JP2001131735A - Functional material manufacturing apparatus - Google Patents

Functional material manufacturing apparatus

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JP2001131735A
JP2001131735A JP31778699A JP31778699A JP2001131735A JP 2001131735 A JP2001131735 A JP 2001131735A JP 31778699 A JP31778699 A JP 31778699A JP 31778699 A JP31778699 A JP 31778699A JP 2001131735 A JP2001131735 A JP 2001131735A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To deposit fine particles of high purity having single grain size and uniform structure which are manufactured in a less polluted or damaged condition on a substrate. SOLUTION: The time particles classified into desisted grain sizes are recovered on the substrate 111, a substance generated by radiating laser beams 103 on a medium 107 is recovered on the substrate 111 to deposit the classified particles and the substance generated by radiating the laser beam on the medium on the same substrate 111.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は機能材料作製装置に
関し、特に、微粒子の粒径制御、汚染軽減をなし得るこ
とができる機能材料作製装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for producing a functional material, and more particularly to an apparatus for producing a functional material capable of controlling the particle diameter of fine particles and reducing contamination.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、Si系IV族材料から構成さ
れる半導体微粒子を可視発光等が可能となる光機能素子
に用いることが行われている。
2. Description of the Related Art Conventionally, semiconductor fine particles composed of a Si-based group IV material have been used for an optical functional element capable of emitting visible light or the like.

【0003】元来、IV族半導体は間接遷移型なので、
バンド間遷移においてはフォノンの介在が不可欠であ
り、必然的に再結合過程では熱の発生が多く、輻射再結
合をする確率はきわめて少ない。しかし、IV族半導体
の形状を粒径が数nmレベルの微粒子にすると、バンド
間遷移における波数選択則の緩和、振動子強度の増大等
の効果が生じる。これにより、IV族半導体の電子−正
孔対の輻射再結合過程の発生確率が増大し、強い発光を
呈することが可能となる。このIV族半導体の特性を利
用することで、Si系IV族材料から構成される半導体
微粒子を可視発光等が可能となる光機能素子に用いるこ
とができる。
[0003] Since IV group semiconductors are originally indirect transition type,
The phonon intervention is indispensable in the band-to-band transition, and inevitably a large amount of heat is generated in the recombination process, and the probability of radiative recombination is extremely low. However, when the shape of the group IV semiconductor is fine particles having a particle size of several nm, effects such as relaxation of the wave number selection rule in transition between bands and increase in oscillator strength are produced. Thereby, the probability of occurrence of the radiative recombination process of the electron-hole pairs of the group IV semiconductor increases, and it becomes possible to exhibit strong light emission. By utilizing the characteristics of the group IV semiconductor, semiconductor fine particles composed of a Si-based group IV material can be used for an optical functional element capable of emitting visible light or the like.

【0004】よって、Si系IV族材料から構成される
半導体微粒子を可視発光等が可能となる光機能素子に用
いるためには、粒径がnmレベルで制御された球状微粒
子作製が不可欠である。このnmレベルの微粒子作製に
は、レーザーアブレーション法が好適である。
Therefore, in order to use semiconductor fine particles composed of a Si-based group IV material for an optical functional device capable of emitting visible light or the like, it is indispensable to produce spherical fine particles whose particle diameter is controlled at the nm level. The laser ablation method is suitable for the production of fine particles at the nm level.

【0005】ターゲット材に対してレーザーアブレーシ
ョン法を施すことにより作製された微粒子を堆積する機
能材料作製装置は、特開平9−275075号公報に開
示されたものがある。図8は、従来の機能材料作製装置
の構成図である。以下、図8を用いて従来の機能材料作
製装置についての説明をする。
An apparatus for producing a functional material for depositing fine particles produced by subjecting a target material to laser ablation is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-275075. FIG. 8 is a configuration diagram of a conventional functional material manufacturing apparatus. Hereinafter, a conventional functional material manufacturing apparatus will be described with reference to FIG.

【0006】まず、真空反応室801内の中央付近に設
けられたターゲットフォルダ802にターゲット材80
3を配置する。次に、真空反応室801をターボ分子ポ
ンプを主体とした高真空排気系804により、1×10
-8Torrの高真空まで排気後、高真空排気系804を
閉鎖する。
First, a target material 80 is placed in a target folder 802 provided near the center of the vacuum reaction chamber 801.
Place 3. Next, the vacuum reaction chamber 801 is evacuated to 1 × 10
After evacuation to -8 Torr high vacuum, the high vacuum evacuation system 804 is closed.

【0007】次に、希ガス導入ライン805を通じてヘ
リウムガス(He)を真空反応室801内に導入する。
その後、マスフローコントローラ806による流量制御
とドライロータリーポンプを主体とした作動排気系80
7による差動排気により、一定圧力(1.0〜20.0
Torr)の低圧希ガス(He)雰囲気に真空反応室8
01を保持する。保持された数TorrのHeガス雰囲
気下で、ターゲット材803表面に高エネルギー密度
(例えば、1.0J/cm2以上)のレーザー光を照射
する。また、レーザー光は、スリット808、集光レン
ズ809を通過後、ミラー810により方向を90度変
えられた後、レーザー光導入窓811から真空反応室8
01に導入され、ターゲット材803表面に到達するよ
うになっている。このようにして、ターゲット材803
から物質の脱離、射出を行っている。
Next, helium gas (He) is introduced into the vacuum reaction chamber 801 through the rare gas introduction line 805.
After that, the flow rate is controlled by the mass flow controller 806 and the working exhaust system 80 mainly including the dry rotary pump is used.
7, a constant pressure (1.0 to 20.0
Torr) low pressure rare gas (He) atmosphere in a vacuum reaction chamber 8
01 is held. The surface of the target material 803 is irradiated with a laser beam having a high energy density (for example, 1.0 J / cm 2 or more) in a held He gas atmosphere of several Torr. After the laser light passes through the slit 808 and the condenser lens 809, the direction of the laser light is changed by 90 degrees by the mirror 810, and then the laser light introduction window 811 passes through the vacuum reaction chamber 8
01 and reaches the surface of the target material 803. Thus, the target material 803
Desorption and ejection of materials from

【0008】脱離物質は、雰囲気ガス分子に運動エネル
ギーを散逸し、空中での凝縮、成長が促進され、堆積基
板812上で粒径数nmから数十nmの微粒子に成長し
て堆積される。
The desorbed substance dissipates kinetic energy to the atmosphere gas molecules, promotes condensation and growth in the air, and grows and deposits on the deposition substrate 812 into fine particles having a particle size of several nm to several tens nm. .

【0009】ここで、発光波長(発光フォトンエネルギ
ー)の制御には、図9に示した微粒子粒径の減少に伴う
量子閉じこめ効果による吸収端発光エネルギー(バンド
ギャップEgに対応)の増大を利用している。このた
め、単一発光波長を得るためには微粒子粒径の均一化が
不可欠である。つまり、発光波長に対応した粒径の微粒
子を可能な限り狭い粒径分布で生成、堆積できれば、単
色発光する光機能素子を作製することが可能となる。
[0009] Here, the control of the emission wavelength (emission photon energy), utilizing the increased quantum confinement effect due to absorption edge emission energy with decreasing particle diameter shown in FIG. 9 (corresponding to the band gap E g) are doing. Therefore, in order to obtain a single emission wavelength, it is essential to make the particle diameter of the fine particles uniform. That is, if fine particles having a particle size corresponding to the emission wavelength can be generated and deposited with the narrowest possible particle size distribution, it becomes possible to manufacture an optical functional device that emits monochromatic light.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、半導
体微粒子を用いて単一波長の発光を行う光機能素子を作
製するためには、粒径分布の抑制された単一粒径の数n
mレベルの微粒子の生成、堆積が要求されている。
As described above, in order to manufacture an optical functional device that emits light of a single wavelength using semiconductor fine particles, the number n of single particle diameters having a suppressed particle size distribution must be increased.
Generation and deposition of m-level fine particles are required.

【0011】従来の機能材料作製装置でも、雰囲気希ガ
スの圧力、ターゲット材と堆積基板の距離等を適切に選
んでやることによって、平均粒径をある程度制御するこ
とは可能である。しかし、従来の機能材料作製装置で
は、依然として粒径分布の幅が広いために、例えば幾何
標準偏差σgが1.2以下であるような、均一な粒径の
半導体微粒子を得ることは困難である。つまり、機能材
料作製装置には、より積極的な粒径制御が必要とされて
いる。
Even in a conventional functional material manufacturing apparatus, it is possible to control the average particle size to some extent by appropriately selecting the pressure of the atmospheric rare gas, the distance between the target material and the deposition substrate, and the like. However, in the conventional functional material manufacturing apparatus, since the width of the particle size distribution is still wide, it is difficult to obtain semiconductor fine particles having a uniform particle size such as a geometric standard deviation σ g of 1.2 or less. is there. In other words, the functional material manufacturing apparatus needs more aggressive particle size control.

【0012】また、nmレベルの微粒子はその高い表面
原子割合(例えば粒径5nmで約40%)のために非常
に不純物や欠陥の混入に敏感である。このため、機能材
料作製装置が採用する生成堆積手法としては、より清浄
でダメージの少ないプロセスが求められている。
Further, fine particles at the nm level are very sensitive to impurities and defects due to their high surface atomic ratio (for example, about 40% at a particle diameter of 5 nm). For this reason, a cleaner and less damaged process is required as a generation and deposition method adopted by the functional material manufacturing apparatus.

【0013】さらに、半導体微粒子を上記従来の機能材
料作製装置のように、直接堆積基板に付着・堆積した場
合には、結局は、堆積物の構造が微粒子からなる多孔質
形状の薄膜を形成してしまう傾向がある。このような多
孔質形状については、電極を接続して光機能素子化する
ことを想定すると、より最適化されたものが求められる
場合がある。また、このような多孔質形状の球状微粒子
の元来の量子サイズ効果を引き出し、発光等に代表され
る新たな光機能を発現するためにも、より最適な形状・
構造等が求められる場合もある。
Further, when semiconductor fine particles are directly adhered to and deposited on a deposition substrate as in the above-mentioned conventional functional material manufacturing apparatus, the structure of the deposit eventually forms a porous thin film composed of fine particles. Tend to be. As for such a porous shape, if it is assumed that an electrode is connected to form an optical functional element, a more optimized one may be required. Also, in order to bring out the original quantum size effect of such porous spherical fine particles and to exhibit new optical functions such as light emission, a more optimal shape and shape are required.
In some cases, a structure or the like is required.

【0014】付け加えて、前述したようにnmレベルの
微粒子は非常に表面が敏感なため、安定した透明媒質中
に分散あるいは、表面を透明媒質薄膜で被覆する必要が
生じることもある。
In addition, as described above, fine particles of nm level are very sensitive in surface, so that it may be necessary to disperse them in a stable transparent medium or cover the surface with a transparent medium thin film.

【0015】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、汚染、ダメージを軽減した状態で作製された単
一粒径、均一構造を有する高純度微粒子を堆積基板に堆
積することができる機能材料作製装置を提供することを
目的とする。
The present invention has been made in view of the above, and it is possible to deposit high-purity fine particles having a single particle size and a uniform structure, which are manufactured in a state where contamination and damage are reduced, on a deposition substrate. It is an object to provide a functional material manufacturing apparatus.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明は、所望の粒径に
分級された微粒子を基板上に捕集するとともに、媒質に
レザービームを当てることで生成された物質を基板上に
捕集し、分級された微粒子と媒質にレザービームを当て
ることで生成された物質とを基板上に堆積するようにし
た。
According to the present invention, fine particles classified into a desired particle size are collected on a substrate, and a substance generated by applying a laser beam to a medium is collected on the substrate. Then, the classified fine particles and a substance generated by applying a laser beam to the medium are deposited on the substrate.

