JPS61275197A - 窒化ほう素被膜の析出形成方法 - Google Patents
窒化ほう素被膜の析出形成方法Info
- Publication number
- JPS61275197A JPS61275197A JP11734385A JP11734385A JPS61275197A JP S61275197 A JPS61275197 A JP S61275197A JP 11734385 A JP11734385 A JP 11734385A JP 11734385 A JP11734385 A JP 11734385A JP S61275197 A JPS61275197 A JP S61275197A
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- JP
- Japan
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- reaction vessel
- boron nitride
- substrate
- boron
- coated film
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- Granted
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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
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/10—Heating of the reaction chamber or the substrate
- C30B25/105—Heating of the reaction chamber or the substrate by irradiation or electric discharge
-
- 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
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
- C30B29/403—AIII-nitrides
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、硬質にして透光性および密着性にすぐれた
窒化ほう素被膜（以下ＢＮ被膜という）の形成方法にか
かり、特に立方晶あるいはウルツ鉱型結晶構造を有する
ＢＮ被膜の工業的規模での形成を可能とするＢＮ被膜の
析出形成方法に関するものである。
窒化ほう素被膜（以下ＢＮ被膜という）の形成方法にか
かり、特に立方晶あるいはウルツ鉱型結晶構造を有する
ＢＮ被膜の工業的規模での形成を可能とするＢＮ被膜の
析出形成方法に関するものである。
一般に、切削工具や耐摩耗工具、さらにレンズや装飾品
、太陽電池などの各種部材の表面に、耐摩耗性、透光性
、あるいは耐食性を付与する目的で、さらに保護膜とし
て、透明で硬質のＢＮ被膜を形成することが試みられて
いる。
、太陽電池などの各種部材の表面に、耐摩耗性、透光性
、あるいは耐食性を付与する目的で、さらに保護膜とし
て、透明で硬質のＢＮ被膜を形成することが試みられて
いる。
このＢＮ被膜は、立方晶あるいはウルツ鉱型結晶構造を
有するＢＮを主体とするものであって、その形成方法と
しては第１図に概略説明図で示される方法がわずか提案
されているにすぎない。すなわち、この方法は、図示さ
れるように、真空容器１内の上方位置に配された基体２
に対して、窒素イオン源９から窒素イオンの照射と、電
子ビ−ム８によって蒸発させたほう素（Ｂ）３の蒸着を
２方向から同時に行なうことによって前記基体２の表面
にＢＮ被膜を形成するものである。
有するＢＮを主体とするものであって、その形成方法と
しては第１図に概略説明図で示される方法がわずか提案
されているにすぎない。すなわち、この方法は、図示さ
れるように、真空容器１内の上方位置に配された基体２
に対して、窒素イオン源９から窒素イオンの照射と、電
子ビ−ム８によって蒸発させたほう素（Ｂ）３の蒸着を
２方向から同時に行なうことによって前記基体２の表面
にＢＮ被膜を形成するものである。
しかし、上記の従来ＢＮ被膜形成方法においては、被膜
の形成速度がきわめて遅く、かつ被膜が方向性をもつよ
うになるものであるため、実用的規模での形成は難しく
、実験室的レベルを出ないのが現状である。
の形成速度がきわめて遅く、かつ被膜が方向性をもつよ
うになるものであるため、実用的規模での形成は難しく
