合成ダイヤモンドの優れた特性

合成ダイヤモンドの優れた特性

特殊な分子構造を持つ合成ダイヤモンドは、世界で最も汎用性があるスーパーマテリアルと言えます。

エレメントシックスの合成ダイヤモンド製品の優れた特性は、工業、科学、家庭における驚くほど多様で先進的なアプリケーションで理想の素材として利用することができます。

様々な物性の組み合わせにより、エレメントシックスの合成ダイヤモンドは世界で最も魅力的なスーパーマテリアルになっています。エレメントシックスでは性能とコスト面で産業と科学分野に利益を生み出すために様々な新しい分野の研究を行なっています。


 


合成ダイヤモンドの特長

  • 最も広い電磁波透過スペクトラム
  • ワイドバンドギャップ(高電圧下においても低電流での制御が可能)
  • 金属と同等の導電性(ホウ素ドーピング時)
  • 既知の素材における最高の熱伝導率
  • 既知の素材における最高の熱衝撃抵抗
  • 低い熱膨張率
  • 低い誘電率と誘電損失
  • 高い電子キャリア移動度
  • きわめて低い摩擦係数
  • 化学的及び生化学的に不活性
  • 優れた電気絶縁特性

機械的特性
合成ダイヤモンドは非常に硬度が高く、きわめて摩擦係数が低いため、機械的アプリケーションへの使用には非常にメリットがあります。合成ダイヤモンドは工具の長寿命化、ダウンタイムの削減、作業コストと二酸化炭素排出量の削減をもたらしています。合成ダイヤモンドの中で最も靭性の高いものは多結晶ダイヤモンド(PCD)であり、これは石油及びガス掘削において使用される素材として圧倒的なシェアを占めています(過酷な条件下で使用できる素材は他にありません)。PCDの使用は石油掘削企業にとっても圧倒的な利益をもたらしています。さらに、非常に高い硬度以外にも超精密用途として、合成ダイヤモンドに超微細な刃付けをすることも可能です。こういった技術は、例えば眼科や神経外科などでの外科用メスの用途できわめて重要な要素となります。

光学的特性
合成ダイヤモンドは既知の物質の中で最も広いスペクトル(紫外から遠赤外、ミリ波、マイクロ波に及ぶ)を有しています。更に、その機械的及び熱的特性により、理想的な「窓材」として多くの産業、研究開発、防衛及びレーザーの用途への利用が期待されています。特に、レーザー光学用途において、合成ダイヤモンドは炭酸ガスレーザー用出力窓として最適であり、自動車産業での切断用途等に用いられています。

熱的特性
既知の物質の中で最高の熱伝導率(銅の4倍)を有する合成ダイヤモンドは、最適性能が求められる熱管理用途に理想的な素材です。合成ダイヤモンドは、蓄熱による回路の破壊や激しい性能低下の恐れのある様々なタイプのエレクトロニクスやエレクトロニクスアプリケーションにとって極めて有効です。この分野における初めての合成ダイヤモンドの成功例として、電気通信及びマイクロエレクトロニクスデバイスにおける高精度部品用の「ヒートシンク」があげられます。

電気化学的特性
合成ダイヤモンドは化学的、生化学的に不活性であり、他の脆弱な素材が破壊されてしまう過酷な物理的、化学的、放射能の環境においても耐性を持っています。また、その優れた電気化学的特性は、有機・無機化合物の効率的な酸化作用を可能にします。エレメントシックスは合成ダイヤモンドを使用した工業用、家庭用の水処理装置において豊富な実績を持っています。さらに、合成ダイヤモンド製の電極(陽極)を使用することで、家庭、レストランやホテル、病院等での使用に適切なサイズでありながら、既存の技術より効率的で信頼性の高いオゾン生成技術を確立しました。

電子的特性
合成ダイヤモンドは、低誘電率、低誘電損失、高い電子キャリア移動度、ワイドバンドギャップ(高電圧下においても低電流での制御が可能)等、優れた電気的特性を持っており、これらの特性は先進医療の分野で役立っています。例えば、眼癌患者の治療において合成ダイヤモンド製の放射能検出器は、癌細胞のみを正確に選択し、周辺の健康な細胞に影響を及ぼすこと無く治療を行なうことを可能としました。

現在、ハーバード大学の量子物理学者は、より高速なデータ処理と安全な情報伝達を実現する量子コンピュータの技術の開発の為に、エレメントシックスの提供する超高純度の合成ダイヤモンドを使用しています。

優れた半導体の特性と熱特性を併せ持つ合成ダイヤモンドは、ビッグバンの謎を解明する為の研究に重要な貢献をしています。合成ダイヤモンドは、スイスのCERN研究所に設置された大型ハドロン衝突型加速器での素粒子検出器に用いられ、25ナノ秒ごとの陽子衝突を測定する能力を持つ、超高速かつ放射線耐性を持つセンサーとして使用されています。

音響特性
エレメントシックスのCVD(化学気相成長)ダイヤモンドは、高性能スピーカーの重要部品として使用されています。エレメントシックスのCVDダイヤモンド製ツィーターは、70KHzの超高音の再生を可能とし、限りなくクリアで透明なサウンドの実現をもたらしました。エレメントシックスは、最高の音響特性を持つスピーカードームを作成する為に、CVDダイヤモンドを複雑な形状においても正確な厚さで成長させる技術を確立しました。この合成ダイヤモンドツィーターは、Bowers & Wilkins社のフラグシップモデルである800シリーズスピーカーに搭載されています。

研究開発の指針
更に次のような取り組みも行なっています。エレメントシックスの研究開発の指針は、お客様の様々な目的に応じて、スーパーマテリアルの特性を活かした技術革新を実現することです。これを達成するために、エレメントシックスは自社の研究開発施設の利用に加え、ウォーリック大学、ハーバード大学、ヴィトヴァーテルスラント大学など世界有数のスーパーマテリアル研究機関との共同研究も行なっています。

エレメントシックスの合成ダイヤモンド、cBN、ScD、超硬が産業及び科学分野にもたらす可能性についての詳細は、産業分野アプリケーション技術革新ページを参照して下さい。