(57)【要約】マスクされ制御されたイオン注入を、アニーリングもしくはエッチングと併せて、CVDで形成した単結晶ダイヤモンドに使用し、光学用途にも、ナノ電子機械装置形成にも、医療装置形成にも使えるような構造を作成できる。イオン注入法は、ダイヤモンドの成長表面下に一種類もしくは複数種類の原子を入れ込む際に使われる手法であって、ダイヤモンドの成長表面下の所定の深さに、ピーク濃度の原子を有する被注入層を形成するために用いられる。この組成物を、適切な条件の非酸化環境下で加熱して、ダイヤモンド基層と被注入層とを分離する。剥がれた構造に対してさらにイオン注入を行って、望みのままに構造をまっすぐに伸ばしたり曲げたりすることもできる。また、硼素添加を用いて、導電性ダイヤモンド構造を作成することも可能である。【選択図】図２
2008526682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤモンド上にパターン化したマスクを形成するステップと、
前記マスクを通して、前記ダイヤモンドを、選択されたエネルギー量でイオン注入に曝露するステップと、
前記ダイヤモンドを処理して、前記注入されたイオンに近接する空孔を、前記マスク上のパターンに応じて形成するステップと
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記マスクを通して、前記ダイヤモンドを、複数の選択されたエネルギー量でイオン注入に曝露するステップ
をさらに含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記空孔が、前記複数回の曝露の前記エネルギー量に依る深さを持つことを特徴とする、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記空孔が、前記ダイヤモンドの異なる高さに在るチャネル間を通る垂直線を含むことを特徴とする、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記空孔が、前記ダイヤモンド内の給源と、前記ダイヤモンドの表面との間を通る、垂直線を含むことを特徴とする、請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記ダイヤモンドが、単結晶CVDダイヤモンドを含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記イオン注入が、水素イオンを含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記イオン注入が、炭素イオンを含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記ダイヤモンドを処理するステップが、
前記ダイヤモンドを、前記注入されたイオンの周りの前記ダイヤモンドの剥離を引き起こすに足る温度まで加熱するステップ
を含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記ダイヤモンドを処理するステップが、
前記注入されたイオンの周りの前記ダイヤモンドをエッチングするステップ
を含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記空孔が、流体用構造を含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
ダイヤモンド上に複数のマスクを形成するステップと、
前記ダイヤモンドを、前記マスクを介して、選択したエネルギー量でのイオン注入に選択的に曝露するステップと、
前記ダイヤモンドを処理して、前記マスク上の種々のパターンに対応する、前記ダイヤモンドに近接する前記注入されたイオンを除去するステップと
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項１３】
前記マスクおよび前記注入量を、三次元ダイヤモンド構造を形成するために選択することを特徴とする、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記三次元ダイヤモンド構造が、ひらいたカンチレバーを含むことを特徴とする、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記三次元ダイヤモンド構造が、少なくとも異なる層上の二つの微小管（キャピラリー）に接続した空孔を有する、多層細線パターンを含むことを特徴とする、請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
前記ダイヤモンドを、ひとつのマスクを通した、選択された複数のエネルギー量でのイオン注入へと曝露することで、垂直方向の空孔を形成するステップ
をさらに含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項１７】
前記空孔が、前記複数回の曝露における前記複数のエネルギー量に依存する深さを有することを特徴とする、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記空孔が、前記ダイヤモンドの異なる高さに在るチャネル間を通る垂直線を含むことを特徴とする、請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
前記空孔が、前記ダイヤモンド内の給源と、前記ダイヤモンドの表面との間を通る、垂直線を含むことを特徴とする、請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
前記ダイヤモンドが、単結晶CVDダイヤモンドを含むことを特徴とする、請求項１２記載の方法。
【請求項２１】
前記イオン注入が、水素イオンを含むことを特徴とする、請求項１２記載の方法。
【請求項２２】
前記イオン注入が、炭素イオンを含むことを特徴とする、請求項１２記載の方法。
【請求項２３】
前記イオン注入が、異なるマスクを使う異なる曝露において、水素イオンと炭素イオンをともに含むことを特徴とする、請求項１２記載の方法。
【請求項２４】
前記ダイヤモンドを処理するステップが、
前記ダイヤモンドを、前記注入されたイオンの周りの前記ダイヤモンドの剥離を引き起こすに足る温度まで加熱するステップ
を含むことを特徴とする、請求項１２記載の方法。
【請求項２５】
前記ダイヤモンドを処理するステップが、
前記注入されたイオンの周りの前記ダイヤモンドをエッチングするステップ
を含むことを特徴とする、請求項１２記載の方法。
【請求項２６】
構造をCVDダイヤモンドで蔽う方法であって、
ダイヤモンド種子を前記構造に播くステップと、
前記種子上でCVDダイヤモンドを成長させて、前記構造の所望の部位をCVDダイヤモンドで蔽うステップと
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項２７】
前記ダイヤモンド種子が、ナノ結晶ダイヤモンドを含むことを特徴とする、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
前記ナノ結晶ダイヤモンドを、揮発性溶液中の前記構造に播くことを特徴とする、請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
前記溶液が、アルコールを含むことを特徴とする、請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
前記溶液が、接着剤を含むことを特徴とする、請求項２８記載の方法。
【請求項３１】
前記接着剤が、フォトレジストを含むことを特徴とする、請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
前記CVDダイヤモンドが、約200℃から100℃の範囲の温度で成長することを特徴とする、請求項２６記載の方法。
【請求項３３】
前記CVDダイヤモンドが、単結晶CVDダイヤモンドであることを特徴とする、請求項２６記載の方法。
【請求項３４】
前記ダイヤモンドが、導電性になるよう添加されることを特徴とする、請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
前記CVDダイヤモンドの成長が、前記装置の異なる面上での複数のステップを経て行われることを特徴とする、請求項２６記載の方法。
【請求項３６】
構造物と、
前記構造物を選択的に蔽うCVDダイヤモンド層と
を含むことを特徴とする、移殖可能な医療装置。
【請求項３７】
CVDで生成した単結晶ダイヤモンドと、
前記単結晶ダイヤモンド内部に形成された筒状空孔と
を含むことを特徴とする、装置。
【請求項３８】
CVDで生成した単結晶ダイヤモンドと、
前記単結晶ダイヤモンド内部に形成された円板状空孔と
を含むことを特徴とする、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願〕
本出願は、United States Provisional Application serial number 60/643,390 "Diamond Medical Devices"（2005年01月11日出願、この参照により本開示に含まれる）の利益を請求するものである。また、本出願は、United States Patent Application Serial No. 11/178,623 "Structures Formed in Diamond"（2005年07月11日出願、この参照により本開示に含まれる）の優先権を請求するものである。また、本出願は、United States Patent Application Serial No. 11/056,338 "Diamond Structure Separation"（2005年02月11日出願、この参照により本開示に含まれる）の優先権を請求するものである。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンドは、生体組織に対して高い適合性を呈する。現在のところ、ダイヤモンドをin situ用途に用いても、発癌性もしくは毒性は示しておらず、バルク形態では生物学的に不活性であることも明らかになっている。ダイヤモンドはさまざまな方法で合成できる。しかし、ダイヤモンドは加工が難しい材料であるので、生物学的な物質を扱うための構造物を形成するにあたっては、新たな技術が必要となる可能性がある。
