JPS6261108B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6261108B2 JPS6261108B2 JP22180683A JP22180683A JPS6261108B2 JP S6261108 B2 JPS6261108 B2 JP S6261108B2 JP 22180683 A JP22180683 A JP 22180683A JP 22180683 A JP22180683 A JP 22180683A JP S6261108 B2 JPS6261108 B2 JP S6261108B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- diamond
- ticl
- gas
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- 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
-
- 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
- C23C16/278—Diamond only doping or introduction of a secondary phase in the diamond
-
- 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
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
ダイヤモンドを超高圧を用いずに合成する方法
の開発が盛んに行なわれ、その１つの方法として
低圧CVD法が発明された。この方法は300℃〜
1100℃に加熱した基体上に圧力0.1〜100Torrの
H2―CxHy混合ガスを活性化状態で導入すること
によつて基体上にダイヤモンド構造を有する炭素
薄膜を成長させるものである。また同一方法で10
μ以下のダイヤモンド粒子を合成することも可能
となつている。 上記の方法を工業化するには、しかし多くの困
難さを解決しなければならないが、そのもつとも
重要な問題は、ダイヤモンド構造の粒子が基体上
に核形成する条件がきわめて不安定であり、再現
性にとぼしいことにある。すなわち、核形成は基
体の物質、基体の表面粗度、基体表面が清浄であ
るか否かなどによつて極めて敏感であり、同一の
ガス組成、圧力、温度、活性化手段を用いても再
現性が難かしいのが現状である。 本発明は従来方法の困難さを解決すべく種種研
究する中において、発明したものであつて、基体
の表面状態の影響をそれほど受けることなく、容
易にダイヤモンド粒子あるいは膜の合成を行なえ
るようにしたものである。これによつて、ダイヤ
モンドの持つ耐摩耗性を生かした種々の工具や部
品を製造することを可能にすることができた。 本発明においては、従来のH2―CxHy混合ガス
の中に少量のTiCl4を混入させるものである。混
合ガス中のTiCl4は、炭素原子数に対するTi原子
数として計算し、0.005〜0.1の範囲が適してい
る。 この範囲に混合したH2―CxHy―TiCl4ガスを
活性化状態で基体上に導くとTiCl4を混合しない
場合に比べて、極めて短時間にダイヤモンド粒子
の核が基体上に均一に形成され、核が生長しはじ
める。この核形成の段階の薄膜を蛍光Ｘ線分析で
検出した所、基体のままでは検出されなかつた
Ti元素が検出された。 本発明において、混合ガス中のTi量が炭素量
に対して0.005〜0.1にある理由は、0.005以下だと
その結果がはつきりとせず、0.1以上になるとか
えつてダイヤモンド構造物質の形成を阻害するか
らである。 また基体の加熱温度は300℃〜1100℃が良く、
300℃以下ではダイヤモンド構造物質が生成せ
ず、また1100℃以上でもダイヤモンド構造物質の
生成ができない。 圧力は0.1〜100Torrがよく、温度条件と同じ
く、この範囲の下限および上限をはずれるとダイ
ヤモンド構造物質が形成されない。 混合ガスの活性化手段は種々ある。従来知られ
ていた熱電子放射法、高周波プラズマ法、マイク
ロウエーブ法はいずれも本発明において用いられ
る。また本発明者等は新たにアーク法を発明し、
この方法においても極めてすぐれたダイヤモンド
膜を形成できることがわかつた。 本発明によるとTiCl4の添加効果によりダイヤ
モンド核の形成を促進し、均一膜の合成ならびに
蒸着速度を向上するが、膜の中にTiを含有す
