が
１ｍｍ以下に維持される。
Description
【０００１】
【発明の背景】本発明はダイヤモンドの化学蒸着法に関
するものであって、更に詳しく言えば、化学蒸着法によ
るダイヤモンドモザイクの製造に関する。化学蒸着法
（以後は「ＣＶＤ法」と呼ぶことがある）によるダイヤ
モンドの製造は公知である。その際には、水素と気体状
炭化水素との混合ガスが比較的低い圧力下で活性化さ
れ、次いで基体に接触するように流される。水素ガスは
原子状水素に転化され、そして炭化水素と反応して気体
状の活性炭素源を生成する。この活性炭素源が基体上に
吸着されて反応し、それによって多結晶質ダイヤモンド
を生成する。この場合、熱的活性化をはじめとする各種
の活性化方法を使用することができる。「フィラメント
法」においては、かかる熱的活性化は先行技術に従えば
約２０００〜２１００℃の範囲内の温度に加熱された１
本以上のフィラメントによって達成されるのが通例であ
る。
するものであって、更に詳しく言えば、化学蒸着法によ
るダイヤモンドモザイクの製造に関する。化学蒸着法
（以後は「ＣＶＤ法」と呼ぶことがある）によるダイヤ
モンドの製造は公知である。その際には、水素と気体状
炭化水素との混合ガスが比較的低い圧力下で活性化さ
れ、次いで基体に接触するように流される。水素ガスは
原子状水素に転化され、そして炭化水素と反応して気体
状の活性炭素源を生成する。この活性炭素源が基体上に
吸着されて反応し、それによって多結晶質ダイヤモンド
を生成する。この場合、熱的活性化をはじめとする各種
の活性化方法を使用することができる。「フィラメント
法」においては、かかる熱的活性化は先行技術に従えば
約２０００〜２１００℃の範囲内の温度に加熱された１
本以上のフィラメントによって達成されるのが通例であ
る。
【０００２】ＣＶＤ法を使用すれば一辺が２〜３ｃｍの
寸法を持ったダイヤモンド薄板又は基板を製造すること
ができるが、それよりも大きい寸法を持った安定な薄板
を製造することはこれまで困難若しくは不可能であっ
た。このような薄板が製造できたとしても、それらは割
れ易く、従って小さな断片に分割しなければ使用できな
い。それ故、厚さが１ｍｍでありかつ長さ及び幅が約１
０ｃｍであるようなＣＶＤダイヤモンド薄板に関する入
札を求めた米国連邦政府の最近の要請には応答が無かっ
たのである。
寸法を持ったダイヤモンド薄板又は基板を製造すること
ができるが、それよりも大きい寸法を持った安定な薄板
を製造することはこれまで困難若しくは不可能であっ
た。このような薄板が製造できたとしても、それらは割
れ易く、従って小さな断片に分割しなければ使用できな
い。それ故、厚さが１ｍｍでありかつ長さ及び幅が約１
０ｃｍであるようなＣＶＤダイヤモンド薄板に関する入
札を求めた米国連邦政府の最近の要請には応答が無かっ
たのである。
【０００３】また、２個の比較的小さい宝石用ダイヤモ
ンドを接合してより大きいダイヤモンド（とりわけ、大
きい単結晶領域を有するもの）を製造する方法にも関心
が向けられている。なぜなら、宝石用ダイヤモンドの価
値は寸法の増大に伴って実質的に増加するからである。
本発明の所有権者によって所有された米国特許出願第０
８／１９４９５８号明細書中には、「エッジオン」式の
ＣＶＤダイヤモンド製造方法が開示されている。この方
法によれば、縁端がフィラメントから最大１ｍｍの距離
を置いてそれと平行になるようにして基体が配置される
と共に、縁端上におけるダイヤモンド生成速度とほぼ同
じ速度で基体がフィラメントから引離される。また、本
発明の所有権者によって所有された米国特許出願第０８
／２６１３５８号明細書中には、主として単結晶構造を
有するダイヤモンドを製造するためにエッジオン式の方
法を使用することが開示されている。
ンドを接合してより大きいダイヤモンド（とりわけ、大
きい単結晶領域を有するもの）を製造する方法にも関心
が向けられている。なぜなら、宝石用ダイヤモンドの価
値は寸法の増大に伴って実質的に増加するからである。
本発明の所有権者によって所有された米国特許出願第０
