化学気相成長法では、円盤状またはウェハー状のダイヤモンドを合成することができます。成長条件を最適化すれば、円盤状のダイヤモンドの特性は、完全なダイヤモンド単結晶の特性に近づきます。
さらに、多様なアプリケーションの要求に応じて、特性を調整することができます。
CVDダイヤモンド 製品紹介 Diamond Materials
天然ダイヤモンドに限りなく近い特性を持つCVDダイヤモンド
Diamond Materials社は、大面積のダイヤモンドディスクの成膜に高性能マイクロ波プラズマリアクターを使用しています。
長年の経験と広範なプロセスノウハウが、カスタマイズされた特性を持つ高純度CVDダイヤモンドの製造の基礎となっています。
CVDダイヤモンドの最も重要な特性は、卓越した硬度、非常に高い
伝導率（＞1800mK、銅の5倍）、そして高帯域の光学的透明性です。
CVDダイヤモンドの主な特性は下記「CVDダイヤモンド冊子」をご覧くだ
さい。
ダイヤモンドディスク、フィルム、薄膜
ダイヤモンド光学窓
ダイヤモンド光学部品
ダイヤモンドシンクロトロンコンポーネント
ダイヤモンドX線ターゲット
ダイヤモンドサーマルマネジメント
３次元ダイヤモンド製品
革新的なダイヤモンド製品
ダイヤモンドディスク、フィルム、薄膜
▪ ダイヤモンドディスク・ダイヤモンドウェハー
《 仕様とオプション 》
| Φ120mmまで | |
| 0.01~2mm | |
| 「光学グレード」 | |
| 「検出器グレード」 | |
| 「メカニカルグレード」 | |
| 「サーマルグレード」 | |
| ナノ結晶 | |
| ホウ素ドープ | |
| そのままの状態、研磨 | |
| レーザーカットが可能なもの |
▪ ダイヤモンド薄片・ダイヤモンド薄膜
独立したダイヤモンド薄膜は、50nmの厚さまで製造することができます。この薄膜は下記の用途に使えます。
- ・超薄型X線ウインドウ
- ・重イオンの放射線検出器
- ・測定中にビーム内に残るルミネセンス・スクリーン
- ・高電離粒子を生成するためのストリッパー・フォイル
- ・レーザー加速用フォイル
薄膜は、独立またはフレームに取り付けられていても問題ありません。
《 仕様とオプション 》
| 最大76mm(厚さによって変更の可能性あり) | |
| 50nm(それ以下も可)~数10μmまで | |
| CVDダイヤモンド | |
| 光学グレード | |
| ナノクリスタル | |
| 金属被履法または誘電体層 |
ダイヤモンド光学窓
▪ ダイヤモンド真空ウィンドウ
ダイヤモンド真空ウインドウは、熱機械的ストレスが少なく、幅広い動作温度に最適化されたダイヤモンドと金属のハーメチックジョイントを用いて、UHVコンフラット真空フランジに組み込まれています。可視、赤外、テラヘルツ、マイクロ波領域をカバーする卓越した分光透過性は、シンクロトロンのビームラインや宇宙空間での分光システムなど、マルチスペクトラルなアプリケーションに最適です。
《 仕様とオプション 》
| 最大75mmのフリー有効径 (標準：20mm) | |
| 200~250℃でのベークが可能(標準的なウィンドウ) | |
| 干渉振動を抑制するためのウェッジ。 ウェッジ角度：0~1°(標準値：0.5°) |
|
| ご要望に応じてARコーティング | |
| 1×10-10atm-cc/sec |
▪ CO2レーザー用 ダイヤモンドレーザーウィンドウ
CO2レーザーシステムの出射ウィンドウは、従来ZnSeで構成されていました。しかし、高出力時には、ZnSeの残留吸収により熱レンズが形成され、ビーム品質やレーザーフォーカスの位置に大きな影響を与えていました。そのため、CVDダイヤモンドレーザーウインドウが重要視されています。この材料は、高い熱伝導率、低いdn/dT、優れた赤外透過性により、レーザービームに影響を与えることなく、より高い出力レベルに対応することができます。
《 仕様とオプション 》
| 透過型窓(拡散冷却型スラブレーザなど)または部分反射ミラー(ガスフローレーザ)など | |
