JPH0620947A - 量子細線を有する膜の形成方法 - Google Patents
量子細線を有する膜の形成方法Info
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- JPH0620947A JPH0620947A JP17586992A JP17586992A JPH0620947A JP H0620947 A JPH0620947 A JP H0620947A JP 17586992 A JP17586992 A JP 17586992A JP 17586992 A JP17586992 A JP 17586992A JP H0620947 A JPH0620947 A JP H0620947A
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- Japan
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- film
- forming
- quantum wires
- quantum
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 量子細線直径が該細線の長さ方向において略
揃っており、量子細線同士においても細線直径、長さ、
方向が略揃っていて所望の量子効果を期待できる量子細
線を有する膜を形成する方法を提供する。 【構成】 基体1に蒸着法により成膜しつつイオン照射
することにより一定方向に配向した柱状結晶部分を多数
有する膜10を形成したのち、該膜10を弗化水素酸中
又はプラズマPのもとでを陽極酸化処理することにより
量子細線7を有する膜を得る。
揃っており、量子細線同士においても細線直径、長さ、
方向が略揃っていて所望の量子効果を期待できる量子細
線を有する膜を形成する方法を提供する。 【構成】 基体1に蒸着法により成膜しつつイオン照射
することにより一定方向に配向した柱状結晶部分を多数
有する膜10を形成したのち、該膜10を弗化水素酸中
又はプラズマPのもとでを陽極酸化処理することにより
量子細線7を有する膜を得る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガラス基板等の基体に
量子細線を有する膜を形成する方法に関する。
量子細線を有する膜を形成する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば真性半導体(i形半導体)である
シリコン結晶からなる基板に直径数十オングストロー
ム、長さ数ミクロン程度の細い線を多数形成し、これら
の細線に光等の外部エネルギーを与えると、該細線にお
いてシリコン結晶中の価電子が励起されて伝導電子とな
るとともに正孔(ホール)が生成され、電子正孔対が形
成される。この電子及び正孔は、バンド内にある欠陥、
不純物等に起因する準位に落ち込み、これらバンド内準
位を介して再結合する。この電子正孔再結合により発光
等の現像が生じる。
シリコン結晶からなる基板に直径数十オングストロー
ム、長さ数ミクロン程度の細い線を多数形成し、これら
の細線に光等の外部エネルギーを与えると、該細線にお
いてシリコン結晶中の価電子が励起されて伝導電子とな
るとともに正孔(ホール)が生成され、電子正孔対が形
成される。この電子及び正孔は、バンド内にある欠陥、
不純物等に起因する準位に落ち込み、これらバンド内準
位を介して再結合する。この電子正孔再結合により発光
等の現像が生じる。
【0003】このような発光等の現象故に、かかる細線
は発光素子の形成等に利用できる。このように量子効果
を有する細線(量子細線)は陽極酸化法により形成する
ことができる。すなわち、例えば図3の(A)図に示す
ように、シリコン基板1を弗化水素酸2(弗酸とも呼ば
れる弗化水素の水溶液)中に入れ、該基板に電源3にて
正電圧を印加するとともに該基板に対向させて配置した
白金等のメッシュ電極4に負電圧を印加すると、シリコ
ン基板1上の構造的に弱い部分は、負に帯電した弗化水
