ダイヤモンドは高温高圧だけではなく、気相蒸着で作ることもできます。この場合は減圧下です。メタンやエタノールと水素を流して、炎や放電などで水素ラジカルを発生させると、熱力学的に安定なsp2炭素が水素ラジカルと反応して気相に戻りやすいことを利用します。sp3炭素は水素ラジカルとの反応性がより低いので基板に堆積してダイヤモンドができるという原理です。適正な温度は約1000℃の狭い範囲です。下記は簡単な歴史と宝石級ダイヤモンドの例が載っていますが、ここで紹介されている会社はもうありません。なかなか宝石を作るビジネスは難しいということかなと思います。
https://www.gia.edu/doc/Gem-Quality-Synthetic-Diamonds-Grown-by-a-Chemical-Vapor-Deposition.pdf
CVDは薄膜成長のため得られるため、どうしても2次元的な形状になってしまいます。
エピタキシャル成長させるには基板はダイヤモンドそのものか、金属Ir(イリジウム)が格子定数のマッチングがよいため使われます。
最初のCVDダイヤモンドの合成は1954年だそうです。マイクロ波プラズマを用いて高速で成長させる方法は日本で発明されたと私は理解しています。最近はワイドギャップ半導体としての応用も検討されており、車載のパワー半導体（高温で使えるので放熱器が小さくて済む）や放射能検出器（放射能の侵入を邪魔しない、雑音が少なく感度がよい）として期待されています。p型はホウ素ドープで簡単にできるのですが、n型はリンですが、高濃度にドーピングができません。窒素は炭素の空孔とセットのNV centerとして存在する黄色いダイヤモンドとなり、ピンク色の蛍光が出ます。量子コンピュータの材料候補として研究がおこなわれていますが、磁場などの超高感度センサーは実用に向かっている反面、量子コンピュータ向けはやや手詰まり感が見えます。
月曜日に紹介した論文は、液体基板を用いることとプラズマが不要なところが新しいと思います。明日見ましょう。
英語は https://en.wikipedia.org/wiki/Iridium から。
iridium イ「リ」ディウム 原子番号77、1803年英国のS.Tennantが白金の王水に不溶な不純物として発見。名前の由来はギリシャ神話の虹の女神Iris(イリス)。化合物の多彩な色から
goddess ゴッデス 女神
iris 「ア」イリス 瞳の虹彩（「虹」が入っていますね）。カメラのアイリス。植物のアヤメ
corrosion-resistant 腐食に強い
“The dominant uses of iridium are the metal itself and its alloys, as in high-performance spark plugs, crucibles for recrystallization of semiconductors at high temperatures, and electrodes for the production of chlorine.”
dominant 支配的な
alloy 合金
spark plug 自動車のエンジンの点火プラグ。3万ボルトをかけて放電させてガソリンと空気の混合気体にタイミングよく着火させる。
crucibles るつぼ
※ 最近のイオンゲージ真空計や質量分析計の熱イオン化フィラメントはイリジウムでできています。切れにくくなりました。
“Iridium is found in meteorites in much higher abundance than in the Earth’s crust.”
meteorites 「メ」テオライツ 隕石
much higher abundance ずっと豊富に
Earth’s crust 地球の地殻
“the unusually high abundance of iridium in the clay layer at the Cretaceous–Paleogene boundary gave rise to the Alvarez hypothesis that the impact of a massive extraterrestrial object caused the extinction of dinosaurs and many other species 66 million years ago”
Createceous（白亜紀）-Paleogene（古第三紀） boundary（境界） 6600万年前。C-P境界とも呼ぶ。中生代の白亜紀と新生代の古第三紀の境界で、恐竜をはじめとして大量の生物が絶滅した。その地層にイリジウムが大量に含まれていることから、物理学者のアルバレズ（素粒子実験でノーベル賞）が隕石衝突を提案、実際メキシコ湾にチクリューブ衝突孔が発見された。
crater クレーター、火山の噴火口、または隕石衝突の跡。
clay 粘土
hypothesis ハイ「ポ」せシス 仮説
dinasaur 「ダ」イナソー 恐竜
“Iridium is white, resembling platinum, but with a slight yellowish cast.” わずかに黄色味をおびる。
cast 写真用語のようです (wikipedia) A colour cast is a tint of a particular colour, usually unwanted, that evenly affects a photographic image in whole or in part. Certain types of light can cause film and digital cameras to render a colour cast.