【0017】これにより、単一粒径・均一構造に作製さ
れた高純度微粒子を基板上に堆積することができる。こ
の結果、単一の波長を発光する発光素子を作製すること
ができる。さらに、高純度微粒子を高純度微粒子とは別
の媒質とともに基板上に堆積するので、機能材料の汚
染、ダメージを軽減できる。
Thus, high-purity fine particles having a single particle size and a uniform structure can be deposited on the substrate. As a result, a light-emitting element that emits light of a single wavelength can be manufactured. Further, since the high-purity fine particles are deposited on the substrate together with a medium different from the high-purity fine particles, contamination and damage of the functional material can be reduced.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】本発明の第1の態様にかかる機能
材料作製装置は、低圧媒質ガス雰囲気下で第1のターゲ
ット体にレザービームを当てることで、微粒子を生成す
る微粒子生成手段と、前記微粒子生成手段で生成された
微粒子から所望の粒径の微粒子をシースガス中で分級す
る微粒子分級手段と、前記微粒子分級手段で分級された
微粒子を基板上に捕集するとともに、第2のターゲット
体にレザービームを当てることで生成された物質を前記
基板上に捕集し、前記分級された微粒子と前記第2のタ
ーゲット体にレザービームを当てることで生成された物
質とを前記基板上に堆積する堆積手段と、を具備した。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A functional material manufacturing apparatus according to a first aspect of the present invention includes a fine particle generating means for generating fine particles by applying a laser beam to a first target body in a low-pressure medium gas atmosphere; A fine particle classifying means for classifying fine particles having a desired particle diameter from the fine particles generated by the fine particle generating means in a sheath gas; collecting the fine particles classified by the fine particle classifying means on a substrate; A substance generated by applying a laser beam to the substrate is collected on the substrate, and the classified fine particles and a substance generated by applying the laser beam to the second target body are deposited on the substrate. And deposition means for performing the deposition.

【0019】この構成により、単一粒径・均一構造に作
製された第1のターゲットからなる高純度微粒子を基板
上に堆積することができる。この結果、単一の波長を発
光する発光素子を作製することができる。さらに、高純
度微粒子を第2のターゲット体にレーザービームを当て
ることで生成された物質とともに基板上に堆積するの
で、機能材料の汚染、ダメージを軽減できる。
With this configuration, high-purity fine particles composed of the first target having a single particle size and a uniform structure can be deposited on the substrate. As a result, a light-emitting element that emits light of a single wavelength can be manufactured. Further, since high-purity fine particles are deposited on the substrate together with the substance generated by irradiating the second target body with the laser beam, contamination and damage of the functional material can be reduced.

【0020】本発明の第2の態様は、第1の態様にかか
る機能材料作製装置において、前記堆積手段は、前記分
級された微粒子を基板上に補集すると実質的に同時に第
2のターゲット体にレザービームを当てることで生成さ
れた物質を前記基板上に捕集して、前記第2のターゲッ
ト体から構成される物質中に前記微粒子を分散して堆積
する。
According to a second aspect of the present invention, in the functional material manufacturing apparatus according to the first aspect, the deposition means collects the classified fine particles on a substrate substantially at the same time as collecting the classified fine particles on a substrate. A substance generated by applying a laser beam to the substrate is collected on the substrate, and the fine particles are dispersed and deposited in a substance composed of the second target body.

【0021】この構成により、単一粒径・均一構造に作
製された第1のターゲットからなる高純度微粒子を第2
のターゲット体にレーザービームを当てることで生成さ
れた物質に埋め込みながら基板上に堆積できるので、機
能材料の汚染、ダメージを効果的に軽減できる。
According to this configuration, high-purity fine particles composed of the first target having a single particle size and a uniform structure can be converted into the second target.
The target material can be deposited on the substrate while being buried in a substance generated by applying a laser beam to the target body, so that contamination and damage to the functional material can be effectively reduced.

【0022】本発明の第3の態様は、第1の態様にかか
る機能材料作製装置において、前記堆積手段は、前記分
級済みの微粒子を基板に堆積した後に、第2のターゲッ
ト体にレザービームを当てることで生成された物質を前
記基板上に捕集し、前記分級された微粒子、および第2
のターゲット体から構成される物質を交互に堆積する。
According to a third aspect of the present invention, in the functional material manufacturing apparatus according to the first aspect, the depositing means deposits a laser beam on a second target body after depositing the classified fine particles on a substrate. The substance generated by the application is collected on the substrate, and the classified fine particles and the second
Are alternately deposited.

【0023】この構成により、単一粒径・均一構造に作
製された第1のターゲットからなる高純度微粒子と第2
のターゲット体にレーザービームを当てることで生成さ
れた物質とを交互に基板上に堆積できるので、機能材料
の汚染、ダメージを効果的に軽減できる。
With this configuration, the high-purity fine particles composed of the first target and the second target, each of which has a single particle size and a uniform structure, are formed.
The substance generated by irradiating the target body with the laser beam can be alternately deposited on the substrate, so that contamination and damage of the functional material can be effectively reduced.

【0024】本発明の第4の態様は、第1の態様から第
3の態様のいずれかにかかる機能材料作製装置におい
て、前記微粒子分級手段は、微分型電気移動度分級装置
を用いている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the functional material producing apparatus according to any one of the first to third aspects, the fine particle classifying means uses a differential electric mobility classifier.

【0025】この構成により、高い収量で第1のターゲ
ットからなる微粒子を分級することが可能になる。よっ
て、単一粒径、均一構造の高純度微粒子を効率的に捕集
・堆積することができる。
With this configuration, it is possible to classify the fine particles of the first target with a high yield. Therefore, high-purity fine particles having a single particle size and a uniform structure can be efficiently collected and deposited.

【0026】本発明の第5の態様は、第1の態様から第
3の態様のいずれかにかかる機能材料作製装置におい
て、前記微粒子分級手段は、前記微粒子を放射性同位体
を用いて荷電する微粒子荷電手段と、荷電した微粒子を
分級する微分型電気移動度分級手段とを具備する。
According to a fifth aspect of the present invention, in the functional material manufacturing apparatus according to any one of the first to third aspects, the fine particle classifying means is configured to charge the fine particles using a radioactive isotope. It is provided with a charging means, and a differential electric mobility classification means for classifying the charged fine particles.

【0027】この構成により、微粒子を荷電できるので
分級された微粒子の収率を向上することができる。
With this configuration, the fine particles can be charged, so that the yield of the classified fine particles can be improved.

【0028】本発明の第6の態様は、第1の態様から第
3の態様のいずれかにかかる機能材料作製装置におい
て、前記微粒子分級手段は、前記微粒子を真空紫外光源
を用いて荷電する微粒子荷電手段と、荷電した微粒子を
分級する微分型電気移動度分級手段とを具備する。
According to a sixth aspect of the present invention, in the functional material manufacturing apparatus according to any one of the first to third aspects, the fine particle classifying means is configured to charge the fine particles using a vacuum ultraviolet light source. It is provided with a charging means, and a differential electric mobility classification means for classifying the charged fine particles.

【0029】この構成により、荷電効率を向上させ、単
極に第1のターゲットからなる微粒子を荷電することが
できる。
According to this configuration, the charging efficiency can be improved, and the particles composed of the first target can be charged in a single pole.

【0030】本発明の第7の態様は、第1の態様から第
3の態様のいずれかにかかる機能材料作製装置におい
て、前記微粒子生成手段は、前記レーザービームをパル
スレーザー光とし生成された微粒子をパルスレーザーに
より形成されたアブレーションプルーム内で荷電する。
According to a seventh aspect of the present invention, in the functional material manufacturing apparatus according to any one of the first to third aspects, the fine particle generating means generates fine particles generated by using the laser beam as a pulsed laser beam. Is charged in the ablation plume formed by the pulsed laser.

【0031】この構成により、放射性同位体や真空紫外
光源等を用いる微粒子荷電部を装置から省くことがで
き、装置の小型化・低コスト化が可能となる。さらに、
この構成により、第1のターゲットからなる微粒子の搬
送過程を短縮可能なため、搬送中の沈着や凝集等の現象
を抑制するという作用を有することができる。
With this configuration, the fine particle charging section using a radioisotope, a vacuum ultraviolet light source, or the like can be omitted from the apparatus, and the apparatus can be reduced in size and cost. further,
With this configuration, the process of transporting the fine particles composed of the first target can be shortened, so that an effect of suppressing a phenomenon such as deposition or aggregation during transportation can be obtained.

【0032】本発明の第8の態様は、第5の態様から第
7の態様のいずれかにかかる機能材料作製装置におい
て、前記堆積手段は、分級された荷電状態の微粒子が堆
積される際に行われる電子の授受を電流として測定す
る。
According to an eighth aspect of the present invention, in the functional material manufacturing apparatus according to any one of the fifth to seventh aspects, the depositing means is provided when the classified charged fine particles are deposited. The transfer of electrons performed is measured as a current.

【0033】この構成により、第1のターゲットからな
る微粒子の堆積量の確認、ひいては堆積量の制御が可能
となる。
With this configuration, it is possible to confirm the deposition amount of the fine particles composed of the first target and to control the deposition amount.

【0034】本発明の第9の態様は、第1の態様から第
8の態様のいずれかにかかる機能材料作製装置におい
て、前記微粒子生成手段の圧力を、前記第1のターゲッ
ト体から生成される微粒子の凝集・成長に最適な圧力に
保持し、さらに前記堆積手段の圧力を前記第2のターゲ
ット体から生成される物質の堆積に最適な圧力に保持す
る。
According to a ninth aspect of the present invention, in the functional material manufacturing apparatus according to any one of the first to eighth aspects, the pressure of the fine particle generating means is generated from the first target body. The pressure is maintained at an optimal pressure for agglomeration and growth of the fine particles, and the pressure of the deposition means is maintained at an optimal pressure for depositing a substance generated from the second target body.

【0035】この構成により、第1のターゲットからな
る微粒子および第2のターゲット体にレザービームを当
てることで生成された物質媒質をそれぞれに最適な雰囲
気ガス圧力下で生成および堆積可能になる。さらに、微
粒子生成室と堆積室の間に圧力差を生じさせることがで
き、生じた圧力差を利用して効率的に微粒子を搬送する
という作用を有することができる。
With this configuration, it is possible to generate and deposit the substance medium generated by applying the laser beam to the fine particles comprising the first target and the second target body under the optimum atmospheric gas pressure. Further, a pressure difference can be generated between the particle generation chamber and the deposition chamber, and the effect of efficiently transporting the particles using the generated pressure difference can be obtained.

【0036】本発明の第10の態様は、第1の態様から
第9の態様のいずれかにかかる機能材料作製装置におい
て、前記堆積手段は、前記第2のターゲット体を第3の
ターゲット体と交換するターゲット交換機構をさらに具
備し、前記分級済みの微粒子および前記第2のターゲッ
ト体から構成される物質の堆積後に、前記第2のターゲ
ット体を第3のターゲット体と交換し、第3のターゲッ
ト材である透明電極材にレーザービームを当てることで
生成された物質を前記分級済みの微粒子および前記第2
のターゲット体から構成される物質上に堆積して透明電
極を形成する。
According to a tenth aspect of the present invention, in the functional material manufacturing apparatus according to any one of the first to ninth aspects, the depositing means includes the second target body and a third target body. Further comprising a target exchange mechanism for exchanging, after depositing a substance composed of the classified fine particles and the second target body, exchanging the second target body with a third target body; A substance generated by irradiating a transparent electrode material as a target material with a laser beam is subjected to the classified fine particles and the second material.
To form a transparent electrode.

【0037】この構成により、汚染・ダメージを軽減し
た状態で作製された機能材料に接続される透明電極をも
堆積手段内で形成することが可能とする。
With this configuration, it is possible to form a transparent electrode connected to a functional material manufactured in a state where contamination and damage are reduced in the deposition means.

【0038】本発明の第11の態様は、第10の態様に
かかる機能材料作製装置において、前記堆積手段は、前
記第2のターゲット体と、第3のターゲット体との双方
あるいは、片方の堆積をスパッタリングによって行う。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the functional material manufacturing apparatus according to the tenth aspect, the depositing means deposits both or one of the second target body and the third target body. Is performed by sputtering.

【0039】このように、第2のターゲットおよび第3
のターゲット材の堆積をスパッタリングによって行う
と、従来の半導体装置の技術の流用ができる。また、機
能材料作製装置の機構部品や光学部品を簡素化すること
ができる。
Thus, the second target and the third target
When the target material is deposited by sputtering, the technology of the conventional semiconductor device can be used. Further, the mechanical components and optical components of the functional material manufacturing apparatus can be simplified.

【0040】本発明の第12の態様は、第1の態様から
第11の態様のいずれかにかかる機能材料作製装置にお
いて、前記堆積手段は、前記分級済みの微粒子および第
2のターゲット体から構成される物質の堆積を前記基板
に対して法線方向から行う。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the functional material manufacturing apparatus according to any one of the first to eleventh aspects, the deposition means comprises the classified fine particles and a second target body. The material to be deposited is deposited in a direction normal to the substrate.

【0041】この構成により、第1のターゲットからな
る微粒子および第2のターゲット体にレザービームを当
てることで生成された物質の基板への付着や堆積の効率
をより向上することが可能となる。
According to this configuration, it is possible to further improve the efficiency of attaching and depositing a substance generated by irradiating the laser beam to the fine particles comprising the first target and the second target body on the substrate.

