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ダイヤモンドの製造方法

国内特許コード	P150012198
整理番号	2014-063
掲載日	2015年8月20日
出願番号	特願2015-102143
公開番号	特開2016-216298
出願日	平成27年5月19日(2015.5.19)
公開日	平成28年12月22日(2016.12.22)
発明者	徳田規夫猪熊孝夫伊藤槙哉有屋田修
出願人	国立大学法人金沢大学アリオス株式会社
発明の名称	ダイヤモンドの製造方法
発明の概要	【課題】Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｏ等を基材に用いたヘテロエピタキシャル成長法による効率的なダイヤモンドの製造方法の提供。【解決手段】Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｏのうちいずれかの基材に炭素を固溶させるステップと、前記炭素が固溶された基材の表面にダイヤモンド層をエピタキシャル成長させるステップと、を有するダイヤモンドの製造方法。これらの基材に対する炭素の固溶限界濃度は温度依存性が高く、基材の表面にダイヤモンド層を形成させた後に常温等まで冷却すると、炭素の基材への固容限界濃度は温度依存性が高いので、基材中に固溶していた炭素は基材表面、即ち、ダイヤモンド層と基材との間に層状構造からなるグラファイト層として析出し、この柔らかいグラファイト層が緩衝膜となり、ダイヤモンド層にひずみが発生しにくく、また、この部分で容易に剥離が生じるため、自立型のダイヤモンドが容易に得られる。【選択図】図１
従来技術、競合技術の概要	ダイヤモンドの（１１１）結晶面等の格子定数と、例えばニッケルの（１１１）結晶面等の格子定数との差が小さく、ニッケルを基材にしたダイヤモンド膜のヘテロエピキシャル成長膜の報告が、例えば非特許文献１に報告されている。しかし、ニッケルは炭素の固溶度が高く、例えば１６００Ｋでの固溶限界は２．７ａｔ％である。そのため化学気相成長温度ではダイヤモンドが浸食されてしまい、ダイヤモンドの連続膜は得られていなかった。また、シリコン（Ｓｉ）を基材に用いた場合に冷却過程で相互の熱収縮係数の差からダイヤモンド及びシリコンに湾曲等の変形が生じる問題があり、ダイヤモンドを自立化するにはＳｉをエッチングにより除去することとなりシリコン基板が消耗品となる問題もあった。
産業上の利用分野	本発明は、ＣＶＤ（chemical vapor deposition）を用いたダイヤモンドの製造方法に関し、特にニッケル（Ｎｉ），銅（Ｃｕ），コバルト（Ｃｏ）等の炭素を固溶する基材を用いたヘテロエピタキシャル成長法によるダイヤモンドの製造方法に係る。
特許請求の範囲	【請求項1】ニッケル，銅，コバルトのうちいずれかの基材に炭素を固溶させるステップと、前記炭素が固溶された基材の表面にダイヤモンド層をエピタキシャル成長させるステップと、を有することを特徴とするダイヤモンドの製造方法。【請求項2】前記炭素が固溶された基材の表面にダイヤモンド層をエピタキシャル成長させた後に冷却するステップを有し、前記基材に固溶していた炭素を基材とダイヤモンド層との間にグラファイト層として析出させるステップと、を有することを特徴とするダイヤモンド製造方法。
国際特許分類(IPC)	C30B 29/04 ダイヤモンド C23C 16/27 ダイヤモンドのみの析出
Fターム	4G077AA02 バルク状（例、インゴット） 4G077AA03 薄膜状 4G077BA03 ダイヤモンド（ダイヤモンド状炭素を含む） 4G077DB03 一酸化炭素、二酸化炭素 4G077DB07 炭化水素 4G077DB16 プラズマによる 4G077DB18 高周波プラズマ 4G077DB21 加熱体（例、熱フィラメント）による 4G077EA02 基板、反応ゾーンの 4G077EA05 減圧雰囲気 4G077EA06 雰囲気ガス、キャリアーガスの選択、制御 4G077ED06 基板材料の選択○ 4G077EE08 基板へのドーピング 4G077FJ03 成長基板と成長結晶薄膜との分離（例、溶解除法） 4G077HA05 電気材料 4G077HA12 基板材料（例、半導体、磁性材料、超電導体用） 4G077TA04 基板上に成長 4G077TB02 水素化物法 4G077TE02 高周波加熱 4G077TK11 除去可能な基板 4K030AA10 飽和炭化水素系 4K030AA17 Ｈ２系キャリヤーガス 4K030BA27 Ｃ 4K030BB02 単結晶からなるもの 4K030CA02 金属，合金からなるもの 4K030CA12 ウェハー，フィルム，箔 4K030DA03 クリーニング 4K030FA01 プラズマによる
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出願権利状態	公開

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発明の名称	PRODUCTION METHOD OF DIAMOND
発明の概要	PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an efficient production method of a diamond by a heteroepitaxial growth method using Ni, Cu, Co or the like for a base material. SOLUTION: The production method of the diamond includes: a step for making carbon solid-solution on any of Ni, Cu or Co; and a step for making a diamond layer epitaxial growth on the surface of the substrate on which solid-solution on the carbon is performed. When the diamond layer is cooled to a room temperature after forming it on the surface of the base material, as a solid-solution limit density of the carbon for such base material has high temperature dependency, the carbon on which solid-solution is performed in the substrate is precipitated as a graphite layer comprising a layer structure on the base material surface, that is, between the diamond layer and the base material. This soft graphite layer becomes a buffer film, distortion is hard to occur in the diamond layer, and exfoliation easily occurs in this part, and thereby, self-supporting diamond is easily obtained.

発明の名称

PRODUCTION METHOD OF DIAMOND

発明の概要

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an efficient production method of a diamond by a heteroepitaxial growth method using Ni, Cu, Co or the like for a base material.
SOLUTION: The production method of the diamond includes: a step for making carbon solid-solution on any of Ni, Cu or Co; and a step for making a diamond layer epitaxial growth on the surface of the substrate on which solid-solution on the carbon is performed. When the diamond layer is cooled to a room temperature after forming it on the surface of the base material, as a solid-solution limit density of the carbon for such base material has high temperature dependency, the carbon on which solid-solution is performed in the substrate is precipitated as a graphite layer comprising a layer structure on the base material surface, that is, between the diamond layer and the base material. This soft graphite layer becomes a buffer film, distortion is hard to occur in the diamond layer, and exfoliation easily occurs in this part, and thereby, self-supporting diamond is easily obtained.

※ （有）金沢大学ティ・エル・オーは、金沢大学の研究者の出願特許を産業界へ技術移転することを主目的として、金沢大学の教官の出資により設立された技術移転機関です。
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（有）金沢大学ティ・エル・オー
URL: http://kutlo.co.jp/
E-mail:
Address: 〒920-1192 石川県金沢市角間町(金沢大学内)
TEL: 076-264-6115
FAX: 076-234-4018

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明細書	特開2016-216298
公開公報	特開2016-216298(PDF,103KB)

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