第I編　ダイヤモンドの材料技術
第1章　単結晶ダイヤモンドの高圧合成
1　はじめに
2　温度差法
3　高純度化技術
4　結晶性向上技術
5　大型高品質単結晶の育成技術
6　おわりに
第2章　単結晶ダイヤモンドの気相合成
1　はじめに
2　気相法の発展
3　CVD法の分類・比較
4　ダイヤモンドの気相成長
5　成長速度
6　異常成長粒子発生の抑制
6.1　aパラメータ制御
6.2　オフ基板上のステップフロー
6.3　窒素添加効果
7　マイクロ波CVD法によるダイヤモンド単結晶の合成例
7.1　プラズマ分光
7.2　成長速度
7.3　成長表面形態
7.4　大型化
8　ウェハ化
9　おわりに
第3章　多結晶ダイヤモンドの合成
1　はじめに
2　プラズマ活性化法
2.1　マイクロ波プラズマ法
2.2　高周波(RF)プラズマ法
2.3　直流(DC)プラズマ法
2.4　アークプラズマジェット法
3　熱活性化法
4　燃焼炎活性化法
5　レーザ活性化法
第4章　ナノ結晶ダイヤモンド薄膜
1　はじめに
2　CVDによるナノ結晶ダイヤモンド薄膜の合成手法
3　ナノ結晶ダイヤモンド薄膜の合成手法
3.1　原料ガスレシピ(高炭素源濃度)
3.2　合成温度(低温)
3.3　基材表面の前処理(ナノ結晶ダイヤモンド粒子による種付け)
4　表面波プラズマCVDによる大面積ガラス基板の透明ナノ結晶ダイヤモンド薄膜コーティング
5　まとめ―ナノ結晶ダイヤモンド薄膜のエレクトロニクス応用への期待
第5章　一桁ナノダイヤモンド粒子とホモエピタキシャル膜
1　背景
1.1　はじめに
1.2　開発途上
2　一桁ナノダイヤモンド粒子の製造
2.1　爆轟と凝結
2.2　一次粒子への解砕と精製
3　ホモエピタキシャル膜
3.1　理想的結晶成長核か?
3.2　新しいコーティング方法
4　展望
4.1　加工対応性
4.2　健康リスク
4.3　生産について
4.4　解砕について
4.5　用途
第II編　ダイヤモンドのエレクトロニクス特性及び関連要素技術
第6章　半導体特性
1　ダイヤモンドの結晶構造
2　ワイドバンドギャップ半導体としてのダイヤモンド
3　ダイヤモンド半導体の特徴的性質
4　おわりに
第7章　p型ホモエピタキシャルダイヤモンド薄膜の半導体特性
1　はじめに
2　ホモエピタキシャル薄膜成長
3　p型電気伝導性
4　光学特性
5　ショットキーダイオード
6　まとめ
第8章　n型ドーピングと半導体特性
1　はじめに
2　n型伝導制御への挑戦
3　リンドープn型ダイヤモンド薄膜の気相成長
4　リンドープダイヤモンドの電子物性
5　リンドープダイヤモンド薄膜の電気特性
6　pn接合素子への展開
第9章　表面電子エネルギー状態
1　はじめに
2　ダイヤモンド表面電子エネルギー状態についての2000年前後の研究
3　高濃度リンドープ・ダイヤモンドの表面電子エネルギー状態と電界放射メカニズム
3.1　高濃度リンドープ・ダイヤモンドの表面エネルギー状態
3.2　高濃度リンドープ・ダイヤモンドからの電界放射メカニズム
4　リンドープn型ダイヤモンドの表面電子エネルギー状態
5　表面欠陥準位
6　表面電気伝導層の表面電子エネルギー状態
第10章　光学特性
1　はじめに
2　純粋なダイヤモンド
3　不純物の影響
3.1　窒素不純物
3.2　ホウ素不純物
3.3　ニッケル,コバルト不純物
3.4　その他不純物(水素,リン,シリコン)
4　照射の影響
5　塑性変形の影響
6　ラマン散乱
7　おわりに
第11章　熱物性
1　はじめに
2　単結晶ダイヤモンドの熱伝導率
3　多結晶ダイヤモンドの熱伝導率
4　ダイヤモンドの熱膨張率
第12章　超伝導
1　はじめに
2　ダイヤモンドへのキャリア注入
3　ダイヤモンドの絶縁体―金属―超伝導転移
4　高圧合成ダイヤモンド