【０００３】
近年の典型的な半導体は珪素に基づいたものであって、その電気的特性を改変するためにさまざまな元素が添加（ドープ）されている。例えば、珪素に燐を添加することで、余剰の電子を与えることができるため、四個の価電子しか持たない珪素に第五の電子によって機能するn型半導体材料が得られる。同様に、珪素に硼素を添加すると、余剰の「正孔」すなわち電子の抜け孔を持つp型珪素が得られる。これは、硼素の持つ価電子の数が、珪素のそれよりもひとつ少なく即ち三個であるためである。
【０００４】
n型珪素とp型珪素を接触させると、その接合部を過るひとつの方向に、他の方向よりも電気が流れやすくなる。n型材料とp型材料をさらに複雑な構成に組み立てることで、各種のトランジスタ、集積回路、およびその他の装置を作成できる。
【０００５】
しかし、こうした半導体装置の性能には、用いる半導体材料に固有の特性によって制限がかかってしまう。例えば、プロセッサ集積回路を構成するトランジスタおよびその他の装置が消費しうる電力量によって、プロセッサの速度は制限される。そして過剰な速度で動作した場合には、文字どおり融けてしまうこともありえる。また、或る量の電力を消費するトランジスタを小さめの領域内に多めに詰めこむにつれて、一定領域内に発散される熱の量も増大してしまうため、サイズ面での減少にも制限が生じる。個々のトランジスタやダイオードの物理的なサイズは一般に非常に小さいので、ダイオードのような単純なデバイスでさえも、高周波数・高電力用途に使用すれば、電力面での制限を受けてしまうのである。
【０００６】
より高性能且つより小型の電子装置を得る上で、より大きな電力消費量と、より高い半導体装置密度とを実現できるような半導体装置が切望されている。
【発明の開示】
【０００７】
マスクして制御したイオン注入法を、アニーリング（焼き鈍し）もしくはエッチング（蝕刻）とくみあわせて、CVDで形成した単結晶ダイヤモンドに使用することで、光学用途にも、ナノ電子機械装置の形成にも、医療装置の形成にも使えるような構造物を作成できる。イオン注入法は、ダイヤモンドの成長表面下に一種類もしくは複数種類の原子を入れ込む際に使われる手法であって、ダイヤモンドの成長表面下の所定の深さに、ピーク濃度の原子を有する被注入層を形成するために用いられる。この組成物を、適切な条件の非酸化環境下で加熱して、ダイヤモンド基層と被注入層とを分離する。剥がれた構造物に対してさらにイオン注入を行って、望みのままに構造物をまっすぐに伸ばしたり曲げたりすることもできる。また、硼素添加を用いて、導電性ダイヤモンド構造を作成することも可能である。
【０００８】
或る実施形態においては、イオン注入によって、ダイヤモンドの所望の箇所にナノチャネルをつくる。マスクを使って注入の幅と長さを調整することができ、また、注入用出力の量を選択することで、注入の深さを制御できる。ダイヤモンドを加熱することにより、注入をするまさにその時もしくはその近傍の時点で、剥離が発生する。こうした剥離箇所を、ナノチャネルとして用いることも可能であって、流体を搬送するために使用してもよいし、導波器の低屈折率部位として使うこともできる。
【０００９】
さらに、注入の大きさと形状を調整して、加熱して剥離を起こした際に、エタロン、光学フィルター、もしくは光偏向器を形成するようにしてもよい。或る実施形態においては、約500nmの円形状が使われる。マスク工程の使用と注入深さによって、数多の機械構造を形成することができ、例えば珪素でできた機械構造をつくることができる。ひとつもしくは複数のダイヤモンド層から成る合成ダイヤモンドのさらなる層を、注入後に成長させることも可能である。
【００１０】
なおもさらなる実施形態においては、ダイヤモンド以外の材料から成る装置（珪素やゲルマニウムを基礎とする装置など）を、CVDダイヤモンドで被覆して、酸化から護られ且つ高い生体適合性を持つ装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下の記載では、本明細書の一部である付図を参照して、実施可能である具体的な実施形態を示す。こうした実施形態群は、当業者が本発明を実施する上で充分であるよう詳細に記載されている。また、本発明の範疇から逸脱することなく、構造的・論理的・電気的な改変を加えた他の実施形態を利用することもできる、ということを理解されたい。したがって、後述する記載は、限定を旨とするものでは無く、本発明の範疇は付随する請求項によって規定されるものである。
【００１２】
本出願の第一の節では、単結晶ダイヤモンド内にNv中心を制御して生成する手法について述べる。単結晶ダイヤモンド内に構造物を築くことが可能な、種々のイオン注入工程が開示されている。その後にこうした工程を使って、医療装置の節に記載するような他の説明文中で述べる構造物を生成することもできる。また、単結晶ダイヤモンドへの添加（ドーピング）を行って、種々の半導体特性および導体特性を得ることについての記載もさらに述べる。こうした特性は、ダイヤモンド内に形成するナノ機械装置およびマイクロ機械装置と組み合わせて使用可能である。
【００１３】
ダイヤモンド内のN-V中心は、制御した生成が可能である。或る実施形態においては、CVD工程を用いて形成する単結晶ダイヤモンドに、成長工程中に窒素を封入した後、焼き鈍しをしてN-V中心を除去する。そうしてから、含めるN-V中心の数を制御した単結晶ダイヤモンドの薄層を形成する。これらのN-V中心は、電子回路で使えるQubit（量子ビット）を形成する。
【００１４】
Qubit装置は、高度に制御された純度を持つダイヤモンド内に形成される。N-V中心をその数を高度に制御しつつ作成して、各N-V中心が、別のN-V中心のおのおのから孤立し、且つ、磁気スピンを有する他の元素（N-V0、Ns、および13C（炭素13）など）からも孤立するように構成できる。或る実施形態においては、単独で孤立したN-V中心群を使って、クラスターからでは無く個々の原子から情報を得る。さらなる実施形態においては、13Cに近接するN-Vを有することが望ましい。なおもさらなる実施形態においては、ダイヤモンドが高い結晶品質（crystal perfection）を有する。これは、欠陥（imperfections）によってスピン寿命が短くなってしまうことと、窒素が転位などの欠陥部位で孤立しやすいこととから、濃度が高くなり、さらにそれにともなって近接するスピン間の相互作用の影響が発生し、且つ寿命が短くなってしまうことを考慮するためである。
【００１５】
或る実施形態においては、ダイヤモンドのホスト物質内に光を制御して入出することができる。Qubitが発光すると、その光は球面状に放射されることになり、また全ての点で光の強度が非常に弱く、検出は難しいと考えられる。Qubitは、光を集めて最小限の方向へと送り出す導波器の内部に置かれる。ダイヤモンドは非常に大きな屈折率（可視光に対して2.4）を持つため、こうした導波器として理想的である。ダイヤモンドの薄層の両面を空気もしくは真空に触れさせると、こうした導波器が得られる。ダイヤモンドは、空気よりも充分に高い屈折率を持つため、導波器へ伝播してきた光線は、ダイヤモンド導波器の内壁で反射し、まさにこのダイヤモンド導波器に束縛されることになる。ダイヤモンド導波器内部のQubitに関して述べると、Qubitから放射される光の大部分が導波器へと伝送されることになるので、容易に回収と検出が行える。また、他の形態の伝送も利用でき、例えば、プラズマ式導波器もしくはスロット式導波器といった手段を利用できる。なおもさらなる実施形態においては、小型の金属線を使って、Qubitからの光を引き出す。この光は、ダイヤモンドで被覆した金属線の外側を伝播してゆくことになる。
【００１６】
Qubit装置の構築方法のひとつには、HPHT法で単結晶を成長させるステップと、所望量の窒素原子（すべてがNsとなる）を入れ込むステップと、ダイヤモンドに照射を行って炭素空孔をつくるステップと、焼き鈍して炭素空孔に窒素原子が入るようにすることでN-V中心を生成するステップとが含まれる。この方法では、照射によって結晶がかなり損傷してしまい、Qubit寿命が縮んでしまう可能性がある。
【００１７】
HPHTダイヤモンドにN-V中心を生成する別の方法には、ダイヤモンドを成長させる際に、チタンもしくはアルミニウムのゲッターを併置してダイヤモンドからすべての窒素を除去するようにして、後からイオン注入法で窒素をダイヤモンド内の選択した箇所に入れ込むステップ、が含まれる。装置製造に適すると考えられる大型ダイヤモンドウェハの作成には、この方法は向かないと思われる。
【００１８】
図１は、或る実施形態例に係る、N-V-中心 110 を有するダイヤモンド結晶格子 100 を示すブロック図である。また、中心 110 は種々の荷電状態に存るN-V中心を示すものでもある。上述したように、N-V-中心 110 とは、ダイヤモンド内の置換部位に在り、炭素空孔 120 と隣接した、窒素 115 のことである。図１では、N-V-中心 110 を他のN-V中心から孤立させることで、隔離したN-V-中心が、他の中心の持つスピンと他の構造による影響を受けないようにして、Qubitを形成している。
【００１９】
ダイヤモンド内のN-V-中心 110 には、Oubitに基づいた装置に求められるような数々の属性がある。中心 110 は、低出力マイクロ波を使って容易に励起でき、また、容易に検出できる（波長675ナノメートルの放射）。ダイヤモンド内のこうしたN-V-中心は、長い寿命（60から500マイクロ秒間）を持ち、且つ室温での作業ができる。また、ダイヤモンドは、高い透光度と高い光屈折率を持つため、導波器や他の光学構造物の作成が可能である。
【００２０】
N-V中心の生成方法のひとつには、CVDで成長させたダイヤモンドの使用が含まれる。CVDダイヤモンドは、純度を高度に制御しつつ大型に成長させることが可能であって（US Patent No. 6,582,513参照）、純度・厚さ・特性を制御した層を持たせることができる。CVDダイヤモンドでは、窒素濃度を高くしたりまたは低めることで、13Cを有する薄層もしくは13Cを持たない薄層を形成できる。N-V中心生成を制御する上で使える手段はいくつか存在する。
【００２１】