、実験室的レベルを出ないのが現状である。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、立方晶
あるいはウルツ鉱型結晶構造を有するＢＮを主体とする
ＢＮ被膜を速い速度で、方向性なく形成すべく研究を行
なった結果、 反応容器内に、ＩＭＨｚ〜２５００ＭＨｚの高周波また
はマイクロ波を印加して無電極型アーク状放電を形成し
、この放電領域内に置かれた粉末状あるいは塊状のＢ源
の表面温度を８００〜１８００℃に加熱し、 前記反応容器内を雰囲気圧力： ０．０１〜１０ｔｏ
ｒｒの真空に保持しながら、前記反応容器の一方側から
窒素（Ｎ２）およびアンモニア（ＮＨ３）のうちの１種
または２種と、水素（Ｎ２）を主成分とする反応混合ガ
ス（この場合、反応混合ガスが、例えばＮ２とＮ２から
なる場合には、容量比で、Ｎ２ ／Ｈ２−０，００５〜
０，２．またＮ Ｈ３とＮ２からなる場合には、同じく
、ＮＨ３／Ｈｚ＝ｏ、 ｏｏｓ〜０．４の割合を満足す
る状態が望ましい）を流入させ、他方側からこれを排出
させると、前記Ｂ源に対して、前記反応混合ガスの下流
側に置かれ、かつ表面温度で５００〜１３００℃に加熱
された基体の表面にはＢＮｌ＆膜が均一に形成されるよ
うになり、この結果のＢＮ被膜は、主体が立方晶あるい
はウルツ鉱型結晶構造をもつものであって、硬質にして
透光性および密着性にすぐれ、かつ方向性のないもので
あるという知見を得たのである。
あるいはウルツ鉱型結晶構造を有するＢＮを主体とする
ＢＮ被膜を速い速度で、方向性なく形成すべく研究を行
なった結果、 反応容器内に、ＩＭＨｚ〜２５００ＭＨｚの高周波また
はマイクロ波を印加して無電極型アーク状放電を形成し
、この放電領域内に置かれた粉末状あるいは塊状のＢ源
の表面温度を８００〜１８００℃に加熱し、 前記反応容器内を雰囲気圧力： ０．０１〜１０ｔｏ
ｒｒの真空に保持しながら、前記反応容器の一方側から
窒素（Ｎ２）およびアンモニア（ＮＨ３）のうちの１種
または２種と、水素（Ｎ２）を主成分とする反応混合ガ
ス（この場合、反応混合ガスが、例えばＮ２とＮ２から
なる場合には、容量比で、Ｎ２ ／Ｈ２−０，００５〜
０，２．またＮ Ｈ３とＮ２からなる場合には、同じく
、ＮＨ３／Ｈｚ＝ｏ、 ｏｏｓ〜０．４の割合を満足す
る状態が望ましい）を流入させ、他方側からこれを排出
させると、前記Ｂ源に対して、前記反応混合ガスの下流
側に置かれ、かつ表面温度で５００〜１３００℃に加熱
された基体の表面にはＢＮｌ＆膜が均一に形成されるよ
うになり、この結果のＢＮ被膜は、主体が立方晶あるい
はウルツ鉱型結晶構造をもつものであって、硬質にして
透光性および密着性にすぐれ、かつ方向性のないもので
あるという知見を得たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、基体表面に立方晶あるいはウルツ鉱型結晶構造を主
体とするＢＮ被膜が速い速度で形成されるのは、グロー
放電とアーク放電の中間的放電である濃度の高いプラズ
マ状態の無電極型アーク状放電によって、 Ｂ＋ｘＨ−＋ＢＨｘ。
て、基体表面に立方晶あるいはウルツ鉱型結晶構造を主
体とするＢＮ被膜が速い速度で形成されるのは、グロー
放電とアーク放電の中間的放電である濃度の高いプラズ
マ状態の無電極型アーク状放電によって、 Ｂ＋ｘＨ−＋ＢＨｘ。
Ｎ ２ ＋ ’／ Ｈ−’ Ｎ Ｈｙ 。
ＢＨ＋ＮＨｖ→ＢＮ＋ＺＮ２ 。
×
の反応が活発に起ることに原因するものであると考えら
れ、したがって、この場合、通常のグロー放電では、放
電中の電子の温度をかなり高くしても、分子の温度は低
すぎて、上記のＢＮ被膜の形成は困難であり、一方アー
ク放電では、プラズマの温度が高くなりすぎて、逆反応
も活発に起るようになって活性子の数が減少するように
なると共に、Ｂがプラズマ中で溶解して蒸発するように
なるので、同様に上記のＢＮ被膜の形成は著しく困難と
なる。
れ、したがって、この場合、通常のグロー放電では、放
電中の電子の温度をかなり高くしても、分子の温度は低
すぎて、上記のＢＮ被膜の形成は困難であり、一方アー
ク放電では、プラズマの温度が高くなりすぎて、逆反応
も活発に起るようになって活性子の数が減少するように
なると共に、Ｂがプラズマ中で溶解して蒸発するように
なるので、同様に上記のＢＮ被膜の形成は著しく困難と
なる。
また、この発明の方法において、Ｂ源および基体の表面
温度、並びに反応容器内の雰朋気圧力は、各種の条件で
の多数の実験結果にもとづいて定めたちのであって、こ
れらの要因のうちいずれの要因が上記の条件範囲から外
れても所望のＢＮ被膜を速い速度で形成することができ
ないものである。
温度、並びに反応容器内の雰朋気圧力は、各種の条件で
の多数の実験結果にもとづいて定めたちのであって、こ
れらの要因のうちいずれの要因が上記の条件範囲から外