5　CVD法によるダイヤモンド合成
6　ホモエピタキシャル薄膜の合成と評価
7　超伝導転移温度のホウ素濃度依存性
8　有効キャリア濃度
9　ダイヤモンドの超伝導特性
10　まとめ
第13章　プロセス技術
1　はじめに
2　ドライエッチング技術
2.1　プラズマエッチング
2.1　2.1.1　エッチングレイト
2.2　エッチング面の平坦性の改善
2.3　加工体側壁の垂直性の改善
2.4　2段階プラズマによる平坦性と垂直性の改善
2.5　プラズマエッチングによる損傷と表面汚染
2.6　プラズマエッチング技術により作製されたデバイス例
2.6.1　チップアレーの例
2.6.2　レンズの例
2.7　イオンビームエッチング
2.7.1　平行イオンビーム
2.7.2　集束イオンビーム
3　選択成膜
4　絶縁膜形成
4.1　p型ダイヤモンド上の絶縁膜
4.2　水素終端p型表面伝導層上の絶縁膜
5　まとめ
第14章　オーミックコンタクト
1　はじめに
2　金属/半導体界面の電気伝導機構
3　コンタクト抵抗率の測定原理と方法
4　オーミックコンタクトの理想的な界面構造と作製法
5　p型ダイヤモンドのオーミックコンタクト
6　n型ダイヤモンドのオーミックコンタクト
6.1　実験手順
6.2　電極材料とダイヤモンド結晶の影響
6.3　イオン打ち込みによるオーミックコンタクト形成
6.4　ドナー不純物の選択ドーピングによるオーミックコンタクト形成
7　まとめ
第15章　表面修飾
1　はじめに
2　終端元素による分類
2.1　水素終端
2.2　酸素終端
2.3　ハロゲン終端
2.4　窒素終端
2.5　硫黄終端
3　有機分子修飾
3.1　有機化学反応
3.2　ラジカル反応
3.3　電気化学反応
3.4　光化学修飾
3.5　金属粒子固定
4　まとめ
第III編　ダイヤモンドのエレクトロニクス応用技術
第16章　ヒートスプレッダ/ヒートシンク
1　はじめに
2　放熱に関する簡易的な理解
3　ダイヤモンド単体のヒートシンク
4　ダイヤモンド複合材料のヒートスプレッダ
5　コーティングダイヤモンド膜のヒートスプレッダ
第17章　表面弾性波デバイス
1　はじめに
2　SAW用ダイヤモンドウェハ
3　デバイス構造と特性
4　実用化されたSAWデバイス
4.1　光通信,無線通信用フィルタ
4.2　発振器
5　ダイヤモンド系材料を用いた新たな取り組み
第18章　X線・光学窓,光学部品　
1　はじめに
2　ダイヤモンドの種類と光学特性
3　光透過応用
3.1　赤外分光測定用窓
3.2　高出力CO2レーザ窓材
3.3　光学レンズ
3.4　超高圧装置用アンビル
4　X線,電磁波透過型応用
4.1　高出力マイクロ波,ミリ波用窓
4.2　SR用分光結晶
4.3　X線関連の応用
4.3.1　XMA用透過窓
5　その他の応用
6　おわりに
第19章　放射線検出器　
1　はじめに
1.1　放射線計測からみたダイヤモンド
1.2　ダイヤモンドによる放射線の計測
1.3　14MeV中性子エネルギースペクトロメータとしてのダイヤモンド放射線検出器
2　高圧高温合成IIa型ダイヤモンド単結晶のキャラクタリゼーション
2.1　窒素・ホウ素不純物および構造欠陥
2.2　中性子放射化法による金属不純物測定
3　放射線検出器としての基本特性評価
3.1　各種人工ダイヤモンドの放射線検出器としての動作
3.2　IIa型ダイヤモンド結晶中における電荷キャリア輸送特性
3.3　ホウ素ドープダイヤモンド電極による分極現象抑制の試み
3.4　光照射下による捕獲準位の推定
4　検出器性能の現状把握
4.1　14MeV中性子応答関数測定
4.2　高温動作特性
4.3　耐放射線性
5　性能改善の試み
5.1　高圧高温合成超高純度IIa型単結晶ダイヤモンド
5.2　CVD単結晶ダイヤモンド