素酸中の酸素イオンがシリコン基板自身の持つ正電界に
引き寄せられることで酸化する。この陽極酸化により形
成されたシリコン酸化物(SiO2 )は、弗化水素酸に
溶け易いため、酸化された部分が溶出し、穴が開く。穴
が開いたシリコン基板は構造的に弱いため、再び、陽極
酸化される。
は発光素子の形成等に利用できる。このように量子効果
を有する細線(量子細線)は陽極酸化法により形成する
ことができる。すなわち、例えば図3の(A)図に示す
ように、シリコン基板1を弗化水素酸2(弗酸とも呼ば
れる弗化水素の水溶液)中に入れ、該基板に電源3にて
正電圧を印加するとともに該基板に対向させて配置した
白金等のメッシュ電極4に負電圧を印加すると、シリコ
ン基板1上の構造的に弱い部分は、負に帯電した弗化水
素酸中の酸素イオンがシリコン基板自身の持つ正電界に
引き寄せられることで酸化する。この陽極酸化により形
成されたシリコン酸化物(SiO2 )は、弗化水素酸に
溶け易いため、酸化された部分が溶出し、穴が開く。穴
が開いたシリコン基板は構造的に弱いため、再び、陽極
酸化される。
【0004】この作用が繰り返されることで、最終的
に、図3の(B)図に示すように、直径数十オングスト
ロームで、長さ数ミクロン程度の細い線(量子細線)8
がシリコン基板1上に形成される。なお、図3の(B)
図中、9はシリコン酸化物である。
に、図3の(B)図に示すように、直径数十オングスト
ロームで、長さ数ミクロン程度の細い線(量子細線)8
がシリコン基板1上に形成される。なお、図3の(B)
図中、9はシリコン酸化物である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の量子細
線形成方法によると、細線8の直径が細線長さ方向にお
いて不均一となり、また、細線同士の直径が不揃いで、
各細線の方向もバラつく。そのため、量子サイズ効果等
の現象の確認が困難となったり、発光色の制御が困難と
なったりする。
線形成方法によると、細線8の直径が細線長さ方向にお
いて不均一となり、また、細線同士の直径が不揃いで、
各細線の方向もバラつく。そのため、量子サイズ効果等
の現象の確認が困難となったり、発光色の制御が困難と
なったりする。
【0006】そこで、本発明は、量子細線直径が該細線
の長さ方向において略揃っており、量子細線同士におい
ても細線直径、長さ、方向が略揃っていて所望の量子効
果を期待できる量子細線を有する膜を形成する方法を提
供することを課題とする。
の長さ方向において略揃っており、量子細線同士におい
ても細線直径、長さ、方向が略揃っていて所望の量子効
果を期待できる量子細線を有する膜を形成する方法を提
供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明は、基体に蒸着法により成膜しつつイオン照射す
ることにより一定方向に配向した柱状結晶部分を多数有
する膜を形成したのち、該膜を陽極酸化処理することに
より量子細線を有す膜を得ることを特徴とする量子細線
を有する膜の形成方法を提供する。前記成膜のための蒸
着法としては、真空蒸着法等、適宜従来蒸着法を採用で
きる。
本発明は、基体に蒸着法により成膜しつつイオン照射す
ることにより一定方向に配向した柱状結晶部分を多数有
する膜を形成したのち、該膜を陽極酸化処理することに
より量子細線を有す膜を得ることを特徴とする量子細線
を有する膜の形成方法を提供する。前記成膜のための蒸
着法としては、真空蒸着法等、適宜従来蒸着法を採用で
きる。
【0008】量子細線の直径は、イオン照射におけるイ
オンの大きさにより制御できる。イオンの大きさは例え
ば使用するイオン源ガスをヘリウム(He)、ネオン
(Ne)、アルゴン(Ar)等と使い分けることで選択
できる。また、量子細線の長さは、イオン照射における
イオンのエネルギーにより制御できる。このイオンエネ
ルギーは、イオンの加速電圧を例えば数十V〜数百KV
の範囲で変えることで変化させ得る。
オンの大きさにより制御できる。イオンの大きさは例え