【0042】本発明の第13の態様は、第1の態様から
第12の態様にかかる機能材料作製装置において、前記
微粒子分級手段は、前記微粒子の材料のバンドギャップ
エネルギーが可視光領域になるような平均粒径で分級を
行う。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the functional material manufacturing apparatus according to any one of the first to twelfth aspects, the fine particle classifying means sets the bandgap energy of the fine particle material to a visible light region. Classification is performed with a suitable average particle size.

【0043】この構成により、可視光領域の波長を発光
する機能材料を作製することができる。
With this configuration, it is possible to manufacture a functional material that emits light of a wavelength in the visible light region.

【0044】本発明の第14の態様にかかる機能材料
は、微粒子生成手段内で、微粒子を媒質ガス雰囲気下で
生成し、前記微粒子を前記微粒子分級手段に導入し、前
記微粒子分級手段内において前記微粒子をにシースガス
中で所望の粒径に分級し、分級された微粒子を基板上に
レーザアブレーションにより生成された物質と共に堆積
することによって作製される。
The functional material according to the fourteenth aspect of the present invention is characterized in that the fine particles are generated in a medium gas atmosphere in a fine particle generating means, the fine particles are introduced into the fine particle classification means, and the fine particles are generated in the fine particle classification means. It is produced by classifying fine particles into a desired particle size in a sheath gas and depositing the classified fine particles on a substrate together with a substance generated by laser ablation.

【0045】このように作製された機能材料は、単一粒
径・均一構造の高純度微粒子が堆積されるので、単一の
波長を発光する発光素子に用いることができる。さら
に、高純度微粒子がレーザーアブレーションにより生成
された物質とともに堆積されるので、汚染、ダメージが
軽減される。
Since the high-purity fine particles having a single particle size and a uniform structure are deposited on the functional material thus manufactured, it can be used for a light emitting device emitting light of a single wavelength. Further, since high-purity fine particles are deposited together with the substance generated by laser ablation, contamination and damage are reduced.

【0046】本発明の第15の態様は、第14の態様に
かかる機能材料において、前記微粒子のバンドギャップ
エネルギーが可視光領域になるような平均粒径で分級を
行う。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the functional material according to the fourteenth aspect, classification is performed with an average particle size such that the bandgap energy of the fine particles is in a visible light region.

【0047】このように作製された機能材料は、可視光
領域の波長を発光することができる。
The functional material thus manufactured can emit light of a wavelength in the visible light region.

【0048】本発明の第16の態様にかかる光機能素子
は、微粒子生成手段内で、微粒子を媒質ガス雰囲気下で
生成し、前記微粒子を微粒子分級手段に導入し、前記微
粒子分級手段内において前記微粒子をシースガス中にお
いて前記微粒子のバンドギャップエネルギーが可視光領
域になるような平均粒径で分級し、前記分級された微粒
子をレーザアブレーションにより生成された物質中に分
散させた層を基板上に形成することで作成される。
The optical functional device according to a sixteenth aspect of the present invention is characterized in that the fine particles are generated in a medium gas atmosphere in the fine particle generation means, the fine particles are introduced into the fine particle classification means, and the fine particles are generated in the fine particle classification means. Fine particles are classified in a sheath gas with an average particle diameter such that the band gap energy of the fine particles is in a visible light region, and a layer in which the classified fine particles are dispersed in a substance generated by laser ablation is formed on a substrate. Created by doing.

【0049】このように作製された光機能素子は、可視
光領域の波長を発光することができる。
The optical functional device manufactured as described above can emit light of a wavelength in the visible light region.

【0050】本発明の第17の態様は、第16の態様に
かかる光機能素子において、前記可視光領域が赤、青、
及び緑にそれぞれ対応する波長領域である。
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the optical function device according to the sixteenth aspect, the visible light region is red, blue,
And green wavelength regions respectively.

【0051】このように作製された光機能素子は、赤、
青、及び緑にそれぞれ対応する波長を発光することがで
きる。
The optical functional device manufactured in this manner is red,
Wavelengths corresponding to blue and green can be emitted.

【0052】以下、本発明の機能材料作製装置を、実施
の形態として、図1から図4を用いて詳細に説明する。
Hereinafter, an apparatus for producing a functional material according to the present invention will be described in detail as an embodiment with reference to FIGS.

【0053】図1は、本実施の形態における機能材料作
製装置の堆積室の内部構成を示したものである。堆積室
101の左側部上方には、微粒子堆積用ノズル102が
設けられている。微粒子堆積用ノズル102から、後述
する微粒子分級装置で単一な粒径に分級済みの微粒子を
含む一定質量流量Qa(標準状態1l/min.)のキ
ャリアガスが堆積室101内部に噴出される。
FIG. 1 shows the internal structure of the deposition chamber of the functional material manufacturing apparatus according to the present embodiment. A fine particle deposition nozzle 102 is provided above the left side of the deposition chamber 101. From the fine particle deposition nozzle 102, a carrier gas having a constant mass flow rate Q a (standard state: 1 l / min.) Containing fine particles classified into a single particle size by a fine particle classification device described later is jetted into the deposition chamber 101. .

【0054】また、堆積室101の中心に対して微粒子
堆積用ノズル102と対象の位置には、エキシマレーザ
ー光103を導入するためのレーザー光導入窓104が
設けられている。また、レーザー光導入窓104の近傍
であって、堆積室101の外部には、エキシマレーザー
光103の進行方向を90度変化させるためのミラー1
05が設けられている。また、ミラー105の近傍に
は、エキシマレーザー光103を集光するための集光レ
ンズ106が設けられている。
Further, a laser beam introduction window 104 for introducing an excimer laser beam 103 is provided at a position corresponding to the nozzle 102 for depositing fine particles with respect to the center of the deposition chamber 101. A mirror 1 for changing the traveling direction of the excimer laser beam 103 by 90 degrees is located near the laser beam introduction window 104 and outside the deposition chamber 101.
05 is provided. A condenser lens 106 for condensing the excimer laser light 103 is provided near the mirror 105.

【0055】そして、集光レンズ106で集光されたエ
キシマレーザー光103は、ミラー105で方向を90
度変化させられ、レーザー光導入窓104を介して堆積
室101内に導入される。堆積室101内に導入された
エキシマレーザー光103は、透明媒質ターゲット10
7に到達する。
Then, the excimer laser beam 103 condensed by the condensing lens 106 is
And is introduced into the deposition chamber 101 through the laser light introduction window 104. The excimer laser beam 103 introduced into the deposition chamber 101 is applied to the transparent medium target 10.
Reach 7

【0056】透明媒質ターゲット107は、ターゲット
の駆動・交換を行うターゲット駆動・交換機構108に
固定されている。ターゲット駆動・交換機構108は、
導入されたエキシマレーザー光103が透明媒質ターゲ
ット107を照射できるような位置に配置されている。
詳細には、ターゲット駆動・交換機構108は、堆積室
101の微粒子堆積用ノズル102が設けられている側
面と反対側の側面上部近傍に設けられている。また、タ
ーゲット駆動・交換機構108には、透明媒質ターゲッ
トである透明電極材ターゲット109が固定されてい
る。ターゲット駆動・交換機構108を駆動すること
で、透明媒質ターゲット107の位置と透明電極材ター
ゲット109の位置を入れ替えることができる。これに
より、エキシマレーザー光103を透明電極材ターゲッ
ト109に照射することができる。
The transparent medium target 107 is fixed to a target drive / exchange mechanism 108 for driving / exchanging the target. The target drive / exchange mechanism 108
The excimer laser beam 103 is disposed at a position where the introduced excimer laser beam 103 can irradiate the transparent medium target 107.
Specifically, the target drive / exchange mechanism 108 is provided near the upper part of the side of the deposition chamber 101 opposite to the side where the fine particle deposition nozzle 102 is provided. Further, a transparent electrode material target 109 which is a transparent medium target is fixed to the target drive / exchange mechanism 108. By driving the target drive / exchange mechanism 108, the position of the transparent medium target 107 and the position of the transparent electrode material target 109 can be switched. Thus, the transparent electrode material target 109 can be irradiated with the excimer laser light 103.

【0057】透明媒質ターゲット107は、エキシマレ
ーザー光103によって励起されてアブレーションプル
ーム110を形成する。アブレーションブルーム110
の成長方向に、堆積室101の略中央部に配置された微
粒子および透明媒質、透明電極が堆積される堆積基板1
11が位置するように透明媒質ターゲット107および
透明電極材ターゲット109が配置されている。また、
堆積基板111は、堆積基板フォルダー112に固定さ
れている。
The transparent medium target 107 is excited by the excimer laser beam 103 to form an ablation plume 110. Ablation bloom 110
The deposition substrate 1 on which the fine particles, the transparent medium, and the transparent electrode are deposited substantially in the center of the deposition chamber 101 in the growth direction of
The transparent medium target 107 and the transparent electrode material target 109 are arranged so that 11 is located. Also,
The deposition substrate 111 is fixed to a deposition substrate folder 112.

【0058】さらに、堆積室101の微粒子堆積用ノズ
ル102側の側部には、堆積室101を光機能素子作製
前に<1×10-7Torrの超高真空に排気するための
高真空排気系113が設けられている。堆積室101の
堆積基板111の下方の側部には、一定圧力P2に保持
されるようにキャリアガスの差動排気を行うためのキャ
リアガス差動排気系114が設けられている。
Further, a high vacuum evacuation for evacuating the deposition chamber 101 to an ultra-high vacuum of <1 × 10 −7 Torr before producing the optical functional element is provided on the side of the deposition chamber 101 on the side of the fine particle deposition nozzle 102. A system 113 is provided. On the side of the deposition chamber 101 below the deposition substrate 111, a carrier gas differential exhaust system 114 for performing differential exhaust of the carrier gas so as to be kept at a constant pressure P2 is provided.

【0059】また、堆積室101の底部には、後述する
微粒子分級装置にて分級された荷電状態の微粒子が堆積
基板111に堆積される際に行われる荷電粒子の授受を
測定するための微小電流計115が設けられている。微
小電流計115は、この電子の授受を電流として測定す
る。
At the bottom of the deposition chamber 101, a minute current for measuring the transfer of charged particles performed when the charged particles classified by the particle classification device described later are deposited on the deposition substrate 111 is measured. A total of 115 is provided. The microammeter 115 measures the transfer of the electrons as a current.

【0060】本実施の形態における機能材料作製装置2
00は、図2に示した全体構成図のように微粒子生成室
201と、微粒子荷電部202と微分型電気移動度分級
装置203から成る微粒子分級室204と、堆積室10
1とで構成されている。微粒子生成室201と微粒子分
級室204とは、微粒子取り込みパイプ209によって
接続されている。
The functional material manufacturing apparatus 2 in the present embodiment
Reference numeral 00 denotes a fine particle generation chamber 201, a fine particle classification chamber 204 including a fine particle charging unit 202 and a differential type electric mobility classification device 203 as shown in the overall configuration diagram shown in FIG.
1 and 1. The fine particle generation chamber 201 and the fine particle classification chamber 204 are connected by a fine particle intake pipe 209.

【0061】ここで、図3に示すような断面構造を有す
る光機能素子の作製に関して図1から図4を用いて説明
する。まず、光機能素子の作製プロセス前に、ダメージ
・汚染等の影響を排除するために図2に示すバルブ20
5を閉じ、微粒子生成室201をターボ分子ポンプを主
体とした超高真空排気系206によって<1×10-8
orrの超高真空に排気後、超高真空排気系206を閉
鎖する。
Here, the fabrication of an optical functional device having a sectional structure as shown in FIG. 3 will be described with reference to FIGS. First, before the manufacturing process of the optical function element, the valve 20 shown in FIG.
5 is closed, and the particle generation chamber 201 is filled with <1 × 10 −8 T by an ultrahigh vacuum exhaust system 206 mainly composed of a turbo molecular pump.
After evacuating to orr ultra-high vacuum, the ultra-high vacuum evacuation system 206 is closed.

【0062】同時に、微粒子分級室204および堆積室
101をターボ分子ポンプを主体とした超高真空排気系
113によって<1×10-7Torrの超高真空に排気
後、超高真空排気系113を閉鎖する。
At the same time, after the fine particle classification chamber 204 and the deposition chamber 101 are evacuated to an ultra-high vacuum of <1 × 10 −7 Torr by an ultra-high vacuum exhaust system 113 mainly composed of a turbo molecular pump, the ultra-high vacuum exhaust system 113 is opened. To close.

