アルコールおよび燃焼炎を用いたダイヤモンド合成(<小特集>バルク成長分科会特集-機能性材料ダイヤモンド-)  [in Japanese] Diamond Synthesis Using Alcohol or Combustion Flame(<Special Issue>Functional Material, Diamond)  [in Japanese]

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Author(s)

    • 広瀬 洋一 Hirose Yoichi
    • 東海大学電子情報学部エレクトロニクス学科 Department of Electronics, School of Information Technology and Electronics, Tokai University
    • 細野 浩平 Hosono Kohei
    • 東海大学電子情報学部エレクトロニクス学科 Department of Electronics, School of Information Technology and Electronics, Tokai University

Abstract

気相からのダイヤモンドを合成する方法であるCVD法(化学気相堆積法)についての解説である.従来は炭化水素のガス(例えばメタン,CH_4)と水素(H_2)を混合し,加熱やプラズマを使い,励起・分解してダイヤモンドを基板上に成長させている.しかし,ここでは原料にメタノールを用いると,キャリアガスとして水素を使用せずに,ダイヤモンド結晶を合成する基本的な考え方,合成装置について述べている.本方法は常圧で,ダイヤモンド合成が出来ること,装置もガラス瓶3本で構成されており,広く普及を図れば,高校生への理科教育の啓蒙活動の一助になるものと思われる.この簡易ダイヤモンド合成装置は簡単,安価(数百円),安全の特徴をもっている.また,ダイヤモンド合成の基本を見直し,そこから示唆されたアイディア(燃焼炎はプラズマである)を活かし,大気中でダイヤモンド結晶を合成する新たな燃焼炎法についても紹介している.ここでは,3000℃のアセチレン-酸素炎を用い,ガス流量比(O_2/C_2H_2)が0.8〜1.0,基板温度が500〜850℃の範囲で,基板(Si,Moなど)上にダイヤモンドが高速成長(数10μm/h〜100μm/h)する事を見出した.得られたダイヤモンドはSEM観察,ラマン分光により評価した.この燃焼炎法は,高速成長,大面積化,装置の構成が簡単,安価などの特徴を有していることから,多くの研究者が関心を持つことを願う.

Diamond crystals have been synthesized by hot-filament CVD method (chemical vapor deposition) using methyl alcohol (CH_3OH) only. The crystals are grown on the substrate at a pressure of 760 torr. The deposited crystals are characterized by SEM observation and Raman spectroscopy. With the view of promoting science education, a diamond synthesis device can be composed of glass-bottles and ruber stoppers; it simply costs several hundred yen. The previous by reported CVD methods have used plasma to decompose the gases (CH_4,C_2H_5OH) containing carbon. It is known that one of a plasma in the atmosphere is the combustion flame. Diamond crystals with good crystallinity have been successfully grown on a substrate using oxyacetylene combustion flame in the atmosphere. The substrate had to place within a inner flame (reducing flame) of combustion flame. The growth rates of the diamond depend on substrate temperatures and gas ratios (O_2/C_2H_2). A reaction chamber is not required and therefore, the diamond synthesis is easily performed.

Journal

  • Journal of the Japanese Association for Crystal Growth

    Journal of the Japanese Association for Crystal Growth 31(4), 330-334, 2004

    The Japanese Association for Crystal Growth

References:  9

Codes

  • NII Article ID (NAID)
    110007327643
  • NII NACSIS-CAT ID (NCID)
    AN00188386
  • Text Lang
    JPN
  • Article Type
    REV
  • ISSN
    0385-6275
  • NDL Article ID
    7183902
  • NDL Source Classification
    ZM35(科学技術--物理学)
  • NDL Call No.
    Z15-339
  • Data Source
    CJP  NDL  NII-ELS  J-STAGE 
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