ダイヤモンドDiamond

ダイヤモンドは、硬さ、音速、熱伝導率、ヤング率など物質中最高の物性値を複数持つ究極の単結晶材料です。上記特性に加え、深紫外から遠赤外まで高い透過率、高い熱的化学的安定性、絶縁体から金属伝導まで制御可能な電気抵抗などの特性を組み合わせることで、ヒートシンク、工具、光学部品、音響部品、半導体材料など様々な分野への応用が期待されています。

ダイヤモンドの製造方法

ダイヤモンドは高温高圧合成法(High Pressure and High Temperature, HPHT)や化学気相蒸着法(Chemical Vapor Deposition, CVD)で作ることができます。現在のダイヤモンド合成法の主流は高温高圧合成法や高温高圧合成法により成長させたダイヤモンド基板を下地基板として用い、その上に化学気相蒸着法によるホモエピタキシャルする手法が用いられています。しかし、高温高圧合成法では結晶品質に優れる反面、大口径を得ることができず、得られる基板のサイズは小さいものに限られていました。

世界初大口径ダイヤモンド製造方法

Orbrayでは、大口径ダイヤモンド基板を得ることをターゲットにヘテロエピタキシャル法を採用しました。ヘテロエピタキシャル法はダイヤモンド以外の異種基板を下地として用いる手法で、原理的にはダイヤモンドの成長可能な大きな下地基板があれば、その下地基板と同径のダイヤモンドを得ることができます。しかしながら、ダイヤモンド基板合成に適した下地基板がなく、ダイヤモンドの成長が難しいことに加え、下地との熱膨張係数差や格子定数差により応力や転位が発生し、結晶品質の低下やクラックを発生させてしまう問題がありました。そこでOrbrayでは、世界初のIr/サファイアを用いた下地成長技術に、新たに開発したダイヤモンドマイクロニードル成長法（特許第6142145号）を複合させることにより、ヘテロエピタキシャルによる応力やクラックの低減に成功し、高温高圧合成法並の高品質ダイヤモンド基板の安定製造を可能としました。本技術によって作製されたダイヤモンド基板をKENZAN Diamond™と名付けました。
さらに大口径化を進めるべくサファイア基板メーカーの強みを生かして、下地基板に用いるサファイアの結晶を精密に制御し、微傾斜面を持つIr/サファイア基板上をダイヤモンドが横方向に成長するステップフロー成長法を新たに開発し、産業応用上必要とされる直径２インチ（約50mm）のダイヤモンド結晶の成長に成功しました。現在は次のステージ、直径４インチのダイモンド結晶の開発に取り組んでいます。