８／１９４９５８号明細書中には、「エッジオン」式の
ＣＶＤダイヤモンド製造方法が開示されている。この方
法によれば、縁端がフィラメントから最大１ｍｍの距離
を置いてそれと平行になるようにして基体が配置される
と共に、縁端上におけるダイヤモンド生成速度とほぼ同
じ速度で基体がフィラメントから引離される。また、本
発明の所有権者によって所有された米国特許出願第０８
／２６１３５８号明細書中には、主として単結晶構造を
有するダイヤモンドを製造するためにエッジオン式の方
法を使用することが開示されている。
【０００４】
【発明の概要】本発明は、２枚以上のダイヤモンド薄板
又はその他の製品をＣＶＤダイヤモンドで接合してダイ
ヤモンドモザイクを製造するための方法に関する。かか
る方法を使用すれば、ＣＶＤダイヤモンド又はその他の
種類のダイヤモンドから成る製品（宝石用ダイヤモンド
を含む）を互いに接合することができる。それ故、多結
晶質ダイヤモンド又は大きい単結晶領域を有するダイヤ
モンドから成る寸法の増大したダイヤモンド製品を得る
ことができるのである。
又はその他の製品をＣＶＤダイヤモンドで接合してダイ
ヤモンドモザイクを製造するための方法に関する。かか
る方法を使用すれば、ＣＶＤダイヤモンド又はその他の
種類のダイヤモンドから成る製品（宝石用ダイヤモンド
を含む）を互いに接合することができる。それ故、多結
晶質ダイヤモンド又は大きい単結晶領域を有するダイヤ
モンドから成る寸法の増大したダイヤモンド製品を得る
ことができるのである。
【０００５】本発明の一側面に従えば、１枚以上のダイ
ヤモンド薄板の端面によって形成されたくぼみの中にダ
イヤモンド接着層を化学蒸着することを特徴とするダイ
ヤモンドモザイクの製造方法が提供される。本発明の別
の側面に従えば、少なくとも１つのかかるくぼみの中に
蒸着されたダイヤモンド接着層を含むことを特徴とする
ダイヤモンドモザイクが提供される。
ヤモンド薄板の端面によって形成されたくぼみの中にダ
イヤモンド接着層を化学蒸着することを特徴とするダイ
ヤモンドモザイクの製造方法が提供される。本発明の別
の側面に従えば、少なくとも１つのかかるくぼみの中に
蒸着されたダイヤモンド接着層を含むことを特徴とする
ダイヤモンドモザイクが提供される。
【０００６】
【好適な実施の態様の詳細な説明】本発明の方法におい
ては、ＣＶＤダイヤモンドを成長させるための任意公知
の技術を使用することができる。かかる技術としては、
フィラメントによる活性化及びその他の手段（たとえば
マイクロ波）による活性化が挙げられる。とは言え、ダ
イヤモンド蒸着の範囲を所望の領域（主として上記のご
ときくぼみ）に制限することが必要である。それ故、蒸
着範囲を制限することが容易であるという点から見てフ
ィラメントによる活性化が好適である。
ては、ＣＶＤダイヤモンドを成長させるための任意公知
の技術を使用することができる。かかる技術としては、
フィラメントによる活性化及びその他の手段（たとえば
マイクロ波）による活性化が挙げられる。とは言え、ダ
イヤモンド蒸着の範囲を所望の領域（主として上記のご
ときくぼみ）に制限することが必要である。それ故、蒸
着範囲を制限することが容易であるという点から見てフ
ィラメントによる活性化が好適である。
【０００７】図１〜３は、本発明の実施の一態様に従っ
た各種の配置例を示している。これらの場合には、斜め
に切断された端面５及び７を有する２枚のダイヤモンド
薄板１及び３が接点９において接触するようにして同一
平面内に配置され、そして形成されたＶ字形のくぼみの
中にダイヤモンドを蒸着することによって両者が接合さ
れる。
た各種の配置例を示している。これらの場合には、斜め
に切断された端面５及び７を有する２枚のダイヤモンド
薄板１及び３が接点９において接触するようにして同一
平面内に配置され、そして形成されたＶ字形のくぼみの
中にダイヤモンドを蒸着することによって両者が接合さ
れる。
【０００８】多くの場合、ダイヤモンド薄板を放熱体１
１に近接して配置することによってそれらの過熱を防止
