JP2003266398A - Method of manufacturing surface nanoscale structure by electronic excitation atom movement - Google Patents

Method of manufacturing surface nanoscale structure by electronic excitation atom movement

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JP2003266398A
JP2003266398A JP2002072174A JP2002072174A JP2003266398A JP 2003266398 A JP2003266398 A JP 2003266398A JP 2002072174 A JP2002072174 A JP 2002072174A JP 2002072174 A JP2002072174 A JP 2002072174A JP 2003266398 A JP2003266398 A JP 2003266398A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To develop a new nanoscale processing/manufacturing technology for the next-generation industry which has a spatial resolution from a nanoscale to an atomic level scale and provides large area processing in a short time and mass production technology. <P>SOLUTION: On a surface of a semiconductor, an oxide, an organic crystal, or an ionic crystal, for example, by means of local doping by a convergence ion implantation, electric field application by atomic level in-depth probing using a scanning type tunneling microscope, or by using the electric field effect by means of a gate, a hole dope area and an electronic dope area are created locally, and the areas are electronically excited with a laser light, an emitted light and an electron ray so that the electronic excitation atom movement is limited to the local area of the nanoscale and atom release is induced. On the surface of the substance, atom deletion of the nanoscale structure, ultrafine quantum thin line drawing, two-dimensional super-structure, a quantum thin line, or a quantum dot can be performed or formed to provide the surface nanoscale structure and a quantum device. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、半導体、酸化物、
有機結晶、またはイオン結晶などの表面の電子励起原子
移動による表面ナノスケール構造の製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to semiconductors, oxides,
The present invention relates to a method for producing a surface nanoscale structure by electron-excited atomic transfer on the surface of an organic crystal or an ionic crystal.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のCMOS半導体の製造技術では、25
ナノメートル程度の微細加工技術が2001年での実験
室レベルでの限度であり、量産技術としては100ナノ
メートルが近未来の目標である。ナノスケールの加工
を、しかも、高速で安価に産業技術として行うためには
全く新しいナノ加工技術の開発が求められていた。
2. Description of the Related Art In the conventional CMOS semiconductor manufacturing technology, 25
Nano-scale microfabrication technology is the limit at the laboratory level in 2001, and 100 nanometers as a mass production technology is the goal in the near future. In order to carry out nanoscale processing as an industrial technology at high speed and at low cost, the development of a completely new nanoprocessing technology has been required.

【0003】しかも、産業上の最も重要なCMOS半導体技
術におけるシリコンとその化合物またはシリコン酸化物
について、ナノスケールの微細加工技術の開発は高度情
報社会の構築には不可欠であり、現実のシリコンテクノ
ロジーの限界を超えるため、このようなナノスケールサ
イズの新しい加工技術の開発が期待されていた。一つの
方法として、走査型トンネル顕微鏡の探針を用いて原子
を離脱させることによるナノスケールの微細加工技術が
知られている(特開平7−307312号公報、特開平
11−340449号公報、特開2001−7315号
公報)。
Moreover, with regard to silicon and its compounds or silicon oxide in the most important CMOS semiconductor technology in industry, the development of nanoscale fine processing technology is indispensable for building an advanced information society. Since it exceeds the limit, the development of such a new processing technology of nanoscale size was expected. As one method, a nano-scale fine processing technique is known in which atoms are detached by using a probe of a scanning tunneling microscope (Japanese Patent Laid-Open No. 7-307312, Japanese Patent Laid-Open No. 11-340449, Japanese Patent Laid-Open No. Open 2001-7315).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】電子励起による局所的
な原子移動を制御したナノスケールの加工技術は産業応
用として、次世代の生産技術への応用、高度情報通信技
術、高分解スペクトロスコピー、ナノテクノロジーの評
価や加工技術、量子操作など多岐の産業分野への応用が
期待されている。
Nanoscale processing technology in which local atom movement is controlled by electronic excitation is industrially applied to next-generation production technology, advanced information and communication technology, high resolution spectroscopy, nanotechnology. It is expected to be applied to various industrial fields such as technology evaluation, processing technology, and quantum manipulation.

【0005】レーザー光、放射光、電子線励起などによ
る電子励起により、半導体、酸化物、イオン結晶、有機
結晶などの表面において、結合状態にある電子を反結合
状態に励起すると、原子離脱がおきて原子を削除できる
現象は従来から知られていた。しかしながら、このよう
な原子の離脱現象は確率論的に起きるため、表面におけ
る一様な原子離脱は可能であるが、超微細な原子レベル
からナノスケールレベルでの加工には用いることが出来
なかった。
When electrons in a bound state are excited to an anti-bound state on the surface of a semiconductor, an oxide, an ionic crystal, an organic crystal or the like by electronic excitation such as laser light, synchrotron radiation, or electron beam excitation, atom dissociation occurs. The phenomenon that atoms can be deleted by using the conventional method has been known. However, since such atom detachment phenomenon occurs stochastically, uniform atom detachment on the surface is possible, but it could not be used for processing from ultrafine atomic level to nanoscale level. .