CVDダイヤモンドは、N-V-、N-V0、およびNsのすべてが安定な条件下で成長する。さらには、これらの状態の比率は、成長条件、濃度、および成長後の熱処理によって変更することもできる。加えて、いかなる状態の窒素も実質的に含まない基板を成長させてから、その後に、窒素を所望の量のみ含んだダイヤモンド膜を成長させることも可能である。この膜が含む窒素原子の数は、濃度と厚さの函数になると考えられるため、N-V-中心を他のすべての中心から隔離できるのである。言い換えれば、所与の体積のCVD成長ダイヤモンド内に生成できることがわかっている濃度のN-V中心を使う場合、ダイヤモンド層は非常に薄くなり、これは則ち生成するN-V中心の数がとても少なく且つ互いに隔離されている、ということである。
【００２２】
さらなる実施形態においては、膜をCVD成長させるための炭素源中に、所望量の13Cを含める。このようにするには、ガス源中の13Cを涸渇させて行ってもよいし、あるいは13Cの量を高めることで行うこともできる。或る実施形態においては、N-V-中心が他のN中心と相互作用しないようにするために望ましい距離を、約2ミクロンとする。これは約10ppbにあたると見積られており、既に実証もされている。加えて、名目純度（only nominal purity）のダイヤモンド層を成長させてから、高温で焼き鈍しを行って、すべてのN-V中心をNsに転換することもできる。こうすることで、NsはN-V-波長の光信号を有さないため、離れ離れになっているN-V原子群からの余計な信号を除くことができる。また、高純度な層と、特定の数のN-V中心を含む層とが交互に来るように、多数の層を成長させることで、孤立したN-Vを隣接する層に有する三次元構造を得ることができる、ということを理解されたい。各層は、後述するような導波器として設計でき、さらには複数の別の機能を持つようにもできる。
【００２３】
上述した実施形態群のそれぞれにおいては、N-V中心は結晶塊中に無作為に散在するが、これらは装置の作動中に容易に検出でき、また検出用の標識を施すこともできる。
【００２４】
さらなる実施形態においては、種々の形態のダイヤモンドを使用でき、例えば、天然から採掘したダイヤモンド、高圧高温処理で製造したダイヤモンド、CVD形成ダイヤモンド、もしくは他の種類のダイヤモンドを使うことができる。こうしたダイヤモンドを焼き鈍して、N-V中心を破壊してから、注入を行って所望の密度のN-V中心をつくりだすことができ、さらなる注入を行って導波器をつくることもできる。
【００２５】
別の方法では、所望の同位体純度を持つ膜を具えた超高純度の結晶塊、もしくはそうした膜を持たない超高純度の結晶塊を使って、熱処理して残存するすべてのN-V中心を破壊し、その後、単独で孤立したN-V中心を所望の位置に注入する。そうしてから、高純度のダイヤモンドの掩蔽層を層上で成長させることができる。
【００２６】
導波器は、N-V中心の近傍に形成して、そのN-V中心と光学的に結合させることができる。或る実施形態においては、水素をダイヤモンド内に縞状に注入してから、この構造物を熱処理して、ダイヤモンド片を、その下に在るダイヤモンドから分ける空隙をつくりだすようにする。このダイヤモンド片は、実質的に空気に繞かれており、ダイヤモンド構造物の内部および外部に信号を送るための光導波器として使用される。これによって、高度に単離した光信号の入出ができるようになり、単独のダイヤモンドチップ上で、光の入出を行うための複合チャネルが実現できる。また、増幅器、格納手段、および計算手段などといった、さらなる複数の機能を、単独の光学チップ上で得ることもできる。複数のエネルギーを以って注入を行うことで、隔離層により互いを深さ方向に隔てられた複数の細片が得られ、三次元的に光学的に孤立したQubit構造物を製造できる。こうした構造物を用いることで、装置の容積の大部分が活用できるようになると考えられるため、装置の大きさを充分に縮小できることになる。また、スロット式導波器も作成可能である。
【００２７】
分離型チャネル式導波器の場合、こうした導波器を熱サイクル処理もしくは電圧サイクル処理にかけて、導波器のところどころまたは導波器の長さの全体に亘って、立ち上がりもしくは立ち下がりを起こさせることで、導波器の特性を改変可能である。こうした導波器は本質的に、嵌め殺し型の装置（fully attached device）となる。こうした導波器は、光を明滅させるスイッチとして使用でき、あるいは、光を別のチャネルへと移送するスイッチとしても使用できる。或る実施形態においては、Qubit、光スイッチング、およびMEMS技術を、付加的な処理とともに同一チップ上で組み合わせる。マスクをするかもしくは何らかの他の模様づけ（パターン化）を施した注入法と、リフトオフ法とを用いることで、幅広い導波器構造物の構築が可能となり、例えば、薄膜、板、細線、円板、およびこれらの形状の組み合わせといった構造物の構築が可能であって、これらの構造物のすべては、光電子装置およびMEMS装置において用いるように改変と交換ができるようになっている。また、こうした導波器の形状とその近接するものとの設計により、通常は開であるスイッチや通常は閉であるスイッチならびにミキサーを構築することもできる。
【００２８】
また、ダイヤモンドQubitを、他の半導体と組み合わせて形成することもできる。ダイヤモンドは、珪素、砒化ガリウム、窒化ガリウム、炭化珪素、もしくはIII-IV合金などの他の半導体と接合できる。こうした半導体は、ダイヤモンド基板上で成長させることができる。ダイヤモンドと他の半導体との接合により、レーザー、検出器、および、ダイヤモンドQBITに直接集積する関連回路などの光電子装置が、従来技術に係る給源、装置、および系に対して入出力を行えるようになる。このようにすることで、従来技術に係るコンピュータとQBITに基づく次世代コンピュータで使われる高速相互接続のための、光バスの基盤が得られることになる。前述した技術と手法の組み合わせにより、全く新規な集積Qubit-半導体装置（QSD）群が実現可能になる、と考えられている。
【００２９】
図２は、ダイヤモンドの側方からの断面図であって、或る実施形態例に係る、マスクされたイオン注入工程を描いたものであり、この工程は、上述したように形成したQubitの近傍に、導波器を作成するためのものである。或る実施形態においては、このQubitが孤立したQubitであって、そのQubitの位置を導波器形成の指標に使うことで、Qubitが導波器内部に在るように構成する。さらなる実施形態においては、既に形成された導波器の内部に、Qubitを形成する。
【００３０】
或る実施形態では、ダイヤモンド基板 210 をマスク 215 で蔽う。マスク 215 は、所望のエネルギー量で注入されるイオン 220 を充分に遮蔽できる物質からつくる。マスクはさまざまな形状をとることができるが、そのうちの一例の形状を図３の上面図に番号 310 として示してある。この実施形態においては、マスクは細長い長方形であり、所望の深さに細長い注入 225 ができる。
【００３１】
図４は、イオン注入と加熱をした後の図２のダイヤモンド 210 の側方からの断面図であって、空隙 410 がダイヤモンド 210 内に形成されている。空隙 410 により、番号 420 として示したダイヤモンド片の一端に、低屈折率領域をつくりだせる。ダイヤモンド片 420 の他方の端は、必然的にダイヤモンド 210 の上面となり、空気に曝され、且つダイヤモンド片 420 の屈折率よりも低い屈折率を持つ。このため、ダイヤモンド片 420 は導波器を形成する。Qubit 430 はダイヤモンド片 420 内部に形成されるので、このダイヤモンド片によって、光を捕捉してQubitへと与え、Qubit内の変化を検出し且つ作用を及ぼす機構が得られる。ダイヤモンド片 420 の形状を、所望の光源 440 と光検出器 450 とに光路を与えるように変更することができ、さらに、光源 440 と光検出器 450 はそれぞれ、ダイヤモンド基板の内部もしくは上もしくはそれから離れた箇所に形成した処理回路にも接続可能である。また、種々の実施形態においては、光源 440 と光検出器 450 とを、ダイヤモンド基板の内部もしくは上もしくはそれから離れた箇所に置くことができる。導波片 420 に光を入出させるために、光ファイバー接続もしくは光合波器を形成することもできる。
【００３２】
或る実施形態においては、パターン化したイオン注入を使用して、ダイヤモンドの成長表面下に一種類もしくは複数種類の原子を入れ込んで、ダイヤモンドの成長表面下の所定の深さにピーク濃度の原子を有する被注入層を形成する。この組成物を適切な条件の非酸化環境下で加熱して、合成ダイヤモンド構造物を剥離する。
【００３３】
一般的に云ってこうした非酸化性雰囲気としては、酸化を踏まえた反応をするに足る濃度の酸素を含まない任意の雰囲気、が含まれる。こうした雰囲気の例としては、不活性ガス（ヘリウム、ネオン、アルゴンなど）、ならびに他の酸素不含ガス（水素、窒素など）が含まれる。こうした雰囲気の供給に使う環境には、プラズマ、真空などが含まれうる。
【００３４】
本発明に係るいくつかの実施形態においては、種々の初期ステップを、イオン注入段階に先立って行うことも、または並行させることもできる。こうしたステップのひとつとしては、基板を選択するステップが含まれる。単結晶CVDダイヤモンドを成長させる際には、こうした基板に単結晶ダイヤモンドを使うことができる。
【００３５】
基板の選択を踏まえて、基板の（少なくとも）大きい方の表面のひとつを鑑別することができ、また任意に、イオン注入のために下拵えすることもできる。ダイヤモンド表面の調製には、表面を化学的および／もしくは物理的につくりあげる際に援用できる任意の適切な手段が含まれ、例えば、従来技術に係る研磨手段による研磨が含まれる。この種の調製は、イオン注入に先立って実行できる。典型的には、イオンの注入は、設定した距離から、ダイヤモンドの成長表面を均一な流束で過るように行い、注入された化学種の層が、基板表面の輪郭を写し取るように構成されることになる。ということはつまり、基板の被注入表面に欠陥が存在すると、通常は、それに対応する影響が注入の概観（所定のピーク原子層の構成など）にも反映することになる。よって、ダイヤモンドの表面を研磨すると、実質的にこうした構造をも研磨したということになると考えられる。基板の調製は、こうした欠陥を最初に除く上で重要であると云える。加えて、いくつかの実施形態においては、例えば溶媒もしくは当該技術分野で公知の他の適切な方法（プラズマエッチング法、気相エッチング法など）を用いて、イオン注入をするために表面全体を清掃する。研磨による損傷により、望まざるN-V中心の生成を引き起こしてしまう可能性もある。研磨したダイヤモンドの表面をさらに蝕刻して、こうした損傷およびN-V中心を取り去ることもできる。