することが好ましい。かかる放熱体１１は、それの内部
の通路又はそれに固定された蛇行配管を通して水を流す
ことによって冷却することができる。一般に、十分なダ
イヤモンド蒸着速度を達成するためには薄板を放熱体か
ら離隔させる必要のあることが判明している。そのため
には、たとえば、シムの使用によって薄板を放熱体から
約１ｍｍだけ隔離すれば良い。図１には、薄板と放熱体
との間の間隙が１３として示されている。かかる間隙を
得るためには、図２に示されるごとくダイヤモンドフィ
ルムから成るスペーサー１５を放熱体と薄板との間に挿
入しても良いし、あるいは後述のごとく放熱体にくぼみ
を設けても良い。
１に近接して配置することによってそれらの過熱を防止
することが好ましい。かかる放熱体１１は、それの内部
の通路又はそれに固定された蛇行配管を通して水を流す
ことによって冷却することができる。一般に、十分なダ
イヤモンド蒸着速度を達成するためには薄板を放熱体か
ら離隔させる必要のあることが判明している。そのため
には、たとえば、シムの使用によって薄板を放熱体から
約１ｍｍだけ隔離すれば良い。図１には、薄板と放熱体
との間の間隙が１３として示されている。かかる間隙を
得るためには、図２に示されるごとくダイヤモンドフィ
ルムから成るスペーサー１５を放熱体と薄板との間に挿
入しても良いし、あるいは後述のごとく放熱体にくぼみ
を設けても良い。
【０００９】図１及び２に示されたフィラメント１７
は、加熱された場合、適当な配管を通してＣＶＤ容器内
に流された水素と気体状炭化水素との混合ガスを活性化
する。この混合ガスが活性化されると、端面５及び７上
に多結晶質ダイヤモンドが析出し、それにより最初は接
点９の近傍において薄板１及び３の間に架橋が生じて両
者が接合される。典型的なダイヤモンド蒸着条件の下で
は、フィラメント１７は約１８００〜２５００℃の範囲
内の温度に加熱され、また混合ガスはそれの全量を基準
として約１〜５容量％（好ましくは約１．５容量％）の
炭化水素（通常はメタン）を含有している。
は、加熱された場合、適当な配管を通してＣＶＤ容器内
に流された水素と気体状炭化水素との混合ガスを活性化
する。この混合ガスが活性化されると、端面５及び７上
に多結晶質ダイヤモンドが析出し、それにより最初は接
点９の近傍において薄板１及び３の間に架橋が生じて両
者が接合される。典型的なダイヤモンド蒸着条件の下で
は、フィラメント１７は約１８００〜２５００℃の範囲
内の温度に加熱され、また混合ガスはそれの全量を基準
として約１〜５容量％（好ましくは約１．５容量％）の
炭化水素（通常はメタン）を含有している。
【００１０】迅速なダイヤモンド蒸着を達成するために
は、フィラメント１７と端面５及び７との間の距離を１
ｍｍ以下に維持することが好ましい。かかる距離の下で
は、ダイヤモンドが非常に速く生成するため、各々の端
面上に堆積したダイヤモンドがフィラメント１７に接触
することがある。このような接触及びその他の問題を防
止するため、図１及び２中の矢印によって示されるごと
く端面５及び７に対してフィラメント１７を移動させる
ことが極めて好ましい。そのためには、フィラメント１
７、薄板１及び３、あるいはそれらの両者を移動させれ
ばよい。ダイヤモンド蒸着速度でフィラメントを後退さ
せるための適当な装置は、前述のごとき同時係属米国特
許出願第０８／１９４９５８及び０８／２６１３５８号
の明細書中に記載されている。
は、フィラメント１７と端面５及び７との間の距離を１
ｍｍ以下に維持することが好ましい。かかる距離の下で
は、ダイヤモンドが非常に速く生成するため、各々の端
面上に堆積したダイヤモンドがフィラメント１７に接触
することがある。このような接触及びその他の問題を防
止するため、図１及び２中の矢印によって示されるごと
く端面５及び７に対してフィラメント１７を移動させる
ことが極めて好ましい。そのためには、フィラメント１
７、薄板１及び３、あるいはそれらの両者を移動させれ
ばよい。ダイヤモンド蒸着速度でフィラメントを後退さ
せるための適当な装置は、前述のごとき同時係属米国特