【0063】次に、マスフローコントローラ207を用
いて微粒子生成室201に一定質量流量Qa(200s
ccm)でキャリアガス208(高純度希ガス、例えば
純度99.9999%のHe)を導入する。
Next, a constant mass flow rate Q a (200 s) is supplied to the fine particle generation chamber 201 using the mass flow controller 207.
Ccm), a carrier gas 208 (a high-purity rare gas, for example, He having a purity of 99.9999%) is introduced.

【0064】ここで、上記実施の形態にかかる微粒子生
成室の構成について図4を用いて詳細に説明する。微粒
子生成室201の左側面部にはガス導入系401が接続
されている。ガス導入系401の一端部には、マスフロ
ーコントローラ207が設けられている。マスフローコ
ントローラ207は、微粒子生成室201内に一定質量
流量Qaでキャリアガス208を導入する設定になって
いる。マスフローコントローラ207には、微粒子生成
室201の内部方向に略垂直に延びる雰囲気希ガス導入
管402が接続されている。雰囲気希ガス導入管402
は、微粒子生成室201の内部の中央よりやや側面より
で、リング状の雰囲気希ガス噴出管403に接続されて
いる。雰囲気希ガス導入管402は、微粒子生成室20
1の側面に平行に配置されている。雰囲気希ガス噴出管
403には、8つの雰囲気希ガス噴出口404a〜40
4hが形成されている。雰囲気希ガス噴出口404a〜
404hは、後述する固体ターゲットである半導体ター
ゲット406を挟んで、略等間隔に配置されるようにリ
ング状の雰囲気ガス排出管403に8等配されて設けら
れている。また、図面では、説明の便宜上、雰囲気希ガ
ス噴出口404bと404c、雰囲気希ガス噴出口40
4dと404e、および雰囲気希ガス噴出口404fと
404gとが、それぞれ近接して図示されているが、実
際は雰囲気希ガス導入管402がリング状形状のため、
雰囲気希ガス噴出口404bは404cに対して、雰囲
気希ガス噴出口404dは404eに対して、および雰
囲気希ガス噴出口404fは404gに対して図面手前
に配置されている。これにより、半導体ターゲット40
6に対して、キャリアガス208が対称な流れを形成す
るようになっている。
Here, the configuration of the particle generation chamber according to the above embodiment will be described in detail with reference to FIG. A gas introduction system 401 is connected to the left side surface of the particle generation chamber 201. At one end of the gas introduction system 401, a mass flow controller 207 is provided. Mass flow controller 207 is adapted to set for introducing the carrier gas 208 at a constant mass flow rate Q a in microparticle generation chamber 201. The mass flow controller 207 is connected to an atmosphere rare gas introduction pipe 402 extending substantially perpendicularly to the inside of the particle generation chamber 201. Atmosphere rare gas introduction pipe 402
Is connected to a ring-shaped atmospheric rare gas ejection pipe 403 from the side of the center of the inside of the particle generation chamber 201 slightly. The atmosphere rare gas introduction pipe 402 is connected to the fine particle generation chamber 20.
1 is arranged in parallel with the side surface. The atmosphere rare gas ejection pipe 403 has eight atmosphere rare gas ejection ports 404a to 404.
4h are formed. Atmospheric rare gas outlet 404a-
Reference numerals 404h are provided at eight equal intervals in the ring-shaped atmosphere gas discharge pipe 403 so as to be disposed at substantially equal intervals with a semiconductor target 406, which is a solid target described later, interposed therebetween. In the drawings, for convenience of explanation, the atmosphere rare gas jets 404b and 404c and the atmosphere rare gas jet 40
Although 4d and 404e and the atmosphere rare gas ejection ports 404f and 404g are shown in close proximity to each other, since the atmosphere rare gas introduction pipe 402 is actually in a ring shape,
The atmosphere rare gas ejection port 404b is arranged before the drawing with respect to 404c, the atmosphere rare gas ejection port 404d is arranged with respect to 404e, and the atmosphere rare gas ejection port 404f is arranged with respect to 404g. Thereby, the semiconductor target 40
6, the carrier gas 208 forms a symmetrical flow.

【0065】また、微粒子生成室201の底部には、石
英製のレーザー光導入窓407が設けられており、パル
スレーザー光408が集光レンズ409で集光され、レ
ーザー光導入窓407を介して微粒子生成室201に導
入される。微粒子生成室201の略中央には、自転機構
を有するターゲットフォルダー410に固定された半導
体ターゲット406が配置されている。また、半導体タ
ーゲット406は、ターゲットフォルダー410によ
り、微粒子生成時には8rpm(回転/分)の速度で自
転するようになっている。半導体ターゲット406とし
ては高純度Si単結晶基板(面方位(100)、比抵抗
10Ω・cm)を使用している。
A laser light introducing window 407 made of quartz is provided at the bottom of the particle generation chamber 201, and the pulse laser light 408 is condensed by the condenser lens 409, and passes through the laser light introducing window 407. It is introduced into the particle generation chamber 201. At substantially the center of the particle generation chamber 201, a semiconductor target 406 fixed to a target folder 410 having a rotation mechanism is arranged. Further, the semiconductor target 406 is configured to rotate at a speed of 8 rpm (rotation / minute) at the time of generating fine particles by the target folder 410. As the semiconductor target 406, a high-purity Si single crystal substrate (plane orientation (100), specific resistance 10 Ω · cm) is used.

【0066】パルスレーザビーム408の集光照射とし
ては、Q−スイッチNd:YAGレーザの第2高調波
(波長:532nm、パルスエネルギー:10mJ、パ
ルス幅:40ns、繰り返し周波数:10Hz)を、半
導体ターゲット406の表面上で10J/cm2のエネ
ルギー密度になるよう集光照射している。
As the focused irradiation of the pulse laser beam 408, the second harmonic (wavelength: 532 nm, pulse energy: 10 mJ, pulse width: 40 ns, repetition frequency: 10 Hz) of the Q-switch Nd: YAG laser is used as the semiconductor target. Focusing irradiation is performed on the surface of 406 so as to have an energy density of 10 J / cm 2 .

【0067】半導体ターゲット406は、微粒子生成室
201内に導入されたパルスレーザー光408によって
励起される。パルスレーザー光408によって励起され
た半導体ターゲット406は、アブレーションプルーム
411を形成する。また、微粒子生成室201のアブレ
ーションプルーム411の成長方向には、微粒子取り込
みパイプ412が配置されている。また、微粒子生成室
201の左側部には、光機能素子の作製プロセス前に微
粒子生成室201を超高真空排気する、ターボ分子ポン
プを主体とした超高真空排気系206が設けられてい
る。また、微粒子生成室201の右側部には、ドライス
クロールポンプを主体とした差動排気系413が設けら
れている。
The semiconductor target 406 is excited by the pulsed laser beam 408 introduced into the particle generation chamber 201. The semiconductor target 406 excited by the pulsed laser light 408 forms an ablation plume 411. Further, a particle intake pipe 412 is disposed in the growth direction of the ablation plume 411 of the particle generation chamber 201. Further, on the left side of the particle generation chamber 201, an ultra-high vacuum evacuation system 206 mainly composed of a turbo-molecular pump is provided, which evacuates the particle generation chamber 201 to an ultra-high vacuum before the fabrication process of the optical functional element. On the right side of the particle generation chamber 201, a differential exhaust system 413 mainly including a dry scroll pump is provided.

【0068】次に、機能材料作製装置200の動作の説
明に戻る。図2に示すバルブ205を閉じた状態で、図
4に示すドライスクロールポンプを主体とした差動排気
系413を開き、微粒子生成室201を一定圧力P1
(例えば5.0Torr)に保持する。
Next, the operation of the functional material manufacturing apparatus 200 will be described again. With the valve 205 shown in FIG. 2 closed, the differential exhaust system 413 mainly including the dry scroll pump shown in FIG.
(For example, 5.0 Torr).

【0069】ここで、集光されたパルスレーザー光40
8によって半導体ターゲット406の表面を励起し、ア
ブレーション反応を生じさせる。これによって、半導体
ターゲット406の表面に形成されている自然酸化膜、
およびターゲット表面に付着している金属・炭素化合物
等の不純物を完全に除去し、その後、差動排気系413
を閉鎖する。この時点では、パルスレーザー光408の
発振は停止している。
Here, the focused pulse laser light 40
The surface of the semiconductor target 406 is excited by 8 to cause an ablation reaction. As a result, a natural oxide film formed on the surface of the semiconductor target 406,
And impurities such as metal and carbon compounds attached to the target surface are completely removed.
To close. At this point, the oscillation of the pulse laser beam 408 has stopped.

【0070】上記のように、半導体ターゲット406表
面に形成されている自然酸化膜、および半導体ターゲッ
ト406表面に付着している金属・炭素化合物等の不純
物を除去することにより、半導体微粒子に混入する可能
性のある、半導体微粒子にとっての不純物である酸化
物、およびターゲット表面に付着している金属・炭素化
合物等の影響を取り除くことができる。
As described above, by removing the natural oxide film formed on the surface of the semiconductor target 406 and the impurities such as the metal and carbon compounds adhering to the surface of the semiconductor target 406, the impurities can be mixed into the semiconductor fine particles. It is possible to remove the influence of the oxide, which is an impurity for the semiconductor fine particles, and the metal and carbon compounds attached to the target surface.

【0071】次に、図2に示すバルブ205を開き、微
粒子分級室204、および堆積室101にキャリアガス
208を一定質量流量Qaで導入する。
Next, by opening the valve 205 shown in FIG. 2, to introduce particulate classifying chamber 204, and the deposition chamber 101 to carrier gas 208 at a constant mass flow rate Q a.

【0072】同時に、マスフローコントローラ210を
用いて微分型電気移動度分級装置203に質量流量Qc
(標準状態5l/min.)でシースガス211(高純
度希ガス、例えば純度99.9999%のHe)を導入
する。
[0072] At the same time, mass differential mobility classifier 203 using the mass flow controller 210 flow Q c
A sheath gas 211 (a high-purity rare gas, for example, He having a purity of 99.9999%) is introduced at a standard condition of 5 l / min.

【0073】ここで、図1に示すドライポンプを主体と
したキャリアガス差動排気系114を開き、堆積室10
1内が一定圧力P2(例えば2.0Torr)に保持さ
れるようにキャリアガスを一定質量流量Qaで排気す
る。
Here, the carrier gas differential evacuation system 114 mainly composed of the dry pump shown in FIG.
The carrier gas is exhausted at a constant mass flow rate Qa so that the inside of 1 is maintained at a constant pressure P2 (for example, 2.0 Torr).

【0074】同時に、図2に示すドライポンプを主体と
したシースガス差動排気系212を開き、シースガスを
一定質量流量Qcで排気する。この時点で、微粒子生成
室210は一定圧力P1に、堆積室101は一定圧力P
2に保持される。
[0074] At the same time, open the sheath differential pumping system 212 consisting mainly of a dry pump shown in FIG. 2, to exhaust the sheath gas at a constant mass flow rate Q c. At this point, the particle generation chamber 210 is at a constant pressure P1, and the deposition chamber 101 is at a constant pressure P1.
2 is held.

【0075】次に、図4に示すパルスレーザー光408
を発振させ、微粒子生成室201に導入する。この時、
図4に示す微粒子生成室201内では、半導体ターゲッ
ト406がパルスレーザー光408によって励起され、
アブレーション反応を起こす。このようにして半導体タ
ーゲット406から脱離・射出された物質は、雰囲気希
ガス分子に運動エネルギーを散逸するため、空中での凝
縮・成長が促され、数nmから数十nmの微粒子に成長
する。
Next, the pulse laser beam 408 shown in FIG.
Is oscillated and introduced into the particle generation chamber 201. At this time,
In the particle generation chamber 201 shown in FIG. 4, the semiconductor target 406 is excited by the pulse laser light 408,
Cause an ablation reaction. The substance desorbed and ejected from the semiconductor target 406 in this manner dissipates kinetic energy to the rare gas molecules in the atmosphere, so that condensation and growth in the air are promoted, and the substance grows into fine particles of several nm to several tens nm. .

【0076】ここで、上記のような手段で微粒子生成室
201を一定圧力P1に制御・保持することにより、半
導体微粒子が最適な条件下で凝集・成長することが可能
となる。
Here, by controlling and maintaining the particle generation chamber 201 at a constant pressure P1 by the above-described means, it becomes possible for the semiconductor particles to aggregate and grow under optimal conditions.

