ダイヤモンド膜の特性とその応用

アモルファスカーボンブラック、グラファイト、炭素の形で炭素 - 60（C60）、ダイヤモンドの存在の4つの同位体の形は、グラファイトはハニカム6原子環を形成するためにsp2結合に6個の炭素原子で構成され、6原子環の多くは、層に接続し、層と層は、グラファイト結晶の層状構造を形成するために接続され、炭素 - 60（C60）は、結晶の球状構造を形成する60個の炭素原子で構成されています。ダイヤモンドの結晶構造では、各炭素原子は、共有単結合を形成するために4つの炭素原子とsp結合ハイブリダイゼーション軌道である。4つの炭素原子は、四面体の円錐角の先端に配置され、隣接する4つの四面体のための四面体の各トップコーナーが一般的です。異性体は、その構造の違いにより全く異なる性質を持つ。

1952年から1953年にかけて、米国のEversoleは、600~1000℃、10~100Paのガス圧で炭素含有ガスを分解する環状反応法を用いてダイヤモンド種結晶上にダイヤモンドを成長させ、低ガス圧条件下でダイヤモンドを作製できることを初めて確認した。この周期的高温熱分解法を使用すると、多くの場合、基板としてダイヤモンドを必要とし、ダイヤモンドは、ダイヤモンドの堆積速度（〜1nm / h）を減少させる周期的なプロセスと相まって、均質なエピタキシャル成長に属しているので、それは非常に不満足である。人工ダイヤモンドはその硬度と耐摩耗性から、機械部品の切断や加工、光学材料の研磨や研削など、産業界で幅広い用途がある。しかし、高温高圧法（HTPT法）には大きな欠点もあります。HTPT法には過酷な設備が必要で、コストが高く、製造された人工ダイヤモンドはナノメートルからミリメートルの小さな単結晶粒子であり、従来の方法では鍛造、加工、成形ができず、膜状ダイヤモンドにすることもできないため、高い硬度特性しか利用できず、ダイヤモンドの優れた特性の開発と利用が制限されています。ダイヤモンドの優れた特性の開発と利用には限界がある。

1968年、Angusらは低温低圧化学気相成長法（CVD）を用いて天然ダイヤモンド上にダイヤモンド膜を作製し、成膜プロセス中に水素原子が存在するとダイヤモンドではなくグラファイトが優先的にエッチングされることを初めて発見した。2000℃）を用い、高温のフィラメント近傍の水素と炭素化合物を活性化させることで、高温のフィラメントから10mm離れた非ダイヤモンド基板上にダイヤモンドを蒸着することを可能にした。ダイヤモンドの成膜中、グラファイトは水素原子によってエッチングされるため、環状反応法で必要とされる成膜とエッチングを交互に繰り返す工程が不要となり、ダイヤモンド膜の成長速度が向上し、非ダイヤモンド基板上のダイヤモンド膜の品質も向上する。それ以来、様々なCVDダイヤモンド薄膜作製技術が出現し、改良され、完成されてきました。ダイヤモンド薄膜の成長過程における原子状水素の役割も徐々に認識されつつある。ダイヤモンドの成長速度も徐々に工業規格の要件に近づいています。化学的気相成長法（CVD）に加えて、物理的気相成長法（PVD）でもダイヤモンド薄膜を成膜することができます。