(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の導電性層を供給する工程、および隣接導電性層の間の誘電性層を供給する工程、を含んでなるコンデンサーの製造方法であって、誘電性層が、水素によって安定化されたダイヤモンド状炭素ネットワーク、酸素によって安定化されたガラス状シリコンネットワーク、および周期表の１−７ｂおよび８族からの元素を含むドーパント元素またはドーパント化合物の少なくとも１種のネットワークを含んでなる相互侵入したネットワークを有するダイヤモンド状固体物質から形成され、炭素含量が、誘電性層の４０原子％より多く、水素含量が、炭素の１〜４０原子％であり、シリコン、酸素およびドーパントの合計が誘電性層の２原子％より多い、方法。
【請求項２】
炭素、水素、シリコンおよび酸素が、１〜１０のシリコン原子を有する有機シロキサンの分解から得られる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
有機シロキサンが、ポリフェニルメチルシロキサンである請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ダイヤモンド状固体物質の炭素含量が、４０原子％〜９８原子％である請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ダイヤモンド状固体物質の炭素含量が、５０原子％〜９８原子％である請求項１に記載の方法。
【請求項６】
炭素とシリコンの比が、２：１〜８：１である請求項１に記載の方法。
【請求項７】
炭素とシリコンの比が、０．５：１〜３：１である請求項１に記載の方法。
【請求項８】
被覆物を、金属基材上に蒸着することにより誘電性層を形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
被覆物を、非金属基材上に蒸着することにより誘電性層を形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
誘電性層が、水素によって安定化されたダイヤモンド状炭素ネットワーク、酸素によって安定化されたガラス状シリコンネットワーク、および周期表の１−７ｂおよび８族からの元素を含むドーパント元素またはドーパント化合物の少なくとも１種のネットワークを含んでなる相互侵入したネットワークを有するダイヤモンド状固体物質から形成され、ドーパント元素が、Ｂ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｖ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｈｆ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎ、ＡｇおよびＡｕからなる群から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
誘電性物質が、０．０５〜５μｍの厚さで蒸着される請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
誘電性物質が、０．１〜２．０μｍの厚さで蒸着される請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
導電性層が、水素によって安定化されたダイヤモンド状炭素ネットワーク、酸素によって安定化されたガラス状シリコンネットワーク、および更に周期表の１−７ｂおよび８族からの元素を含むドーパント元素またはドーパント化合物の少なくとも１種のネットワークを含んでなる相互侵入したネットワークを有するダイヤモンド状固体物質から形成される請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
導電性物質および誘電性物質の層を含んでなるコンデンサーであって、誘電性物質の層が、導電性物質の隣接層の間に配置され、誘電性物質が、水素によって安定化されたダイヤモンド状炭素ネットワーク、酸素によって安定化されたガラス状シリコンネットワーク、および周期表の１−７ｂおよび８族からの元素を含むドーパント元素またはドーパント化合物の少なくとも１種のネットワークを含んでなる相互侵入したネットワークを有するダイヤモンド状固体物質から形成され、炭素含量が、誘電性層の４０原子％より多く、水素含量が、炭素の１〜４０原子％であり、シリコン、酸素およびドーパントの合計が誘電性層の２原子％より多い、コンデンサー。
【請求項１５】
炭素、水素、シリコンおよび酸素が、１〜１０のシリコン原子を有する有機シロキサンの分解から得られる請求項１４に記載のコンデンサー。
【請求項１６】
有機シロキサンが、ポリフェニルメチルシロキサンである請求項１５に記載のコンデンサー。
【請求項１７】
ダイヤモンド状固体物質の炭素含量が、４０原子％〜９８原子％である請求項１４に記載のコンデンサー。
【請求項１８】
炭素とシリコンの原子比が、２：１〜８：１である請求項１４に記載のコンデンサー。
【請求項１９】
炭素とシリコンの原子比が、０．５：１〜３：１である請求項１４に記載のコンデンサー。
【請求項２０】
誘電性層が、水素によって安定化されたダイヤモンド状炭素ネットワーク、酸素によって安定化されたガラス状シリコンネットワーク、および周期表の１−７ｂおよび８族からの元素を含むドーパント元素またはドーパント化合物の少なくとも１種のネットワークを含んでなる相互侵入したネットワークを有するダイヤモンド状固体物質から形成され、ドーパント元素が、Ｂ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｖ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｈｆ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎ、ＡｇおよびＡｕからなる群から選択される請求項１４に記載のコンデンサー。
【請求項２１】
誘電性物質の層が、０．０５〜５μｍの厚さで蒸着される請求項１４に記載のコンデンサー。
【請求項２２】
誘電性物質の層が、０．１〜２．０μｍの厚さで蒸着される請求項１４に記載のコンデンサー。
【請求項２３】