【0006】省エネルギー、超高速、超高密度集積を目
指す次世代エレクトロニクスのためのナノスケールサイ
ズの加工・製造技術として応用するためにはナノスケー
ルから原子レベルのスケールの空間分解能を持ち、しか
も、短時間での大面積処理と大量生産技術を可能とする
次世代産業のためのナノ加工・製造技術の開発が不可欠
である。
In order to apply it as a nanoscale size processing / manufacturing technology for next-generation electronics aiming at energy saving, ultrahigh speed, and ultrahigh density integration, it has a spatial resolution of nanoscale to atomic scale and is short. It is indispensable to develop nano-processing / manufacturing technology for next-generation industries that enables large-area processing in time and mass production technology.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、半導体、
酸化物、有機結晶、またはイオン結晶などの表面におい
て、原子レベルまたはナノスケールサイズの原子削除、
原子離脱を制御して行うことによりナノスケールサイズ
の加工を可能にする製造技術として、電子励起原子移動
を積極的に利用し、実空間領域では原子レベルから数十
ナノメートルサイズの大きさで制御され、また、超高密
度集積を可能にした表面ナノ構造の形成技術を開発し
た。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventors have proposed a semiconductor,
Atomic-level or nanoscale-sized atom removal on surfaces such as oxides, organic crystals, or ionic crystals,
As a manufacturing technology that enables nanoscale size processing by controlling atomic desorption, electron-excited atomic transfer is actively used, and in the real space region, it is controlled from the atomic level to several tens of nanometers in size. In addition, we have developed a surface nanostructure formation technology that enables ultra-high density integration.

【0008】本発明者らは、半導体、酸化物、イオン結
晶、有機結晶などの表面において、レーザー光、放射
光、電子線などの照射による電子励起により、結合に寄
与している結合状態の電子を励起して反結合状態へ遷移
させることにより、これらの物質の結合を弱めることを
利用して電子励起原子移動により表面からの原子削除、
原子離脱を誘起させ、これを利用して、任意の確率で表
面原子を離脱させる現象を実空間領域で、しかも、原子
レベルからナノスケールサイズで局所制御できることを
見出した。
[0008] The inventors of the present invention have studied the surface of semiconductors, oxides, ionic crystals, organic crystals, etc., and have electrons in a bonded state that contribute to bonding by electronic excitation by irradiation with laser light, synchrotron radiation, electron beams, or the like. Atomic elimination from the surface by electron-excited atomic transfer utilizing the weakening of the bond between these substances by exciting
It was found that the phenomenon of inducing atomic detachment and utilizing this can be used to locally control the phenomenon of detaching surface atoms at an arbitrary probability in the real space region and at the nanoscale from the atomic level.

【0009】本発明者らは、半導体、酸化物、イオン結
晶、有機結晶などのp型表面とn型表面において、電子
励起により価電子帯に局在するホールの局在度が異なる
ためp型半導体とn型半導体表面で電子励起による原子
離脱に大きな差が生じることを発見し、これらが、p型
半導体とn型半導体表面における電子の化学ポテンシャ
ルの差と表面と真空界面におけるバンド構造の変形に起
因したホールの局在度の差とホール間のクーロン反発に
よることを明らかにした。
The present inventors have found that the p-type surface of a semiconductor, an oxide, an ionic crystal, an organic crystal, or the like has a different degree of localization of holes localized in the valence band due to electronic excitation from the p-type surface. It was discovered that there is a large difference in atomic desorption due to electron excitation between the semiconductor surface and the n-type semiconductor surface, and these are due to the difference in electron chemical potential between the p-type semiconductor surface and the n-type semiconductor surface and the band structure deformation at the surface-vacuum interface. It was clarified that it is due to the Coulomb repulsion between the holes due to the difference in the localization of the holes.

【0010】これらの発見に基づく本発明の方法は、半
導体、酸化物、イオン結晶、有機結晶などの表面で高い
空間分解能により、すなわちナノスケールでp型または
n型領域を形成し、この領域において、レーザー光、放
射光、電子線などの照射による電子励起により原子移動
を誘起して、ナノスケールの超微細加工やナノ加工の製
造技術として用いることが出来る。
The method of the present invention based on these discoveries forms p-type or n-type regions on the surface of semiconductors, oxides, ionic crystals, organic crystals, etc. with high spatial resolution, that is, in this region It can be used as a manufacturing technology for nanoscale ultrafine processing or nanoprocessing by inducing atom transfer by electronic excitation by irradiation with laser light, synchrotron radiation, or electron beam.