れても所望のＢＮ被膜を速い速度で形成することができ
ないものである。
つぎに、この発明の方法を実施例により具体的に説明す
る。
る。
この発明の方法を実施するに際しては、第２図に概略説
明図で示される装置を使用した。
明図で示される装置を使用した。
すなわち、図示されるように、直径：５０履Ｘ長さ：４
００ｍを有する石′英製の管状反応容器１の中央部外周
にそって６０履の長さに亘って高周波コイル７を設け、
一方高周波コイル７を設けた位置の反応容器の内部には
Ｂｌとして平均粒径：５１ｍを有する８粒３を２０個、
長さ：１２５ｓｗＸ幅：３５ｍ＋＊の寸法をもったＢＮ
製るつぼ４に入れた状態で置き、さらに反応容器１の一
方側には反応混合ガスの流入管５を接続し、同他方側に
は反応ガス排出管６を設け、かつ反応容器内のＢ源の反
応ガス排出管側に、前記Ｂ源から３０〜６０履の範囲内
の所定距離離れた位置に長さ：１５ＩｌｌＩＩＩ×幅：
１５＃１Ｉ１１の寸法を有し、第１表に示される材質の
基板２をそれぞれ配置し、この状態で、反応容器１内の
雰囲気を同じく第１表に示される圧力に保持しながら、
かつ第１表に示される条件にて、反応混合ガスを反応容
器内に流入管５を通して流入させると共に、排出管６か
ら排出し、高周波コイルには電力を印加して、Ｂ源゛３
および基体７の表面を第１表に示される温度に加熱する
ことによって（この場合、必要に応じて、反応容器１の
外周にそった基体配置位置に加熱コイルを設けて、基体
２を加熱するようにしてもよい）、本発明１〜１０およ
び比較法１〜６をそれぞれ実施した。
００ｍを有する石′英製の管状反応容器１の中央部外周
にそって６０履の長さに亘って高周波コイル７を設け、
一方高周波コイル７を設けた位置の反応容器の内部には
Ｂｌとして平均粒径：５１ｍを有する８粒３を２０個、
長さ：１２５ｓｗＸ幅：３５ｍ＋＊の寸法をもったＢＮ
製るつぼ４に入れた状態で置き、さらに反応容器１の一
方側には反応混合ガスの流入管５を接続し、同他方側に
は反応ガス排出管６を設け、かつ反応容器内のＢ源の反
応ガス排出管側に、前記Ｂ源から３０〜６０履の範囲内
の所定距離離れた位置に長さ：１５ＩｌｌＩＩＩ×幅：
１５＃１Ｉ１１の寸法を有し、第１表に示される材質の
基板２をそれぞれ配置し、この状態で、反応容器１内の
雰囲気を同じく第１表に示される圧力に保持しながら、
かつ第１表に示される条件にて、反応混合ガスを反応容
器内に流入管５を通して流入させると共に、排出管６か
ら排出し、高周波コイルには電力を印加して、Ｂ源゛３
および基体７の表面を第１表に示される温度に加熱する
ことによって（この場合、必要に応じて、反応容器１の
外周にそった基体配置位置に加熱コイルを設けて、基体
２を加熱するようにしてもよい）、本発明１〜１０およ
び比較法１〜６をそれぞれ実施した。
なお、比較法１〜６は、いずれもこの発明の方法におけ
る条件のうち、いずれかの条件（第１表に※印を付す）
がこの発明の範囲から外れた条件で行なったものである
。
る条件のうち、いずれかの条件（第１表に※印を付す）
がこの発明の範囲から外れた条件で行なったものである
。
ついで、この結果得られたＢＮ被膜について、Ｘ線回折
による結晶構造、平均層厚、マイクロビッカース硬さく
荷重：１００９）を測定し、かつその外観を測定した。
による結晶構造、平均層厚、マイクロビッカース硬さく
荷重：１００９）を測定し、かつその外観を測定した。
第１表に示される結果から明らかなように、本発明法１
〜１０においては、結晶構造の主体が立方晶あるいはウ
ルツ鉱型で、残りが前記の両結晶のいずれか（非晶質Ｂ
Ｎをわずか含む場合がある）からなり、かつ硬質にして
透明なりＮ被膜が速い速度で形成されるのに対して、比
較法１〜６においては、いずれの場合も満足するＢＮ被
膜を速い速度で形成することができないものであった。
〜１０においては、結晶構造の主体が立方晶あるいはウ
ルツ鉱型で、残りが前記の両結晶のいずれか（非晶質Ｂ
Ｎをわずか含む場合がある）からなり、かつ硬質にして
透明なりＮ被膜が速い速度で形成されるのに対して、比
較法１〜６においては、いずれの場合も満足するＢＮ被
膜を速い速度で形成することができないものであった。
上述のように、この発明の方法によれば、主体が立方晶
あるいはウルツ鉱型結晶構造を有し、かつ硬質にして透
明なりＮ被膜を速い速度で形成することができ、さらに
このＢＮ被膜には方向性がなく、基体に対する密着性の
すぐれたものであることから、これを各種の技術分野に
おいて、部材の表面被覆層として適用した場合には、部
材の飛躍的性能向上をはかることができるようになるな
ど工業上有用な効果がもたらされるのである。
あるいはウルツ鉱型結晶構造を有し、かつ硬質にして透