導電性層が、水素によって安定化されたダイヤモンド状炭素ネットワーク、酸素によって安定化されたガラス状シリコンネットワーク、および更に周期表の１−７ｂおよび８族からの元素を含むドーパント元素またはドーパント化合物の少なくとも１種のネットワークを含んでなる相互侵入したネットワークを有するダイヤモンド状固体物質を含んでなる物質から形成される請求項１４に記載のコンデンサー。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、コンデンサーの製造、特にコンデンサー中の誘電性層および導電性層ならびに他の容量性薄フィルムとしてのダイヤモンド状ナノコンポジット物質の使用に関する。
従来技術
電子部品の分野における努力は、素子サイズに重点が置かれている。素子の小サイズ化は、高い利便性を消費者に与える。結果として、電子部品の製造業者は、よりコンパクトな家庭用電化製品、ステレオ装置、医療用移植デバイスなどの製造を可能にするより小さい電子素子を製造する方法を求めている。さらに、軍事デバイスおよび宇宙デバイスの要求には、より小さいサイズ、より高いエネルギー密度、および減少した総重量が含まれる。
しかしながら、どれくらい小さい素子にできるかを制限する多くの因子がある。例えば、素子に使用されるコンデンサーの製造技術は、要求される電荷を確実に保持し運搬でき、きわめて薄いが要求された電圧に保つことができる誘電性物質の利用可能性によって制限される。現在、結晶性誘電性物質類がコンデンサーに組み込まれている。コンデンサー中で誘電体として使用される結晶性化合物には、チタン酸バリウム、酸化タンタル、ならびにさまざまな重合性および液晶混合物がある。
コンデンサーは、電気エネルギーを貯えるデバイスである。コンデンサーは、典型的には、導電性物質の間に挟まれた誘電性物質からなる。コンデンサーの形状は、大きく変えることができる。コンデンサーの性能パラメーターは、選択された物質の電気的特性、例えば誘電性物質の特性に依存する。このような特性としては、誘電率、絶縁破壊の強さ、抵抗率、誘電正接損失、インダクタンスなどが挙げられる。コンデンサーの性能は、コンデンサーを製造するのに使用される物質の物理的、機械的、熱的及び他の特性にも依存する。
特殊電子部品は、しばしば、特別に設計されたコンデンサーを要する。例えば、電子部品の小サイズ化が必要な場合、コンデンサーの体積を減少させる必要があり、コンデンサーのエネルギー密度を増加させる必要がある。例えば、コンデンサーは、心臓の細動除去器の電源に使用される。細動除去器は、患者の心臓の性能を連続的にモニターする移植医療用デバイスである。「細動」または不整脈が検出された場合、そのデバイスが、細動除去器を心臓に接続するリード線によって、心臓に高電圧パルスを伝える。この高電圧パルスが、心臓の通常のリズムを回復させる。適切に機能する細動除去器にとって、高いエネルギー密度を有する特殊なタイプのコンデンサーが要求される。
しかしながら、コンデンサーのサイズには問題が残る。一般的な細動除去器コンデンサーは、細動除去器のより大きな素子の１つである。結果として、細動除去器は、通常、胸部での移植に比べて望ましくない位置である患者の腹部に移植しなくてはならない。胸部への移植は、より短い電気リード線しか必要とせず、費用および患者の不快を減少させる。細動除去器コンデンサーの全体のサイズを減少させるように望む充分な小サイズ化を達成するために、コンデンサーのエネルギー密度を実質的に増加させねばならない。既知の物質では、そのような小サイズ化ができない。
特定の用途で小サイズ化が問題にならない場合でさえ、高いエネルギー密度ポテンシャルおよび総部品の重量の減少が重要である。例えば、電気自動車は、重量を減少させることが望ましいが、一方で、加速または登行のためのパワーを供給する高いエネルギー密度を可能にするコンデンサーを組みこまねばならない。
コンデンサーが効果的に作動するには、貯えられた電荷が早期に移動してはならない。それゆえに、誘電性層が、低い漏れ電流または高い抵抗率を有さなければならない。さらに、層は、作動電圧で絶縁破壊を受けてはいけない。誘電性物質があまりも薄く作られている場合、高電圧ホールドオフを達成することが困難である。電圧ホールドオフは、破壊が起こる前に、物質が抑制（hold off）できる電圧量であると理解されている。一方で、厚い誘電性層も、層が厚くなるにつれて、誘電性層において欠点が生じやすくなるために、乏しい（低い）絶縁破壊の強さを示す。
多くのダイヤモンド状被覆（ＤＬＣ）は、コンデンサー中の誘電性物質として試されているが、さまざまな本質的な構造上の理由から機能しない。成功する誘電性コンデンサーの重要な性質の１つは、より優れた長期付着性である。既知のＤＬＣは、それ自体で充分な付着性を有さない。多くの既知のＤＬＣは、高い固有応力および不充分な付着性を示す。既知のＤＬＣには、抵抗率を低下させ、漏れ電流を増加させる黒鉛ドメインの存在の欠点もある。ＤＬＣは、低い熱安定性を有し、比較的低い温度ですばやく黒鉛化する。黒鉛化によって、ＤＬＣは、導電性になり、それゆえにコンデンサーとしての誘電性被覆の目的を果たさず、コンデンサーを無用なものとする。そのような故障は、移植医療用電気デバイス、例えば細動除去器に封入されるコンデンサーにとって大問題である。
適切に被覆され絶縁された電気素子を欠くと、しばしば、その素子を使用しているデバイスは機能を失うか、またはより短寿命となる。さらに、照射効果は、紫外線照射およびイオン衝撃を含めて、ＤＬＣ被覆の腐食または黒鉛化によってＤＬＣの劣化を促進する。
コンデンサーとしての有用性および柔軟性を増すように、電気的に調節でき、一方で非常に薄い層に蒸着され、高い絶縁破壊の強さおよび高いエネルギー密度を示す強い、高い付着性の誘電性物質が望まれている。
発明の概要
本発明の１つの要旨は、コンデンサー中の薄い誘電性層として蒸着されたダイヤモンド状ナノコンポジット物質の使用に関する。
本発明の他の要旨は、水素によって安定化された第１ダイヤモンド状炭素ネットワーク、酸素によって安定化された第２ガラス状シリコンネットワーク、および要すれば、周期表の１−７ｂおよび８族からの元素を含むドーパント元素またはドーパント化合物の少なくとも１種のネットワークを含んでなる相互侵入した原子規模のネットワークを有するダイヤモンド状ナノコンポジット固体状態物質から形成される誘電性層を導電性物質に適用することによって、コンデンサーのエネルギー密度を増加させる方法に関する。