ば使用するイオン源ガスをヘリウム(He)、ネオン
(Ne)、アルゴン(Ar)等と使い分けることで選択
できる。また、量子細線の長さは、イオン照射における
イオンのエネルギーにより制御できる。このイオンエネ
ルギーは、イオンの加速電圧を例えば数十V〜数百KV
の範囲で変えることで変化させ得る。
【0009】陽極酸化処理は、従来と同様、弗化水素酸
中における素反応によってもよいし、例えば酸素と弗化
物ガスを混合したガスのプラズマ中で行ってもよい。
中における素反応によってもよいし、例えば酸素と弗化
物ガスを混合したガスのプラズマ中で行ってもよい。
【0010】
【作用】本発明の量子細線を有する膜の形成方法による
と、量子細線を有する膜を形成する基体に対し、真空蒸
着法等の蒸着法にて成膜しつつイオン照射が行われる。
このイオン照射された部分は他の部分より構造的に弱く
なり、酸化され易くなる。
と、量子細線を有する膜を形成する基体に対し、真空蒸
着法等の蒸着法にて成膜しつつイオン照射が行われる。
このイオン照射された部分は他の部分より構造的に弱く
なり、酸化され易くなる。
【0011】そして、この構造的に弱い部分は、その方
向がイオン照射方向に揃っており、また、照射されたイ
オンの大きさ、エネルギーに応じてその直径、深さが均
一化される。かかる成膜及びイオン照射併用作用のあ
と、基体は陽極酸化処理を施されることで、前記構造的
に弱くなった部分が集中的に酸化され、その結果とし
て、方向、直径、長さが略均一化された所望の量子細線
が多数形成される。
向がイオン照射方向に揃っており、また、照射されたイ
オンの大きさ、エネルギーに応じてその直径、深さが均
一化される。かかる成膜及びイオン照射併用作用のあ
と、基体は陽極酸化処理を施されることで、前記構造的
に弱くなった部分が集中的に酸化され、その結果とし
て、方向、直径、長さが略均一化された所望の量子細線
が多数形成される。
【0012】各量子細線の直径は照射イオンの大きさに
より容易に制御することができ、長さは照射イオンのエ
ネルギーにより容易に制御することができる。陽極酸化
処理を例えば酸素と弗化物ガスの混合ガスのプラズマ中
で行うときは、それがドライ処理であるから、蒸着法に
よる成膜とイオン照射後、直ちに陽極酸化に移行してバ
ッチ処理できるし、取り扱いが容易である。
より容易に制御することができ、長さは照射イオンのエ
ネルギーにより容易に制御することができる。陽極酸化
処理を例えば酸素と弗化物ガスの混合ガスのプラズマ中
で行うときは、それがドライ処理であるから、蒸着法に
よる成膜とイオン照射後、直ちに陽極酸化に移行してバ
ッチ処理できるし、取り扱いが容易である。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1の(A)図は量子細線を形成する基板1に真
空蒸着法により成膜しつつイオン照射を行う装置5の概
略構成を示している。図2の(A)図は装置5において
該基板1上に形成された膜をプラズマP中で陽極酸化処
理する装置6の概略構成を示している。
する。図1の(A)図は量子細線を形成する基板1に真
空蒸着法により成膜しつつイオン照射を行う装置5の概
略構成を示している。図2の(A)図は装置5において
該基板1上に形成された膜をプラズマP中で陽極酸化処
理する装置6の概略構成を示している。
【0014】成膜兼イオン照射装置5は、真空容器5
1、これに付設したエレクトロンビーム(EB)による
蒸発源50及びイオン源52、容器51内を所定の真空
度にする排気装置53を含んでいる。陽極酸化処理装置
6は、真空容器61、該容器内を所定の真空度に維持す
る排気装置62、容器61内の下部に配置した基板支持
トレイ63、その上に対向配置したメッシュ電極64、
トレイ63を介してその上の基板1に正電圧を印加する
とともにメッシュ電極64に負電圧を印加する電源6
5、容器61内にプラズマP源となるガスGを導入する
ガス導入部66を備え、この他、図面には示していない
が、該ガスをプラズマ化するそれ自体既に知られたプラ
ズマ発生手段を含んでいる。このプラズマ発生手段とし