【００３６】
通常のイオン注入は、高真空、高電圧、および比較的小さいビーム電流という条件下で行う。当該技術分野で公知であるように、通常のイオン注入には、化学種をイオン化してから、化学種を電場で加速して、加速・イオン化した化学種を基板へと送る、という工程が含まれる。加速させる運動の速度により、化学種は通常は基板の外表面を貫通して、基板の図２に番号 225 として示した部位内に届いてそこで停まる。
【００３７】
この部位は、基板の被注入層内に在る。或る実施形態においては、化学種を基板に向けて加速する際に、基板の表面に対してほぼ垂直もしくは鉛直方向の角度をつけて行う。しかしながら、化学種を基板に向けて加速するときにはさまざまな角度をつけて行ってもよい。通常、用いる化学種に応じて、電場で調節を行って、注入深さを定めることができる。典型的な例を述べると、電場の電圧を高めると、化学種のエネルギーも高まるので、結果的に化学種を基板内により深く注入できる。なお、基板は、種々の結晶形状のうち任意のものとすることができる、ということを熟考されたい。例えば、基板を、所定の幾何構造（立方体、円錐、角柱、角錐、楔形、もしくは、それらの切頭体などのその他の幾何構造）のいずれかとすることができる。
【００３８】
化学種は、通常は基板内の部位（部位 225 など）に辿りつくまでに、基板の上面を貫通する。化学種のピーク濃度は、深さ範囲の終端（end of range depth）として知られる特定の深さにおけるものとする。なお、化学種をひとつの深さ（深さ範囲の終端）でのみ示しているが、これは説明を簡潔にするための措置であることを当業者は正しく理解できる。イオン注入の後、化学種は、深さ範囲の終端およびその近傍の部位全般に亘り分布する。
【００３９】
イオン注入の開始前に、注入する化学種を選んでおく必要がある。化学種の選択にあたっては多くの変数を考慮し、例えば、費用および利用度（アベイラビリティ）、さらには、後述するように、化学種が基板の格子構造に与えると予想される損傷がどの程度であるかということ、などを考慮する。
【００４０】
イオン注入を行う間に、（イオン化した）化学種を基板の結晶格子内に送り込むと、格子内の被注入箇所が、通常は膨張もしくは拡大する。このようなやりかたで格子が過剰に膨張すると、被注入層内部に緊張が生じるのが普通である。したがって、過剰な緊張により被注入層が損傷する可能性がある。こうした損傷は、通常は被注入層内の転位もしくは亀裂として顕れる。こうした転位により、通常は、上質の合成ダイヤモンドの成長（例えば、CVDにより、欠陥もしくは転位が無いかまたはその程度が小さい、ダイヤモンドを製造すること）に関して好ましいとは云えない、基板の外表面が生成されてしまう。しかしながら、格子の膨張の仕方（the manner in which lattice dilation）は数多のやりかたで制御可能であると、実際に確信されている。
【００４１】
或るやりかたには、注入に適する化学種を選択するステップが含まれる。本発明に係るいくつかの実施形態においては、従来技術に係るイオン注入法を使って、水素イオンをダイヤモンド基板内に注入する。水素の共有結合半径は小さいので、被注入層内で起こる格子膨張も小程度にとどまる。つまり、被注入層内の緊張（と損傷）がほとんど無い、ということである。一般的に云って、注入する化学種の共有結合半径が大きくなるにつれて、好ましい表面（例えば欠陥や転位の少ない表面）ができる可能性は低くなってしまう。
【００４２】
一般的には、本発明に係る方法におけるイオン注入には、注入後に基板から被注入層の一部を剥離しやすいものであるような任意の化学種を使用できる。つまり、基板内への適切な注入ができるように化学種が選ぶ、ということである。こうした化学種の例は、原子単体である元素がほとんどではあるが、すべてがそうであるというわけではない。本発明に係るいくつかの実施形態においては、基板が、その上で合成ダイヤモンドを成長させるための役割も担う。つまり、好ましい化学種とは、基板内へと適切に注入してからの剥離が可能であって、且つ、基板上に好ましい成長表面を形成して、そこから上質の合成ダイヤモンドが得られる、というものである。したがって、基板に望ましからざる損傷を与えてしまうこと無く、基板内へ適切に注入できるような化学種が、選択されることになる。一般的に云って、小型から中型の化学種（小型から中型の共有結合半径を持つ化学種）が好ましい。こうした化学種の例としては、ヘリウム、リチウム、硼素、炭素、酸素、燐、および硫黄などの原子種が含まれる。しかし、本発明に係る方法の実施形態には、大型の化学種（大型の共有結合半径を持つ化学種）も含まれうる。これらの実施形態においては、化学種の注入に影響する他のパラメーター（化学種の添加量および化学種のエネルギー量など）を考慮して、大型化学種を注入することを前提として基板の格子構造が損傷する程度を抑えるようにする。
【００４３】
被注入部位における格子構造の損傷度は、注入した化学種の添加量により抑えることができる。なおここで添加量（dose）とは、基板内に注入された原子の面積あたりの密度（atoms/cm2）として定義される。例えば、化学種を高添加量で注入すると、低添加量で化学種を注入した場合に較べて、基板へ化学種が与える損傷は一般に大きくなる。（イオン化された）原子種が、基板へと飛んでゆくときには、化学種が基板内に食い込む範囲の終端（一般に「損傷範囲の終端」（"end of range damage"）と呼ばれる）の近傍で、基板の格子構造が受ける損傷が概して最大となる。
【００４４】
要するに、この範囲の終端での損傷度が、総添加量の函数となる、ということである。しかし、ダイヤモンド結晶内で剥離を起こす能力もまた、総添加量の函数となる。添加量が少なすぎると、剥離が起こらなくなってしまい、また、特定の実施形態に関して多すぎる添加量を用いると、今度は損傷が過大になってしまってダイヤモンドの成長に悪影響が出る可能性がある。いくつかの実施形態においては、添加量を約 1 x 10e14 atoms/cm2 から約 1 x 10e20atoms/cm2 までの範囲と定め、またより好ましくは、添加量を約 1 x 10e15 atoms/cm2から約 1 x 10e18 atoms/cm2 までの範囲と定める。大型の化学種を注入する場合、格子構造への損傷を抑えることを目的として、この範囲の下限値の添加量を選択するのが一般に好ましい。逆に、注入する化学種が小型から中型である場合は、この範囲内の添加量であれば概して適性がある。
【００４５】
加えて、ダイヤモンドの成長表面にかかる格子構造損傷の程度は、イオン注入に使う電場の電圧を変更することで、調節が可能である。電場の電圧を高めると、それにつれて化学種のエネルギーも上昇してゆき、その結果として基板内に化学種をより深く注入できる。つまり、特定の化学種について、基板内の或る特定の注入深さ（深さ範囲の終端）付近に、その化学種のピーク濃度が注入されるように、エネルギー量を選択できる、ということである。この深さは、任意の箇所において約500オングストロームから約20,000オングストロームまでの範囲となるようにできる。特定の化学種についての深さ範囲の終端までの距離は、その化学種のエネルギーを減らすことで縮めることが可能ではあるが、エネルギーをあまりに大幅に減らしてしまうことは薦められない。
【００４６】
本発明に係るいくつかの実施形態においては、エネルギー量を約10KeVから約10,000KeVの範囲に設定する。また別の実施形態においては、エネルギー量を約50KeVから約500KeVの範囲に設定する。大型の化学種を注入する際には、基板の格子構造の損傷を抑えるために、化学種のエネルギーをここで述べた範囲の上限値となるよう選ぶのが望ましい。こうすると、大型化学種が、ダイヤモンドの成長表面からさらに離れた深さにまで注入されるため、格子構造のすべての損傷を、ダイヤモンドの成長表面から隔絶しやすくなる。逆に、本発明に係る方法において、小型から中型の化学種を注入する際には、化学種のエネルギーはもっと自由に選択できる。
【００４７】
化学種の添加速度は、注入中の基板の温度に影響しうる。添加速度が大きすぎると、被注入層内の部位が要らざる黒鉛化を起こしてしまう可能性がある。本発明に係るいくつかの実施形態においては、添加速度を約 0.05マイクロアンペア/cm2 から約 100ミリアンペア/cm2 の範囲内に設定する。また、他の実施形態においては、添加速度を約 0.1マイクロアンペア/cm2 から約 500マイクロアンペア/cm2 の範囲内に設定する。
【００４８】
或る実施形態においては、複数種のエネルギー量で複数回の注入を行った後、基板を加熱して、異なる高さにそれぞれ間隙（ギャップ）を生成する。或る実施例では、エネルギー量を150KeV、155KeV、および160KeVとしてH2の注入を行い、こうした間隙を三個作成する。こうすると、隔離されたN-V中心に応じたポテンシャルを有する三段構造（導波器など）が得られる。
【００４９】
当業者は、本明細書の記載を踏まえれば、注入する化学種と使用するエネルギーの具体値を基に、深さ範囲の終端を測定する手法を正しく理解することができる。こうした計算法は、TRIM（Transport of Ions in Matter; イオン注入過程）計算として公知である。J. P. Biersack et al., A Monte Carlo Computer Program for the Transport of Energetic Ions in Amorphous Targets, Nucl. Instr. Meth., pp. 174:257 (1980) を参照のこと（この参照により本開示に含まれる）。また、J. F. Ziegler et al., In the Stopping and Range of Ions in Matter, Pergamon Press, N.Y., vol.1 (1985) も全体的に参照されたい（この参照により本開示に含まれる）。表１には、いろいろな化学種をさまざまなエネルギー量で、基板として使うダイヤモンド種子に与えたときの、深さ範囲のだいたいの終端を挙げている。ダイヤモンド種子が、HPHTダイヤモンドであるか、CVDダイヤモンドであるか、または天然ダイヤモンドであるかにはかかわらず、各化学種についての深さ範囲の終端はほぼ一定である。示しているように、水素などの化学種ではエネルギー量を増やしてゆくと、深さ範囲の終端もまた増加してゆく。硼素と炭素を含んだ化学種について、約200keVのエネルギー量として計算を行ったところ、化学種の原子径が増大するにつれ、それに対応する深さ範囲の終端が減ってゆくことが示された。また、炭素を注入用化学種として使用した場合には、水素と同様の深さ範囲の終端（1900オングストロームから2000オングストローム）を得るために、エネルギー量を四倍に高める必要があると考えられる、ということに留意されたい。