| 波長633nmの干渉縞の数による波面の歪みまたは表面の平坦度 | |
| 「レーザーグレード」低吸収CVDダイヤモンド | |
| 0.3~1.2mm | |
| 非コーティングまたはAR/AR | |
| 最大50mm, 長方形, 円形, 楕円形 |
▪ ダイヤモンド製 マイクロ波・テラヘルツ用ウィンドウ
高出力のジャイロトロン管で生成されたマイクロ波ビームは磁気的に閉じ込められた核融合炉のプラズマを加熱するために使用されています。1MW cwを超える出力レベルが実証されております。ジャイロトロン管やマイクロ波伝送路の重要な構成要素であるダイヤモンドウインドウは、このような高出力密度に対応することができます。フラウンホーファーIAFとDiamond Materials社は、非常に低い誘電損失を持つ大面積のウィンドウの製造を実証しました。これらのウィンドウは、FZKカールスルーエをはじめとする大電力アプリケーションに次々と採用されています。
《 仕様とオプション 》
| 「誘電体グレード」,ロスタンジェント<10-5, 熱伝導率>1800W/mK |
|
| 両面研磨 | |
| 3インチまたは80mm, その他サイズは要相談 | |
| 0.3~1.8mm, 完全な厚みの均一性 |
ダイヤモンド光学部品
▪ ダイヤモンド ビームスプリッター
広帯域の透明性と高屈折率を持つダイヤモンドは、フーリエ変換赤外（FTIR）分光法で必要とされる赤外ビームスプリッターに最適な材料です。ダイヤモンドのビームスプリッターは、赤外線からテラヘルツ波までの広いスペクトル領域で、高分解能の分光に使用することが可能です。
主な応用分野は、宇宙空間での天体分光や地球大気の赤外線分析などです。Diamond Materials社は、極めて平坦な表面を持つダイヤモンド・ビームスプリッターの製造に特化しております。厚みの変化（ウェッジ）を明確にすることで、干渉振動を抑制することができます。
《 仕様とオプション 》
| 「オプティカルグレード」 | |
| 両面研磨。Φ40-50mmでの平面度は533nmで1/4以下 | |
| Φ1~3インチ、それ以上のサイズは要相談 | |
| 0.3~1.8mm | |
| 0.0-0.5° |
▪ ダイヤモンド ブリュースターウィンドウ
偏光した光に対して、ブリュースター配置のオプティカルウィンドウの透過率は、波長によらず100%に近づきます。これは、自由電子レーザー、多波長赤外レーザー、テラヘルツ光学系などのマルチスペクトルアプリケーションにとって重要な意味を持ちます。ダイヤモンドのブリュースター角は67.2°です。当社ではブリュースター・ジオメトリーの超高真空対応ウィンドウを提供しております。
《 仕様とオプション 》
| CVDダイヤモンド「オプティカルグレード」 | |
| 超高真空対応、ベーク可能、低波面歪み |
▪ ダイヤモンドATRユニット
ダイヤモンドは、赤外域におけるATR（attenuated total reflection）分光法の標準的な光学材料となっています。この技術は、単一または複数の反射ATR素子の表面におけるエバネッセント波を利用して、液体や固体の赤外線吸収特性を高感度で評価するものです。
このアプリケーションでは、ダイヤモンドの広帯域の分光透過性、高屈折率、堅牢な表面が利用されています。 Diamond Materials社では、マルチリフレクション測定用に、傾斜したファセットを持つ研磨済みダイヤモンドロッドを提供しております。また、鋸歯状のカップリング構造を持つシングルリフレクションATRユニットもご用意しております。
《 仕様とオプション 》
| CVDダイヤモンド「オプティカルグレード」 | |
| 多重反射または単一反射 | |
| お問い合わせください | |
| お問い合わせください |
▪ ダイヤモンド液体セル
液体セルは、間隔をあけた2つの窓で構成されおり、液体の分光分析に使用されます。可視光では石英ガラスが一般的な窓材ですが、赤外やテラヘルツのスペクトル領域ではダイヤモンドが理想のマテリアルです。この用途には、ダイヤモンドの広帯域の透明性、極めて高い化学的不活性、卓越した硬度が生かされています。上図の液体セルは、ブルカー・オプティクス社のA 145セルを改良したもので、2つのCVDダイヤモンド・ウィンドウが埋め込まれています。