【0011】ナノメータースケールから原子レベルでの
空間分解能を持つ超高速のナノ加工製造技術を可能とす
るために、本発明の方法においては、収束イオンインプ
ランテーション、走査型トンネル顕微鏡、局所構造を持
つゲートによる局所電場印加、を用いてp型またはn型
の局所的ドーピングを行い、また、走査型トンネル顕微
鏡の原子レベルの探針による電場印加により表面から探
針までの距離と印加する電圧を変えることにより、表面
においてp型化またはn型化する領域のサイズの大きさ
を指定することが出来る。
In order to enable an ultrahigh-speed nanofabrication technology having a spatial resolution on the nanometer scale to the atomic level, the method of the present invention has a focused ion implantation, a scanning tunneling microscope, and a local structure. P-type or n-type local doping is performed by using a local electric field applied by a gate, and the distance from the surface to the probe and the applied voltage are changed by applying an electric field by an atomic level probe of a scanning tunneling microscope. Thus, it is possible to specify the size of the p-type or n-type region on the surface.

【0012】また、本発明の方法においては、ゲートに
よる電界効果を用いることにより局所的にホールドープ
領域や電子ドープ領域を作成し、この領域においてレー
ザー光、放射光、電子線による電子励起を行うことによ
り、表面原子の電子励起原子移動をナノスケールの局所
領域でのみで誘起させることができる。
In the method of the present invention, a hole-doped region or an electron-doped region is locally created by using the electric field effect of the gate, and electron excitation is performed in this region by laser light, synchrotron radiation, or an electron beam. As a result, electron-excited atomic transfer of surface atoms can be induced only in the nanoscale local region.

【0013】本発明の方法は、半導体、酸化物、イオン
結晶、有機結晶などの表面において、ナノスケール構造
の超微細量子細線描画、2次元超構造、量子細線や量子
ドット創製に利用して、新規な表面ナノスケール構造や
新規な量子デバイスを創製することができる。
The method of the present invention is used for drawing ultrafine quantum wires with a nanoscale structure on the surface of semiconductors, oxides, ionic crystals, organic crystals, etc., for creating two-dimensional superstructures, quantum wires and quantum dots. We can create new surface nanoscale structures and new quantum devices.

【0014】さらに、このようなナノスケール構造の超
微細量子細線描画、2次元超構造、量子細線や量子ドッ
ト創製を利用して、原子を離脱した領域に異種金属や異
種半導体を分子ビームエピタキシャル成長などにより選
択的に成長させて、新規な量子操作を可能にする量子デ
バイスを創製するナノ加工のための新しい製造技術の開
発が可能になった。
Further, by utilizing the ultrafine quantum wire drawing of the nanoscale structure, the two-dimensional superstructure, the quantum wire and the quantum dot creation as described above, a heterogeneous metal or a heterogeneous semiconductor is subjected to molecular beam epitaxial growth in a region where an atom has been detached. Has enabled the development of new fabrication technologies for nanofabrication to create quantum devices that can be selectively grown and enable new quantum manipulations.

【0015】すなわち、本各発明は、下記のものからな
る。 (1)II−VI族化合物半導体、III−V族化合物
半導体、IV族半導体、またはこれらの酸化物の表面に
おいて、局所ドーピングによりナノスケールサイズのp
型またはn型領域を作成し、この領域をレーザー光、放
射光、電子線励起の一つ、またはこれらの組み合わせに
より電子励起することによって、局所ドーピングした領
域の原子だけを削除、離脱させることを特徴とする電子
励起原子移動による表面ナノスケール構造の製造方法。
That is, each invention of the present invention comprises the following: (1) On the surface of a II-VI group compound semiconductor, a III-V group compound semiconductor, a IV group semiconductor, or an oxide thereof, p of nanoscale size is formed by local doping.
-Type or n-type region is created, and this region is electronically excited by one of laser light, synchrotron radiation, electron beam excitation, or a combination thereof, so that only atoms in the locally-doped region are deleted or released. A method for producing a surface nanoscale structure by electron-excited atomic transfer.

【0016】(2)II−VI族化合物半導体、III
−V族化合物半導体、IV族半導体、またはこれらの酸
化物の表面において、走査型トンネル顕微鏡などの原子
レベルの探針による電場印加によりナノスケールサイズ
の領域を電場により他領域と比べてp型またはn型領域
となる局所領域を作成し、この領域をレーザー光、放射
光、電子線励起の一つ、またはこれらの組み合わせによ
り電子励起することにより、局所ドーピングした領域の
原子だけを削除、離脱させることを特徴とする電子励起
原子移動による表面ナノスケール構造の製造方法。
(2) II-VI compound semiconductor, III
-On the surface of a group V compound semiconductor, a group IV semiconductor, or an oxide thereof, by applying an electric field by an atomic level probe such as a scanning tunneling microscope, a nanoscale size region is p-type or A local region to be an n-type region is created, and this region is electronically excited by one of laser light, synchrotron radiation, electron beam excitation, or a combination thereof, so that only atoms in the locally doped region are deleted or released. A method for producing a surface nanoscale structure by electron-excited atom transfer, which comprises:

【0017】(3)II−VI族化合物半導体、III
−V族化合物半導体、IV族半導体、またはこれらの酸
化物の表面において、走査型トンネル顕微鏡などの原子
レベルの探針による電場印加により、表面からの距離と
印加電圧を可変にすることによりナノスケール領域のサ
イズの大きさを制御して任意の大きさのp型またはn型
領域となる局所領域を作成し、この領域をレーザー光、
放射光、電子線励起の一つ、またはこれらの組み合わせ
により電子励起して原子移動を誘起することにより、任
意のサイズのナノ構造を形成することを特徴とする電子
励起原子移動による表面ナノスケール構造の製造方法。
(3) II-VI compound semiconductor, III
-By applying an electric field to the surface of a group V compound semiconductor, a group IV semiconductor, or an oxide thereof by an atomic level probe such as a scanning tunneling microscope, the distance from the surface and the applied voltage can be made to be nanoscale. By controlling the size of the region, a local region that is a p-type or n-type region of an arbitrary size is created, and this region is irradiated with laser light.
Surface nanoscale structure by electron-excited atom transfer characterized by forming a nanostructure of arbitrary size by electron-excited by synchrotron radiation, one of electron beam excitation, or a combination thereof to induce atom transfer Manufacturing method.

【0018】(4)II−VI族化合物半導体、III
−V族化合物半導体、IV族半導体、またはこれらの酸
化物の表面において、ゲートによる電界効果を用いるこ
とにより、絶縁膜の厚さとゲート電圧を可変にすること
によりナノスケール領域のサイズを制御して任意の大き
さのp型またはn型領域となる局所領域を作成し、この
領域をレーザー光、放射光、電子線励起の一つ、または
これらの組み合わせにより電子励起して、任意のサイズ
のナノ構造を形成することを特徴とする電子励起原子移
動による表面ナノスケール構造の製造方法。
(4) Group II-VI compound semiconductor, III
By using the electric field effect of the gate on the surface of the group V compound semiconductor, the group IV semiconductor, or the oxide thereof, the size of the nanoscale region can be controlled by making the thickness of the insulating film and the gate voltage variable. A local region to be a p-type or n-type region of any size is created, and this region is electronically excited by laser light, synchrotron radiation, one of electron beam excitation, or a combination of these to generate a nano-sized region of any size. A method for producing a surface nanoscale structure by electron-excited atom transfer, which comprises forming a structure.

【0019】(5)有機物結晶またはイオン結晶表面に
おいて、局所ドーピングによりナノスケールのp型また
はn型領域を作成し、この領域をレーザー光、放射光、
電子線励起の一つ、またはこれらの組み合わせにより電
子励起して、局所ドーピングした領域の原子だけを削
除、離脱させることを特徴とする電子励起原子移動によ
る表面ナノスケール構造の製造方法。
(5) A nanoscale p-type or n-type region is formed by local doping on the surface of an organic crystal or an ionic crystal, and this region is irradiated with laser light, synchrotron radiation,
A method for producing a surface nanoscale structure by electron-excited atom transfer, which is characterized in that only atoms in a locally-doped region are electronically excited by one of electron beam excitation or a combination thereof to remove and leave the atoms.

【0020】(6)有機物結晶またはイオン結晶表面に
おいて、走査型トンネル顕微鏡などの原子レベルの探針
による電場印加によりナノスケール領域を電場により他
領域と比べてp型またはn型領域となる局所領域を作成
し、この領域をレーザー光、放射光、電子線励起の一
つ、またはこれらの組み合わせにより電子励起して、局
所ドーピングした領域の原子だけを削除、離脱させるこ
とを特徴とする電子励起原子移動による表面ナノスケー
ル構造の製造方法。
(6) On the surface of an organic crystal or an ionic crystal, a local region becomes a p-type or n-type region by the electric field by applying an electric field with an atomic level probe such as a scanning tunneling microscope. The electron-excited atoms are characterized in that this region is electronically excited by one of laser light, synchrotron radiation, electron beam excitation, or a combination thereof, and only the atoms in the locally-doped region are deleted or released. Method for producing surface nanoscale structures by transfer.