許出願第０８／１９４９５８及び０８／２６１３５８号
の明細書中に記載されている。
【００１１】フィラメント１７を適当な距離だけ後退さ
せれば、薄板１及び３の端面５及び７によって規定され
たくぼみを（図３中に挿入体１９として示された）ダイ
ヤモンドによって完全に充填することができる。このよ
うにして、薄板１及び３と（接着用の架橋を構成する）
挿入体１９から一体モザイクが形成される。多くの場
合、薄板１及び３の各々は（通例はＣＶＤ法によって製
造された）多結晶質ダイヤモンドから成っている。とは
言え、薄板１及び３が天然又は合成の単結晶ダイヤモン
ドから成る場合も本発明の範囲内に含まれる。かかる薄
板はまた、高温高圧法によって製造された合成多結晶質
ダイヤモンドから成っていてもよい。 図４及び５に示
された本発明の実施の態様においては、ダイヤモンド薄
板１及び３は互いに直角を成しており、また端面５及び
７は薄板の表面に対して（斜めではなく）垂直に成って
いる。図４には薄板１及び３と放熱体１１との間に存在
する間隙１３が示されているが、図２に示されるごとく
両者間にダイヤモンドフィルムを挿入してもよい。こう
して得られる製品（図５）は、薄板間に接着をもたらす
三角形の挿入体を含む山形の製品である。
せれば、薄板１及び３の端面５及び７によって規定され
たくぼみを（図３中に挿入体１９として示された）ダイ
ヤモンドによって完全に充填することができる。このよ
うにして、薄板１及び３と（接着用の架橋を構成する）
挿入体１９から一体モザイクが形成される。多くの場
合、薄板１及び３の各々は（通例はＣＶＤ法によって製
造された）多結晶質ダイヤモンドから成っている。とは
言え、薄板１及び３が天然又は合成の単結晶ダイヤモン
ドから成る場合も本発明の範囲内に含まれる。かかる薄
板はまた、高温高圧法によって製造された合成多結晶質
ダイヤモンドから成っていてもよい。 図４及び５に示
された本発明の実施の態様においては、ダイヤモンド薄
板１及び３は互いに直角を成しており、また端面５及び
７は薄板の表面に対して（斜めではなく）垂直に成って
いる。図４には薄板１及び３と放熱体１１との間に存在
する間隙１３が示されているが、図２に示されるごとく
両者間にダイヤモンドフィルムを挿入してもよい。こう
して得られる製品（図５）は、薄板間に接着をもたらす
三角形の挿入体を含む山形の製品である。
【００１２】図６及び７には、本発明の方法を実施する
ために適した装置が示されている。かかる装置のダイヤ
モンド生成部品は包囲体６１（紙面の不足のために一部
のみを示す）の内部に封入されているが、この包囲体６
１は気密であり、従って通例は１０torr程度の減圧に内
部を維持することができる。包囲体６１の内部に存在す
るそれぞれの装置部品は、約２５００℃までのフィラメ
ント温度及び約１０００℃までの基体温度への暴露に耐
える必要があるため、耐熱材料で作製されている。包囲
体６１として適する非導電性の耐熱材料の実例として
は、石英が挙げられる。
ために適した装置が示されている。かかる装置のダイヤ
モンド生成部品は包囲体６１（紙面の不足のために一部
のみを示す）の内部に封入されているが、この包囲体６
１は気密であり、従って通例は１０torr程度の減圧に内
部を維持することができる。包囲体６１の内部に存在す
るそれぞれの装置部品は、約２５００℃までのフィラメ
ント温度及び約１０００℃までの基体温度への暴露に耐
える必要があるため、耐熱材料で作製されている。包囲
体６１として適する非導電性の耐熱材料の実例として
は、石英が挙げられる。
【００１３】支柱６８に取付けられたクランプ６５及び
クランプ６７によってフィラメント１７が支持されてい
る。かかるフィラメント１７は、金属タングステン、タ
ンタル、モリブデン又はレニウムのごとき耐熱材料から
成っている。比較的安価でありかつ特に優れた適性を有
する点から見れば、多くの場合においてタングステンが
好適である。図示のごとく、フィラメント１７は直立状
態に配置されているが、それを水平状態又はその他の状