高速な温度変調
ダイヤモンドの熱伝導特性により、マイクロヒーターと熱センサーをウィンドウに組み込むことで、液体の温度を非常に高速かつ正確に制御・調整することができます。これは、熱による化学反応の時間分解スペクトル分析に関して、ユニークな可能性を提供します。
《 仕様とオプション 》
| 特殊な形状や高速な温度制御を必要とするシステムについては、お問い合わせください。 |
ダイヤモンドシンクロトロンコンポーネント
▪ ダイヤモンドX線ウィンドウ
ダイヤモンドは、非常に高い硬度、高い熱伝導性、化学的不活性など、多くの特性を持っています。また、ダイヤモンドは炭素で構成されており、X線に対して透明な低Z材料になります。
シンクロトロン加速器のホワイトビームX線窓は、低エネルギーX線の吸収により、高い熱負荷を受けます。CVDダイヤモンドウィンドウは、適切なエッジクーリング技術により、ベリリウムなどと比較して、はるかに高い出力レベルに対応できます。また、CVDダイヤモンドは無害な素材であるため、動作時の安全性も確保されています。
低いX線エネルギーでも高い透過率が得られるのは、円形のシリコンサポートディスクに薄いダイヤモンド膜を取り付けた場合になります。この膜の厚さは1μm程度まで小さくすることができます。開口部の大きさは、ウィンドウに対する最大圧力差によって決まります。
《 仕様とオプション 》
| 2-70mmのフリー有効径 | |
| 5-1000μm | |
| 効率的な水冷式ジャケット UHV対応 250℃までのベークが可能 カスタムデザイン |
|
| CVDダイヤモンド「オプティカルグレード」 | |
| 両面研磨、表面粗さ<10nm rms |
▪ CVDダイヤモンド X線ビームモニター
従来のX線ビームポジションモニターは、X線ビームを遮るものであり、これを移動させるためには電動ステージが必要でした。一方、薄いダイヤモンド薄膜は、ビームの中に留まることができる透明なX線ビームポジションモニターを実現する可能性があります。このアプリケーションでは、ダイヤモンドが低Z材料であり、光学的に透明で耐放射線性があることを利用しています。薄膜内で発生した蛍光光をCCDカメラで測定することで、ビームの強度、位置、プロファイルを簡単にモニターすることができます。蛍光スクリーンモニターに代わるものとして、4象限フォトディテクターがあります。これは、狭いギャップで隔てられた4つの電極を持つ薄いダイヤモンド光検出器で構成されています。4つの光電流を評価することで、ビームの位置を高精度に決定することが可能になります。
《 仕様とオプション 》
| 独立式ダイヤモンド蛍光スクリーン | |
| 光を逃すサブミクロンの表面の粗さ、高精度レクチル | |
| 光学的に透明なダイヤモンド (蛍光収率を高めるためにドープされています) |
|
| >20μm以上 | |
| 非コーティングまたはAR/AR | |
| 75mmまで | |
| 長方形、円形、楕円形 |
▪ ダイヤモンド X線フィルター
CVDダイヤモンドフィルターは、シンクロトロン施設でX線ビームを減衰させるために使用されます。熱伝導率が高いため、高い熱量も扱うことができます。 また、金属層をコーティングすることで、実験の必要性に応じて吸収特性を調整することができます。
《 仕様とオプション 》
| 独立したダイヤモンドディスク,または銅フレームにマウントされたディスク(水冷オプション) | |
| Ti, Pt, Au, Al, W, Mo, Cu, Niなどの金属 | |
| 最大80mm | |
| 20~1000μm |
ダイヤモンドX線ターゲット
▪ ダイヤモンド X線透過型ターゲット
タングステンコーティングされたCVDダイヤモンドウィンドウを金属製のサポートフレームにろう付けしたものは、透過性のある高出力X線アノードとして非常に有用です。高エネルギーの電子ビームをタングステン層に照射することで、小さな物体の高解像度検査に最適なシングルポイントX線源が形成されます。