5.3　積層型CVD単結晶ダイヤモンド
6　まとめ
第20章　電気化学電極材料としての展開
1　はじめに
2　ダイヤモンド電極の合成
3　ダイヤモンド電極の電極としての特徴
4　多結晶ダイヤモンド薄膜電極を用いた応用例
4.1　残留塩素
4.2　シュウ酸
4.3　タンパク質(がんマーカーを含む)
4.4　亜鉛(Zn)
5　高機能を目指した新しいダイヤモンド電極を用いた応用例
5.1　イオン注入ダイヤモンド電極
5.1.1　イリジウムイオン注入ダイヤモンド電極におけるヒ素の検出
5.1.2　銅イオン注入ダイヤモンド電極におけるグルコースの選択的検出
5.2　金属複合ダイヤモンド電極(ヒ素(3価,5価)の選択的検出)
5.3　ダイヤモンドマイクロ電極(ドーパミンのin vivo検出)
6　おわりに
第21章　光センサへの技術展望　
1　はじめに
2　紫外線センシングの原理
3　ダイヤモンド光センサのデバイス構造
4　これまでに報告されているダイヤモンド紫外線センサの性能
5　ダイヤモンド紫外光センサの応用分野
第22章　パワー半導体デバイスへの技術展望
1　はじめに
2　パワーエレクトロニクス産業を取り巻く社会情勢
2.1　地球温暖化問題と省エネルギー対策
2.2　エネルギー源の多様化と電力自由化
3　ワイドギャップ半導体技術開発とダイヤモンド素子の性能指標
4　ダイヤモンドパワーデバイス開発
4.1　ダイオード
4.2　トランジスタ
5　高温環境下での電極信頼性評価
6　海外でのダイヤモンドパワーデバイス研究プロジェクト状況
7　今後の課題と展開
第23章　高周波デバイスへの技術展望　
1　なぜダイヤモンド高周波デバイスか
2　水素終端ダイヤモンドFET作製方法
3　水素終端ダイヤモンドFET直流特性
4　水素終端ダイヤモンドFET高周波小信号特性
5　水素終端ダイヤモンドFET高周波雑音特性
6　水素終端ダイヤモンドFET高周波動作解析
7　水素終端ダイヤモンドFET高周波大信号特性
8　イオン注入によるドーピング
9　まとめ
第24章　ダイヤモンドを用いたDNAおよび1塩基ミスマッチ検出
1　はじめに
2　ダイヤモンド表面の特徴と化学修飾
3　ダイヤモンド上の生体分子固定化
4　ダイヤモンド電界効果トランジスタ(FET)によるDNAおよびSNPsの検出
4.1　SGFETによるDNA検出のメカニズム
4.2　SGFETとISFETの比較
4.3　SGFETによるDNA塩基ミスマッチの検出
4.4　まとめ
第25章　電子放出デバイスへの技術展望　
1　電子放出材料としてのダイヤモンドの可能性と課題
1.1　ダイヤモンドの電子放出材料としての可能性
1.2　ダイヤモンドの電子放出材料としての課題
2　ダイヤモンド電子放出デバイスの研究動向
2.1　熱電子源とその応用開発動向
2.2　電界放出電子源とその応用開発動向
2.3　二次電子放出電子源とその応用開発動向
第26章　MEMSへの技術展望
1　はじめに
ダイヤモンド膜のマイクロマシニング
2.1　微細パターニング
2.1.1　選択成長
2.1.2　ドライエッチング
2.1.3　表面マイクロマシニング
3次元マイクロ構造体の形成
2.2.1　モールド法
2.2.2　接合技術
3　ダイヤモンドMEMSデバイスの開発動向
3.1　熱センサ
3.1.1　温度センサ(サーミスタ)
3.1.2　フローセンサ
3.2　機械量センサ
3.2.1　圧力センサ
3.2.2　加速度センサ
3.3　走査型プローブ顕微鏡
3.4　高周波MEMS(RF MEMS)
3.4.1　マイクロスイッチ
3.4.2　MEMS共振器
3.5　バイオMEMS
3.5.1　化学分析チップ
3.5.2　熱式インクジェットヘッド
4　ダイヤモンドMEMSの技術課題
5　おわりに