本発明のさらに他の要旨は、隣接層の間に配置した複数の誘電性層を導電性層に供給することを含んでなるコンデンサーの製造方法に関する。誘電性層は、水素によって安定化された第１ダイヤモンド状炭素ネットワーク、酸素によって安定化された第２ガラス状シリコンネットワーク、および要すれば、周期表の１−７ｂおよび８族からの元素を含むドーパント元素またはドーパント化合物の少なくとも１種のネットワークを含んでなる相互侵入した原子規模のネットワークを有するダイヤモンド状ナノコンポジット固体状態物質から形成される。
本発明の別の要旨は、水素によって安定化された第１ダイヤモンド状炭素ネットワーク、酸素によって安定化された第２ガラス状シリコンネットワーク、および要すれば、周期表の１−７ｂおよび８族からの元素を含むドーパント元素またはドーパント化合物の少なくとも１種のネットワークを含んでなる相互侵入した原子規模のネットワークを有するダイヤモンド状ナノコンポジット固体状態物質から形成される調節可能な被覆を誘電性層として供給することによって、誘電性層の導電率を選択的に変化する方法に関する。
本発明の他の要旨において、本発明は、水素によって安定化されたダイヤモンド状炭素ネットワーク、酸素によって安定化されたガラス状シリコンネットワーク、および要すれば、周期表の１−７ｂおよび８族からの元素を含むドーパント元素またはドーパント化合物の少なくとも１種のネットワークを相互侵入することを含んでなるダイヤモンド状固体状態物質から形成されるコンデンサー中の調節可能な誘電性被覆に関する。
本発明の他の要旨において、本発明は、２以上の導電性層および隣接する導電性層の間に配置された誘電性層を含んでなるコンデンサーであって、誘電性層が、水素によって安定化された第１ダイヤモンド状炭素ネットワーク、酸素によって安定化された第２ガラス状シリコンネットワーク、および要すれば、周期表の１−７ｂおよび８族からの元素を含むドーパント元素またはドーパント化合物の少なくとも１種のネットワークを含んでなる相互侵入したネットワークから形成されるダイヤモンド状ナノコンポジット固体状態物質から形成されるコンデンサーに関する。
本発明の他の要旨において、本発明は、基材表面の静電容量を制御する方法に関する。基材表面は、水素によって安定化されたダイヤモンド状炭素ネットワーク、酸素によって安定化されたガラス状シリコンネットワーク、および要すれば、周期表の１−７ｂおよび８族からの元素を含むドーパント元素またはドーパント化合物の少なくとも１種のネットワークを含んでなる相互侵入したネットワークを有するダイヤモンド状ナノコンポジット固体状態物質から形成される少なくとも１つの誘電性層によって供給され、被覆される。
本発明の他の要旨において、本発明は、表面上に帯電できる素子に関する。素子は、水素によって安定化されたダイヤモンド状炭素ネットワーク、酸素によって安定化されたガラス状シリコンネットワーク、および要すれば、周期表の１−７ｂおよび８族からの元素を含むドーパント元素またはドーパント化合物の少なくとも１種のネットワークを含んでなる相互侵入したネットワークを有するダイヤモンド状固体状態物質から形成される。導電性層は、要すれば、帯電素子に組み込まれてよく、そのような導電性層も、ダイヤモンド状固体状態物質から形成されてよい。この場合、ドーパントを含有する第３ネットワークが含まれる。
【図面の簡単な説明】
図１は、２ネットワーク（Ａ）、中間体（Ｂ）および３ネットワーク（Ｃ）ナノコンポジットの模式的ミクロ構造を示す図である。
図２は、ＤＬＮを蒸着するための蒸着炉の断面図である。
図３は、反射用電極を使用する、ＤＬＮを蒸着するための蒸着炉の断面図である。
図４は、炉内に一体配置されたプラズマ源を使用する好ましい蒸着炉の断面図である。
図５〜７は、１つおよび複数の導電性層および誘電性層のコンデンサー設計を示す図である。
発明の詳細な説明
本発明は、水素によって安定化された第１のダイヤモンド状炭素ネットワーク、酸素によって安定化された第２のガラス状シリコンネットワーク、および要すれば、周期表の１−７ｂおよび８族からの元素を有するドーパント元素またはドーパント化合物の少なくとも１種のネットワークを含んでなる相互侵入した原子規模のネットワークを有するダイヤモンド状固体状態物質から形成された少なくとも１つ誘電性物質の層を少なくとも１つの導電性層に適用することによって、コンデンサーを製造し、コンデンサへのエネルギー密度を増加させる方法に関する。
平行平板コンデンサーのキャパシタンスは、式：
Ｃ＝ｋＡ／ｔ
［式中、Ｃは、静電容量（ｅｓｕ）単位のキャパシタンスであり、ｋは、誘電性物質の誘電率であり、Ａは、物質の面積であり、ｔは、物質の厚さである。］
によって示される。コンデンサー中の誘電性層の厚さは、選択された作動電圧および選択された誘電体の絶縁破壊の強さによって決定される。キャパシタンスは、直接、貯えるエネルギーの量に影響する。エネルギーは、式：
Ｅ＝ＣＶ2
［式中、Ｃは、キャパシタンスであり、Ｅは、エネルギーであり、Ｖは、電圧である。］
によって示される。さらに、コンデンサー容積は、キャパシタンスに反比例する。高い絶縁破壊を有する物質は、特定の作動電圧に対してより小さな厚さで使用することができ、それゆえに、キャパシタンスおよび貯えられるエネルギーを増加させる。さらに、エネルギー密度が、コンデンサー容積に反比例し、コンデンサー容量が誘電体の厚さに直接依存するので、高い絶縁破壊の強さを有する誘電性物質は、コンデンサーのエネルギー密度を増加させながら、容積をかなり減少させることができる。さらに、厚さが減少するにつれて、キャパシタンスが増加する。それゆえに、一定の要求されたキャパシタンスに対して、より小さい面積が要求される。２つのファクター、減少した厚さおよび減少した面積は、組み合わさって、特定の物質に対して得られるエネルギー密度を増加させる。