このアプリケーションでは、ダイヤモンドが2つの役割を果たしており、1つめとしては、ダイヤモンドは効率的なヒートスプレッダーとしてフォーカスゾーンからの熱を迅速に放散し、2つめとしては、X線透過ウィンドウとして機能します。これにより、調査対象物をX線ポイントソースのすぐ近くに配置することができ、高解像度・高倍率のX線検査に最適な条件となります。
《 仕様とオプション 》
| 2-20mmのフリー有効径 (標準:4-10mm) | |
| 100-300μm | |
| ダイヤモンド製のX線透過ターゲットを特注の金属製サポートフレームにろう付けしたもので、既存のX線管との互換性あり | |
| CVDダイヤモンド「オプティカルグレード」 | |
| ポリッシュ、表面粗さ<10nm rms | |
| 円形または楕円のフリー有効径 |
▪ ダイヤモンド X線反射ターゲット
ダイヤモンドターゲットは、主に透過型のマイクロフォーカス管に使用されます。ダイヤモンドターゲットを使用することで、これらのX線管の輝度を大幅に向上させることができます。また、反射型やダイレクトビーム型のX線管でも、性能を大幅に向上させることができます。熱伝導率が非常に高いため、薄いタングステン層からの熱を非常に効率的に放散することができ、高い熱流束密度でもターゲット材料の溶融を防ぐことができます。
《 仕様とオプション 》
| 直径2-20mm | |
| タングステンコーティングされたダイヤモンドターゲットをカスタムデザインのメタルキャリアにろう付けしたもので、既存のX線管との互換性あり | |
| 「サーマルグレード」CVDダイヤモンド (熱伝導率>1800W/mK) | |
| 400-1000μm (ダイヤモンド) |
ダイヤモンドサーマルマネジメント
▪ ダイヤモンド ヒートスプレッダー
ダイヤモンドはすべての材料の中で最も高い熱伝導率特性があります。その値は2000W/mKにも達し、銅の熱
伝導率と比較した場合、5倍ほど効率が高いです。そのため、ダイヤモンドが熱管理の分野で注目されております。特に、電気的な絶縁が必要な場合、ダイヤモンドのヒートスプレッダーとヒートシンクは比類のない性能を発揮します。Diamond Materials社では、様々な形状のCVDダイヤモンド・ヒートスプレッダーを提供しています。密着性の高いメタライゼーションにより、電子部品を直接ハンダ付けすることができ、最適な熱接触を実現します。標準的なヒートスプレッダーに加えて、当社では以下のようなヒートスプレッダーを提供しています。
・リトグラフでパターン化されたメタライゼーション
・上下のメタライゼーション間の電気的絶縁
・ストレスフリーな実装のための応力緩和スリット
《 仕様とオプション 》
| 「Thermal Qualität 」(熱伝導率>1800W/mK以上) | |
| 0.5mmまで | |
| 熱源の横方向の寸法に応じて、100~500μm | |
| お客様のご要望に応じて平面、粗面に対応いたします。 | |
| 密着性と濡れ性に優れた金属。ご要望に応じて、はんだ層(AuSnまたはIn)をご用意いたします。またご要望に応じて、リソグラフィーまたはシャドーマスクによるパターニングも可能です。 |
▪ ダイヤモンド ディスクレーザー用サブマウント
数キロワット級の光ディスクレーザーを安定して動作させるためには、高出力で優れたビーム品質を実現するための高度な実装・冷却技術が必要です。厚いダイヤモンドのヒートシンクは、効率的な放熱と共振器の機械的な安定化の両面で非常に有用であることがわかっています。
《 仕様とオプション 》
| 「サーマルグレード」 (熱伝導率>1800W/mK) | |
| 1-4mm | |
| 完全な球形からの偏差が非常に少ない高精度の平面または球形の曲面 |
３次元ダイヤモンド製品
▪ ダイヤモンド ドームツイーター