【0077】次に、図4に示す微粒子生成室201で生
成された高純度半導体微粒子は、微粒子取り込みパイプ
412を介して一定質量流量Qaのキャリアガスととも
に、図3に示す微粒子荷電部202に搬送され、放射性
同位体によって両極に荷電される。
Next, high-purity semiconductor particles generated by the particle generation chamber 201 shown in FIG. 4, with a constant mass flow rate Q a carrier gas through the particulate uptake pipe 412, the particle charging part 202 shown in FIG. 3 Transported and charged to both poles by radioisotopes.

【0078】微粒子荷電部202で荷電された高純度半
導体微粒子は微分型電気移動度分級装置203に送られ
る。上記実施の形態では、微分型電気移動度分級装置2
03に、二重円筒型分級装置を採用している。微分型電
気移動度分級装置203の二重円筒部分には、シースガ
ス211の流れの方向と垂直に、直流電源により静電界
が印可されている。従って荷電された高純度半導体微粒
子は各々の電気移動度に応じた軌道を描く。この電気移
動度は高純度半導体微粒子の粒径に依存しているため、
ある特定粒径の高純度半導体微粒子だけが微分型電気移
動度分級装置203のシースガス流の下流に側に設けら
れたスリットに達し、分級されて、スリットに接続され
た微粒子堆積用ノズル102から取り出される。その他
の粒径の微粒子は、シースガス211と共にシースガス
差動排気系212から排気されるか、あるいは、二重円
筒部内側の集電極へ移動、付着する。このようにして、
微粒子は所望の単一粒径に分級される。
The high-purity semiconductor fine particles charged by the fine particle charging unit 202 are sent to a differential type electric mobility classifier 203. In the above embodiment, the differential electric mobility classifier 2
In 03, a double cylindrical classifier is employed. An electrostatic field is applied to the double cylindrical portion of the differential type electric mobility classifier 203 by a DC power supply in a direction perpendicular to the flow direction of the sheath gas 211. Therefore, the charged high-purity semiconductor fine particles draw a trajectory corresponding to each electric mobility. Since this electric mobility depends on the particle size of the high-purity semiconductor fine particles,
Only the high-purity semiconductor fine particles having a specific particle diameter reach the slit provided on the downstream side of the sheath gas flow of the differential electric mobility classifier 203, are classified, and are taken out from the fine particle deposition nozzle 102 connected to the slit. It is. Fine particles having other particle diameters are exhausted from the sheath gas differential evacuation system 212 together with the sheath gas 211, or move and adhere to the collector electrode inside the double cylindrical portion. In this way,
The fine particles are classified into a desired single particle size.

【0079】ここで、微粒子荷電部202で高純度半導
体微粒子をArFエキシマレーザー光(波長193n
m)のような真空紫外光源で荷電することにより、高効
率で微粒子を単極荷電することができる。これにより、
分級された微粒子の収率を向上することができる。な
お、ここではArFエキシマレーザー光を用いたが、真
空紫外光源としてエキシマランプや真空紫外(Deep
Ultra Violet: DUV)ランプを用い
ることもできる。
Here, the high-purity semiconductor fine particles are irradiated with ArF excimer laser light (wavelength 193n) by the fine particle charging section 202.
By charging with a vacuum ultraviolet light source as in m), the particles can be monopolarly charged with high efficiency. This allows
The yield of the classified fine particles can be improved. Although an ArF excimer laser beam was used here, an excimer lamp or a vacuum ultraviolet (Deep
Ultra Violet (DUV) lamps can also be used.

【0080】加えて、上記のような手段で導入されるキ
ャリアガス・シースガスの質量流量と、排気されるキャ
リアガス・シースガスの質量流量がそれぞれ等しくなる
ように制御してやることにより、微分型電気移動度分級
装置203における分級精度を理論上の値に近づけるこ
とができる。
In addition, by controlling the mass flow rate of the carrier gas / sheath gas introduced by the above-mentioned means and the mass flow rate of the carrier gas / sheath gas to be exhausted to be equal to each other, the differential electric mobility is controlled. The classification accuracy in the classification device 203 can be made close to a theoretical value.

【0081】次に、図2に示す微粒子分級室204で分
級された高純度半導体微粒子は、図1に示す堆積室10
1内に、一定質量流量Qaのキャリアガスとともに、微
粒子堆積用ノズル102を介して搬送され、堆積基板1
11上に捕集・堆積される。
Next, the high-purity semiconductor fine particles classified in the fine particle classification chamber 204 shown in FIG.
1 together with a carrier gas having a constant mass flow rate Qa via a fine particle deposition nozzle 102,
11 are collected and deposited.

【0082】この時、透明媒質ターゲット107がエキ
シマレーザー光103によって励起される。ここで、ア
ブレーション反応によって射出された透明媒質は、堆積
基板111上に高純度半導体微粒子が捕集・堆積される
のと同時に、堆積基板111上に捕集・堆積される。
At this time, the transparent medium target 107 is excited by the excimer laser beam 103. Here, the transparent medium ejected by the ablation reaction is collected and deposited on the deposition substrate 111 at the same time as the high-purity semiconductor particles are collected and deposited on the deposition substrate 111.

【0083】ここで、上述した手段で堆積室101を一
定圧力P2に制御・保持することにより、透明媒質を最
適な条件下で堆積することが可能となる。
Here, by controlling and maintaining the deposition chamber 101 at a constant pressure P2 by the above-described means, it becomes possible to deposit the transparent medium under optimal conditions.

【0084】上記のように分級された高純度半導体微粒
子と透明媒質の捕集・堆積を同時に行うことにより、図
3(a)に示すように、半導体微粒子分散透明媒質層3
01中にIV族半導体微粒子302が分散した構造を、
下部電極層303が表面に形成された堆積基板111上
に形成することができる。下部電極層303は、スパッ
タリングなどにより堆積基板111に形成されている。
また、下部電極層303は、珪化金属などで構成されて
おり、耐腐食性や耐熱性が高くなっている。
By simultaneously collecting and depositing the high-purity semiconductor fine particles and the transparent medium classified as described above, as shown in FIG.
01 in which the group IV semiconductor fine particles 302 are dispersed,
The lower electrode layer 303 can be formed on the deposition substrate 111 formed on the surface. The lower electrode layer 303 is formed on the deposition substrate 111 by sputtering or the like.
Further, the lower electrode layer 303 is made of a metal silicide or the like, and has high corrosion resistance and heat resistance.

【0085】なお、上記実施の形態では、図1に示す堆
積室101内で、高純度半導体微粒子と透明媒質の捕集
・堆積を同時に行っている。これに対し、まず、微粒子
堆積用ノズル102から高純度半導体微粒子の堆積を行
い、一定量の高純度半導体微粒子を堆積させる。そし
て、その後、堆積基板上への透明媒質の堆積を行うこと
によって微粒子と透明媒質の層状構造を形成することも
できる。さらに、高純度半導体微粒子と透明媒質の堆積
を交互に複数回繰り返すことによって、図3(b)に示
すように、IV族半導体微粒子層304と透明媒質層3
05が層状に積み重なった構造を形成することができ
る。
In the above embodiment, the high-purity semiconductor fine particles and the transparent medium are simultaneously collected and deposited in the deposition chamber 101 shown in FIG. On the other hand, first, high-purity semiconductor fine particles are deposited from the fine particle deposition nozzle 102 to deposit a fixed amount of high-purity semiconductor fine particles. Then, a layered structure of fine particles and the transparent medium can be formed by depositing the transparent medium on the deposition substrate. Further, by alternately repeating the deposition of the high-purity semiconductor fine particles and the transparent medium a plurality of times, the group IV semiconductor fine particle layer 304 and the transparent medium layer 3 are formed as shown in FIG.
05 can be formed in a layered structure.

【0086】なお、上記実施の形態では、半導体微粒子
分散透明媒質層301中にIV族半導体微粒子302が
分散した構造を堆積基板111上に直接に形成している
が、堆積基板111上に何らかの媒質層を形成し、この
媒質層上にIV族半導体微粒子302が分散した構造の
半導体微粒子分散透明媒質層301を形成してもよい。
In the above embodiment, the structure in which the group IV semiconductor fine particles 302 are dispersed in the semiconductor fine particle dispersed transparent medium layer 301 is formed directly on the deposition substrate 111. A layer may be formed, and a semiconductor fine particle-dispersed transparent medium layer 301 having a structure in which group IV semiconductor fine particles 302 are dispersed may be formed on this medium layer.

【0087】ここで、高純度半導体微粒子の捕集・堆積
と同時に微小電流計115によって、電流を測定する。
電流の測定は、分級された荷電状態の微粒子が基板上に
捕集・堆積される際に行われる電子の授受を測定するこ
とで行う。電流の測定をすることで、微粒子の堆積量の
確認・制御を行うことができる。
Here, the current is measured by the microammeter 115 simultaneously with the collection and deposition of the high-purity semiconductor fine particles.
The current is measured by measuring the transfer of electrons performed when the classified charged fine particles are collected and deposited on the substrate. By measuring the current, the amount of deposited fine particles can be confirmed and controlled.

【0088】次に、以上のように高純度半導体微粒子お
よび透明媒質を捕集・堆積した後、図1のターゲット駆
動・交換機構108を用いて、透明媒質ターゲット10
7を透明電極材ターゲット109と交換する。
Next, after collecting and depositing the high-purity semiconductor fine particles and the transparent medium as described above, the transparent medium target 10 is moved using the target driving / exchange mechanism 108 shown in FIG.
7 is replaced with a transparent electrode material target 109.

【0089】そして、透明電極材ターゲット109はエ
キシマレーザー光103によって励起され、アブレーシ
ョン反応によって透明電極材料を射出する。噴出された
透明電極材料は、図3のように半導体微粒子分散媒質層
301あるいは透明媒質層305上に透明電極層306
を形成する。この時、堆積室101内の雰囲気ガス種
類、および圧力P2は透明電極材量を最適な条件下で堆
積することが可能なように制御されている(例えば雰囲
気ガスは純度99.999%のO2、圧力10−200
mTorr)。
Then, the transparent electrode material target 109 is excited by the excimer laser beam 103 and emits the transparent electrode material by an ablation reaction. As shown in FIG. 3, the ejected transparent electrode material is applied to the transparent electrode layer 306 on the semiconductor fine particle dispersion medium layer 301 or the transparent medium layer 305.
To form At this time, the type of atmosphere gas and the pressure P2 in the deposition chamber 101 are controlled so that the amount of the transparent electrode material can be deposited under optimal conditions (for example, the atmosphere gas is O.sub.99 having a purity of 99.999%). 2 , pressure 10-200
mTorr).

【0090】このように、汚染・ダメージを軽減した状
態で光機能素子に接続される透明電極をも単一の装置で
形成することができる。
As described above, the transparent electrode connected to the optical functional element can be formed by a single device while reducing contamination and damage.

【0091】なお、ここまでに透明媒質ならびに透明電
極材量の堆積はレーザー光によるアブレーションを用い
て行ったが、図1に示す堆積室101において、透明媒
質ターゲット107、および透明電極材ターゲット10
9の堆積を多元系スパッタリングによって行うことも考
えられる。これにより、従来の半導体装置の技術の流用
ができ、さらに機構部品・光学部品を簡素化することが
できる。このスパッタリングの導入は、特に透明電極を
形成する際の半導体微粒子に対する酸化の影響を軽減す
ることができ有効である。
Although the deposition of the transparent medium and the amount of the transparent electrode material has been performed by ablation using a laser beam, the transparent medium target 107 and the transparent electrode material target 10 are deposited in the deposition chamber 101 shown in FIG.
It is also conceivable to perform the deposition of 9 by multi-component sputtering. As a result, the technology of the conventional semiconductor device can be used, and the mechanical components and optical components can be simplified. This introduction of sputtering is effective because it can reduce the influence of oxidation on semiconductor fine particles particularly when forming a transparent electrode.

【0092】ここで、上記実施の形態の変形にかかる堆
積室について図5を用いて説明する。図5は、上記実施
の形態にかかる堆積室のその他の例の構成図である。な
お、すでに説明した部分と同一の部分については、同一
の符号を付与し、説明を省く。
Here, a deposition chamber according to a modification of the above embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a configuration diagram of another example of the deposition chamber according to the above embodiment. The same parts as those already described are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0093】図5に示すように堆積室501の上面部略
中央には、微粒子堆積用ノズル502が設けられてい
る。微粒子堆積用ノズル502から堆積室501の内部
に、分級済みの微粒子が一定質量流量Qaのキャリアガ
スとともに流入し、噴出される。
As shown in FIG. 5, a nozzle 502 for depositing fine particles is provided substantially at the center of the upper surface of the deposition chamber 501. The classified fine particles flow into the deposition chamber 501 from the fine particle deposition nozzle 502 together with the carrier gas having a constant mass flow rate Qa, and are ejected.