高い絶縁破壊の強さを有する本発明のＤＬＮは、コンデンサー中のより優れた誘電性物質としての使用の助けとなる特性を示す。意図されたＤＬＮの誘電率は、蒸着条件および組成を変えることによって（ドーピングによって）変化しうる。ドープしていないフィルムでは、変化する蒸着条件は、約３〜約１０の範囲の誘電率を達成することできる（この範囲の外側の値も可能）。第３ネットワークが、ＤＬＮマトリックス中に形成される場合、ドープしたフィルムに対して、より広い範囲の値（６０までおよび６０を超えて）の誘電率を達成できる。ＤＬＮフィルムは、ドーピング濃度が増加するにつれて、導電性が増加する。特定量の漏れ電流が望まれる場合、ＤＬＮ層で設定されるコンダクタンスのレベルは、所望の用途に適用しうると考えられている。
理想的なコンデンサー材料は、高いエネルギー密度および高い絶縁破壊の強さを有するものである。この特性の組み合わせは、きわめて薄いコンデンサーを可能にする。コンデンサに使用される既知の誘電性物質の絶縁破壊の強さは、１０6Ｖ／ｃｍの範囲である。対照的に、本発明のＤＬＮフィルムは、５×１０8Ｖ／ｃｍほどの高い絶縁破壊電圧を示す。この高い値は、効果的に蒸着された層、層の均一性、黒鉛炭素または他の結晶の欠如、低い固有応力、高い安定性およびＤＬＮフィルムの独特な原子構造のファクターによる。
ＤＬＮが蒸着するにつれて、ドーパントの濃度を変えることによって、ＤＬＮ層の連続性が構築され、ＤＬＮ物質が、それだけでコンデンサーとして機能できる。この方法において、ドープしていないＤＬＮ層は、誘電体として作用し、他のドープしたＤＬＮ層は、前もって選択された種々の程度の「導電性」である。コンデンサーとしてのＤＬＮフィルムの使用は、「独立の」帯電するデバイスの形態である必要性はない。容量性ＤＬＮフィルムは、他のシステムの一体化部品であってよい。例えば、誘電性フィルムが「漏れ」コンデンサー（少量の電流の流れを可能にする）として使用され、特定の電気的特性をデバイスまたは素子の表面に与える、印刷またはコピー機械産業に、用途がある。
コンデンサーは、さまざまな方法でＤＬＮフィルムから作られてよい。図５に示すように、最も単純な配置は、導電基材層２２（リード線２２ａを有する第１電極）上に蒸着した誘電性ＤＬＮフィルム２１の単一層であり、ＤＬＮフィルム２１の上に、第２の導電基材層２３（リード線２３ａを有する第２電極）が蒸着されている。ＤＬＮフィルムの厚さは、約０．０１〜約５０μｍで変化し、さらに好ましくは約０．１〜約２．０μｍである。図６および図７は、多層コンデンサー２４、２５を含むより複雑な配置を示し、ここでは、ＤＬＮ誘電性物質の層２７は、金属、セラミック、ポリマーまたは導電性のドープしたＤＬＮ層を含みうる導電層２６と交互に存在する。コンデンサー構造は、数十または数百の交替層を含んでなる複数の層構造から構築され、総厚さは、約１〜約２０μｍである。各層は、約１０〜約１００ｎｍの厚さを有する。非常に薄いポリマーシート（例えば、１．５μｍ溶媒キャストポリカーボネートフィルム）を誘電性ＤＬＮフィルムで被覆することはさらに可能であり、この場合、ポリマーは、高い絶縁破壊の強さのＤＬＮフィルムに対するキャリヤとして主として作用し、代わりに金属化されうる自立誘電性物質を供給する。
本発明の好ましい調節可能な誘電性被覆の基本的な構造は、原子規模のダイヤモンド状ナノコンポジット（diamond-like nanocomposite：ＤＬＮ）である。ＤＬＮは、２またはそれ以上の自己安定化されたランダムネットワークからなる。各ネットワーク自体が化学的に安定化され、一方、両方のネットワークが相互に構造的に安定化される。そのような構造を有する物質の例としては、米国特許第５，３５２，４９３号および米国特許第０８／２４９，１６７号（１９９４年５月２４日出願）の主題であるダイヤモンド状ナノコンポジット（ＤＬＮ）が挙げられる。ＤＬＮにおいて、第１のランダム「ダイヤモンド状」炭素ネットワークは水素原子によって化学的に安定化される。第２のガラス状シリコンネットワークは、酸素原子によって化学的に安定化され、その結果、純粋にアモルファスな構造になる。被覆の調節可能性は、ドーパント元素またはドーパント化合物から形成される任意の付加的なネットワークの含量および濃度を変えることによって達成される。所望の調節可能性は、被覆の蒸着条件を綿密に制御することによっても達成される。
ここで使用される「アモルファス」とは、固体状態での原子のランダムな構造または配置であって、長距離の規則的な配列がなく、結晶性または顆粒性を欠いている構造または配置である。そのようなＤＬＮは、約１０Åより大きいクラスターまたは規則的配列を含まない。原子規模のクラスターがないことは、本発明のＤＬＮ被覆の重要な特徴である。クラスターは、構造のアモルファス特性を壊し、分解の活性中心として作用しうる。ＤＬＮ構造は、電子投影法、走査型トンネル電子顕微鏡、原子間力顕微鏡、視射Ｘ線および電子回折法ならびに高分解能透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって確認される。クラスター形成が、原料において、主プラズマにおいて、炉空間において、およびフィルムの成長中に、妨げられる。
本発明のダイヤモンド状ナノコンポジット（ＤＬＮ）固体状物質の原子構造を図１（Ａ）に示す。ＤＬＮは、図１（Ｂ）および図１（Ｃ）に示されるように、１またはそれ以上の付加的な別の無秩序なドーパントのネットワークを有してよい。ドーパントは、周期表の１ｂ−７ｂおよび８族の遷移金属および非金属のいずれか１種またはそれらの組み合わせであってよく、３種すべてのネットワーク（Ｃ−Ｈ；Ｓｉ−Ｏおよびドーパントネットワーク、Ｍｅ−Ｍｅ）は、主に弱い化学結合によって相互に結合される。Ｃ−Ｈネットワーク以外のネットワーク元素は、合金元素と呼ばれることもある。シリコンおよび酵素は、他のドーパント元素またはドーパント化合物と共にドーパントネットワークに使用されてもよい。
任意の付加的なドーパント含有ネットワークが存在する場合に、ドーパントネットワークが、上記の２つの相互侵入したネットワークに沿って配置される。例えば、３またはそれ以上の相互侵入したネットワークがＤＬＮ中に存在して、いわゆるＭｅ−ＤＬＮ（金属−ダイヤモンド状ナノコンポジット）ネットワークを形成してよい。非金属ドーパントネットワークが、Ｃ−ＨおよびＳｉ−Ｃネットワークに相互侵入する、要すれば存在するドーパントネットワークとして組み込まれてよいと理解される。誘電性被覆が望まれる場合、ドーパントが第３のネットワークとして組み込まれてよい。これは、反応して非導電性化合物を生成する導電性元素も含んでよい。調節可能な導電性被覆が望まれる場合、導電性元素および化合物は、ドーパントネットワークにドーパントとして使用されてよい。
