ダイヤモンドとセラミックスのハイブリッド薄膜合成

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ハイブリッド膜を合成し、その膜特性を検討するためには、大面積化が必要となる。そこで、はじめに流動層前処理装置のスケールアップを行い、析出密度、析出の均一性に関して検討した。大きさの異なる3種類の流動層を用いて、5×5mm、15×15mmおよび直径3インチのSiウエハ-の表面処理を行った。流動化粒子には100meshのダイヤモンド粒子を用い、40cm/sのガス流速で表面処理を行った。10時間処理した基材表面にダイヤモンド合成を行ったところ、5×5mmおよび15×15mmのウエハ-表面では、10^8(1/mm^2程度の高析出核発生密度を得ることが出来た。尚、未処理基盤表面上での核発生密度は、数10〜数100(1/mm^2)であった。3インチウエハ-の場合には、析出密度は10^5程度であり、流動層前処理の効果は比較的小さかった。これは、処理用基材が大きい場合、基材によって流動化粒子の流動層内での循環が妨げられるためと判断できた。そこで、流動化粒子の循環を良好にすることを目的として、Siウエハ-上部にル-フを設けたところ、10^8(1/mm^2を越える析出密度を得ることが出来、しかもウエハ-内の均一性は極めて良好であった。更に、3インチのSiウエハ-表面にスパッタリング法によりSiC薄膜を形成したのち、流動層処理を施し、ダイヤモンド合成を行ってダイヤモンド/SiCハイブリッド薄膜を合成した。薄膜の内部応力を測定したところ、ダイヤモンド単独では圧縮応力であるのに対し、複合化することにより薄膜内の応力は引張りに転じ、自立膜を形成することが出来た。ハイブリッド膜の光透過性を検討したところ、ダイヤモンド薄膜単独と異なる透過特性が得られ、特定の波長領域の光をある程度選択的に透過することができる薄膜合成の可能性が示唆された。