る。不純物含有の少ない均一膜を生成することが
必要な場合、H2―CxHy―TiCl4混合ガスを反応
の初期段階で用い、均一に核発生したのち、
TiCl4を止めてH2―CxHyガスのみでダイヤモン
ド膜を成長させてゆくことによつて得ることがで
きる。 実施例 １ 垂直の石英チユーブの中にタングステンコイル
を置き、表面温度が1800℃以上になるように通電
加熱した。コイルからおよそ50mmはなした下部に
各種の金属あるいは合金片を基体として置いた。 石英チユーブの外側からニクロム線ヒーターに
よつて加熱し、基体温度を710℃とした。ガス組
成がH2：95％、CH4：4.9％、TiCl4：0.1％の混
合ガスを上部より石英チユーブに流入させ真空ポ
ンプで減圧にし10Torrとした。タングステンコ
イル部分を通過させることによつて熱電子放射に
よるガスの活性化を行ない基体上に導入した。ガ
ス流入時間を10分間とし、ダイヤモンド構造物質
の核形成の容易さを観察した。比較のためガス組
成がH2：95％―CH45％である以外は同一条件の
蒸着を行つた。表―１に結果を示す。
の開発が盛んに行なわれ、その１つの方法として
低圧CVD法が発明された。この方法は300℃〜
1100℃に加熱した基体上に圧力0.1〜100Torrの
H2―CxHy混合ガスを活性化状態で導入すること
によつて基体上にダイヤモンド構造を有する炭素
薄膜を成長させるものである。また同一方法で10
μ以下のダイヤモンド粒子を合成することも可能
となつている。 上記の方法を工業化するには、しかし多くの困
難さを解決しなければならないが、そのもつとも
重要な問題は、ダイヤモンド構造の粒子が基体上
に核形成する条件がきわめて不安定であり、再現
性にとぼしいことにある。すなわち、核形成は基
体の物質、基体の表面粗度、基体表面が清浄であ
るか否かなどによつて極めて敏感であり、同一の
ガス組成、圧力、温度、活性化手段を用いても再
現性が難かしいのが現状である。 本発明は従来方法の困難さを解決すべく種種研
究する中において、発明したものであつて、基体
の表面状態の影響をそれほど受けることなく、容
易にダイヤモンド粒子あるいは膜の合成を行なえ
るようにしたものである。これによつて、ダイヤ
モンドの持つ耐摩耗性を生かした種々の工具や部
品を製造することを可能にすることができた。 本発明においては、従来のH2―CxHy混合ガス
の中に少量のTiCl4を混入させるものである。混
合ガス中のTiCl4は、炭素原子数に対するTi原子
数として計算し、0.005〜0.1の範囲が適してい
る。 この範囲に混合したH2―CxHy―TiCl4ガスを
活性化状態で基体上に導くとTiCl4を混合しない
場合に比べて、極めて短時間にダイヤモンド粒子
の核が基体上に均一に形成され、核が生長しはじ
める。この核形成の段階の薄膜を蛍光Ｘ線分析で
検出した所、基体のままでは検出されなかつた
Ti元素が検出された。 本発明において、混合ガス中のTi量が炭素量
に対して0.005〜0.1にある理由は、0.005以下だと
その結果がはつきりとせず、0.1以上になるとか
えつてダイヤモンド構造物質の形成を阻害するか
らである。 また基体の加熱温度は300℃〜1100℃が良く、
300℃以下ではダイヤモンド構造物質が生成せ
ず、また1100℃以上でもダイヤモンド構造物質の
生成ができない。 圧力は0.1〜100Torrがよく、温度条件と同じ
く、この範囲の下限および上限をはずれるとダイ
ヤモンド構造物質が形成されない。 混合ガスの活性化手段は種々ある。従来知られ
ていた熱電子放射法、高周波プラズマ法、マイク
ロウエーブ法はいずれも本発明において用いられ
る。また本発明者等は新たにアーク法を発明し、
この方法においても極めてすぐれたダイヤモンド
膜を形成できることがわかつた。 本発明によるとTiCl4の添加効果によりダイヤ
モンド核の形成を促進し、均一膜の合成ならびに
蒸着速度を向上するが、膜の中にTiを含有す
る。不純物含有の少ない均一膜を生成することが
必要な場合、H2―CxHy―TiCl4混合ガスを反応
の初期段階で用い、均一に核発生したのち、
TiCl4を止めてH2―CxHyガスのみでダイヤモン
ド膜を成長させてゆくことによつて得ることがで
きる。 実施例 １ 垂直の石英チユーブの中にタングステンコイル
を置き、表面温度が1800℃以上になるように通電
加熱した。コイルからおよそ50mmはなした下部に
各種の金属あるいは合金片を基体として置いた。 石英チユーブの外側からニクロム線ヒーターに
よつて加熱し、基体温度を710℃とした。ガス組