態に配置することも本発明の範囲内に含まれる。
クランプ６７によってフィラメント１７が支持されてい
る。かかるフィラメント１７は、金属タングステン、タ
ンタル、モリブデン又はレニウムのごとき耐熱材料から
成っている。比較的安価でありかつ特に優れた適性を有
する点から見れば、多くの場合においてタングステンが
好適である。図示のごとく、フィラメント１７は直立状
態に配置されているが、それを水平状態又はその他の状
態に配置することも本発明の範囲内に含まれる。
【００１４】ダイヤモンド薄板１及び３は、たとえば７
１として示された複数のクリップによって放熱体６９上
の所定の位置に保持されている。なお、放熱体６９は過
熱を防止するための代替手段としてくぼみ７３を有して
いる。基体ホルダー８１は、フィラメント１７に対して
連続運動を行うことができる。そのためには、基体ホル
ダー８１、フィラメントアセンブリ（すなわち、フィラ
メント１７、クランプ６５、クランプ６７及び支柱６８
の集合体）又はそれらの両者を可動部品とすればよい。
図６に示された実施の態様においては、両者が運動可能
である。すなわち、フィラメントアセンブリは滑りステ
ージ８５によって移動させることができる一方、基体ホ
ルダー８１はラック駆動機構８７によって移動させるこ
とができる。
１として示された複数のクリップによって放熱体６９上
の所定の位置に保持されている。なお、放熱体６９は過
熱を防止するための代替手段としてくぼみ７３を有して
いる。基体ホルダー８１は、フィラメント１７に対して
連続運動を行うことができる。そのためには、基体ホル
ダー８１、フィラメントアセンブリ（すなわち、フィラ
メント１７、クランプ６５、クランプ６７及び支柱６８
の集合体）又はそれらの両者を可動部品とすればよい。
図６に示された実施の態様においては、両者が運動可能
である。すなわち、フィラメントアセンブリは滑りステ
ージ８５によって移動させることができる一方、基体ホ
ルダー８１はラック駆動機構８７によって移動させるこ
とができる。
【００１５】フィラメント１７には、それの加熱を可能
にするための電気結線が装備されている。図６に示され
ているごとく、かかる結線としてはリード線８９及び支
柱６８に接続された別のリード線（図示せず）が挙げら
れる。かかるダイヤモンド製造用ＣＶＤ装置には、ガス
管路９１を通してガスが供給される。このガス管路９１
の末端はフィラメント１７及び２枚のダイヤモンド薄板
の接点に近接した位置に配置されている。
にするための電気結線が装備されている。図６に示され
ているごとく、かかる結線としてはリード線８９及び支
柱６８に接続された別のリード線（図示せず）が挙げら
れる。かかるダイヤモンド製造用ＣＶＤ装置には、ガス
管路９１を通してガスが供給される。このガス管路９１
の末端はフィラメント１７及び２枚のダイヤモンド薄板
の接点に近接した位置に配置されている。
【００１６】ダイヤモンドを化学蒸着してモザイクを形
成するための運転に際しては、包囲体６１の内部が大気
圧より低い所望の圧力に減圧される。フィラメント１７
並びにダイヤモンド薄板１及び３を図示された位置及び
前述のごとき距離に維持しながら、フィラメント１７が
約１８００〜２５００℃の範囲内の温度に加熱される。
通例は混合ガスの全量を基準として約１〜５容量％（好
ましくは約１．５％）の炭化水素（通例はメタン）を含
有する水素−炭化水素混合ガスがガス管路９１を通して
供給される。かかる混合ガスが加熱されたフィラメント
１７によって活性化される結果、薄板１及び３の間のく
ぼみはダイヤモンドで充填される。
成するための運転に際しては、包囲体６１の内部が大気
圧より低い所望の圧力に減圧される。フィラメント１７
並びにダイヤモンド薄板１及び３を図示された位置及び
前述のごとき距離に維持しながら、フィラメント１７が
約１８００〜２５００℃の範囲内の温度に加熱される。
通例は混合ガスの全量を基準として約１〜５容量％（好
ましくは約１．５％）の炭化水素（通例はメタン）を含
有する水素−炭化水素混合ガスがガス管路９１を通して