ては、平行平板型プラズマ発生装置、電子サイクロトロ
ン共鳴によるプラズマ発生装置等、各種のものを採用で
きる。
1、これに付設したエレクトロンビーム(EB)による
蒸発源50及びイオン源52、容器51内を所定の真空
度にする排気装置53を含んでいる。陽極酸化処理装置
6は、真空容器61、該容器内を所定の真空度に維持す
る排気装置62、容器61内の下部に配置した基板支持
トレイ63、その上に対向配置したメッシュ電極64、
トレイ63を介してその上の基板1に正電圧を印加する
とともにメッシュ電極64に負電圧を印加する電源6
5、容器61内にプラズマP源となるガスGを導入する
ガス導入部66を備え、この他、図面には示していない
が、該ガスをプラズマ化するそれ自体既に知られたプラ
ズマ発生手段を含んでいる。このプラズマ発生手段とし
ては、平行平板型プラズマ発生装置、電子サイクロトロ
ン共鳴によるプラズマ発生装置等、各種のものを採用で
きる。
【0015】なお、ガスGとして、ここでは酸素
(O2 )と弗化窒素(NF3 )の混合ガスを用いてい
る。以上の装置5、6を用いて実施する量子細線を有す
る膜の形成方法は次のとおりである。まず、装置5に量
子細線を有する膜を形成しようとする基板1を設置し、
真空容器51内を排気装置53にて所定の成膜真空度に
維持し、蒸発源50から成膜用物質56を基板1表面に
蒸着させて成膜しつつイオン源52には原料ガスgを導
入し、ここから該基板表面にイオン5aを照射する。
(O2 )と弗化窒素(NF3 )の混合ガスを用いてい
る。以上の装置5、6を用いて実施する量子細線を有す
る膜の形成方法は次のとおりである。まず、装置5に量
子細線を有する膜を形成しようとする基板1を設置し、
真空容器51内を排気装置53にて所定の成膜真空度に
維持し、蒸発源50から成膜用物質56を基板1表面に
蒸着させて成膜しつつイオン源52には原料ガスgを導
入し、ここから該基板表面にイオン5aを照射する。
【0016】このイオン照射により、図1の(B)図に
示すように、基板1上に形成される膜10中に構造的に
弱く、酸化され易い部分(例えばシリコン膜において非
晶質化した部分)11を、イオン照射方向に直線状に多
数形成する。各部分11の直径は、照射イオンの種類、
従ってイオン源52へ導入する原料ガスgの種類を選択
することで制御し、各部分11の深さは照射イオンのエ
ネルギーを数十Vから数百KVの範囲より選択すること
で制御する。
示すように、基板1上に形成される膜10中に構造的に
弱く、酸化され易い部分(例えばシリコン膜において非
晶質化した部分)11を、イオン照射方向に直線状に多
数形成する。各部分11の直径は、照射イオンの種類、
従ってイオン源52へ導入する原料ガスgの種類を選択
することで制御し、各部分11の深さは照射イオンのエ
ネルギーを数十Vから数百KVの範囲より選択すること
で制御する。
【0017】原料ガスgとして、ここではネオンガス
(Ne)等の希ガスを使用する。前記イオン照射により
形成された構造的に弱い部分11は、その方向がイオン
照射方向に揃っており、また、照射されたイオンの大き
さ、エネルギーに応じてその直径、深さが均一化されて
いる。次に、基板1を直ちに陽極酸化処理装置6の基板
支持トレイ63上に設置して基板押さえ60にて押さ
え、次いで該装置の真空容器61を排気装置62にて所
定の真空度に維持しつつ、該容器内にガス導入部66か
ら導入したガスG(O2+NF3 )をプラズマP化さ
せ、このプラズマPのもとで、電源65にて基板1に正
電圧を印加するとともに、メッシュ電極64に負電圧を
印加する。
(Ne)等の希ガスを使用する。前記イオン照射により
形成された構造的に弱い部分11は、その方向がイオン
照射方向に揃っており、また、照射されたイオンの大き
さ、エネルギーに応じてその直径、深さが均一化されて
いる。次に、基板1を直ちに陽極酸化処理装置6の基板
支持トレイ63上に設置して基板押さえ60にて押さ
え、次いで該装置の真空容器61を排気装置62にて所