成がH2：95％、CH4：4.9％、TiCl4：0.1％の混
合ガスを上部より石英チユーブに流入させ真空ポ
ンプで減圧にし10Torrとした。タングステンコ
イル部分を通過させることによつて熱電子放射に
よるガスの活性化を行ない基体上に導入した。ガ
ス流入時間を10分間とし、ダイヤモンド構造物質
の核形成の容易さを観察した。比較のためガス組
成がH2：95％―CH45％である以外は同一条件の
蒸着を行つた。表―１に結果を示す。
【表】
実施例 ２
垂直の石英チユーブの中に各種の金属あるいは
合金片を置き石英チユーブの外側からニクロム線
ヒーターにより基体温度を730℃に加熱し、一方
ヒーターの上部に高周波コイルを置き、約
14MHz（メガヘルツ）の高周波を与える。ガス
組成がH2：92％、CH4：7.8％、TiCl4：0.2％の
混合ガスを上部より流入させ真空ポンプで減圧に
し1.0Torrとした。 高周波プラズマ化した空間を通つて、ガスは活
性化され、基体上に導入される。ガス流入時間を
６時間とし、ダイヤモンド膜の生成状況をSEM
で観察した。結果をTiCl4を混合しない時と比較
して表―２に示す。
合金片を置き石英チユーブの外側からニクロム線
ヒーターにより基体温度を730℃に加熱し、一方
ヒーターの上部に高周波コイルを置き、約
14MHz（メガヘルツ）の高周波を与える。ガス
組成がH2：92％、CH4：7.8％、TiCl4：0.2％の
混合ガスを上部より流入させ真空ポンプで減圧に
し1.0Torrとした。 高周波プラズマ化した空間を通つて、ガスは活
性化され、基体上に導入される。ガス流入時間を
６時間とし、ダイヤモンド膜の生成状況をSEM
で観察した。結果をTiCl4を混合しない時と比較
して表―２に示す。
【表】
【表】
実施例 ３
導波管でマイクロ波約2500MHz（メガヘル
ツ）を導入する部分を持ち、その導入部の底に位
置する部分に基体を置く構造を有するマイクロ波
励起型低圧ダイヤモンド合成装置を用いて、基体
には単結晶シリコンを用い、680℃に加熱し、本
発明の組成範囲の混合ガスと、比較としてTiCl4
を含有しない公知の反応ガス条件と本発明範囲外
の条件でダイヤモンドの合成反応を30分間行つ
た。表―３に条件を示す。
ツ）を導入する部分を持ち、その導入部の底に位
置する部分に基体を置く構造を有するマイクロ波
励起型低圧ダイヤモンド合成装置を用いて、基体
には単結晶シリコンを用い、680℃に加熱し、本
発明の組成範囲の混合ガスと、比較としてTiCl4
を含有しない公知の反応ガス条件と本発明範囲外
の条件でダイヤモンドの合成反応を30分間行つ
た。表―３に条件を示す。
【表】
実施例 ４
垂直の石英チユーブの中にＷ体基体を置き、そ
の上部にタングステン電極対をおき、この電極間
に2KVの高電圧を交流でかけ、電極間にアーク放
電を行なわせる。石英チユーブの外側より加熱し
て基体を750℃とした。反応ガスはH2：96％、
CH4：3.9％、TiCl4：0.1％を用い、石英チユーブ
の上部より流入させ、真空ポンプで減圧にし
4Torrとした。 反応時間を10分間とし、比較にTiCl4を含まな
いガスすなわちH296％、CH4：４％の反応ガスを
用いて、両者の間でダイヤモンド構造物質が生成
する時の容易さを比べた。その結果、TiCl4を用
いる本発明の場合、電子線回折でダイヤモンド構
造の物質を確認できたが、H2―CH4のみの場合、
ダイヤモンド構造の物質の確認ができなかつた。
の上部にタングステン電極対をおき、この電極間
に2KVの高電圧を交流でかけ、電極間にアーク放
電を行なわせる。石英チユーブの外側より加熱し
て基体を750℃とした。反応ガスはH2：96％、
CH4：3.9％、TiCl4：0.1％を用い、石英チユーブ
の上部より流入させ、真空ポンプで減圧にし
4Torrとした。 反応時間を10分間とし、比較にTiCl4を含まな
いガスすなわちH296％、CH4：４％の反応ガスを
用いて、両者の間でダイヤモンド構造物質が生成
する時の容易さを比べた。その結果、TiCl4を用
いる本発明の場合、電子線回折でダイヤモンド構
造の物質を確認できたが、H2―CH4のみの場合、
ダイヤモンド構造の物質の確認ができなかつた。
Claims (1)
- １ 300℃〜1100℃に加熱した基体上に、圧力0.1
〜100Torrの炭素量に対するTi量が原子比で
0.005〜0.1のH2―CxHy―TiCl4からなる混合ガス
を活性化状態で導入し、Tiを少量含有したダイ