供給される。かかる混合ガスが加熱されたフィラメント
１７によって活性化される結果、薄板１及び３の間のく
ぼみはダイヤモンドで充填される。
【００１７】ダイヤモンド薄板１及び３又はフィラメン
ト１７を移動させることなしにダイヤモンドの生成を進
行させれば、薄板上に生成したダイヤモンドが遂にはフ
ィラメント１７に接触して破壊的な結果を生じることに
なる。それを避けるため、ダイヤモンド薄板１及び３、
フィラメント１７又はそれらの両者を移動させることに
より、フィラメント１７と生成されたダイヤモンドとの
間に前述のごとき距離が維持される。そのためには、手
動により、たとえばビデオカメラを用いた目視観察によ
って決定された量だけ移動させればよい。とは言え、計
算機手段の使用により、実験的に決定されたダイヤモン
ド生成速度に従って移動量をプログラムすることが一般
に好ましい。かかる目的のためには、フィラメント１７
からダイヤモンド薄板１及び３又はその上に生成された
ダイヤモンドまでの実際の距離をレーザー走査によって
測定すればよい。なお、適当な計算機手段及びプログラ
ムの開発は当業者にとって容易である。
ト１７を移動させることなしにダイヤモンドの生成を進
行させれば、薄板上に生成したダイヤモンドが遂にはフ
ィラメント１７に接触して破壊的な結果を生じることに
なる。それを避けるため、ダイヤモンド薄板１及び３、
フィラメント１７又はそれらの両者を移動させることに
より、フィラメント１７と生成されたダイヤモンドとの
間に前述のごとき距離が維持される。そのためには、手
動により、たとえばビデオカメラを用いた目視観察によ
って決定された量だけ移動させればよい。とは言え、計
算機手段の使用により、実験的に決定されたダイヤモン
ド生成速度に従って移動量をプログラムすることが一般
に好ましい。かかる目的のためには、フィラメント１７
からダイヤモンド薄板１及び３又はその上に生成された
ダイヤモンドまでの実際の距離をレーザー走査によって
測定すればよい。なお、適当な計算機手段及びプログラ
ムの開発は当業者にとって容易である。
【００１８】本発明を更に詳しく説明するため、以下に
実施例を示す。この実施例においては、１２ｍｍ×１０
ｍｍ×３３０ミクロンの寸法を有する１枚のダイヤモン
ド薄板を使用した。それの長辺に０．６ｍｍの幅及び７
ｍｍの深さを有する垂直の溝を形成し、そして溝の内面
を斜めに切断した。モリブデン製のブラケットを使用し
ながら、上記のダイヤモンド薄板を厚さ１０１ミクロン
のダイヤモンドスペーサーによって隔離された状態で放
熱体上に取付けた。長さ２８ｍｍかつ直径０．４ｍｍの
タングステンフィラメントから約１ｍｍの距離を置きな
がら、かかる集合体を気密の包囲体の内部に配置した。
包囲体の内部を６０torrの圧力に減圧し、そしてフィラ
メントを約２１００℃に加熱した。次いで、水素及びメ
タンをそれぞれ２９６及び４．５ｃｃ／分の速度で導入
することにより、９８．５容量％の水素と１．５容量％
のメタンとから成る混合ガスを生成させた。
実施例を示す。この実施例においては、１２ｍｍ×１０
ｍｍ×３３０ミクロンの寸法を有する１枚のダイヤモン
ド薄板を使用した。それの長辺に０．６ｍｍの幅及び７
ｍｍの深さを有する垂直の溝を形成し、そして溝の内面
を斜めに切断した。モリブデン製のブラケットを使用し
ながら、上記のダイヤモンド薄板を厚さ１０１ミクロン
のダイヤモンドスペーサーによって隔離された状態で放
熱体上に取付けた。長さ２８ｍｍかつ直径０．４ｍｍの
タングステンフィラメントから約１ｍｍの距離を置きな
がら、かかる集合体を気密の包囲体の内部に配置した。
包囲体の内部を６０torrの圧力に減圧し、そしてフィラ
メントを約２１００℃に加熱した。次いで、水素及びメ
タンをそれぞれ２９６及び４．５ｃｃ／分の速度で導入
することにより、９８．５容量％の水素と１．５容量％
のメタンとから成る混合ガスを生成させた。
【００１９】上記のごとき系におけるダイヤモンド蒸着
を１９-1/2時間にわたって実施した。その際には、ビデ
オカメラを用いて薄板とフィラメントとの間の距離を監