【0094】一方、堆積基板111は、堆積室501の
略中央部に配置されている。堆積基板111は、堆積基
板フォルダー112に固定されている。このため、微粒
子堆積用ノズル502の噴出口が堆積基板111の法線
方向に位置するようになっている。
On the other hand, the deposition substrate 111 is disposed substantially at the center of the deposition chamber 501. The deposition substrate 111 is fixed to a deposition substrate folder 112. For this reason, the ejection port of the fine particle deposition nozzle 502 is located in the normal direction of the deposition substrate 111.

【0095】透明媒質ターゲット107は、ターゲット
フォルダー503に固定されている。ターゲットフォル
ダー503は、モーター504によってターゲットの駆
動を行う。また、透明媒質ターゲット107は、エキシ
マレーザー光103によって励起される。励起された透
明媒質ターゲット107は、アブレーションプルーム1
10を生成する。ここで、アブレーションプルーム11
0の成長方向が堆積基板111の法線方向となるように
ターゲットフォルダー503が配置されている。また、
透明媒質ターゲット107はリング形状になされてい
る。
The transparent medium target 107 is fixed to a target folder 503. The target folder 503 drives a target by a motor 504. Further, the transparent medium target 107 is excited by the excimer laser light 103. The excited transparent medium target 107 is ablation plume 1
Generate 10. Here, the ablation plume 11
The target folder 503 is arranged so that the growth direction of 0 is the normal direction of the deposition substrate 111. Also,
The transparent medium target 107 has a ring shape.

【0096】このように堆積室501の内部を構成する
ことで、高純度半導体微粒子、透明媒質の堆積がともに
堆積基板111に対しての放線方向から行われる。これ
により、高純度半導体微粒子、透明媒質の堆積効率が向
上する。さらに、高純度半導体微粒子、透明媒質からな
る堆積物の分布を均質化することができる。
By configuring the inside of the deposition chamber 501 in this manner, the deposition of the high-purity semiconductor fine particles and the transparent medium are both performed in the radiation direction with respect to the deposition substrate 111. Thereby, the deposition efficiency of the high-purity semiconductor fine particles and the transparent medium is improved. Further, the distribution of the deposit composed of the high-purity semiconductor fine particles and the transparent medium can be homogenized.

【0097】以上説明したように、上記実施の形態によ
れば、汚染・ダメージを軽減した状態で単一粒径・均一
構造の高純度微粒子を効率的に作製し、基板上に透明媒
質と同時に堆積することができ、形状・構造を最適化し
た光機能素子を作製することができる。
As described above, according to the above embodiment, high-purity fine particles having a single particle size and a uniform structure are efficiently produced in a state in which contamination and damage are reduced, and a transparent medium is simultaneously formed on a substrate. It can be deposited, and an optical functional device having an optimized shape and structure can be manufactured.

【0098】さらに、上記実施の形態によれば、汚染・
ダメージを軽減した状態で単一粒径・均一構造の高純度
半導体微粒子を効率的に作製し、基板上に透明媒質と交
互に堆積することができ、形状・構造を最適化した光機
能素子を作製することができる。
Further, according to the above embodiment, contamination and
An optical functional device with optimized shape and structure that can efficiently produce high-purity semiconductor fine particles of a single particle size and uniform structure with reduced damage and can be alternately deposited on a substrate with a transparent medium. Can be made.

【0099】次に、上記実施の形態の機能材料作製装置
を用いて、実際に生成したnm領域Si微粒子の粒径分
布の一例を図6(a)に示す。この際の分級・堆積条件
は以下のとおりである。
Next, FIG. 6A shows an example of the particle size distribution of nm region Si fine particles actually generated using the functional material manufacturing apparatus of the above embodiment. The classification and deposition conditions at this time are as follows.

【0100】生成室Heガス圧力:5.0Torr、堆
積室Heガス圧力:4.5Torr、キャリアガス流
量:He 0.33SLM(標準状態,l/min)、
シースガス流量:He 1.67SLM、DMA分級領
域印加電圧:−2.5V、堆積基板印加電圧:−100
V、および堆積基板温度:常温である。その他、励起レ
ーザーの照射条件等のSi微粒子生成に関する条件は,
図4の詳細説明においてすでに述べたものと同様となっ
ている。
He gas pressure in the production chamber: 5.0 Torr, He gas pressure in the deposition chamber: 4.5 Torr, carrier gas flow rate: He 0.33 SLM (standard condition, 1 / min),
Sheath gas flow rate: He 1.67 SLM, DMA classification region applied voltage: -2.5 V, deposition substrate applied voltage: -100
V and deposition substrate temperature: normal temperature. Other conditions related to the generation of Si fine particles, such as the excitation laser irradiation conditions, are as follows:
This is the same as that already described in the detailed description of FIG.

【0101】図6(a)においては、生成直後のSi微
粒子の粒径分布を黒丸で表わし、分級後のSi微粒子の
粒径分布を白いヒストグラムで表している。ここで,生
成直後のSi微粒子の粒径分布は、DMA分級領域印加
電圧(静電場強度)をスイープしながら、堆積基板ホル
ダー112での荷電粒子の入射による電流を微小電流計
115により計測した値をもとに算出した。一方、分級
後の粒径分布は、固定したDMA分級領域印加電圧(−
2.5V)で堆積基板111上に堆積し続けたSi微粒
子を電子顕微鏡観察することで得た。
In FIG. 6A, the particle size distribution of the Si fine particles immediately after generation is represented by a black circle, and the particle size distribution of the classified Si fine particles is represented by a white histogram. Here, the particle size distribution of the Si fine particles immediately after generation is a value obtained by measuring the current due to the incidence of charged particles on the deposition substrate holder 112 by the microammeter 115 while sweeping the voltage applied to the DMA classification region (electrostatic field intensity). Was calculated based on On the other hand, the particle size distribution after the classification is determined by applying the fixed DMA classification region applied voltage (−
Si fine particles continuously deposited on the deposition substrate 111 at 2.5 V) were obtained by observing with an electron microscope.

【0102】生成されたSi微粒子群の粒径分布の幅は
極めて広い(黒丸:幾何標準偏差sg=1.8)。しか
し、生成されたSi微粒子群にDMA分級を施すことに
より、極めて先鋭な粒径分布(白ヒストグラム:幾何標
準偏差sg=1.2)を得ることができる。このように先
鋭な粒径分布は、単一粒径あるいは単分散と呼ばれてい
る。
The width of the particle size distribution of the generated Si fine particles is extremely wide (filled circle: geometric standard deviation s g = 1.8). However, by subjecting the generated Si fine particles to DMA classification, an extremely sharp particle size distribution (white histogram: geometric standard deviation s g = 1.2) can be obtained. Such a sharp particle size distribution is called a single particle size or monodispersion.

【0103】また、図6(a)において、生成直後のS
i微粒子群の平均粒経は5.8nmである。なお、DM
A分級を施す際にDMA分級領域印加電圧を−2.5V
に設定することで、分級後の平均粒径をより小粒径の
3.8nmに移動することも可能となった。
Also, in FIG. 6A, S
The average particle size of the i-particle group is 5.8 nm. Note that DM
When applying A classification, the voltage applied to the DMA classification area is -2.5V
The average particle size after classification can be shifted to a smaller particle size of 3.8 nm.

【0104】ところで量子力学的原理から,半導体が微
粒子化することでその粒径が,内在するキャリアに付随
するド・ブロイ波長あるいは内在するエキシトンのボー
ア半径と同等の領域になると、粒径dmに応じてエネル
ギーバンドギャップEgが変化することが知られてい
る。すなわち、dmが小さくなるにつれて,Egが増大す
る。微粒子の材料がSiである場合、dmが2−10n
mの領域では,有効質量近似(effective−m
ass approximation)と強結合近似
(tight−binding approximat
ion)を組合わせた解析により、Egが1.7−3.
0eVといった可視光領域の中で変化することが判明し
ている。Egはまさしく光吸収や発光の波長(あるいは
photonenergy)を決定する物理量である。
By the quantum mechanical principle, if the particle size of the semiconductor is reduced to a region equivalent to the de Broglie wavelength associated with the intrinsic carrier or the Bohr radius of the intrinsic exciton, the particle diameter d m It is known that the energy band gap E g changes in accordance with. That is, as d m decreases, E g is increased. When the material of the particles is Si, d m is 2-10n
In the region of m, the effective mass approximation (effective-m
as approximation and tight-binding approximation
ion), an E g of 1.7-3.
It has been found to change in the visible light range such as 0 eV. E g is a physical quantity that determines the wavelength of light absorption or light emission (or photoenergy).

【0105】図6(b)は、図6(a)における分級前
後のSi微粒子の粒径(dm)分布に対応するエネルギ
ーバンドギャップ(Eg)の分布を示す図である。図6
(b)から、生成直後(分級前)のSi微粒子群(黒
丸)のEg分布の中心は、近赤外領域(1.4eV)に
あることがわかる。このフォトンエネルギー1.4eV
は、図6(a)における粒径の5.8nmに対応してい
る。これに対し、分級後のSi微粒子群(白ヒストグラ
ム)のEg分布の中心は、可視光領域の赤の波長領域に
ある。このフォトンエネルギー1.8eVは、図6
(a)における粒径の3.8nmに対応している。これ
は、生成された直後のSi微粒子群では,可視光域での
光機能を持たせることが不可能であるのに対し、Si微
粒子群にDMA分級を施すことにより可視光域での光機
能(光吸収や発光など)を発現できることを示してい
る。Si微粒子群が可視光域での光機能(光吸収や発光
など)を発現できることは、工業上極めて有用な価値を
もたらす。
FIG. 6B is a diagram showing the distribution of the energy band gap (Eg) corresponding to the particle size (dm) distribution of the Si fine particles before and after classification in FIG. 6A. FIG.
From (b), it can be seen that the center of the Eg distribution of the Si fine particle group (black circles) immediately after generation (before classification) is in the near-infrared region (1.4 eV). This photon energy is 1.4 eV
Corresponds to the particle size of 5.8 nm in FIG. On the other hand, the center of the Eg distribution of the group of Si fine particles (white histogram) after classification is in the red wavelength region of the visible light region. This photon energy of 1.8 eV is shown in FIG.
This corresponds to a particle diameter of 3.8 nm in (a). This is because it is impossible for a group of Si fine particles immediately after the generation to have an optical function in the visible light range, but by performing DMA classification on the group of Si fine particles, the optical function in the visible light range is obtained. (E.g., light absorption and light emission). The fact that the Si microparticles can exhibit optical functions (light absorption, light emission, etc.) in the visible light range brings extremely useful value in industry.

【0106】上述したように、生成直後のSi微粒子を
分級することにより、微粒子を単分散させることができ
る。このように微粒子が単分散の状態になる、すなわち
粒径分布において特定粒径にピークが存在するようにな
ると、粒径に対応するエネルギーバンドギャップの分布
も揃うことになる。このため、分級された微粒子が多数
存在することにより、エネルギーバンドギャップに相当
する波長の光を強く発するようになる。したがって、微
粒子を分級する際に、可視光域の光の波長相当のエネル
ギーバンドギャップに対応する粒径に微粒子を分級する
ことにより、可視光域において光機能を発揮する微粒子
を実現することができる。なお、ド・ブロイ波長は材料
により異なるため、粒径とエネルギーバンドギャップと
の間の相対関係は、微粒子の材料により異なる。
As described above, the fine particles can be monodispersed by classifying the Si fine particles immediately after generation. As described above, when the fine particles are in a monodispersed state, that is, when a peak is present at a specific particle size in the particle size distribution, the energy band gap distribution corresponding to the particle size also becomes uniform. Therefore, the presence of a large number of classified fine particles makes it possible to strongly emit light having a wavelength corresponding to the energy band gap. Therefore, when classifying the fine particles, the fine particles exhibiting an optical function in the visible light region can be realized by classifying the fine particles into a particle size corresponding to an energy band gap corresponding to the wavelength of light in the visible light region. . Since the de Broglie wavelength varies depending on the material, the relative relationship between the particle size and the energy band gap varies depending on the material of the fine particles.