３つのネットワーク（Ｃ−Ｈマトリックス、Ｓｉ−Ｏマトリックスおよびドーパントマトリックス）が、主に弱い化学的引力によって相互に結合される。（オージェ電子分光法、化学分析用電子分光法（ＥＳＣＡ）、拡張Ｘ線吸収微細構造解析法（ＥＸＡＦＳ）およびフーリエ変換赤外分光分析（ＦＴＩＲ）を使用して確認されうる）５０％ほどの高い金属濃度においてさえ、結晶性カーバイド形成が妨げられる。さらに、あるＤＬＮフィルムにおいて、約２０％までのＳｉ−ＣまたはＭｅ−Ｃ結合の形跡が見つけられた。また、これらの物質の特性は、選択されたドーパントおよび濃度ならびに蒸着技術およびパラメータに依存して、広い範囲で変化しうる。上記したように、これらのコンポジットの構造は、分子レベルで設計される。したがって、独特の電気的性質、光学的性質、並びに所望の機械強度、硬度および化学的耐性を伴う他の所望の固体特性を、金属および非金属含有基材の両方に使用できるＤＬＮ被覆に与えることができる。
Ｍｅ−ＤＬＮネットワークに使用され、調節可能な誘電性Ｍｅ−ＤＬＮ被覆中のドーパントとして特に効果的である好ましいドーパント元素は、Ｂ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｖ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｈｆ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎ、ＡｇおよびＡｕであり、Ｗ、Ｃｒ、Ｚｒ、ＴｉおよびＨｆが最も好ましい。ドーパントとして使用されてよい好ましい化合物は、ＴｉＮ、ＢＮ、ＡｌＮ、ＺｒＮおよびＣｒＮであり、ＴｉＮおよびＺｒＮが最も好ましい。
ダイヤモンド状ナノコンポジット物質中の炭素含量は、ＤＬＮの約４０原子％より多く、約４０〜９８原子％が好ましく、約５０〜９８原子％がさらに好ましい。ＤＬＮは、理論的に水素なしでも調製されるが、水素含量は、好ましくは炭素濃度の約１〜約４０原子％である。シリコン、酸素ならびにドーパント元素およびドーパント含有化合物の合計は、ＤＬＮの約２原子％より大きい。１つの好ましい態様において、炭素対シリコンの比は、約２：１〜約８：１であり、水素対炭素の比は、約０．０１：１〜約０．４：１であり、シリコン対酸素の比は、約０．５：１〜約３：１であり、ドーパント対炭素の比は、約０：１〜約１．５：１である。従って、ＤＬＮネットワークにおいて、炭素各１部に対して、水素約０．０１〜約０．４部、シリコン約０．１２５〜約０．５部、および酸素約０．０３７５〜約１．０部が存在する。そのような体系において、第３のドーパントネットワークが存在する場合、炭素各１部に対して、Ｍｅ−ＤＬＮネットワークに与えられる所望の特性に依存して、約０．０１〜約１．５部のドーパントが存在し得る。
この種の物質のＤＬＮ構造の電気的特性は、ＤＬＮ状態の特性を保ちながら、少なくとも約１０-5Ω・ｃｍの導電性物質から約１０15Ω・ｃｍの高い誘導性状態まで、少なくとも２０桁にわたって連続的に変化できる。電気的抵抗がない状態の超電導状態への転移は、３ネットワークナノコンポジットネットワークでは低い温度で観察かれる。結果として、本発明のコンデンサー中の導電性層および誘電性層の両方またはいずれかは、ここで記載したＤＬＮ被覆から形成されてよい。
先に説明したように、これらのコンポジットの構造は、分子レベルで、設計または「調節」され、独特の電気性性質、光学的性質、および「調節可能な」機械的強度、硬度および耐薬品性を有する他の所望の固体特性を組み合わせることができる。本発明の被覆が、堅く、弾性であり、電気素子としての使用に通常伴う摩耗および摩擦に耐えることができる。
同一または異なる（化学種の含有量に基づいて）ドープされまたはドープされていないＤＬＮの単一層または複数層を使用して、所望の抵抗および他の物理的性質を得てもよい。そのような多層被覆は、非常に高いキャパシタンスを可能にするコンデンサーを製造するのに有用である。そのような「ウルトラコンデンサー」は、特定の電子用途に依存して、約１０ｎｍの厚さであってよく、１００またはそれ以上のドープしたおよびドープしていない層からなっていてよい。ＤＬＮの可撓性から、金属ドープしたＤＬＮ層を、必要な導電率に達成するように製造することができるので、金属層を必要としない。それゆえに、完全な誘電性コンデンサー層が望まれる場合、２ネットワークＤＬＮが使用されてよい。異なる導電率の層を蒸着するために、３ネットワーク（金属含有）ＤＬＮが使用されてよい。完全に誘電性の被覆は、表面「絶縁破壊」を防止し、優れた基材保護を与える。本発明のＤＬＮの絶縁破壊強度は、ＤＬＮ被覆の化学的置換基に依存して、約１０6〜１０9Ｖ／ｃｍで変化する。
付着性を改良するために、既知のＤＬＣ被覆は、基材およびＤＬＣ被覆の間に中間介在層または中間層をしばしば有する。しかしながら、この中間層の存在はＤＬＣ被覆の有用な厚さを制限する。さらに、ＤＬＣ被覆があまりにも厚い場合、剥離が生じる。驚くべきことに、本発明のＤＬＮ被覆を用いると、付着性が良好であるために、中間層を必要としない。酸素によって安定化されたガラス状シリコンネットワークの存在が、高温での黒鉛炭素の成長の防止し、金属含有３ネットワークナノコンポジットにおいて金属クラスター形成を防止し、さらにナノコンポジット中の内部応力を減少するのに役立ち、したがって、ＤＬＮの基材への直接付着を促進する。このことが、選択された基材物質への本発明のＤＬＮの優れた付着性をもたらすと考えられる。
しかしながら、所望により中間層を、本発明のＤＬＮと共に使用してもよい。そのような中間層の使用は、さらにＤＬＮの優れた付着性を改良しうる。本発明のコンデンサーが、人体に長期移植が予定される医療用デバイスのための電気部品、例えば細動除去器コンデンサーに組み込まれる場合、そのようなＤＬＮ／中間層の組み合わせは望ましい。
本発明のＤＬＮフィルムを、変化する量の電荷を予想どおりに保持する（または、全く電荷を保持しない）するように蒸着できるので、本発明は、表面帯電容量を増加させる方法とも考えられる。帯電ＤＬＮの層は、他の装置、例えば印刷ロールおよび作業中の表面電荷を保持および／または解放しなければならない他の要素を与えうる。