視し、そして蒸着されたダイヤモンドの表面からの距離
が１ｍｍとなるようにフィラメントを後退させた。蒸着
時間の終了後、フィラメントへの電力を徐々にゼロに戻
し、次いで集合体を冷却して分解した。溝の中には充実
したダイヤモンド接着領域が形成され、それによって両
側の部分が接合されていた。
を１９-1/2時間にわたって実施した。その際には、ビデ
オカメラを用いて薄板とフィラメントとの間の距離を監
視し、そして蒸着されたダイヤモンドの表面からの距離
が１ｍｍとなるようにフィラメントを後退させた。蒸着
時間の終了後、フィラメントへの電力を徐々にゼロに戻
し、次いで集合体を冷却して分解した。溝の中には充実
したダイヤモンド接着領域が形成され、それによって両
側の部分が接合されていた。
【図１】本発明の実施の一態様に従った１つの配置例を
示す略図である。
示す略図である。
【図２】本発明の実施の一態様に従った別の配置例を示
す略図である。
す略図である。
【図３】完成したダイヤモンドモザイクを示す略図であ
る。
る。
【図４】本発明の別の実施の態様に従った配置例を示す
略図である。
略図である。
【図５】完成したダイヤモンド製品を示す略図である。
【図６】本発明の方法を実施するために適した装置の部
分切欠き立面図である。
分切欠き立面図である。
【図７】図６中の線７−７に関する断面図である。
１ ダイヤモンド薄板 ３ ダイヤモンド薄板 ５ 端面 ７ 端面 ９ 接点 １１ 放熱体 １３ 間隙 １５ スペーサー １７ フィラメント １９ 挿入体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェームズ・フルトン・フレッチャー アメリカ合衆国、ニューヨーク州、スコテ ィア、ウッドサイド・ドライブ、４番
Claims (10)
- 【請求項１】 １枚以上のダイヤモンド基板の端面によ
って形成されたくぼみの中にダイヤモンド接着層を化学
蒸着することからなるダイヤモンドモザイクの製造方
法。 - 【請求項２】 前記化学蒸着が高温フィラメントを用い
て水素と気体状炭化水素との混合ガスを活性化すること
によって実施される請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記フィラメントとダイヤモンドを析出
させるべき表面との間の距離が１ｍｍ以下に維持される
請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 前記基板が多結晶質ダイヤモンドから成
る請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 少なくとも２枚の基板が使用される請求
項４記載の方法。 - 【請求項６】 前記基板が同一平面内に配置され、かつ
ダイヤモンドを析出させるための前記端面がＶ字形を成
すように切断されている請求項５記載の方法。 - 【請求項７】 前記基板が互いに直角を成しており、か
つダイヤモンドを析出させるための前記端面が前記基板
の表面に対して垂直である請求項５記載の方法。 - 【請求項８】 前記基板が放熱体に近接して配置される
請求項１記載の方法。 - 【請求項９】 (a) それぞれの端面がＶ字形のくぼみを
形成しかつそれぞれの端面が約１ｍｍ以下の距離を置き
ながら少なくとも１本のフィラメントと対面するように
して少なくとも２枚の接合すべきダイヤモンド薄板を配
置し、(b) 前記フィラメントを約１８００〜２５００℃
の範囲内の温度に加熱し、(c) 前記薄板を大気圧より低
い圧力に維持しながら、水素と気体状炭化水素との混合
ガスを流して前記フィラメント及び前記薄板に接触させ
ることにより、前記薄板の前記端面上にダイヤモンド接
着層を生成させ、かつ(d) 前記フィラメントに対して前
記薄板を移動させて前記フィラメントと前記薄板上に生
成されたダイヤモンドとの間に約１ｍｍ以下の距離を維
持することからなる、ダイヤモンドの化学蒸着によって
接合されたダイヤモンド薄板を製造する方法。 - 【請求項１０】 １枚以上のダイヤモンド基板の端面に