【００５０】
【表１】
2008526682.tif 000003
【００５１】
ダイヤモンド組成物に熱処理を施すときには、非酸化性雰囲気下で行う。こうした処理を行うには、照射源、伝導源、もしくは対流源（すべて当該技術分野で公知である）を含んだ適切な任意の手法を使用できる。一般に、こうした熱処理に用いる温度範囲は、約1100℃から約1800℃までの範囲とするのが好ましく、さらには、約1100℃から約1500℃までの範囲とするのがより好ましい。適切な雰囲気と温度を組み合わせることで、合成ダイヤモンドと被注入層部分とが自発的に剥離するようになる上で理想的な環境が得られる。
【００５２】
図５は、ダイヤモンドの側方からの断面図であって、或る実施形態例に係る、カンチレバーを形成するためのマスクされたイオン注入工程を描いたものである。この実施形態においては、第一のマスクを使って、ほぼ長方形の部位を形成し、この部位がその裡でカンチレバーがひらいて自在に動ける凹部の大きさを定めることになる。また洞察できる通り、長方形以外の形状も使用可能である。使おうとする元素の大きさに依り、注入の深さを変更して、カンチレバーの下の部位全体と、カンチレバーの側部とに、充分な密度のイオンが注入されるようにすることで、カンチレバーをひらいて動かす際に、充分な動作が行えるようにすることができる。したがって、マスクを、カンチレバーの縁およびひらいた方の端よりも（少なくとも若干は）拡げるようにする。
【００５３】
イオン注入によって凹部の基礎を築いた後、図６（イオン注入マスク 600 の上面図）に示したような新たなマスクを使って、例えば或る実施形態ではカンチレバーを形成する。このマスクによって、カンチレバーの側部と、ひらいた端を越えた先とに注入を行えるので、突出部 610 がカンチレバー自体の形状を定めることになる。マスクを介して用いる注入時のエネルギー量は、カンチレバーの側部およびひらいた端に、充分な密度のイオンを注入できるように設定する。この注入では、ダイヤモンド基板の表面から、カンチレバーの下に定まる凹部に至るまでの注入深さを変更することができる。このようにして、図７に示したようなひらいたカンチレバーを、非酸化性環境下で加熱する。なお図７は、或る実施形態例に係る、ひらいたカンチレバーの梁桁 710 の側方からの断面図である。あるいは、縁部に炭素注入を行い、加熱、電気分解、もしくは酸化性酸を介して酸化させて蝕刻することで、カンチレバーをひらくことも可能である。
【００５４】
或る実施形態においては、カンチレバーの梁桁 710 は、ひらいたときに上向きに反りかえりやすい。カンチレバーの梁桁がひらく前か、もしくはひらいた後に、カンチレバーの上部にさらなる注入を行うことができる。こういった注入を行うと、その注入の深さと密度に依存した圧が表面にかかり、カンチレバーがまっすぐになろうとする。さらに注入を続ければ、カンチレバーの梁桁を実際に下向きに曲げることも可能である。
【００５５】
カンチレバーの梁桁 710 の形成から喩られるように、ひとつもしくは複数のマスクを使い、且つ複数回の注入の深さを変えることで、所望の材料を除去するようにして、数多の他の三次元構造を形成可能である。こうした構造物を酸溶液でさらに洗って、注入を施したダイヤモンド材料の不要な残余を除いてもよい。こうした構造物は、汎用NEMs装置およびMEMs装置といった多様な用途に使用できる。これらの装置は、センサーや他の機械装置といった、Qubit装置にとどまらない広汎な用途（医療装置など）にも有用である。
【００５６】
図８は、或る実施形態例に係る、光学構造物を形成するためにマスクした、ダイヤモンドの側方からの断面図である。或る実施形態においては、マスク 800 が、ひとつもしくは複数の丸型開口部 810 の列を含む。所望の深さに注入をしてから加熱した後、図９に示したように円板様空孔 910 の列ができる。なお図９は、図８のダイヤモンドの上方からの断面図である。円板様空孔 910 は、或る実施形態においては、ポンプもしくは光偏向器として機能できる。ダイヤモンドの表面近傍に形成を行った場合は、ダイヤモンドの表面は若干泡立つ。こうした泡状構造は、色変化などの光干渉縞効果をもたらすことがある。或る実施形態においては、これらの円板の直径は約500nmとなる。他の形状・大きさも簡単に作成できる。
【００５７】
或る実施形態においては、さらにマスクと注入を用いて、円板様空孔のそれぞれの上に在るダイヤモンドを完全に剥がし、小型のレンズなどの構造物を形成できる。こうした構造物の厚さは、注入を行う高さを束縛条件として、望む侭に選ぶことができる。或る実施形態においては、レンズの厚さを約50umとし、エタロンもしくは光フィルターの作成に使う。注入の深さと加熱を変更することに加えて、レーザー、およびレンズを剥がすための他の手法を使って、レンズを剥がすこともできる、ということに留意されたい。いくつかの実施形態においては、1um未満の厚さを用いる。また、この厚さを、こうした構造物を含む光学装置の動作に望まれる波長の函数で決めることもできる。
【００５８】
〔医療用途〕
ダイヤモンドは、生体組織に対して高い適合性を呈する。現在のところ、ダイヤモンドをin situ用途に用いても、発癌性もしくは毒性を呈しておらず、バルク形態では生物学的に不活性であることも明らかになっている。したがって、ヒトを含む生体内にて使用する医療用の装置、整形器具、器材、道具、センサー、および他の構造物、に組み込むにあたっては、ダイヤモンドは非常に望ましい材料である。こうした医療用構造物は、上述した工程を使ってCVDダイヤモンドから直接形成してもよく、あるいは、現在使用されている材料から形成した後にCVDダイヤモンドで蔽って、生体適合性を高めるようにしてもよい。外被を得るにあたっては、所望の表面か、または構造物全体を、ナノ結晶ダイヤモンドで蔽ってから、その表面上にCVDダイヤモンドの薄層を成長させるようにするとよい。こうしたダイヤモンド層に、所望する添加剤（ドーパント）を入れて導電性にすることができ、あるいは、希望するなら非導電性にすることもできる。
【００５９】
或る実施形態においては、所望の特性を得るには、CVDダイヤモンドの50nm厚の外被で充分である。こうした特性には、生体適合性、さらには、被覆した構造物の酸化を阻害する能力、が含まれる。或る方法では、ナノ結晶ダイヤモンドを、構造物の所望の箇所に播く。ナノ結晶ダイヤモンドは市販されており、また構造物へ用いる際にはアルコールに懸濁させてもよい。構造物をこのアルコール懸濁液に浸して、アルコールを揮発させて、構造物上に所望の量のダイヤモンド種子が残るようにすることができる。また、ダイヤモンド種子に用いる、粘着性担体（フォトレジストなど）を使い、後から消散させることができる。CVDダイヤモンド層を種子から形成するに際しては、例えば、種々の工程温度（構造物の熱収支または耐熱度に応じて、500から1000℃、もしくは約200℃、など）で種子から成長させることができる。構造物の所望の箇所をCVDダイヤモンドで蔽う上で充分な程度に、CVDダイヤモンドを種子上に成長させる。こうした外被を複合してつくって、構造物全体を蔽うようにすることもできる。
【００６０】
用途のうちには、外科用小刀およびドリル刃が含まれる。CVDダイヤモンドを被せることで、耐久性が向上する。歯科用ドリル刃、神経外科用ドリル刃、もしくは整形用ドリル刃などのドリル刃の場合には、CVDダイヤモンド構造もしくは外被によって、耐久性が向上するだけでは無く、ドリル刃をさらに浸蝕せずとも所望の程度の鋭さを得ることができる。また、鈍いドリル刃である場合にも、穿鑿速度を調節しやすくなるという望ましい特性を得ることができる。
【００６１】
さらなる用途として、整形用装置の性能を向上できる。人工の膝関節、股関節、肩関節、および肘関節を形成する球体関節（ball and socket）機構またはカブ（cub）機構には、CVDダイヤモンドを選択的に被せることができ、あるいはいくつかの実施形態においては、CVDダイヤモンドでこうした機構全体をつくることもできる。さらなる装置（椎間円板置換物、螺子、歯床（plate）、結節など）を、ダイヤモンドで形成することも、またはCVDダイヤモンドで蔽うことも可能である。
【００６２】
CVDダイヤモンドで形成したもしくは蔽った装置を心臓に使う用途としては、カテーテル系（動脈を清掃するための回転刃、ステント、放熱弁（heat valve）など）が含まれる。これらの装置のすべては、摩耗速度および剥離速度がともに遅いため、耐用年限が長いと考えられる。
【００６３】
ナノ医療用途としては、蛋白質、組換え体蛋白質、ならびに／あるいは、レトロウイルス、内共生ウイルス（endovirus）、およびプラスミド技術を送達する装置を包むために、CVDダイヤモンドを使う、ということが含まれる。
【００６４】
上述したような、マスクした注入工程は、多種多様な医療関連装置をつくるためにも使用できる。上述した注入法を用いて、生体内に移殖可能な薬剤送達装置をつくることができる。こうした装置の一例を、図１０に番号 1000 として簡単なブロック図で示した。薬剤を内包する給源 1010 は、ダイヤモンド、珪素、もしくは他の基板材料でできており、その材料に応じた適切な手法でつくられている。珪素からつくる場合には、数多の基礎的な光蝕刻法を使って、構造を形成できる。犠牲層を使って、給源 1010 と、ポンプ 1020 へとつながる第一の管もしくは溝 1015 を形成できる。なおここでポンプ 1020 は、小型の泡状構造をしており、所望時に作動して体積を制御できる機能を有する。ポンプ 1020 は、排出管もしくは排出溝 1025 にさらにつながっており、流体を排出できるようになっている。