ダイヤモンドは最も硬い素材です。薄い軽量ドームの形をしているため、変形することなく非常に速く加速することができ、ハイエンドの高周波スピーカーを実現するための理想的な条件となっています。Diamond Materials社のダイヤモンドメンブレンを搭載したスピーカーシステムは、国際的なテストで優れた結果を出しています。これらの製品は、優れたトゥイーターやミッドレンジスピーカーで知られるThiel & Paetner社によって製造・販売されています。
《 仕様とオプション 》
| 12-80mm | |
| 「ホワイトダイヤモンド」「ブラックダイヤモンド」 |
▪ ダイヤモンド レンズ
ダイヤモンドのシングルレンズやレンズアレイは、テラヘルツ分光法やCO2レーザー手術で大きな注目を集めています。レーザーハンドピースの集光素子としてダイヤモンドレンズは、生体適合性、高出力処理能力、可視領域での光学的透明性（ガイドレーザービームを重ね合わせる際に重要）、堅牢な表面（洗浄が容易）などの大きな利点があります。テラヘルツ領域では、ダイヤモンドには吸収帯がなく、低屈折率であることから、理想的な光学材料となります。
《 仕様とオプション 》
| CVDダイヤモンド「オプティカルグレード」 | |
| 平凸型または平凹型 | |
| 5~1000mm | |
| 焦点距離に応じて2~50mm |
▪ 超高精度 ダイヤモンドボール
Diamond Materials社は、優れた真球度と精密な表面仕上げで高精度なダイヤモンドボールを製造しております。このボールは、炭化ケイ素のコアと厚い（50-100μm）多結晶CVDダイヤモンドのコーティングで構成されています。多結晶ダイヤモンドは耐摩耗性に優れており、単結晶ダイヤモンドの耐摩耗性を上回ります。
これらのボールは、主に計測用のプローブチップとして使用されます。特に摩耗性の高い環境（硬い素材や走査面など）では、大きなメリットがあります。長寿命、摩耗の大幅な低減、材料の蓄積のない可動表面のスキャンなどです。
《 仕様とオプション 》
| 10~100μm | |
| ナノまたは微結晶ダイヤモンド | |
| 理想的な球体からわずか10nmの偏差 | |
| 数ナノメートル |
革新的なダイヤモンド製品
▪ 量子技術のためのイオントラップ
イオントラップは、真空中でイオンを捕捉する汎用性の高いツールです。量子コンピューター、量子シミュレーション、原子時計、質量分析計、量子センサーなどの技術を実現するために使用されています。ダイヤモンドウェハーをイオントラップのベース材料として使用するメリットは以下の通りです。
– 厳しい加工公差
– 低いCTE
– イオンと電極の間隔が数百マイクロメートルでも
強力なトラップ電位を発生させることが可能
– 熱放散性の向上
– 優れた高周波誘電特性
《 仕様とオプション 》
| イオントラップは、高純度のダイヤモンドプレートを高精度のレーザーカットで加工し、上面と側面に3次元の金メッキを施したものです。デザインはお客様のご要望で作成いたします。 |
▪ CVDダイヤモンドを用いた耐摩耗部品
CVDダイヤモンドは優れた熱的特性により、様々なマイクロメカニカル用途に最適な材料となっています。高速バイメタルアクター、耐摩耗性バルブやポンプ、AFMチップ、X線レンズ、MEMSスイッチ、マイクロサージェリー用ブレードなど様々な用途に応用可能です。Diamond Materials社では、精密なレーザーアブレーション、異方性プラズマエッチング、リソグラフィーパターニング、ウェハーボンディング、センサーインテグレーション、機能性コーティングなどの加工技術を提供しています。
お気軽にご相談ください。
お気軽にご相談ください。
《 仕様とオプション 》
| 0.5~180mm | |
| 独立したダイヤモンドディスク/メンブレン、または高純度のダイヤモンドと完全に滑らかな表面を持つダイヤモンドオンシリコンのいずれか。 | |
| 高アスペクト比のディープエッチング。プラズマスムージング。 | |
| ナノ結晶薄膜、誘電性ダイヤモンド、高純度のセンサーグレード材料など、特性に合わせたCVDダイヤモンドの調整を得意としております。 |