よって形成されたくぼみの中に析出されたダイヤモンド
接着層を含むダイヤモンドモザイク。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US26043494A | 1994-06-15 | 1994-06-15 | |
| US260434 | 1994-06-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08104582A true JPH08104582A (ja) | 1996-04-23 |
Family
ID=22989148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7143771A Withdrawn JPH08104582A (ja) | 1994-06-15 | 1995-06-12 | ダイヤモンドモザイク及びその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0687747A1 (ja) |
| JP (1) | JPH08104582A (ja) |
| KR (1) | KR960001187A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4849691B2 (ja) | 2008-12-25 | 2012-01-11 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 大面積ダイヤモンド結晶基板及びその製造方法 |
| CN116103754A (zh) * | 2023-02-21 | 2023-05-12 | 上海晶世创新材料科技有限公司 | 一种限制cvd金刚石晶种漂移的方法 |
| CN117779205B (zh) * | 2024-01-22 | 2024-09-20 | 上海征世科技股份有限公司 | 一种提升金刚石拼接处质量的方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5182093A (en) * | 1990-01-08 | 1993-01-26 | Celestech, Inc. | Diamond deposition cell |
| DE69127609T2 (de) * | 1990-07-18 | 1998-01-22 | Sumitomo Electric Industries | Vorrichtung und verfahren zur herstellung von diamanten |
| WO1993023204A1 (en) * | 1992-05-15 | 1993-11-25 | Tempo Technology Corporation | Diamond compact |
| US5474021A (en) * | 1992-09-24 | 1995-12-12 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Epitaxial growth of diamond from vapor phase |
-
1995
- 1995-05-23 EP EP95303426A patent/EP0687747A1/en not_active Withdrawn
- 1995-06-12 JP JP7143771A patent/JPH08104582A/ja not_active Withdrawn
- 1995-06-14 KR KR1019950015783A patent/KR960001187A/ko not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR960001187A (ko) | 1996-01-25 |
| EP0687747A1 (en) | 1995-12-20 |
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