【００６５】
ポンプ 1020 を、電圧の適用によって作動させるか、もしくは圧電材料を使って機械的に作動させることで、泡状部を制御して圧潰および復元させることができる。こうすることでナノ流体スイッチもしくはポンプが得られる。このようにしてから、上述したように珪素装置 1000 をCVDダイヤモンドで蔽う。CVDダイヤモンドを二回適用することも可能であって、二回目の適用の際には装置を裏返して、装置の裏側を蔽うようにする。
【００６６】
装置 1000 をダイヤモンド（CVDダイヤモンドなど）でつくる場合には、このような構造を形成するために、異なる形態のイオン注入・焼き鈍し工程を使用できる。管 1015, 1025 などの小さめの構造は、水素イオン注入および焼き鈍し工程で形成できる。さらなる実施形態においては、大型のイオン種（炭素など）を（必要であれば）複数のエネルギー量で注入することで、給源 1010 およびポンプ構造 1020 といった大きめの構造を形成可能である。こうした注入を行うと、ダイヤモンド内に黒鉛が生じることがあるが、こうした黒鉛層は、酸化させて蝕刻し、硫酸・硝酸混酸を使って除去（attack）することが可能である。こうした酸は、管 1015, 1025 から導入できる。或る実施形態においては、管 1015, 1025 は、単独のつながった管として形成され、その後に給源 1010 を蝕刻するための導路となる。こういった、大きめの開口部を形成する工程では、水素注入および焼き鈍しの工程の全般に亘って熱収支が保たれるようにする。
【００６７】
さらなる実施形態においては、種々のエネルギー量でマスクした炭素イオン注入を行うことで、給源 1010 から装置 1000 の表面へと至る経路（via）を形成できる。この経路により、蝕刻がやりやすくなり、さらには、装置に所望の薬剤をすばやく装填できるようにもなる。また、回路を実装することで、ポンプ 1020 の表面に、制御された電圧もしくは適切な圧力をかけて、ポンプが作動できるようにすることも可能である。なおもさらなる実施形態においては、付加的なポンプもしくは泡状構造 1030 を形成して、給源と排出路との間に二つのポンプが来るように構成できる。適切な手順を以って運転が行われると、流体が汲みあげられて所望の方向へと確実に流れるように作動する。なお、装置 1000 の形状は長方形として示してあるが、実際の形状を、in situ用途に適合させる上で望まれるように変更してもよい。また、管と給源の大きさも、所望の作動パラメータが得られるように変更可能である。
【００６８】
或る実施形態においては、上述の技法を用いて、ダイヤモンド内の複数の深さに、微小管および他の流体用構造を形成できる。こうした構造物には、単結晶ダイヤモンド、単結晶上のナノ結晶、および単結晶ダイヤモンドの上面に載った多結晶を使用可能である。或る実施形態においては、図１１の装置 1100 のような装置を、異なる深さ間に相互接続を築くようにして形成できる。第一の深さに在る微小管 1110 を、低電圧での第一のマスクした注入を使って形成する。第二の深さに在る微小管 1120 を、装置 1100 内のより深いところに、高電圧でのマスクした注入を使って形成する。一回もしくは複数回の注入（化学種は同一であっても異なったものであってもよい）を行って、相互接続もしくは経路 1130 を、二つの微小管 1110, 1120 の間に形成する。
【００６９】
複数回の注入をエネルギー量を変更しつつ行うことで、経路を作成可能である。焼き鈍しを行って微小管を開口させ、さらには経路を開口させることも可能である。経路を炭素イオン注入を使って形成する場合は、上述した蝕刻法で、経路を開口させることができる。必要であれば、蝕刻液（etchant）を、開口した微小管を通して供給することもできる。また、水で電気分解し、且つ微小管の両端間に電流を通すことで、黒鉛を取り除くこともできる。
【００７０】
種々の実施形態においては、複雑な流体用構造を形成するために、複数の高さに複数の微小管および経路を形成して、さらにそれらの間をつなぐ、複数の微小管および経路を形成することもできる。上述したような泡状構造を微小管内に組み込んで、交叉する微小管もしくはチャネル間でのスイッチまたはポンプとして機能させることも可能である。給源および他の所望の構造（隔膜、カンチレバーの梁桁、および、両端が指示された梁桁を含む）を付加することもでき、こうした構造に多種多様な機能を担わせることも可能である。こうした装置はダイヤモンドでつくられるか、もしくはCVDダイヤモンドで被覆することができるため、in situ用途において高い生体適合性を発揮することになる。
【００７１】
微小管の寸法は変えることもでき、例えば5〜10nmの幅から、ミリメートル範囲の幅に至るまでに変えることもできる。また、微小管の長さも所望に形成できる。どちらの寸法も、微小管の形成時に注入をマスクすることにより制御可能である。
【００７２】
或る実施形態においては、微小管 1110 を、その一部が導電性となるように添加を行いつつ、形成できる。こうした添加をダイヤモンド装置 1100 の形成中に行うと、微小管 1110 の上部が導電性となり、そして管の残りの部分が、未添加のCVDダイヤモンドの誘電体特性を有するように構成できる。電気パルスを使って、微小管を開閉させるようにして、スイッチとして機能させることができる。さらなる実施形態においては、微小管の導電部位の両端に電極を配置して、微小管内部の流体の導電性を測定することができる。
【００７３】
なおもさらなる実施形態においては、図１２のブロック図に示したように、光センサーおよび発光器をダイヤモンド中に埋め込むか、またはCVDダイヤモンドで被覆する。珪素基板 1205 は、光検出器 1220 に導波器 1230 で接続された、発光器 1210 を有する。CVDダイヤモンド外被 1235 は、珪素構造物をカプセル化するために使われる。ダイヤモンド外被 1235 により、珪素構造物の保護と、珪素構造物の酸化抑止という効果が得られる。したがって、構造物は生体内に移殖でき、且つ生体適合性を有する。或る実施形態においては、導電性入力路 1240 が、光検出器 1210 からダイヤモンド層を通って（ここでは例えば、珪素とダイヤモンド層の両方に添加が行われて、ダイヤモンド層に接点がつくられている）、延びている。導電性出力路は番号 1245 につくられ、光検出器 1220 からダイヤモンド外被 1235 の外へと延びている。いくつかの実施形態においては、入出力を神経系導体（neural conductor）として用いることができる。さらなる実施形態においては、珪素とダイヤモンドをさまざまに組み合わせて、ダイヤモンド半導体の硼素添加と関連して後述するように構築することができる。また、珪素もしくは砒化ガリウムまたは他の半導体材料でつくられた、さまざまな他の光検出器および検電器を、CVDダイヤモンドで包み込むか、または選択的に被覆することができる。いくつかの実施形態においては、ダイヤモンドの導電性部位が、ダイヤモンドの一端から他端へと延びており、ダイヤモンドを基礎とした神経系導体が得られるようになる。
【００７４】
さらなる実施形態においては、図１３に示したように、所望の厚さのダイヤモンド板 1300 を使って、多孔質の膜を作成する。10nmからミクロン以上の大きさの孔 1310 を作成して、この孔の列により膜に所望の濾過特性を与えるようにすることができる。上述したようなマスクしたイオン注入および焼き鈍し、または蝕刻法によって、孔には襞をつける（creased）ことができる。ダイヤモンドは高い生体適合性を持つので、多様なin situ用途に使える。いくつかの実施形態においては、用途と表面積に依って、膜の厚さを充分に変更できる。孔の大きさと配置も、ここに述べたような具体的な制約を越えて変更可能である。
【００７５】
図１４は、構造物 1410 （上述した構造物のうちのいずれか、など）を示すものであって、例えば、CVDダイヤモンド 1420 で選択的に被覆した補綴装置、移殖可能な医療装置、道具、などが含まれる。こうした構造物のうちの大部分の箇所は公知であるので、構造物はブロック図として示してある。構造物 1410 は、その全体が蔽われているように示してあるが、CVDダイヤモンドで被覆する必要があるのはその一部である。CVDダイヤモンド 1420 は、用途に応じて、単結晶、ナノ結晶、もしくは多結晶とすることができる。
【００７６】
〔単結晶CVDダイヤモンドへの硼素添加、および回路形成〕
或る実施形態例においては、硼素添加をした、第一の合成ダイヤモンド部位および第二の合成ダイヤモンド部位が提供される。第二の合成ダイヤモンド部位は、第一の合成ダイヤモンド部位よりも重度に硼素添加され、且つ、第一の合成ダイヤモンド部位と物理的に接触する。さらなる実施形態例においては、第一の合成ダイヤモンド部位および第二の合成ダイヤモンド部位が、ダイヤモンド半導体（Schottkyダイオードなど）を形成する。
【００７７】
図１５から図１８にかけては、本発明を用いて製造できるような、ダイヤモンド半導体装置の一例である単結晶合成ダイヤモンドのSchottkyダイオードを製造する方法を示している。図１５は、硼素を重度に添加したダイヤモンド種子結晶を示している。硼素の価電子は三個だけであって、一方炭素の価電子は四個であるから、硼素添加によってダイヤモンドは強力なp型半導体材料となる。ダイヤモンド内の硼素を含んだ電子欠損箇所によって、電子を受容できる「正孔」が残り、実質的に可動正電荷であるものを作成できる。負に荷電した硼素原子は、ダイヤモンド格子内に固定される。これはつまり、硼素原子は動けないが、代わりに電子受容体としての正孔をもたらして、電子伝導過程に貢献する、ということを意味している。
【００７８】
いくつかの実施例では、ダイヤモンドが化学気相成長法で形成される際に、硼素をダイヤモンド内で成長させるか、あるいは、別の工程によって硼素をダイヤモンド内に入れ込む。一方、他の実施例では、硼素をダイヤモンド内に入れ込むために、ダイヤモンドが合成であるか天然であるかにはかかわらず、撒布法もしくはイオン注入法を使う。ダイヤモンドには、ダイヤモンド種子 101 の（少なくとも）上部部位から添加され、半ミクロンから数ミクロンに亘って拡がる硼素が含まれる。このため、最上層には、硼素原子が所望の濃度で比較的均一に分布することになる。