定の真空度に維持しつつ、該容器内にガス導入部66か
ら導入したガスG(O2+NF3 )をプラズマP化さ
せ、このプラズマPのもとで、電源65にて基板1に正
電圧を印加するとともに、メッシュ電極64に負電圧を
印加する。
【0018】かくして、プラズマP中の酸素イオン、弗
素イオンが基板1に引き寄せられ、従来の弗酸中におけ
ると同様のプロセスで、前記イオン照射部分11が集中
的に酸化され、その結果として、図2の(B)図に示す
ように、直径、長さ、方向の揃った多数の量子細線7が
形成される。この(B)図中、70は酸化物となった部
分である。
素イオンが基板1に引き寄せられ、従来の弗酸中におけ
ると同様のプロセスで、前記イオン照射部分11が集中
的に酸化され、その結果として、図2の(B)図に示す
ように、直径、長さ、方向の揃った多数の量子細線7が
形成される。この(B)図中、70は酸化物となった部
分である。
【0019】前記実施例では陽極酸化処理をプラズマ中
でドライで行うようにしたが、他の実施例として図3の
(A)図に示すように、従来どおり弗化水素酸中で陽極
酸化処理することもできる。次に基板及び基板への成膜
用蒸着物質の種類、イオン照射及び陽極酸化の条件を特
定した状態での具体的な実施例1及び2を説明する。 実施例1 基板 :100mm□ガラス基板 IVD法(薄膜を形成する際にイオン照射を同時に行う
方法) 成膜 ・EB蒸着物質 :シリコン(Si) イオン照射 ・照射イオン :Neイオン ・加速電圧 :10KV ・ドーズ量 :5×10-15 陽極酸化 ・ウエット式 :HF水溶液使用 ・電流密度 :30mA/cm2 ・酸化時間 :20分 結果) ・発光色 :黄色(紫外蛍光灯光照射) 実施例2 基板 :100mm□ガラス基板 IVD法(薄膜を形成する際にイオン照射を同時に行う
方法) 成膜 ・EB蒸着物質 :シリコン(Si) イオン照射 ・照射イオン :Neイオン ・加速電圧 :10KV ・ドーズ量 :5×10-15 陽極酸化 ・ドライ式 :NF3 +O2 プラズマ使用 ・電流密度 :3mA/cm2 ・酸化時間 :30分 結果) ・発光色 :緑黄色(紫外蛍光灯光照射)
でドライで行うようにしたが、他の実施例として図3の
(A)図に示すように、従来どおり弗化水素酸中で陽極
酸化処理することもできる。次に基板及び基板への成膜
用蒸着物質の種類、イオン照射及び陽極酸化の条件を特
定した状態での具体的な実施例1及び2を説明する。 実施例1 基板 :100mm□ガラス基板 IVD法(薄膜を形成する際にイオン照射を同時に行う
方法) 成膜 ・EB蒸着物質 :シリコン(Si) イオン照射 ・照射イオン :Neイオン ・加速電圧 :10KV ・ドーズ量 :5×10-15 陽極酸化 ・ウエット式 :HF水溶液使用 ・電流密度 :30mA/cm2 ・酸化時間 :20分 結果) ・発光色 :黄色(紫外蛍光灯光照射) 実施例2 基板 :100mm□ガラス基板 IVD法(薄膜を形成する際にイオン照射を同時に行う
方法) 成膜 ・EB蒸着物質 :シリコン(Si) イオン照射 ・照射イオン :Neイオン ・加速電圧 :10KV ・ドーズ量 :5×10-15 陽極酸化 ・ドライ式 :NF3 +O2 プラズマ使用 ・電流密度 :3mA/cm2 ・酸化時間 :30分 結果) ・発光色 :緑黄色(紫外蛍光灯光照射)
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明によると、量
子細線直径が該細線の長さ方向において略揃っており、
量子細線同士においても細線直径、長さ、方向が略揃っ
ていて所望の量子効果を期待できる量子細線を有する膜
を形成する方法を提供することができる。
子細線直径が該細線の長さ方向において略揃っており、
量子細線同士においても細線直径、長さ、方向が略揃っ
ていて所望の量子効果を期待できる量子細線を有する膜
を形成する方法を提供することができる。
【0021】各量子細線の直径は照射イオンの大きさに
より容易に制御することができ、長さは照射イオンのエ
ネルギーにより容易に制御することができる。陽極酸化