【0021】(7)有機物結晶またはイオン結晶表面に
おいて、走査型トンネル顕微鏡などの原子レベルの探針
による電場印加により、表面からの距離と印加電圧を可
変にすることによりナノスケール領域のサイズの大きさ
を制御して任意の大きさのp型またはn型領域となる局
所領域を作成し、この領域をレーザー光、放射光、電子
線励起の一つ、またはこれらの組み合わせにより電子励
起して原子移動や原子離脱を誘起して、任意のサイズの
ナノ構造を形成することを特徴とする電子励起原子移動
による表面ナノスケール構造の製造方法。
(7) On the organic crystal or ionic crystal surface, the size of the nanoscale region is increased by varying the distance from the surface and the applied voltage by applying an electric field with an atomic level probe such as a scanning tunneling microscope. Of the p-type or n-type region of any size by controlling the depth, and this region is electronically excited by one of laser light, synchrotron radiation, electron beam excitation, or a combination thereof A method for producing a surface nanoscale structure by electron-excited atom transfer, which comprises forming a nanostructure of arbitrary size by inducing transfer or atom desorption.

【0022】(8)有機物結晶またはイオン結晶表面に
おいて、ゲートによる電界効果を用いることにより、絶
縁膜の厚さとゲートの印加電圧を可変にすることにより
ナノスケール領域のサイズの大きさを制御して任意の大
きさのp型またはn型領域となる局所領域を作成し、こ
の領域をレーザー光、放射光、電子線励起の一つ、また
はこれらの組み合わせにより電子励起して原子移動や原
子削除や原子離脱を誘起して、任意のサイズのナノ構造
を形成することを特徴とする電子励起原子移動による表
面ナノスケール構造の製造方法。
(8) The size of the nanoscale region is controlled by varying the thickness of the insulating film and the voltage applied to the gate by using the electric field effect of the gate on the surface of the organic crystal or the ionic crystal. A local region, which is a p-type or n-type region of arbitrary size, is created, and this region is electronically excited by one of laser light, synchrotron radiation, electron beam excitation, or a combination thereof to perform atom transfer, atom deletion, or atom removal. A method for producing a surface nanoscale structure by electron-excited atom transfer, which comprises inducing atom detachment to form a nanostructure of an arbitrary size.

【0023】(9)ZnO、TiO2、遷移金属化合物やSrTiO
3ペロブスカイトなどの酸化物表面において、局所ドー
ピングによりナノスケールのp型またはn型領域を作成
し、この領域をレーザー光、放射光、電子線励起の一
つ、またはこれらの組み合わせにより電子励起して原子
移動により原子削除や原子離脱を誘起して、局所ドーピ
ングした領域の原子だけを削除することを特徴とする電
子励起原子移動による表面ナノスケール構造の製造方
法。
(9) ZnO, TiO 2 , transition metal compounds and SrTiO
3 On the surface of an oxide such as perovskite, a nanoscale p-type or n-type region is created by local doping, and this region is electronically excited by laser light, synchrotron radiation, electron beam excitation, or a combination thereof. A method for producing a surface nanoscale structure by electron-excited atom transfer, which is characterized by inducing atom deletion or atom release by atom transfer to delete only atoms in a locally doped region.

【0024】(10)ZnO、TiO2、遷移金属化合物やSrT
iO3ペロブスカイトなどの酸化物表面において、走査型
トンネル顕微鏡などの原子レベルの探針による電場印加
によりナノスケール領域を電場により他領域と比べてp
型またはn型領域となる局所領域を作成し、この領域を
レーザー光、放射光、電子線励起の一つ、またはこれら
の組み合わせにより電子励起して、局所ドーピングした
領域の原子だけを原子移動により削除、離脱させること
を特徴とする電子励起原子移動による表面ナノスケール
構造の製造方法。
(10) ZnO, TiO 2 , transition metal compounds and SrT
On the oxide surface such as iO 3 perovskite, by applying an electric field with an atomic level probe such as a scanning tunneling microscope, the nanoscale region is compared with other regions by the electric field.
Region is created as a n-type or n-type region, and this region is electronically excited by one of laser light, synchrotron radiation, electron beam excitation, or a combination thereof, and only atoms in the locally doped region are transferred by atom transfer. A method for producing a surface nanoscale structure by electron-excited atomic transfer, which is characterized by deleting and releasing.

【0025】(11)ZnO、TiO2、遷移金属化合物やSrT
iO3ペロブスカイトなどの酸化物表面において、走査型
トンネル顕微鏡などの原子レベルの探針による電場印加
により、表面からの距離と印加電圧を可変にすることに
よりナノスケール領域のサイズの大きさを制御して任意
の大きさのp型またはn型の局所領域を作成し、この領
域をレーザー光、放射光、電子線励起の一つ、またはこ
れらの組み合わせにより電子励起して原子移動を誘起す
ることによって、任意のサイズのナノ構造を形成するこ
とを特徴とする電子励起原子移動による表面ナノスケー
ル構造の製造方法。
(11) ZnO, TiO 2 , transition metal compounds and SrT
On the oxide surface such as iO 3 perovskite, the size of the nanoscale region is controlled by varying the distance from the surface and the applied voltage by applying an electric field with an atomic level probe such as a scanning tunneling microscope. By creating a p-type or n-type local region of arbitrary size and inducing atomic transfer by electronically exciting this region with laser light, synchrotron radiation, electron beam excitation, or a combination thereof. , A method for producing a surface nanoscale structure by electron-excited atom transfer, which comprises forming a nanostructure of any size.