【００７９】
ダイヤモンド種子 101 の上面が平坦となるように、まず研磨を行い、そして種子の端部を、レーザーや切断器などで小割り切断（トリム）してから、洗浄し、蝕刻して研磨する。そうしてから水素原子を、図１５に番号 102 として示したような所望の深さに注入する。種々の実施例において、水素原子は種々の条件下で注入されるが、一例として、水素原子はダイヤモンド表面に対して十度の角度を以って注入され、その添加速度は平方センチメートルあたり約一マイクロアンペアである。また、電子の注入は、ダイヤモンド 101 内の総添加量が平方センチメートルあたり約十の十七乗に達するまで、約200KeVのエネルギーを以って行われる。水素注入のパラメーターを変更すると、得られる水素被注入層の深さと密度が変わってくる。水素被注入層は、図１５に点線層 102 として示した。
【００８０】
硼素添加ダイヤモンド種子内での水素注入が完了してから、種子上にさらに多くのダイヤモンドを（例えば化学気相成長プラズマ反応炉を介して）成長させる。他の実施例では、ダイヤモンドの形成にあたって種々の手法を使用でき、例えば、マイクロ波プラズマ反応炉、DCプラズマ反応炉、RFプラズマ反応炉、熱フィラメント反応炉、および他の同様の手法を使用できる。合成ダイヤモンドの形成は、さまざまな方法および装置を介して行うことができ、例えばU.S. Patent 6,582,513 "System and Method for Producing Synthetic Diamond" （この参照により本開示に含まれる）に記載されているものを用いることができる。
【００８１】
或る実施例で成長させるダイヤモンドは、単結晶合成ダイヤモンドであって、ここではメタンなどのガス流を使って、前駆物質をプラズマ反応炉に入れ、プラズマを発生させて析出を起こし、ダイヤモンドを形成させるようにする。いくつかの実施例で使われるガス、またはダイヤモンド内のいくつかの層に在るガスには、さまざまな不純物（硼素添加物、もしくは炭素の種々の同位体など）が含まれている。例えば、平均純度よりも多い炭素12を有し、且つそれに応じて少なめの濃度の炭素13同位体を有するダイヤモンドは、同位体増加ダイヤモンドとして知られており、特に熱伝導に優れる。こうすることで、ダイヤモンドが、半導体装置の組立などの用途に能く適するようになり、そうしなかった場合に較べて高い出力と高い密度を得られると考えられる。ダイヤモンドCVD前駆ガスを、炭素12で同位体増加させると、普通の炭素13濃度である1.1%よりも充分に低い炭素13濃度を有するダイヤモンドが得られ、その熱伝導度は3300W/mKにまで上昇する。高熱伝導度合成ダイヤモンドの製造方法の他の実施例としては、低窒素環境下でダイヤモンドを成長させること、および、富水素環境下で合成ダイヤモンドを成長させること、および、硼素添加を行って熱伝導度を高めること、が含まれる。
【００８２】
いくつかの実施形態においては、硼素もしくは他の添加物を注入されて有するダイヤモンド部位が、添加物がダイヤモンド格子構造内に配置されたがゆえに、未添加のダイヤモンドよりもいくらか大きい格子もしくは小さい格子を持つことになる。いくつかの実施形態においては、異なる添加濃度のダイヤモンド間か、または、添加済ダイヤモンドと未添加ダイヤモンドとの間で発生する、格子の不整合を、所望の格子構造を与えるように選択したイオンの注入によって制御できる。例えば、軽度に硼素添加したダイヤモンド部位の格子構造は、主に炭素12からつくった未添加ダイヤモンドのそれに較べて、いくらか拡がったものとなる。炭素13を硼素添加ダイヤモンドに加えると、格子構造が縮む。このため、いくつかの実施形態においては、炭素13の追加によって、ダイヤモンド層間の格子不整合を解消するか、またはダイヤモンド層間の不整合もしくは緊張を制御する。
【００８３】
より詳細な実施形態においては、約99%の炭素12と1%の炭素13を含んだダイヤモンド内で、第一の軽度硼素添加部位を、第二の重度硼素添加部位と接触させた上で成長させる。炭素13を、第二の重度硼素添加部位にさらに追加することで、重度硼素添加ダイヤモンド部位の格子構造と、軽度硼素添加ダイヤモンド部位の格子構造とを互いに整合させることができ、これらのダイヤモンド層間の境界における格子の緊張を低減または解消できる。
【００８４】
図１６には、図１５の水素被注入層を具えたダイヤモンド種子 201 に、水素を注入した表面上で硼素添加して成長させた別の合成ダイヤモンド層 202 を載せたものを示している。いくつかの実施例においては、水素注入を行う前か、または第二の合成ダイヤモンド部位 202 を成長させる前の他の時点かに、ダイヤモンド種子 201 を研磨する。さらに、第二の合成ダイヤモンド部位の成長前もしくは成長後に、レーザー切削などを使って、所望の大きさもしくは形状になるよう、ダイヤモンド種子 201 を小割り切断する。最上層を所望の厚み（一例として100ミクロン）になるよう成長させてから、研磨して切削し、図１６に示したようなダイヤモンド部材を作成する。
【００８５】
そうしてから図１６の部材を、第一のダイヤモンド部位 101 が水素注入深さで剥離を起こす上で充分な温度にまで加熱する。そうすることで、ダイヤモンド種子部位 101 の一部が、成長した合成ダイヤモンド部位 202 をつけたまま剥がれる。この作業により、重度硼素添加ダイヤモンド部位 302 が、軽度硼素添加部位 303 と共になって離れるので、ダイヤモンド種子 301 は、元のダイヤモンド種子 101 よりもいくらか小さくなる。図１７に番号 302, 303 として示した、得られる構造物は、Schottkyダイオードの半導体部分を形成する。ダイヤモンドの特性を、珪素などの他の半導体材料に較べて考えると、このような構造物は、特に高い電圧と出力のもとで作動可能である。他の実施例においては、成長した部位を、種子部位よりも重度に硼素添加することで、このダイヤモンド部位の厚さが変わるので、他の構造を作成でき、または設計上の変更が可能になる。
【００８６】
図１８は、図１７の番号 302, 303 から形成されるダイヤモンド部材を示しており、この部材は、ダイヤモンド種子部位 401 に、導電体 402, 403 を接合して被せたものである。接合する金属を選択するに際しては、金属の仕事函数もしくはフェルミ函数と、Schottkyダイオードの所望の特性とを考慮して行う。接合する典型的な金属は、アルミニウム、白金、金、チタン、もしくはニッケルなどの金属であるか、またはそれらの金属を含んだ合金とすることができる。この部材から完組Schottkyダイオードをつくる。Schottkyダイオードは、他の種類のダイオードと同様に、或る種の信号を整流する機能、もしくは特定の条件下で電流を一方向にだけ通す機能を有する。図１８のSchottkyダイオードについて述べると、端末 403 はアノードであり、また端末 402 はカソードである。アノードの電位をカソードの電位よりも特定の電圧分だけ高くしたときには、電流がダイオードを通るが、一方、アノードの電位もしくは電圧をカソードのそれよりも低くしたときには、電流がダイオードを通らなくなる。こうした特性を持つため、ダイオードは、広汎な電子工学用途において有用であり、例えば、検出、フィルタリング、および電気信号の整形といった用途に有用である。
【００８７】
Schottkyダイオードの整流部位は、実際には金属とダイヤモンド半導体との接点であって、大方の他の種類のダイオード（p-n半導体ダイオードなど）のように半導体材料間の界面を整流部位にしているわけでは無い。Schottkyダイオードの動作についての理論は充分に理解されてはいるが、かなり複雑なものであって、これにより、多数の用途において普通の半導体ダイオードよりも大きな利点をいくつも得られる。Schottkyダイオードでの順電圧降下は、通常、普通のp-n接合半導体ダイオードのそれよりも小さい。Schottkyダイオードを過る際の降下は通常0.2ボルトであるが、珪素p-n接合半導体ダイオードを過る際の降下は0.6〜0.7ボルトである。また、Schottkyダイオードにかかる静電容量は充分に小さいため、Schottkyダイオード境界領域を形成する金属界面において起こるキャリアの再結合は、p-n半導体接合のそれよりも充分に速く、十ピコ秒の桁で起こる。こうした特性により、Schottkyダイオードは、高周波数検出、ミキシング、および他の類似する用途などの用途に非常に適切であると云える。さらに、Schottkyダイオードのノイズ特性は、半導体p-n接合ダイオードに較べて低いため、Schottkyダイオードは、低出力検出用途（レーダー、もしくは他の無線検出など）への使用が望ましいとも云える。
【００８８】
図１９は、硼素添加ダイヤモンド半導体装置（図１８に示したものなど）の製造方法を表すフローチャートである。番号 501 では、硼素添加ダイヤモンド種子を作成する。この作成にあたっては、天然ダイヤモンドもしくは合成ダイヤモンド内にイオン注入を行うか、あるいは、富硼素環境下で合成ダイヤモンドを成長させるか、あるいは、他の任意の適切な手法を用いることができる。ダイヤモンドの成長は、高圧高温（HPHT）法、もしくは化学気相成長法、または他の任意の適切な手法によって行うことができる。番号 502 では、硼素添加ダイヤモンド種子の表面を研磨して、所望の結晶方位に、平坦なダイヤモンド結晶表面が得られるようにする。例えば、ダイヤモンドの(100)面を、(110)面の方へ2度傾けるようにして研磨することで、ダイヤモンドの(100)面から若干逸れた研磨表面を得ることができる。ダイヤモンド種子の端部を切削してもよく、また種々の実施例ではその他のいろいろな切子面を研磨もしくは整形する。そして、表面を酸で洗って水で濯ぎ、溶媒で脱水して、洗浄を行う。
【００８９】
次に、注入時の角度、エネルギー、および注入量を選択して、番号 503 で水素イオン注入を行う。図１５に示したように、所定の密度の水素原子が、ダイヤモンド種子の所定の深さに注入されるように、注入パラメーターを構成する。水素注入後に、被注入ダイヤモンド種子を、追加のダイヤモンドを（化学気相成長法などで）成長させるための種子として用いる。いくつかの実施例においては、成長させたダイヤモンドには、図１６に示したように、ダイヤモンド種子よりも高い硼素濃度もしくは低い硼素濃度が含まれる。ダイヤモンドの成長は、所望の厚み（500ミクロン厚、または10ミクロンから15,000ミクロンの間の厚）が得られるまで続ける。