【0107】また、光吸収や発光の波長を決定する物理
量であるEgが、Si微粒子の粒径dmに応じて変化する
ことを利用して、Si微粒子群を所望の粒径に分級する
ことで、所望の波長の光を発する光機能素子を作製する
こともできる。すなわち、可視光域での光機能を発現で
きるような粒径に分級したSi微粒子群を堆積基板11
1上に堆積することで、可視光域で光機能を発現する光
機能素子を作製できる。
[0107] In addition, E g is a physical quantity that determines the wavelength of the light absorption and emission, by utilizing the change according to the particle diameter d m of Si fine particles, classifying the Si particles group to the desired particle size Thus, an optical functional element that emits light of a desired wavelength can be manufactured. That is, a group of Si fine particles classified to a particle size that can express an optical function in the visible light region is deposited on the deposition substrate 11.
By depositing on the optical element 1, an optical function element that exhibits an optical function in the visible light region can be manufactured.

【0108】上記実施の形態における生成−分級−堆積
連続プロセスシステムを用いて、図7(a)に示すよう
な、3つのSi微粒子群を作製する。これらSi微粒子
群は、平均粒径を3.9nm、2.4nm、および1.
9nmに設定して分級を行ったものである。各々のSi
微粒子群のsgは、すべて1.2以内に収まっている。
Si微粒子群の平均粒径の制御は、DMA分級を施す際
にDMA分級領域印加電圧を制御することで行うことが
できる。これらの3つのSi微粒子群は,図6と同様の
解析により、Eg(対応フォトンエネルギー)分布の中
心値がそれぞれ、1.91eV、2.25eV、および
2.76eVに対応する(図7(b))。これらのEg
の値は、波長としてはそれぞれ、650nm、550n
m、および450nmに対応する。これらの波長は、正
しく赤、緑、および青の3原色の光の波長である。この
ような粒径に分級されたSi微粒子群を媒質とともにレ
ーザーアブレーションにより堆積基板111上に堆積し
て光機能層を堆積基板111上に形成することで、赤、
緑、および青の波長の光を発する光機能素子を作製でき
る。
Using the continuous production-classification-deposition process system in the above embodiment, three Si fine particle groups as shown in FIG. 7A are produced. These Si fine particles have an average particle size of 3.9 nm, 2.4 nm, and 1.
Classification was performed at 9 nm. Each Si
The sg of the fine particle group is all within 1.2.
The control of the average particle diameter of the Si fine particle group can be performed by controlling the voltage applied to the DMA classification region when performing the DMA classification. According to the same analysis as in FIG. 6, these three Si microparticle groups correspond to the center values of the Eg (corresponding photon energy) distributions of 1.91 eV, 2.25 eV, and 2.76 eV, respectively (FIG. 7 (b)). )). These Eg
Are 650 nm and 550 n, respectively, as wavelengths.
m, and 450 nm. These wavelengths are the wavelengths of light of the three primary colors red, green and blue. By depositing the Si fine particles grouped with such a particle size together with the medium on the deposition substrate 111 by laser ablation and forming an optical functional layer on the deposition substrate 111, red,
An optical functional element that emits light of green and blue wavelengths can be manufactured.

【0109】以上のように,Si微粒子により可視光域
の3原色を発光する光機能素子を実現できることは,光
・電子産業において極めて大きな意義を有するものであ
る。
As described above, the realization of an optical functional device that emits three primary colors in the visible light region by Si fine particles is of great significance in the optical and electronic industries.

【0110】以上説明したように、上記実施の形態は、
半導体ターゲット406から生成・分級された微粒子が
堆積基板111上に捕集すると、実質的に同時に透明媒
質ターゲット107のアブレーション反応によって生成
された堆積基板111上に捕集する。これにより、透明
媒質ターゲット107から構成される物質中に半導体タ
ーゲット406から生成・分級された微粒子を分散して
堆積することができる。この結果、汚染・ダメージを軽
減した状態で単一粒径・均一構造の高純度微粒子を効率
的に作製し、基板上に透明媒質と同時に堆積することが
できる。これにより、光機能素子の形状・構造を高度に
構成できるという作用を有することができる。
As described above, the above embodiment is
When the fine particles generated and classified from the semiconductor target 406 are collected on the deposition substrate 111, they are substantially simultaneously collected on the deposition substrate 111 generated by the ablation reaction of the transparent medium target 107. Thus, the fine particles generated and classified from the semiconductor target 406 can be dispersed and deposited in the material composed of the transparent medium target 107. As a result, high-purity fine particles having a single particle size and a uniform structure can be efficiently produced in a state in which contamination and damage are reduced, and can be simultaneously deposited on the substrate with the transparent medium. Thereby, it is possible to have an effect that the shape and structure of the optical functional element can be highly configured.

【0111】また、上記実施の形態は、半導体ターゲッ
ト406から生成・分級された微粒子および透明媒質タ
ーゲット107から構成される薄膜を交互に堆積する。
これによっても、汚染・ダメージを軽減した状態で単一
粒径・均一構造の高純度微粒子を効率的に作製し、基板
上に透明媒質と交互に堆積することができる。
In the above embodiment, the thin film composed of the fine particles generated and classified from the semiconductor target 406 and the transparent medium target 107 is alternately deposited.
Also in this case, high-purity fine particles having a single particle size and a uniform structure can be efficiently produced in a state where contamination and damage are reduced, and can be alternately deposited on a substrate with a transparent medium.

【0112】また、上記実施の形態にかかる微粒子分級
室204に、微分型電気移動度分級装置203を採用し
ている。これにより、高い収量で微粒子を分級すること
が可能である。この結果、単一粒径・均一構造の高純度
微粒子を効率的に捕集・堆積することができる。
Further, a differential electric mobility classifier 203 is employed in the particle classifying chamber 204 according to the above embodiment. Thereby, the fine particles can be classified with a high yield. As a result, high-purity fine particles having a single particle size and a uniform structure can be efficiently collected and deposited.

【0113】さらに、上記実施の形態によれば、微粒子
生成室201の圧力を、半導体ターゲット406から生
成される微粒子の凝集・成長に最適な圧力に保持でき
る。また、堆積室101の圧力を透明媒質ターゲット1
07から生成される物質の堆積に最適な圧力に保持でき
る。これにより、微粒子・透明媒質をそれぞれに最適な
雰囲気ガス圧力下で生成・堆積可能である。さらに微粒
子生成室201と堆積室101の間に圧力差を生じさせ
ることができる。この生じた圧力差を利用して、効率的
に微粒子を微粒子生成室201から堆積室101へ搬送
するという作用を有することができる。
Further, according to the above embodiment, the pressure in the particle generation chamber 201 can be maintained at a pressure optimal for the aggregation and growth of the particles generated from the semiconductor target 406. Further, the pressure of the deposition chamber 101 is changed to the transparent medium target 1.
07 can be maintained at an optimal pressure for the deposition of the substance produced. As a result, the fine particles and the transparent medium can be generated and deposited under the optimum atmospheric gas pressure. Further, a pressure difference can be generated between the particle generation chamber 201 and the deposition chamber 101. By utilizing the generated pressure difference, it is possible to have an effect of efficiently transporting the fine particles from the fine particle generation chamber 201 to the deposition chamber 101.

【0114】また、上記実施の形態によれば、堆積室1
01に設けたターゲット駆動・交換機構108により、
透明媒質ターゲット107と透明電極材ターゲット10
9との位置を交換することができる。これにより、半導
体ターゲット406および透明媒質ターゲット107か
ら構成される物質の堆積後に、透明電極材ターゲット1
09をエキシマレーザー光103で励起することができ
る。そして、励起した透明電極材ターゲット109がア
ブレーション反応を起こすことによって生成された物質
を、半導体ターゲット406および透明媒質ターゲット
107から構成される物質に堆積して透明電極を形成す
ることができる。これにより、機能材料としての活性領
域を大気にさらすことなく、汚染・ダメージを軽減した
状態で光機能素子に接触される透明電極をも単一の装置
で形成することを可能にできる。
Further, according to the above embodiment, the deposition chamber 1
01 by the target drive / exchange mechanism 108 provided in
Transparent medium target 107 and transparent electrode material target 10
9 can be exchanged. Thus, after depositing a substance composed of the semiconductor target 406 and the transparent medium target 107, the transparent electrode material target 1
09 can be excited by the excimer laser beam 103. Then, a substance generated by causing the ablation reaction of the excited transparent electrode material target 109 to deposit on a substance composed of the semiconductor target 406 and the transparent medium target 107 can form a transparent electrode. This makes it possible to form a transparent electrode that is brought into contact with the optical functional element in a state where contamination and damage are reduced without exposing the active region as a functional material to the atmosphere by a single device.

【0115】さらに、上記実施の形態の変形例において
は、半導体ターゲット406および透明媒質ターゲット
107から構成される物質の堆積を基板に対して法線方
向から行えることができる。これにより、微粒子・透明
媒質の基板への付着・堆積効率を向上することが可能と
なる。
Further, in the modification of the above-described embodiment, the substance composed of the semiconductor target 406 and the transparent medium target 107 can be deposited in the normal direction to the substrate. This makes it possible to improve the efficiency of attaching and depositing the fine particles and the transparent medium to the substrate.

【0116】また、上記実施の形態は、微粒子を放射性
同位体を用いて荷電する方式の微粒子荷電部202を有
している。また、微粒子荷電部202が微粒子を真空紫
外光源を用いて荷電する形態をとることで、荷電効率を
向上させることができる。
Further, the above-described embodiment has the fine particle charging section 202 of the type in which the fine particles are charged using radioactive isotopes. In addition, by adopting a mode in which the fine particle charging unit 202 charges the fine particles using a vacuum ultraviolet light source, the charging efficiency can be improved.

【0117】また、上記実施の形態の変形例として、生
成された微粒子をパルスレーザーによるアブレーション
プルーム内で荷電する形態も考えられる。これにより、
放射性同位体や真空紫外光源等を用いる微粒子荷電部2
02を装置から省くことも可能である。これにより、装
置の小型化・低コスト化が可能となる。さらに、微粒子
の搬送過程を短縮可能になる。この結果、搬送中の微粒
子の沈着・凝集等の現象を抑制するという作用を有す
る。
Further, as a modified example of the above-described embodiment, a form in which the generated fine particles are charged in an ablation plume by a pulsed laser may be considered. This allows
Particulate charging unit 2 using radioisotope, vacuum ultraviolet light source, etc.
02 can be omitted from the apparatus. As a result, the size and cost of the device can be reduced. Further, the process of transporting the fine particles can be shortened. As a result, it has an effect of suppressing phenomena such as deposition and aggregation of fine particles during transportation.

【0118】さらに、上記実施の形態のおいて、透明媒
質ターゲット107および透明電極材ターゲット109
の堆積をスパッタリングによって行うようにすることも
考えられる。これにより、従来の半導体装置の技術の流
用ができ、さらに機構部品・光学部品を簡素化すること
ができる。
Further, in the above embodiment, the transparent medium target 107 and the transparent electrode material target 109
It is also conceivable to perform the deposition by sputtering. As a result, the technology of the conventional semiconductor device can be used, and the mechanical components and optical components can be simplified.

【0119】[0119]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
汚染、ダメージを軽減した状態で作製された単一粒径、
均一構造を有する高純度微粒子を堆積基板に堆積するこ
とができる。
As described above, according to the present invention,
Single particle size produced with reduced contamination and damage,
High-purity fine particles having a uniform structure can be deposited on a deposition substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態にかかる機能材料作製装
置の堆積室の構成を示す図
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a deposition chamber of a functional material manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】上記実施の形態にかかる機能材料作製装置の構
成を示す図
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a functional material manufacturing apparatus according to the embodiment.

【図3】(a) 上記実施の形態にかかる機能材料作製
装置で作製された第1の機能材料の拡大断面図 (b) 上記実施の形態にかかる機能材料作製装置で作
製された第2の機能材料の拡大断面図
FIG. 3A is an enlarged cross-sectional view of a first functional material manufactured by the functional material manufacturing apparatus according to the embodiment. FIG. 3B is a second functional material manufactured by the functional material manufacturing apparatus according to the embodiment. Enlarged sectional view of functional material

【図4】上記実施の形態にかかる機能材料作製装置の微
粒子生成室の構成を示す図
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a particle generation chamber of the functional material manufacturing apparatus according to the embodiment.

【図5】上記実施の形態にかかる機能材料作製装置のそ
の他の例の堆積室の構成を示す図
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a deposition chamber of another example of the functional material producing apparatus according to the embodiment.

