ぼくの社会人キャリアの半分以上の時間で関わっているダイヤモンド電極ですが、

 一般の人はまず聞いたことのないものだと思います。



ダイヤモンドといえば、まず思い浮かぶのは宝石としてのダイヤモンドです。

「ダイヤモンドは永遠の輝き」なんていうコピーもあるくらい、人々を魅了する宝石ですね。



もう一つはダイヤモンドカッターなどの工業用ダイヤです。

こちらはダイヤモンドの硬さを応用した用途ですね。



このように、すでに多方面で活躍しているダイヤモンドですが、

意図的に不純物を添加したダイヤモンドを合成することにより、

半導体としての応用が期待されるようになりました。

ぼくが関わっているダイヤモンド電極はその一例です。




ダイヤモンドの製造方法

ダイヤモンドの合成方法で知られているのは、

1955年にアメリカのゼネラルエレクトリック(GE)社が成功した高温高圧法だと思います。


 先述のダイヤモンドカッターなどに使われているダイヤモンドパウダーはこの方法で作られています。



 対してダイヤモンド電極の製造で用いられる方式はCVD法と言われ【CVD: Chemical Vapor Deposition(=化学気相蒸着)】減圧下で気体原料から目的の物質を得る方法です。


 CVDではメタンなどの炭素を含むガスと水素からダイヤモンドを合成します。

1982年にダイヤモンドのCVD成膜技術が発明されて以来、脈々と研究が続けられています。




ダイヤモンド電極とは

ダイヤモンドは本来、5.5 eVのバンドギャップをもつ優れた絶縁体です。



ところがCVD合成中にアクセプターとなるボロンを導入することにより導電性を得ることができ、

ボロンのドープ量をコントロールすることにより、抵抗率のコントロールができます。

(正確には、ボロンをドープしなくてもCVDダイヤ表面近傍には電気伝導領域が存在する。 これは、ダイヤ表面が水素でほぼ完全に終端され、P型半導体となっているからです)



このように絶縁体のダイヤモンドを半導体化できることがわかってからは、

シリコンに代わる究極の半導体材料として注目を浴びています。



 例えば放射線ディテクター、パワーデバイス、生体センサー、耐高圧デバイス、次世代半導体など、

盛んに研究が行われています。



様々な分野に応用可能なダイヤモンドですが、 金属並みの導電性を与えると化学電極として優れた特性をしめします。



このブログで扱うダイヤモンド電極はまさに、この化学電極としてのダイヤモンド電極です。




ダイヤモンド電極の用途

ぼくが発展を期待している分野は、環境や医療、それを含めた社会インフラの分野です。


例えば、

・汚水・汚泥処理(有機物分解)
・温暖化改善(炭酸ガスの還元)
・生体センサー
・医療現場での消毒(オゾン水)
・学校や駅など公共施設での手洗い用水(オゾン水)
・家庭での手洗い用水(オゾン水)
・トイレの洗浄水で除菌抗菌(オゾン水)
・化粧の下地作り(オゾン水)

 などなど、



 特にオゾン水の分野は新たな(それもかなり大きな)市場ができ、経済的にもプラスになると思います。



参考書籍








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