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説3,4)に詳 しい.気 相成長法を概説す ると,通 常H2希 釈 の炭化水素ガスを原料 と し,マ イ クロ波 な どのエネルギ ーを原料ガスに与え てプラズマ化 し ,原 料炭化水素の解 離 ラジカル を生成 す る.こ の ラジカルが基板 上へ到達 し,表 面 反応に よ りダイヤモ ン ドが堆積す る.核 生成 は,残 念 なが ら,空 間中での均一反応ではな く,基 板上 での不均一反応に よ り起 きている.こ の とき,堆 積物 中 に グラファイ ト的な同素体を含 まないためには,原 料 ガ ス中のC/H元 素比 を数%以 下にす ること,お よび, 堆 積 中の基板 温度を1000~1200K程 度 に保 つ こ とが重要 であ る. この気相合成 の技術は,こ の20年 間でか な りの変貌を 遂げて きている.特 に,合 成 プロセスや原料 ガスに関す る研究 が国内では精力的に行われ,堆 積速度が向上 して きている.し か し,残 念なが ら,合 成 され るダイヤモ ン ド膜 は数~十数 μmの 単結晶粒の集合体 であ り,完 全 に 平坦 な単結 晶膜を得 るには至 っていない.図1a)に 典型 的 なダイヤモ ン ド薄膜 のSEM写 真 を示す.通 常の概念 で云 う薄膜 と異 な り,ダ イヤモ ン ド薄膜 の表面状態はか な り凹凸が激 しい ことがわかる.こ れは,表 面エネルギ ーが非常に大 きいために5) ,気 相合成 で も通 常は図 1b) に示 した粒子状の ダイヤモ ン ドが得 られ るためである. これ まで,ダ イヤモ ン ド表面に関す る研 究は,不 純物 成分 の少 ない,い わゆ る皿a型 天然 ダイヤ モン ドを用い て行われて きた.し か し,五a型 天然 ダイヤモ ン ドは, 非常に高価 であるばか りでな く,サ イズの大 きな ものは ほ とん ど手 に入れ ることができない.ま た,結 晶がダメ ージを受けた場合 ,他 の材料 ではイ オンエ ッチ ングなど を用 いて表面を清浄化す るが,ダ イ ヤモ ン ドではイオン 衝撃に よ り結晶表面が グラフ ァイ ト変態 を起 こすため, 簡便な ク リーニング手法を用い ることもできない.こ の ため,粉 末6,7)や小 さな単結 晶面8-14)を用 いてお り,精 度 の高い表面物性等の測定は難 しかった と云わ ざるを得 な * 東京大学生産技術研究所(〒106-8558東 京都港 区六本木7-22-1)

Behavior of hydrogen at surfaces. Hydrogen Behavior on Diamond Surface.