さらに、本発明は、ドープしたＤＬＮの導電性層を散在させたコンデンサー中の誘電性ＤＬＮ層を積層することさえも意図する。この態様において、全コンデンサーは、ＤＬＮ層を含んでなる。層のいくつかは、予想できる変化の程度で導電性である。いくつかの層は、ドープしていない層、ドーパントによってドープした層、または少量の導電性ドーパントによってドープした層であり、誘電性層として作用する。
誘電性被覆として有用であるためには、被覆は、時間経過と共に、または極端な条件、例えば熱に対して、変化してはならない、予想できる非導電性または最小の導電性特性を有さなければならない。黒鉛化炭素がネットワーク保護ＤＬＣより導電性であるので、炭素の黒鉛化の抑制が誘電特性を保つために重要である。それゆえに、ＤＬＮ被覆がＤＬＣより熱的に安定である能力は、調節可能な誘電性ＤＬＮ被覆をＤＬＣ被覆よりも、導電率を低下させる点で、かなり有用にする。そのような黒鉛化を抑制するために、本発明のＤＬＮ被覆は、従来のダイヤモンド状（ＤＬＣ）物質より優れた温度安定性を有する。結晶性ダイヤモンドは、黒鉛化が生じる約１１００℃まで安定である。石英は、１４７０℃までで長期間熱安定性であり、１７００℃までで短期間熱安定性である。従来の非合金ダイヤモンド状フィルムは、黒鉛化が生じる前の約２５０〜６００℃まででのみ安定である。既知の合金ＤＬＣフィルムの熱安定性はかなり低い。対照的に、本発明の調節可能な誘電性被覆を供給するのに使用されるＤＬＮ構造は、１０００℃までで長期熱安定性を、２０００℃までで短期熱安定性を有する。即ち、ＤＬＮの熱安定性は結晶ダイヤモンドの熱安定性より優れ、アモルファスダイヤモンド状状態を保つ。
約６００℃〜約１０００℃の範囲では、ＤＬＮ物質の炭素マトリックスの化学結合が、ｓｐ3からｓｐ2に部分的に変化する。しかしながら、ナノコンポジットの一般構造およびそれらの「ダイヤモンド状」特性は保持される。対照的に、同様の条件において、通常の「ダイヤモンド状」炭素（ＤＬＣ）は、黒鉛化され、ダイヤモンド状特性を損なう。さらに、４００℃〜５００℃の範囲（好ましくは４３０℃）において、逆アニーリングが見られ、ｓｐ3のｓｐ2に対する比が増加する。
Ｃ−ＨおよびＳｉ−Ｏの２ネットワークＤＬＮの密度は、約１．８〜約２．１ｇ／ｃｍ3で変化する。残りの空間は、約０．２８〜約０．３５ｎｍの直径を有するナノ孔を有するランダムネットワークによって埋められている。ナノ孔ネットワークは、クラスターまたはミクロ孔を形成しない。次いで、２ネットワークＤＬＮの特性を、ドーパントを添加することによって調整してよい。ドーパントは、ランダムにナノ孔を充填し、結果として、あるドーパント濃度で、５０原子％程度の高い濃度でさえ、クラスターまたは微結晶を伴うことなく、付加的ネットワークを形成する。約１０原子％未満の濃度では、ドーパントは、ダイヤモンド状マトリックスのナノ孔中で、独立した原子として分布する。この擬ランダム構造におけるドーパント原子間の平均距離は、ドーパントの濃度によって制御することができる。ドーパント元素または化合物の相対濃度が約２０〜２５原子％に達する場合、ドーパントは、図１（Ｃ）に示されるように、ＤＬＮ構造に第３の（Ｍｅ−Ｍｅ）ネットワークを形成する。本発明のＤＬＮの他の利点は、相対的な硬度および耐久性である。ＤＬＮ、特に金属ドープしたＤＬＮは、高い弾性とともに高い微小硬度を組み合わせて有している。本発明のＤＬＮの微小硬度値は、約６〜３０ＧＰａである。
各粒子種の平均自由行程が、その光源と成長粒子フィルム表面の間の距離を越え、各ビームがよく規定されたエネルギーの粒子を含む場合、ＤＬＮは、適切な元素のイオン、原子またはラジカルの無クラスタービームによる共蒸着により合成されてよい。炭素含有粒子ビームは、プラズマトロン中で、プラズマ放電によって製造され、真空炉で高い電場によって荷電された粒子として抽出され、基材に向けられる。
図２は、ＤＬＮ被覆の蒸着のために使用される被覆炉の好ましい態様の１つを示す。非常に薄い層（約１μｍ未満）の適用のために、基材および蒸着炉表面および炉環境から塵粒子を含む汚染物を除去することが特に重要である。真空蒸着炉１は、導電性基材試料を被覆するために備えられている。先駆体導入系１３は、液体先駆体、好ましくはポリシロキサンが注入される多孔質セラミック材料３および金属チューブを含んでなる。先駆体導入系１３は、図示されているように、炉ベースプレート１１を介して炉に組み込まれている。熱陰極２は、抵抗加熱されたトリウムタングステンフィラメント４を含んでなる。誘電性ＤＬＮフィルムによって被覆される導電性基材５は、基材ホルダー６に取り付けられる。電源８は、基材にバイアスをかけるために使用される（ＤＣまたはＲＦ）。実際には、系は、通常の真空ポンプ排気工程を使用して、「排気する」。ポート７に配置されたゲートバルブ（図示せず）は閉じられ、炉が大気圧になるまで、系は、乾燥空気、窒素またはアルゴンによって再充填される。次いで、炉の扉９を開き、被覆される基材５を基材ホルダー６に、多数の可能な方法（スプリングクリップ、ネジ、クランプなど）のいずれかを使用して取り付ける。特別な形状の基材には、特別な固定用具が必要である。基材ホルダーは、円筒形試料（図示せず）を保持するように設計され、作業中、円筒形試料は、中央ドライブシャフト１０の軸の周りおよび１０に垂直な軸の周りで回転する。このようにして、円筒の軸は１０の軸に垂直になる。
導電性基材が装着された時、炉の扉を閉じ、炉を排気し、ゲートバルブを開け、系を、所望の範囲の系ベース圧力である少なくとも１０-5〜１０-6Torrに下げる。上記のベース圧力に達成したとき、炉圧力が約５×１０-5〜１×１０-3Torr、好ましくは１〜３×１０-4Torrに達するまで、アルゴンガスを、ニードル弁またはマス流量コントローラーを経て炉に送り込む。この時点で、フィラメント電流、フィラメントバイアスおよび電磁力電源のスイッチを入れる。フィラメント電流は、熱陰極（フィラメントまたは陰極とも言われる）を流れる電流である。フィラメントバイアスは、フィラメントに印加される一定の浮動電圧（接地に対して約−１５０Ｖ）である。プラズマ電流は、フィラメントとベースプレートまたは接地との間の電流として測定される。この電圧は、フィラメントによって発射される電子をベースプレート１１に移動させる電場を与える。電磁力供給電源は、電磁石に電流を供給し、磁場を形成し、その結果、電子行路が螺旋状になり、電子行路の長さが増大し、先駆体の蒸発によって作り出された蒸気分子と電子との間の衝突確率が改良される。同時に、基材のバイアス電力供給電源のスイッチを入れる。