明なりＮ被膜を速い速度で形成することができ、さらに
このＢＮ被膜には方向性がなく、基体に対する密着性の
すぐれたものであることから、これを各種の技術分野に
おいて、部材の表面被覆層として適用した場合には、部
材の飛躍的性能向上をはかることができるようになるな
ど工業上有用な効果がもたらされるのである。
第１図は従来方法を示す概略説明図、第２図はこの発明
の方法の実施装置を示す概略説明図である。 １・・・反応容器、 ２・・・基体。 ３・・・Ｂ源、 ４・・・るつぼ。 ５・・・反応混合ガス流入管。 ６・・・反応ガス排出管、 ７・・・高周波コイル。 ８・・・電子ビーム、 ９・・・窒素イオン源。
の方法の実施装置を示す概略説明図である。 １・・・反応容器、 ２・・・基体。 ３・・・Ｂ源、 ４・・・るつぼ。 ５・・・反応混合ガス流入管。 ６・・・反応ガス排出管、 ７・・・高周波コイル。 ８・・・電子ビーム、 ９・・・窒素イオン源。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 反応容器内に無電極型アーク状放電を形成し、この放電
領域内に置かれたほう素源の表面温度を８００〜１８０
０℃に加熱し、 前記反応容器内を雰囲気圧力：０．０１〜１０ｔｏｒｒ
の真空に保持しながら、前記反応容器の一方側から窒素
およびアンモニアのうちの１種または２種と、水素を主
成分とする反応混合ガスを流入させ、他方側からこれを
排出させることによつて、前記ほう素源に対して、前記
反応混合ガスの下流側に置かれ、かつ表面温度が５００
〜１３００℃に加熱された基体の表面に窒化ほう素を析
出させることを特徴とする窒化ほう素被膜の析出形成方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11734385A JPS61275197A (ja) | 1985-05-30 | 1985-05-30 | 窒化ほう素被膜の析出形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11734385A JPS61275197A (ja) | 1985-05-30 | 1985-05-30 | 窒化ほう素被膜の析出形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61275197A true JPS61275197A (ja) | 1986-12-05 |
| JPH0217520B2 JPH0217520B2 (ja) | 1990-04-20 |
Family
ID=14709354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11734385A Granted JPS61275197A (ja) | 1985-05-30 | 1985-05-30 | 窒化ほう素被膜の析出形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61275197A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6395200A (ja) * | 1986-10-09 | 1988-04-26 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 硬質窒化ホウ素膜の製造方法 |
| JP2009298628A (ja) * | 2008-06-11 | 2009-12-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 窒化ホウ素の単結晶薄膜構造およびその製造方法 |
-
1985
- 1985-05-30 JP JP11734385A patent/JPS61275197A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6395200A (ja) * | 1986-10-09 | 1988-04-26 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 硬質窒化ホウ素膜の製造方法 |
| JP2009298628A (ja) * | 2008-06-11 | 2009-12-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 窒化ホウ素の単結晶薄膜構造およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0217520B2 (ja) | 1990-04-20 |
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