일반기술

액상 유기화학물을 전구체로한 다이아몬드의 제조방법

본 발명은 다이아몬드의 원료로서 액상의 유기 화합물을 사용하여 기존의 다이아몬드 합성 공정상에서 기체상 전구체가 가지고 있던 보관 및 취급의 곤란으로 인한 사용상의 제한을 해결하고자 한다.본 발명은 액상 유기 화학물을 고주파 플라즈마에 의해 분해시켜 다이아몬드를 제조하는 방법에 관한 것이다.보다 구체적으로는 본 발명의 제조방법은 액상 유기 화학물을 전구체(precursor)로 사용하고, 보조가스로 수소를 첨가하여 액상 유기 화합물을 고주파 플라즈마에 의해 분해시킴으로써, 기판 위에서 다이아몬드가 합성되도록 하는 것이다.◈ 전구체로서 액상의 유기화합물을 사용하면 기존의 기체상의 전구체가 가지고 있는 보관 및 취급상의 단점 등을 극복할 수 있다.◈ 비다이아몬드의 선택적 식각을 통한 다이아몬드의 고속성장을 할 수 있다.◈ 열플라즈마의 특성을 이용하여 주입된 유기 화합물을 빠르게 분해하여 다이아몬드의 고속성장을 할 수 있다.◈ 전극을 사용하지 않는 청정 플라즈마로 불순물 혼입이 적은 다이아몬드를 합성할 수 있다.본 발명의 방법을 이용하면 수 ㎛～수십 ㎛ 크기로 천연 다이아몬드와 거의 유사한 품질의 다이아몬드를 제조할 수 있다. 전구체로서 액상의 유기화합물을 사용함으로써, 대량생산에 응용될 수 있고, 지속적이고 안정한 플라즈마를 이용하고, 다양한 공정 조건을 적용하여 최적의 공정조건을 형성함으로써, 최적의 다이아몬드 입도와 결정성, 입경 등을 얻을 수 있다.다이아몬드는 5.45 eV의 넓은 밴드 갭 (Band gap)을 가지고 있어 고온반도체로서 사용이 유력시되고 있으며 1013～1016 Ω-cm의 저항을 가지고 있어 이상적인 저항체일 뿐만 아니라, 광학적으로 투명하고 마찰계수가 0.03으로 낮기 때문에 이상적인 윤활재로도 유용하게 사용될 수 있다. 또한 20.0 W/cm․K의 열전도도 계수로 인해 이상적인 열발산재로도 사용될 수 있으며, 최고의 강도특성을 가짐으로 인하여 절삭공구로서 사용이 진행중이거나 용도개발이 진행중인 재료이다.이러한 다이아몬드를 전구체로서 액상 유기 화학물을 사용하고 고주파 플라즈마에 의해 분해시켜 천연다이아몬드 품질 수준의 인공 다이아몬드를 경제적으로 대량생산할 수 있다.