【0026】(12)ZnO、TiO2、遷移金属化合物やSrT
iO3ペロブスカイトなどの酸化物表面において、ゲート
による電界効果を用いることにより、表面からの距離と
印加電圧を可変にすることによりナノスケール領域のサ
イズを制御して任意の大きさのp型またはn型領域とな
る局所領域を作成し、この領域をレーザー光、放射光、
電子線励起の一つ、またはこれらの組み合わせにより電
子励起して原子移動を誘起することによって、任意のサ
イズのナノ構造を形成することを特徴とする電子励起原
子移動による表面ナノスケール構造の製造方法。
(12) ZnO, TiO 2 , transition metal compounds and SrT
On the oxide surface such as iO 3 perovskite, by using the electric field effect by the gate, the distance from the surface and the applied voltage can be made variable to control the size of the nanoscale region to control the p-type or n-type of any size. Create a local area to be a mold area, and use this area for laser light, synchrotron radiation,
A method for producing a surface nanoscale structure by electron-excited atom transfer, which comprises forming a nanostructure of arbitrary size by inducing atom transfer by electron excitation by one of electron beam excitation or a combination thereof .

【0027】(13)半導体、酸化物、有機結晶、また
はイオン結晶表面において、局所的ドーピング、原子レ
ベルの探針による電場印加、またはゲートによる電界効
果を用いることにより局所的にホールドープ領域や電子
ドープ領域を作成し、この領域をレーザー光、放射光、
電子線の一つ、またはこれらの組み合わせにより電子励
起を行うことにより、表面原子の局所的な電子励起原子
移動をナノスケールサイズの局所領域でのみ誘起させる
ことにより、上記物質の表面においてナノスケール構造
の超微細量子細線描画、2次元超構造、量子細線、また
は量子ドットを形成することを特徴とする電子励起原子
移動による表面ナノスケール構造の製造方法。
(13) On the surface of a semiconductor, an oxide, an organic crystal, or an ionic crystal, local doping, application of an electric field by an atomic level probe, or electric field effect by a gate is used to locally localize a hole-doped region or an electron. Create a doped region and use this region for laser light, synchrotron radiation,
By conducting electronic excitation with one of the electron beams or a combination thereof, the locally excited electron transfer of surface atoms is induced only in the local region of nanoscale size. 2. A method for producing a surface nanoscale structure by electron-excited atom transfer, which comprises forming a hyperfine quantum wire drawing, a two-dimensional superstructure, a quantum wire, or a quantum dot.

【0028】(14)半導体、酸化物、有機結晶、また
はイオン結晶表面において、局所的ドーピング、原子レ
ベルの探針による電場印加、またはゲートによる電界効
果を用いることにより局所的にホールドープ領域や電子
ドープ領域を作成し、この領域をレーザー光、放射光、
電子線の一つまたはこれらの組み合わせにより電子励起
を行うことにより、表面原子の電子励起原子移動をナノ
スケールの局所領域でのみで誘起させることにより、上
記物質の表面においてナノスケール構造の超微細量子細
線描画、2次元超構造、量子細線、または量子ドットを
形成し、削除したナノ構造領域や原子が抜けた領域に分
子や原子ビーム蒸着または分子ビームエピタキシーによ
り異種金属原子や磁性半導体などの異種半導体を選択的
に成長させて、表面ナノスケール構造や量子デバイスを
形成することを特徴とする電子励起原子移動による表面
ナノスケール構造の製造方法。
(14) On the surface of a semiconductor, an oxide, an organic crystal, or an ionic crystal, local doping, application of an electric field by an atomic level probe, or electric field effect by a gate is used to locally localize a hole-doped region or an electron. Create a doped region and use this region for laser light, synchrotron radiation,
Electron excitation by one or a combination of electron beams induces electron-excited atomic transfer of surface atoms only in the local region of nanoscale. Heterogeneous semiconductors such as different metal atoms and magnetic semiconductors by drawing a thin line, a two-dimensional superstructure, a quantum wire, or a quantum dot, and by removing the nanostructure region or the region where the atom is removed by molecular or atomic beam deposition or molecular beam epitaxy 2. A method for producing a surface nanoscale structure by electron-excited atom transfer, which comprises selectively growing C to form a surface nanoscale structure or a quantum device.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】半導体、酸化物、有機結晶、また
はイオン結晶などの表面において、収束イオンインプラ
ンテーションによる局所的ドーピング、走査型トンネル
顕微鏡の原子レベル探針による電場印加、または局所的
なゲートによる電界効果を用いることにより局所的にホ
ールドープ領域や電子ドープ領域を作りだすと、その領
域が表面であるため電荷の再配分が表面で起き、これに
より、バンド構造の曲がりが生じる。そのため、n型半
導体表面であれば、表面近傍にホールが集積しやすくな
り、母体半導体を電子励起すると表面にホールの集積が
促進される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION On a surface of a semiconductor, an oxide, an organic crystal, an ionic crystal, or the like, local doping by convergent ion implantation, electric field application by an atomic level probe of a scanning tunneling microscope, or local gate is performed. When a hole-doped region or an electron-doped region is locally created by using the electric field effect due to, the region is the surface, and the charge is redistributed on the surface, which causes the bending of the band structure. Therefore, on the n-type semiconductor surface, holes are likely to be accumulated in the vicinity of the surface, and when the host semiconductor is electronically excited, the holes are accelerated on the surface.