【００９０】
成長工程が完了してから、ダイヤモンド部材を成長炉から取り出し、番号 505 で端部をレーザーカッターで小割り切断する。他の実施例では、端部の小割り切断を他の手法で行い、さらに研磨もしくは摩擦整形してもよい。こうすることで、ダイヤモンド種子の端部は所望の寸法になるよう小割り切断され、例えば、ダイヤモンド種子部位の最上部で成長を行う以前の元のダイヤモンド種子の寸法に戻すようにすることもできる。
【００９１】
得られるダイヤモンド部材を、非酸化性環境下（水素ガス中もしくは不活性ガス中など）で加熱して、ダイヤモンド部材中のダイヤモンド種子部位が、水素注入を行った箇所から剥離するように設定した高温となるようにする。或る実施例では、こうした剥離は摂氏約1200度で発生する。また、他の実施例では、剥離は摂氏1100から2400度の範囲内で発生する。ダイヤモンド種子と、成長させたダイヤモンド-ダイヤモンド種子部材とを分離させると、図１７に示したように成長させたダイヤモンド-ダイヤモンド種子部材が残り、その構成は、ダイヤモンド種子の水素被注入層の上の一部が、成長させたダイヤモンドに接合している、というものになっている。いくつかの実施例においては、こうした剥離は高温で自発的に発生し、また、別の実施例においては、水素被注入層に圧力をかけることによって剥離が起きる。
【００９２】
番号 507 では、得られた硼素添加半導体装置をさらに小割り切断および研磨することもできる。また番号 509 に示したように、得られた硼素添加半導体装置に配線を施し、半導体装置として使用するためにパッケージ化することもできる。
【００９３】
本発明に係る種々の実施形態に応じた、半導体装置の他の実施形態としては、図２０に示したような集積回路を形成することが含まれる。この図では、おおざっぱにダイヤモンド半導体基板を番号 601 として示し、この基板は、硼素添加部位もしくは部分 602 を少なくとも含む。第二の部位 603 は、異なる硼素添加濃度を有しており、ダイヤモンド部位 602 と接触するように、成長させたか、もしくは注入したか、または何らかの他の方法で形成したものである。このようにしてSchottkyダイオードの半導体部分を形成できるが、同様の工程を使ってトランジスタや他のさまざまな部品をつくることも可能である。構成部 602, 603 を、適切な仕事函数を持つ金属の配線を用いている回路に接続する。また、さらなる実施例においては、ポリ珪素もしくは他の導電体、または半導体構成部を使って、構成部 602, 603 を、集積回路の他の部分に接続する。
【００９４】
図２１には、本発明に係る実施形態例のいくつかと調和するように構成できる、電子装置の一例を示している。レーダー装置 701 は、低出力且つ高周波数の無線検出を行うためのSchottkyダイオードを用いている。また、さらなる実施例では、SchottkyダイオードはDopplerレーダーなどの用途のためのミキシングも行う。こうした電子装置では、硼素添加ダイヤモンド半導体により得られる性能向上（例えば、出力制御性の向上、密度の増大、および、従来技術に係る半導体に較べて高性能であること、など）の恩恵を受けられる。
【００９５】
また、硼素添加ダイヤモンドが珪素を基礎とする半導体と異なっている点としては、透明性が高く、青みがかった色合いである、ということが挙げられる。こうした特徴により、青色LEDやレーザー半導体装置を、半導体接合の外表面以外から発光するようにした構成に用いる際には、従来技術に係るLEDもしくはレーザーダイオードなどの他の用途よりも、硼素添加ダイヤモンドが特に適切であると云える。硼素添加ダイヤモンドは、或る程度の導電性を持つため、導電性が要る広汎な用途に使うことができ、例えば、電極、導電性切断工具（切断工具の状態もしくは他の特性を電気的に監視可能な場合）、導電性ヒートシンク（放熱器）、ならびに、（加熱可能であるかもしくは電流により改変可能な屈折率を有する）光学窓、に使うことができる。
【００９６】
さらに、Schottky障壁接合部は、Schottkyダイオード以外にも広汎な用途に使うことができ、例えば、Schottky障壁接合部をトランジスタのベース電極とコレクタ電極との間に置いた二極接合トランジスタに使うことができる。こうすることで、トランジスタが過度に飽和してしまうことを防止し、トランジスタのスイッチング時間を高速にすることができる。また、金属-半導体電界効果トランジスタ（MESFETs）でも、逆バイアスSchottky障壁を使って、トランジスタ内に空乏領域をもたらし、JFETと同様に機能するようにしている。なおも他の装置（高電子移動度トランジスタ（HEMTs）を含む）では、Schottky障壁を異種接合装置に使って、トランジスタがきわめて高い導電性を得るようにしている。
【００９７】
本明細書中に記載した方法および装置は、Schottkyダイオードおよび関連装置にのみ適用されるわけでは無く、他の種類の半導体、集積回路、および電子装置にも適用可能である、ということを当業者は正しく理解できる。本明細書で図示し記載した特定の実施形態にはかかわらず、当業者は、示した特定の実施形態に代わる、同様の目的を遂行するよう計算されたさまざまな構成を実施可能である、ということを正しく理解できる。本出願では、本発明に係るすべての改造例もしくは変形例を包含することを意図している。本発明は、請求項とその均等物が包含する全範囲によってのみ限定されることを意図したものである。
【００９８】
本要約書は、37 C.F.R. §1.72(b)に従って提供されるものであって、読者が本技術開示の本質と要点を手早く把握できるようにしている。本要約書は、請求項の範囲もしくは意図を解釈または限定するためには使われない、という認識のもとで提出される。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】図１は、或る実施形態例に係る、Nv中心を有するダイヤモンドを示すブロック図である。
【図２】図２は、ダイヤモンドの側方からの断面図であって、或る実施形態例に係る、マスクされたイオン注入工程を描いたものである。
【図３】図３は、図２のダイヤモンドの上面図であって、或る実施形態例に係る、イオン注入工程に使うマスクを描いたものである。
【図４】図４は、或る実施形態例に係る、イオン注入と加熱をした後の図２のダイヤモンドの側方からの断面図である。
【図５】図５は、ダイヤモンドの側方からの断面図であって、或る実施形態例に係る、カンチレバーを形成するためのマスクされたイオン注入工程を描いたものである。
【図６】図６は、或る実施形態例に係る、カンチレバー形成に使われるイオン注入マスクの上面図である。
【図７】図７は、或る実施形態例に係る、ひらいたカンチレバーの側方からの断面図である。
【図８】図８は、或る実施形態例に係る、光学構造を形成するためにマスクした、ダイヤモンドの側方からの断面図である。
【図９】図９は、図８のダイヤモンドの上方からの断面図であって、或る実施形態例にしたがって形成された、光学構造を描いている。
【図１０】図１０は、或る実施形態例に係る、薬品ポンプの上面図である。
【図１１】図１１は、或る実施形態例に係る、多段細管系の側方からの断面図である。
【図１２】図１２は、或る実施形態例に係る、CVDダイヤモンドで蔽われた光学装置の断面を描いたブロック図である。
【図１３】図１３は、或る実施形態例に係る、多孔質のCVDダイヤモンド膜の上面図である。
【図１４】図１４は、CVDダイヤモンドで被覆した構造を描いたブロック図である。
【図１５】図１５は、本発明の或る実施形態例にあてはまる、水素イオン注入層を持つ硼素添加ダイヤモンド種子結晶を示している。
【図１６】図１６は、本発明の或る実施形態例にあてはまる、硼素添加ダイヤモンドが成長した硼素添加ダイヤモンド種子結晶を示している。
【図１７】図１７は、本発明の或る実施形態例にあてはまる、硼素添加ダイヤモンドが水素が注入された高さで剥離した硼素添加ダイヤモンド種子結晶を示している。
【図１８】図１８は、本発明の或る実施形態例にあてはまる、硼素添加ダイヤモンドが成長した硼素添加ダイヤモンド種子結晶から作成した、Schottkyダイオードを示している。
【図１９】図１９は、本発明の或る実施形態例にあてはまる、硼素添加ダイヤモンドの形成方法を示している。
【図２０】図２０は、本発明の或る実施形態例にあてはまる、第一の硼素添加ダイヤモンド半導体部位および第二の硼素添加ダイヤモンド半導体部位を有する、集積回路を示している。
【図２１】図２１は、本発明の或る実施形態例にあてはまる、硼素添加ダイヤモンドを用いた電子装置である。
【図１】
2008526682.tif 000004
【図２】
2008526682.tif 000005
【図３】
2008526682.tif 000006
【図４】
2008526682.tif 000007
【図５】
2008526682.tif 000008
【図６】
2008526682.tif 000009
【図７】
2008526682.tif 000010
【図８】
2008526682.tif 000011
【図９】
2008526682.tif 000012
【図１０】
2008526682.tif 000013
【図１１】
2008526682.tif 000014
【図１２】
2008526682.tif 000015
【図１３】
2008526682.tif 000016
【図１４】
2008526682.tif 000017
【図１５】
2008526682.tif 000018
【図１６】
2008526682.tif 000019
【図１７】
2008526682.tif 000020
【図１８】
2008526682.tif 000021
【図２０】
2008526682.tif 000022
【図２１】
2008526682.tif 000023
【図１９】
2008526682.tif 000024
【国際調査報告】
2008526682.tif 000025
2008526682.tif 000026
2008526682.tif 000027
2008526682.tif 000028
2008526682.tif 000029