【図6】(a) 生成直後の微粒子の粒径分布と分級後
の微粒子の粒径分布を示す図 (b) 生成直後の微粒子の光学ギャップの分布と分級
後の微粒子の光学ギャップの分布を示す図
FIG. 6 (a) shows the particle size distribution of fine particles immediately after generation and the particle size distribution of fine particles after classification. (B) The distribution of the optical gap of fine particles immediately after generation and the distribution of the optical gap of fine particles after classification. Diagram shown

【図7】(a) 多色発光を目的として作製された、3
種のSi微粒子群の粒径分布を示す図 (b) 多色発光を目的として作製された、3種のSi
微粒子群の光学ギャップの分布を示す図
FIG. 7 (a) shows a graph of 3 prepared for multicolor emission.
Diagram showing the particle size distribution of a group of Si fine particles (b) Three types of Si produced for the purpose of multicolor emission
Diagram showing optical gap distribution of particle group

【図8】従来の機能材料作製装置の構成を示す図FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a conventional functional material manufacturing apparatus.

【図9】微粒子粒径とその吸収端発光エネルギーの相関
FIG. 9 is a correlation diagram between the particle diameter of fine particles and the emission energy at the absorption edge.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101、501 堆積室 102、502 微粒子堆積用ノズル 103 エキシマレーザー光 104 レーザー光導入窓 107 透明媒質ターゲット 108 ターゲット駆動・交換機構 109 透明電極材ターゲット 110 アブレーションプルーム 111 堆積基板 112 堆積基板フォルダー 113 超高真空排気系 114 キャリアガス差動排気系 115 微小電流計 201 微粒子生成室 202 微粒子荷電部 203 微分型電気移動度分級装置 204 微粒子分級室 205 バルブ 206 超高真空排気系 207、210 マスフローコントローラ 209 微粒子取り込みパイプ 212 シースガス差動排気系 503 ターゲットフォルダー 101, 501 Deposition chamber 102, 502 Particle deposition nozzle 103 Excimer laser light 104 Laser light introduction window 107 Transparent medium target 108 Target drive / exchange mechanism 109 Transparent electrode material target 110 Ablation plume 111 Deposition substrate 112 Deposition substrate folder 113 Ultra high vacuum Exhaust system 114 Carrier gas differential evacuation system 115 Micro ammeter 201 Particle generation chamber 202 Particle charging unit 203 Differential type electric mobility classifier 204 Particle classification chamber 205 Valve 206 Ultra high vacuum exhaust system 207, 210 Mass flow controller 209 Particle intake pipe 212 Sheath gas differential exhaust system 503 Target folder

フロントページの続き (72)発明者 牧野 俊晴 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番1 号 松下技研株式会社内 (72)発明者 山田 由佳 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番1 号 松下技研株式会社内 Fターム(参考) 4K029 BC07 CA05 DB20 DC16 EA03 5F103 AA08 BB12 BB22 BB26 DD16 LL01 NN04 RR06 Continued on the front page (72) Inventor Toshiharu Makino 3-10-1, Higashi-Mita, Tama-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside Matsushita Giken Co., Ltd. (72) Yuka Yamada 3-1-1, Higashi-Mita, Tama-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture No. Matsushita Giken Co., Ltd. F term (reference) 4K029 BC07 CA05 DB20 DC16 EA03 5F103 AA08 BB12 BB22 BB26 DD16 LL01 NN04 RR06

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 低圧媒質ガス雰囲気下で第1のターゲッ
ト体にレザービームを当てることで、微粒子を生成する
微粒子生成手段と、前記微粒子生成手段で生成された微
粒子から所望の粒径の微粒子をシースガス中で分級する
微粒子分級手段と、前記微粒子分級手段で分級された微
粒子を基板上に捕集するとともに、第2のターゲット体
にレザービームを当てることで生成された物質を前記基
板上に捕集し、前記分級された微粒子と前記第2のター
ゲット体にレザービームを当てることで生成された物質
とを前記基板上に堆積する堆積手段と、を具備したこと
を特徴とする機能材料作製装置。
1. A fine particle generating means for generating fine particles by applying a laser beam to a first target body in a low-pressure medium gas atmosphere; and a fine particle having a desired particle diameter from the fine particles generated by the fine particle generating means. A fine particle classifying means for classifying in a sheath gas; collecting fine particles classified by the fine particle classifying means on a substrate; and collecting a substance generated by applying a laser beam to a second target body on the substrate. And a depositing means for depositing the classified fine particles and a substance generated by applying a laser beam to the second target body on the substrate. .
【請求項2】 前記堆積手段は、前記分級された微粒子
を基板上に補集すると実質的に同時に第2のターゲット
体にレザービームを当てることで生成された物質を前記
基板上に捕集して、前記第2のターゲット体から構成さ
れる物質中に前記微粒子を分散して堆積することを特徴
とする請求項1に記載の機能材料作製装置。
2. The depositing means collects, on the substrate, a substance generated by applying a laser beam to a second target body at substantially the same time as collecting the classified fine particles on the substrate. The functional material manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the fine particles are dispersed and deposited in a substance composed of the second target body.
【請求項3】 前記堆積手段は、前記分級済みの微粒子
を基板に堆積した後に、第2のターゲット体にレザービ
ームを当てることで生成された物質を前記基板上に捕集
し、前記分級された微粒子、および第2のターゲット体
から構成される物質を交互に堆積することを特徴とする
請求項1に記載の機能材料作製装置。
3. The deposition means, after depositing the classified fine particles on a substrate, collects a substance generated by applying a laser beam to a second target body on the substrate, and collects the substance on the substrate. 2. The functional material producing apparatus according to claim 1, wherein the substance composed of the fine particles and the second target body are alternately deposited.
【請求項4】 前記微粒子分級手段は、微分型電気移動
度分級手段を用いていることを特徴とする請求項1から
請求項3のいずれかに記載の機能材料作製装置。
4. The functional material producing apparatus according to claim 1, wherein said fine particle classifying means uses a differential type electric mobility classifying means.
【請求項5】 前記微粒子分級手段は、前記微粒子を放
射性同位体を用いて荷電する微粒子荷電手段と、荷電し
た微粒子を分級する微分型電気移動度分級手段とを具備
することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか
に記載の機能材料作製装置。
5. The fine particle classification means includes fine particle charging means for charging the fine particles using a radioisotope, and differential electric mobility classification means for classifying the charged fine particles. The functional material producing apparatus according to any one of claims 1 to 3.
【請求項6】 前記微粒子分級手段は、前記微粒子を真
空紫外光源を用いて荷電する微粒子荷電手段と、荷電し
た微粒子を分級する微分型電気移動度分級手段とを具備
することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか
に記載の機能材料作製装置。
6. The fine particle classification means includes fine particle charging means for charging the fine particles using a vacuum ultraviolet light source, and differential electric mobility classification means for classifying the charged fine particles. The functional material producing apparatus according to any one of claims 1 to 3.
【請求項7】 前記微粒子生成手段は、前記レーザービ
ームをパルスレーザー光とし生成された微粒子をパルス
レーザーにより形成されたアブレーションプルーム内で
荷電することを特徴とする請求項1から請求項3のいず
れかに記載の機能材料作製装置。
7. The method according to claim 1, wherein said fine particle generating means uses said laser beam as a pulse laser beam and charges the generated fine particles in an ablation plume formed by a pulse laser. A functional material manufacturing apparatus according to any one of the above.
【請求項8】 前記堆積手段は、分級された荷電状態の
微粒子が堆積される際に行われる電子の授受を電流とし
て測定することを特徴とする請求項5から請求項7のい
ずれかに記載の機能材料作製装置。
8. The method according to claim 5, wherein the deposition unit measures, as a current, the transfer of electrons performed when the classified charged fine particles are deposited. Functional material production equipment.
【請求項9】 前記微粒子生成手段の圧力を、前記第1
のターゲット体から生成される微粒子の凝集・成長に最
適な圧力に保持し、さらに前記堆積手段の圧力を前記第
2のターゲット体から生成される物質の堆積に最適な圧
力に保持することを特徴とする請求項1から請求項8の
いずれかに記載の機能材料作製装置。
9. The method according to claim 1, wherein the pressure of the fine particle generating means is set to the first pressure.
And maintaining the pressure of the deposition means at an optimal pressure for depositing a substance generated from the second target body. The functional material manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein
【請求項10】 前記堆積手段は、前記第2のターゲッ
ト体を第3のターゲット体と交換するターゲット交換機
構をさらに具備し、前記分級済みの微粒子および前記第
2のターゲット体から構成される物質の堆積後に、前記
第2のターゲット体を第3のターゲット体と交換し、第
3のターゲット材である透明電極材にレーザービームを
当てることで生成された物質を前記分級済みの微粒子お
よび前記第2のターゲット体から構成される物質上に堆
積して透明電極を形成することを特徴とする請求項1か
ら請求項9のいずれかに記載の機能材料作製装置。
10. The depositing means further comprises a target exchange mechanism for exchanging the second target object with a third target object, wherein the substance composed of the classified fine particles and the second target object is provided. After the deposition, the second target body is replaced with a third target body, and a substance generated by irradiating a transparent electrode material as a third target material with a laser beam is subjected to the classified fine particles and the second target material. 10. The functional material producing apparatus according to claim 1, wherein the transparent electrode is formed by depositing the transparent electrode on a substance composed of the second target body.
【請求項11】 前記堆積手段は、前記第2のターゲッ
ト体と、第3のターゲット体との双方あるいは、片方の
堆積をスパッタリングによって行うことを特徴とする請
求項10に記載の機能材料作製装置。
11. The functional material producing apparatus according to claim 10, wherein the deposition unit performs deposition on both or one of the second target body and the third target body by sputtering. .
【請求項12】 前記堆積手段は、前記分級済みの微粒
子および第2のターゲット体から構成される物質の堆積
を前記基板に対して法線方向から行うことを特徴とする
請求項1から請求項11のいずれかに記載の機能材料作
製装置。
12. The apparatus according to claim 1, wherein the depositing means deposits a substance composed of the classified fine particles and a second target body in a direction normal to the substrate. 12. The functional material production apparatus according to any one of items 11 to 12.
【請求項13】 前記微粒子分級手段は、前記微粒子の
材料のバンドギャップエネルギーが可視光領域になるよ
うな平均粒径で分級を行うことを特徴とする請求項1か
ら請求項12のいずれかに記載の機能材料作製装置。
13. The method according to claim 1, wherein the fine particle classification means classifies the fine particles with an average particle diameter such that the band gap energy of the material of the fine particles is in a visible light region. The functional material production apparatus according to the above.
【請求項14】 微粒子生成手段内で、微粒子を媒質ガ
ス雰囲気下で生成し、前記微粒子を前記微粒子分級手段
に導入し、前記微粒子分級手段内において前記微粒子を
にシースガス中で所望の粒径に分級し、前記分級された
微粒子を基板上にレーザアブレーションにより生成され
た物質と共に堆積することによって作製されることを特
徴とする機能材料。
14. In a fine particle generating means, fine particles are generated under a medium gas atmosphere, and said fine particles are introduced into said fine particle classifying means. A functional material produced by classifying and depositing the classified fine particles together with a substance generated by laser ablation on a substrate.
【請求項15】 前記微粒子のバンドギャップエネルギ
ーが可視光領域になるような平均粒径で分級を行うこと
を特徴とする請求項14に記載の機能材料。
15. The functional material according to claim 14, wherein classification is performed with an average particle size such that the band gap energy of the fine particles is in a visible light region.
【請求項16】 微粒子生成手段内で、微粒子を媒質ガ
ス雰囲気下で生成し、前記微粒子を微粒子分級手段に導
入し、前記微粒子分級手段内において前記微粒子をシー
スガス中において前記微粒子のバンドギャップエネルギ
ーが可視光領域になるような平均粒径で分級し、前記分
級された微粒子をレーザアブレーションにより生成され
た物質中に分散させた層を基板上に形成することで作成
されることを特徴とする光機能素子。
16. The fine particles are generated in a medium gas atmosphere in the fine particle generating means, and the fine particles are introduced into the fine particle classifying means. In the fine particle classifying means, the fine particles have a band gap energy in the sheath gas. Light is characterized by being classified by an average particle size such that it becomes a visible light region, and formed by forming a layer in which the classified fine particles are dispersed in a substance generated by laser ablation on a substrate. Functional element.
【請求項17】 前記可視光領域が赤、青、及び緑にそ
れぞれ対応する波長領域であることを特徴とする請求項
16に記載の光機能素子。
17. The optical function device according to claim 16, wherein the visible light region is a wavelength region corresponding to each of red, blue, and green.
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