【0030】本発明において、II−VI族化合物半導
体は、ZnS,ZnSe,ZnTe,CdS,CdSe,CdTe,HgS,HgSe,HgTe等
であり、III−V族化合物半導体は、GaN,GaAs,GaP,G
aSb,InN,InP,InAs,InSb,AlN,AlP,AlAs,AlSb等であり、
IV族半導体は、Si,Ge,C等であり、また。これらの酸
化物を意味する。
In the present invention, the II-VI group compound semiconductor is ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, etc., and the III-V group compound semiconductor is GaN, GaAs, GaP, G
aSb, InN, InP, InAs, InSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, etc.,
Group IV semiconductors are Si, Ge, C, etc. These oxides are meant.

【0031】図1は、本発明の方法の一実施形態を示す
概念図である。図1(a)に示すように、半導体基板1に
p型アクセプターやn型ドナー原子を収束イオンインプ
ランテーション2によりイオン注入し、表面にp型また
はn型領域3を形成する。次に、図1(b)に示すよう
に、このp型またはn型領域3をレーザー光照射4によ
り電子励起してp型またはn型領域の原子5のみを離脱
させて削除する。それにより、図1(c)に示すように、
半導体基板1に量子穴6を作製することが出来る。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an embodiment of the method of the present invention. As shown in FIG. 1A, p-type acceptor and n-type donor atoms are ion-implanted into the semiconductor substrate 1 by convergent ion implantation 2 to form a p-type or n-type region 3 on the surface. Next, as shown in FIG. 1B, this p-type or n-type region 3 is electronically excited by laser light irradiation 4 to remove only the atoms 5 of the p-type or n-type region and delete them. As a result, as shown in FIG. 1 (c),
The quantum holes 6 can be formed in the semiconductor substrate 1.

【0032】図2は、本発明の方法の他の実施形態を示
す概念図である。図2(a)に示すように、シリコン基板
1の背後に酸化物絶縁膜7を介してゲート8を作製し、
シリコン基板1の表面とゲート8との間に印加するゲー
ト電圧により表面にp型またはn型領域3を作成し、こ
の領域3のレーザー光照射4による電子励起により原子
を離脱させることにより、図2(b)に示すように、ナノ
スケールの量子穴6を作製する。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing another embodiment of the method of the present invention. As shown in FIG. 2A, a gate 8 is formed behind the silicon substrate 1 with an oxide insulating film 7 interposed therebetween.
By forming a p-type or n-type region 3 on the surface by a gate voltage applied between the surface of the silicon substrate 1 and the gate 8 and detaching atoms by electronic excitation of the region 3 by laser light irradiation 4. As shown in 2 (b), nanoscale quantum holes 6 are prepared.

【0033】このような系において、さらなる電子励起
が起これば、光や電子によって励起され、導入されたホ
ールにより原子の結合が切れて原子離脱が促進される。
これは、表面一般に起きる機構であるが、このようなド
ーピングを局所的に起こすことが出来れば、光による一
様な電子励起を行っても、局所的にドーピングされた領
域だけから原子離脱が起きる。
In such a system, when further electron excitation occurs, it is excited by light or electrons, and the introduced holes break the bond of atoms and promote the detachment of atoms.
This is a mechanism that generally occurs on the surface, but if such doping can be caused locally, even if uniform electron excitation by light is performed, atomic desorption occurs only from the locally doped region. .

【0034】このような条件を満たすため、半導体、酸
化物、有機結晶、またはイオン結晶などの表面におい
て、局所的ドーピング、原子レベルの探針による電場印
加、またはゲートによる電界効果を用いることにより局
所的にホールドープ領域や電子ドープ領域を作り、電子
励起して原子レベルからナノスケールレベルでの加工が
出来る。
To meet these conditions, local doping, electric field application by an atomic level probe, or electric field effect by a gate is locally used on the surface of a semiconductor, an oxide, an organic crystal, an ionic crystal, or the like. A hole-doped region or an electron-doped region is created, and electrons are excited to perform processing from the atomic level to the nanoscale level.

