ダイヤモンドCVD成長における核生成サイト炭素質材料の周定

熱力学的準安定環境下のダイヤモンドCVD法において未だに生成機構は解明されていない。これまでに,予め基板上へ堆積させた炭素質微細粒が核生成サイトとして働き,微細粒上にダイヤモンドが成長し,微結晶レベルでのカーボンアロイが形成することが判明した。そこで,この核生成サイトとして働く炭素質微細粒を同定することを目的とする。SiC(#100)を用いた超音波処理した基板上に高過飽和気相状態から形成された炭素質微細粒は1000nm程度の晶癖面を持つ多結晶粒子であり,この気相条件を長時間続けた場合に堆積する球状粒子とは異なった粒子が堆積する。表面増感ラマン散乱法により同定を試みたところ,この微細粒表面はグラッシーカーボンに近い構造であることが判明した。また,微細粒の走査トンネル分光解析から、炭素質微細粒は低伝導率の物質であることもにより明らかとなり,両者の結果は一致した。また,窒化ホウ素中間層上においても同様の実験を行ったところ,高密度に炭素質微細粒が形成されダイヤモンド核生成密度を格段に増大させることに成功した。これは,ホウ素と炭素との親和力によるものと考えられる。しかし,窒化ホウ素上で通常のダイヤモンド堆積を行った場合にはグラファイトに近い炭素膜が得られており,更に詳細な研究が必要である.また,プラズマ診断が可能なようにマイクロ波プラズマCVD装置の改造も行い,反応空間に存在する二原子分子までの発光分光解析,および吸光分光解析が可能となった。これまでに未解析であったOHラジカルに関して,発光スペクトルより回転エネルギー分布について解析を進め,回転温度がダイヤモンド成長条件下においてはおよそ5500Kであると判明した。

熱力学的準安定環境下のダイヤモンドCVD法において未だに生成機構は解明されていない。これまでに,予め基板上へ堆積させた炭素質微細粒が核生成サイトとして働き,微細粒上にダイヤモンドが成長し,微結晶レベルでのカーボンアロイが形成することが判明した。そこで,この核生成サイトとして働く炭素質微細粒を同定することを目的とする。SiC(#100)を用いた超音波処理した基板上に高過飽和気相状態から形成された炭素質微細粒は1000nm程度の晶癖面を持つ多結晶粒子であり,この気相条件を長時間続けた場合に堆積する球状粒子とは異なった粒子が堆積する。表面増感ラマン散乱法により同定を試みたところ,この微細粒表面はグラッシーカーボンに近い構造であることが判明した。また,微細粒の走査トンネル分光解析から、炭素質微細粒は低伝導率の物質であることもにより明らかとなり,両者の結果は一致した。また,窒化ホウ素中間層上においても同様の実験を行ったところ,高密度に炭素質微細粒が形成されダイヤモンド核生成密度を格段に増大させることに成功した。これは,ホウ素と炭素との親和力によるものと考えられる。しかし,窒化ホウ素上で通常のダイヤモンド堆積を行った場合にはグラファイトに近い炭素膜が得られており,更に詳細な研究が必要である.また,プラズマ診断が可能なようにマイクロ波プラズマCVD装置の改造も行い,反応空間に存在する二原子分子までの発光分光解析,および吸光分光解析が可能となった。これまでに未解析であったOHラジカルに関して,発光スペクトルより回転エネルギー分布について解析を進め,回転温度がダイヤモンド成長条件下においてはおよそ5500Kであると判明した。