ヤモンド構造を有する炭素基薄膜を被覆する方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22180683A JPS60114571A (ja) | 1983-11-25 | 1983-11-25 | 超硬質被覆層の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22180683A JPS60114571A (ja) | 1983-11-25 | 1983-11-25 | 超硬質被覆層の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60114571A JPS60114571A (ja) | 1985-06-21 |
| JPS6261108B2 true JPS6261108B2 (ja) | 1987-12-19 |
Family
ID=16772486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22180683A Granted JPS60114571A (ja) | 1983-11-25 | 1983-11-25 | 超硬質被覆層の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60114571A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0819530B2 (ja) * | 1990-08-31 | 1996-02-28 | エナージー・コンバーシヨン・デバイセス・インコーポレーテツド | 高速で薄膜を形成する方法および薄膜形成装置 |
| EP0730670B1 (de) * | 1993-10-29 | 1999-05-19 | Balzers Aktiengesellschaft | Beschichteter körper, verfahren zu dessen herstellung sowie dessen verwendung |
-
1983
- 1983-11-25 JP JP22180683A patent/JPS60114571A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60114571A (ja) | 1985-06-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS58135117A (ja) | ダイヤモンドの製造法 | |
| JPS5891100A (ja) | ダイヤモンドの合成法 | |
| JPH0288497A (ja) | 単結晶ダイヤモンド粒子の製造方法 | |
| JPH0472798B2 (ja) | ||
| JPH04958B2 (ja) | ||
| JPH059735A (ja) | ダイヤモンドの気相合成方法 | |
| JPS6136200A (ja) | ダイヤモンドの気相合成法 | |
| JPS6261109B2 (ja) | ||
| JPH0518796B2 (ja) | ||
| JPS61163195A (ja) | ダイヤモンド気相合成法及びその装置 | |
| JP2501589B2 (ja) | 気相合成ダイヤモンドおよびその合成方法 | |
| JPH07118860A (ja) | 対向電極型マイクロ波プラズマ処理装置および処理方法 | |
| JP2569423B2 (ja) | 窒化ホウ素の気相合成法 | |
| JPS60200896A (ja) | 繊維状ダイヤモンドの合成法 | |
| JPS60145995A (ja) | ダイヤモンド状カ−ボンの製造方法 | |
| JPH07116606B2 (ja) | ダイヤモンド被覆炭素部材 | |
| JP2562921B2 (ja) | 気相法ダイヤモンドの合成方法 | |
| JPS5915983B2 (ja) | ホウ素被膜の形成方法 | |
| JPH04160074A (ja) | ダイヤモンド多孔質体及びその製造方法 | |
| JP2773442B2 (ja) | ダイヤモンドの製造法 | |
| JPS593098A (ja) | ダイヤモンドの合成法 | |
| JPS63303892A (ja) | ダイヤモンド合成法および装置 | |
| JP2625840B2 (ja) | 粗粒の人工ダイヤモンド結晶の製造法 | |
| JPS60114571A (ja) | 超硬質被覆層の形成方法 | |
| JPH07291793A (ja) | 直流電界印加ｃｖｄによるダイヤモンド状炭素成長法 |