処理を例えば酸素と弗化物ガスの混合ガスのプラズマ中
で行うときは、それがドライ処理であるから、蒸着法に
よる成膜とイオン照射後、直ちに陽極酸化に移行してバ
ッチ処理できるし、取り扱いが容易である。
より容易に制御することができ、長さは照射イオンのエ
ネルギーにより容易に制御することができる。陽極酸化
処理を例えば酸素と弗化物ガスの混合ガスのプラズマ中
で行うときは、それがドライ処理であるから、蒸着法に
よる成膜とイオン照射後、直ちに陽極酸化に移行してバ
ッチ処理できるし、取り扱いが容易である。
【図1】(A)図は成膜兼イオン照射装置の1例の概略
構成図であり、(B)図はイオン照射された基板上膜の
一部の断面図である。
構成図であり、(B)図はイオン照射された基板上膜の
一部の断面図である。
【図2】(A)図は陽極酸化処理装置の概略構成図であ
り、(B)図は陽極酸化された基板膜の一部の断面図で
ある。
り、(B)図は陽極酸化された基板膜の一部の断面図で
ある。
【図3】(A)図は従来の量子細線形成方法の説明図で
あり、(B)図はその方法によって形成された量子細線
を示す図である。
あり、(B)図はその方法によって形成された量子細線
を示す図である。
1 基板 10 膜 2 弗化水素酸 3 電源 4 メッシュ電極 5 成膜兼イオン照射装置 11 イオン照射部分 6 陽極酸化処理装置 7 量子細線 70、9 シリコン酸化物 8 従来の量子細線
Claims (5)
- 【請求項1】 基体に蒸着法により成膜しつつイオン照
射することにより一定方向に配向した柱状結晶部分を多
数有する膜を形成したのち、該膜を陽極酸化処理するこ
とにより量子細線を有す膜を得ることを特徴とする量子
細線を有する膜の形成方法。 - 【請求項2】 前記イオン照射における照射イオンの大
きさによって量子細線の直径を制御する請求項1記載の
量子細線を有する膜の形成方法。 - 【請求項3】 前記イオン照射における照射イオンのエ
ネルギーによって量子細線の長さを制御する請求項1又
は2記載の量子細線を有する膜の形成方法。 - 【請求項4】 前記陽極酸化処理を弗化水素酸中で行う
請求項1から3のいずれかに記載の量子細線を有する膜
の形成方法。 - 【請求項5】 前記陽極酸化処理を酸素と弗化物ガスを
混合したガスのプラズマ中で行う請求項1から3のいず
れかに記載の量子細線を有する膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17586992A JPH0620947A (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | 量子細線を有する膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17586992A JPH0620947A (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | 量子細線を有する膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0620947A true JPH0620947A (ja) | 1994-01-28 |
Family
ID=16003632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17586992A Withdrawn JPH0620947A (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | 量子細線を有する膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0620947A (ja) |
-
1992
- 1992-07-03 JP JP17586992A patent/JPH0620947A/ja not_active Withdrawn
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