これらの電源のスイッチを入れると、アルゴンのプラズマが作り出され、このプラズマは蒸着の前に基材を洗浄するのに使用される。洗浄に要求される持続時間後、先駆体の供給が開始される。先駆体の流れは、ニードル弁により制御され、炉と外部大気との間の圧力差によって生じる。炉内の先駆体の流れおよび蒸発が安定化されたとき、アルゴンの流れを止める。イオン化された先駆体の蒸気が、安定したプラズマを形成し、プラズマからのイオンが基材バイアスの故に基材ホルダーに向けて加速される。そして、ＤＬＮフィルムの蒸着が起こる。
ドーパント物質の共蒸着は、以下のように行われる。ベース圧力に達した後に、マグネトロンへのアルゴン流を開始し、マグネトロン８のスイッチを入れる。シャッター１２は、スパッタリングにより導電性基材が洗浄される間、蒸着を防ぐために使用される。洗浄が終わった時、シャッター１２を開け、スパッタリングを所望の電力レベルで行う。これは、どのようなフィルム構造の種類および組成が望まれるかに依存して、ＤＬＮフィルム蒸着の前、間、後に、またはＤＬＮフィルム蒸着中に断続的に、行ってよい。ＤＣまたはＲＦスパッタリングを使用して、すべての種類の物質（金属、セラミック、合金など）が共蒸着のための使用され得る。
ナノコンポジットフィルムの成長条件は、図２については、以下のとおりである。蒸着炉１の圧力は、１０-3torrを越えることはなく、プラズマ発生の活性ゾーン２での圧力は、約１．０×１０-3〜５．０×１０-2torrである。基材の温度は約２００℃を越えることはなく、陰極フィラメントの温度は約２１００〜２９５０℃の範囲である。陰極フィラメントでの電流は、約７０〜約１３０Ａであり、フィラメントにかかる電圧は、約２０〜約３０Ｖである。接地に対する電圧は、約７０〜約１３０Ｖであり、プラズマ電流が約０．５〜約２０．０Åである。基材ホルダーの電圧は、約０．１〜約５．０ｋＶであり、すべての炭素含有およびＳｉ含有種は、それぞれ約１００〜約１２００ｅＶおよび約２５〜約３００ｅＶの範囲の運動エネルギーを有する。金属ビームは、自由原子または単原子イオンからなる。金属原子／イオンの運動エネルギーは、約２５ｅＶを越えない。先駆体の流速が約０．５〜約５．０ｃｃ／時間である場合、ＤＬＮの成長速度は、約０．１〜約２．０μｍ／時間である。
多くの用途にとって好ましい操作条件範囲は、約１〜３×１０-4Torrの圧力、約１アンペアのプラズマ電流、約６０〜約７５アンペアのフィラメント電流、約６００〜約１０００Ｖ  ＤＣの基材電圧、またはＲＦモードでの約１００Ｗの順方向電力である。ＲＦモードでの好ましい周波数は、約９０〜約３００ｋＨｚである。好ましいマグネトロン電力は、ＤＬＮ被覆のために所望される物質、組成および構造に依存する。
さらに好ましい態様において、好ましい蒸着方法は、図３に概略的に示すように、約５ｋＷｈ／ｇ・原子を越える炭素のプラズマエネルギー密度で、トリオードプラズマトロン内でプラズマ放射を使用する。荷電粒子は、真空炉において高電場によって抽出され、基材５に向けられる。基材ホルダーの電位が約−０．３〜約＋５．０ｋＶ、さらに好ましく約１．０±０．２ｋＶであり、周波数の変化がＤＣでは約０〜約２５ＭＨｚであり、ＲＦでは約９０〜約３００ｋＨｚであることが好ましい。プラズマトロンにおいて電子放射の炭素先駆体流の比は、１粒子につき約０．５〜約１．５電子である。
有機シリコン化合物、例えばシロキサンは、Ｃ、Ｈ、ＳｉおよびＯための好ましい先駆体である。好ましい有機シリコン化合物の１つは、１〜１０個のＳｉ原子を含有するポリフェニルメチルシロキサンである。高い沸点のシロキサンを、放射熱陰極４により加熱されている多孔質セラミックまたは金属セラミックヘッド（図３および図４での３）を通して、活性プラズマ領域に直接導入してよい。熱陰極の光子および電子放射が、ヘッド３の表面での先駆体分子の蒸発、フラグメンテーション、イオン化に影響を与え、プラズマ発生器のためのイオン源として働く。シロキサン先駆体の注入の別の方法は、拡散ポンプからの直接注入を使用することである。
ドーパント含有ビームの形成は、以下の方法のいずれか１つまたは組み合わせによって行われる：１）熱蒸発；２）イオンスパッタリング；３）イオンビーム。ドーパント含有ビームは、真空炉を通って成長しているフィルム表面に向けられ、蒸着炉内での粒子間衝突を排除する。図２に概略的に示されるように、基材は、隣接する炉中、２軸回転を与える回転基材ホルダー（例えばドラム）上に配置され、該隣接炉は、原子またはイオンビームの放射のための開口によってプラズマ発生炉に接続されている。あるいは、プラズマ発生は、基材を含んでいる炉内で行ってよい。一般に、ＤＣまたは高周波電位が、蒸着工程の間基材に適用される。外部からの基材の加熱は必要ではない。当業者には明らかなように、基材ホルダーは、異なった形の部分を支持するように、特別に設計されてよい。ＤＬＮフィルムを蒸着するための上記の方法の有用な改変例には、ＳｉおよびＯ2のための先駆体としてのスパッターシリコンおよび酸素ガスの使用、炭素および水素の先駆体としてのスパッター炭素および水素または炭素水素ガスの使用またはそれらの組み合わせを含む。
図４に示されるように、中性ラジカルの流れを高電圧ターゲットにより反射し、基材に向ける方法が、非導電性基材、例えばプラスチックに蒸着するために挙げられる。この方法は、反射電極が中性ビームを発生するために使用されること以外は、図３で示したのと類似の装置を使用する。この方法は、成長の間に、基材に衝突する荷電および／または高速粒子により生じる基材表面の損傷を排除する。
上記の可撓性被覆は、被覆された基材の所望の適用にのみ依存して、選択された基材上に、数ｎｍ〜数μｍ、好ましくは約２０ｎｍ〜約１２μｍの厚さで蒸着されてよい。蒸着は、特定の用途に要求される特性を満足するように設計されてよい。本発明の薄いコンデンサーの使用にとって、好ましいＤＬＮ層の厚さは、約０．０１〜約１００μｍ、好ましくは約０．０５〜約５μｍであり、約０．１〜２μｍの被覆が好ましい。蒸着は、特定の用途に要求される特性を満足するように設計されてよい。
２また３のネットワークＤＬＮのランダムな相互侵入が、すべての方向で、構造に均一な強度を与える。構造には、８０Å（８ｎｍ）の厚さでさえ、ミクロ孔がない。それゆえに、ＤＬＮは、極めて安定であり、化学的性質、機械的性、電子的性質および超伝導性の独特な組み合わせを有する。
本発明の多くの他の変更および変化は、当業者には明らかであろう。請求の範囲内で、本発明は、ここに特に記載したもの以外に実施してよい。
本発明の主たる態様および好ましい態様は、以下を包含する。
１．複数の導電性層および隣接導電性層の間の誘電性層を含んでなるコンデンサーの製造方法であって、誘電性層が、水素によって安定化されたダイヤモンド状炭素ネットワーク、および酸素によって安定化されたガラス状シリコンネットワークを含んでなる相互侵入したネットワークを有するダイヤモンド状固体物質から形成される方法。
２．炭素、水素、シリコンおよび酸素が、１〜１０のシリコン原子を有する有機シロキサンの分解から得られる上記１に記載の方法。
３．有機シロキサンが、ポリフェニルメチルシロキサンである上記２に記載の方法。
４．ダイヤモンド状物質の炭素含量が、４０原子％〜９８原子％である上記１に記載の方法。
５．ダイヤモンド状物質の炭素含量が、５０原子％〜９８原子％である上記１に記載の方法。
６．炭素とシリコンの比が、２：１〜８：１である上記１に記載の方法。
７．炭素とシリコンの比が、０．５：１〜３：１である上記１に記載の方法。
８．被覆を、金属基材上に蒸着する上記１に記載の方法。
９．被覆を、非金属基材上に蒸着する上記１に記載の方法。
１０．ドーパント元素が、Ｂ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｖ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｈｆ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎ、ＡｇおよびＡｕからなる群から選択される上記１に記載の方法。
１１．炭素含量が、被覆の４０原子％より多く、水素含量が、炭素の１〜４０原子％であり、シリコン、酸素およびドーパントの合計が被覆の２原子％より多い上記１に記載の方法。
１２．誘電性物質が、０．０５〜５μｍの厚さで蒸着される上記１に記載の方法。
１３．誘電性物質が、０．１〜２．０μｍの厚さで蒸着される上記１に記載の方法。
１４．導電性層が、水素によって安定化されたダイヤモンド状炭素ネットワーク、酸素によって安定化されたガラス状シリコンネットワーク、および更に周期表の１−７ｂおよび８族からの元素を含むドーパント元素またはドーパント化合物の少なくとも１種のネットワークを含んでなる相互侵入したネットワークを有するダイヤモンド状固体物質から形成される上記１に記載の方法。
１５．導電性物質および誘電性物質の層を含んでなるコンデンサーであって、誘電性物質の層が、導電性物質の隣接層の間に配置され、誘電性物質が、水素によって安定化されたダイヤモンド状炭素ネットワーク、および酸素によって安定化されたガラス状シリコンネットワークを含んでなる相互侵入したネットワークから形成されるダイヤモンド状固体物質から形成されるコンデンサー。
１６．炭素含量が、被覆の４０原子％より多く、水素含量が、炭素の１〜４０原子％であり、シリコン、酸素およびドーパントの合計が被覆の２原子％より多い上記１５に記載のコンデンサー。
１７．炭素、水素、シリコンおよび酸素が、１〜１０のシリコン原子を有する有機シロキサンの分解から得られる上記１５に記載のコンデンサー。
１８．有機シロキサンが、ポリフェニルメチルシロキサンである上記１７に記載のコンデンサー。
１９．ダイヤモンド状物質の炭素含量が、４０原子％〜９８原子％である上記１５に記載のコンデンサー。
２０．炭素とシリコンの原子比が、２：１〜８：１である上記１５に記載のコンデンサー。
２１．炭素とシリコンの原子比が、０．５：１〜３：１である上記１５に記載のコンデンサー。
２２．ドーパント元素が、Ｂ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｖ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｈｆ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎ、ＡｇおよびＡｕからなる群から選択される上記１５に記載のコンデンサー。
２３．層が、０．０５〜５μｍの厚さで蒸着される上記１５に記載のコンデンサー。
２４．層が、０．１〜２．０μｍの厚さで蒸着される上記１５に記載のコンデンサー。
２５．導電性層が、水素によって安定化されたダイヤモンド状炭素ネットワーク、酸素によって安定化されたガラス状シリコンネットワーク、および更に周期表の１−７ｂおよび８族からの元素を含むドーパント元素またはドーパント化合物の少なくとも１種のネットワークを含んでなる相互侵入したネットワークを有するダイヤモンド状物質を含んでなる物質から形成される上記１５に記載のコンデンサー。
２６．基材表面を供給すること
および少なくとも１種の誘電性層で基材表面を被覆することを含んでなる基材の静電容量を制御する方法であって、誘電性層が、水素によって安定化されたダイヤモンド状炭素ネットワーク、および酸素によって安定化されたガラス状シリコンネットワークを有するダイヤモンド状固体状態物質から形成される方法。
２７．素子表面に帯電できる素子であって、
素子が、少なくとも１つの誘電性層を含んでなり、
誘電性の層が、水素によって安定化されたダイヤモンド状炭素ネットワーク、および酸素によって安定化されたガラス状シリコンネットワークを含んでなる相互侵入したネットワークを有するダイヤモンド状物質を含んでなる素子。
【図１Ａ】
0003961025.tif 000002
【図１Ｂ】
0003961025.tif 000003
【図１Ｃ】
0003961025.tif 000004
【図２】
0003961025.tif 000005
【図３】
0003961025.tif 000006
【図４】
0003961025.tif 000007
【図５】
0003961025.tif 000008
【図６】
0003961025.tif 000009
【図７】
0003961025.tif 000010