【0035】局所的なドーピング領域をレーザー光、放
射光、電子線、またはこれらの組み合わせによる電子励
起を行うことにより、表面の原子の電子励起原子移動を
ナノスケールの局所領域でのみ誘起させることが出来
る。
Electronic excitation of the locally doped region by laser light, synchrotron radiation, an electron beam, or a combination thereof can induce electron-excited atomic transfer of surface atoms only in the nanoscale local region. I can.

【0036】特に、p型半導体とn型半導体表面では電
子励起による原子離脱に大きな違いが見られることを本
発明者らは発見した。そこで、局所的ドーピング、原子
レベルの探針による電場印加、またはゲートによる電界
効果を用いることにより局所的にホールドープ領域や電
子ドープ領域を作成し、この領域を電子励起すると局所
的なホールドープ領域や電子ドープ領域だけに限って、
原子離脱が生じる。
In particular, the present inventors have found that there is a large difference between the p-type semiconductor surface and the n-type semiconductor surface in the detachment of atoms by electronic excitation. Therefore, by locally doping, applying an electric field by an atomic level probe, or using a field effect by a gate, a hole-doped region or an electron-doped region is locally created, and when this region is electronically excited, a local hole-doped region is formed. And only in the electron-doped region,
Atomic detachment occurs.

【0037】本発明の方法の具体的適用分野としては次
のような分野が挙げられる。 (1)次世代CMOS半導体生産技術への応用 現在のCMOS半導体製造技術では50ナノメートル以下の
確立した製造技術がないが、本発明によりナノメートル
サイズのシリコンベース半導体の微細加工技術に応用す
ることが出来る。シリコンとシリコン酸化物または遷移
金属酸化物、シリコン窒化物などへの幅広い応用が本発
明では可能であるため、現実の半導体製造プロセスとし
て応用できる。
Specific fields of application of the method of the present invention include the following fields. (1) Application to next-generation CMOS semiconductor manufacturing technology Although there is no established manufacturing technology of 50 nm or less in the current CMOS semiconductor manufacturing technology, the present invention can be applied to fine processing technology of nanometer-sized silicon-based semiconductors. Can be done. Since a wide range of applications to silicon and silicon oxides, transition metal oxides, silicon nitrides, etc. are possible in the present invention, they can be applied as actual semiconductor manufacturing processes.

【0038】(2)半導体ナノスピンエレクトロニクス
デバイスのための超微細加工技術への応用 半導体をベースに電子の持つ電荷とは別のスピンによる
自由度を積極的に利用することにより、省エネルギー
(ナノジュール/書き込み・読み込みサイクル)、超高
速(ナノ秒/書き込み・読み込みサイクル)、超高密度
集積による革命的な新しい階層のスピンエレクトロニク
ス産業に必要な製造技術として応用することができる。
(2) Application to ultra-fine processing technology for semiconductor nano-spin electronic devices Energy saving (nano-joule) is achieved by positively utilizing the degree of freedom of spin different from the electric charge of electrons based on a semiconductor. / Write / read cycle), ultra-high speed (nanosecond / write / read cycle), ultra-high-density integration can be applied as a manufacturing technology necessary for a revolutionary new layer of spin electronics industry.

【0039】現在のCMOS半導体製造技術ではエネルギー
としてミリ・ジュール/書き込み・読み込み、また再プ
ログラムの書き込みや読み込みに時間としてミリ秒/サ
イクルからマイクロ秒/サイクルとエネルギー消費が大
きく、しかも遅い書き込み・読み込み時間のため高度情
報化社会には限界にきているが、本製造技術によって半
導体ナノスピンエレクトロニクスが実現可能なので、こ
れらの限界を大きく改善することが出来る。電子励起の
照射時間制御と空間分解制御によるナノスケールでの加
工法を用いて、ナノスケールサイズの半導体スピンエレ
クトロニクスに応用することができる。
In the current CMOS semiconductor manufacturing technology, energy is consumed in milli-joules / writing / reading, and rewriting / reading has a large energy consumption of milliseconds / cycle to microseconds / cycle, and slow writing / reading. Although it has reached the limit to the advanced information society due to time, since the semiconductor nano spin electronics can be realized by this manufacturing technology, these limits can be greatly improved. It can be applied to nanoscale-sized semiconductor spin electronics by using the nanoscale processing method by controlling the irradiation time of electronic excitation and the spatial resolution control.

【0040】(3)量子コンピュータ用キュビット創製
への応用 量子計算のためのキュビットの作製のためには、ナノス
ケールの量子ドットとこれを制御するためのゲート、ソ
ース、ドレインのナノ加工が不可欠であり、少なくとも
現実的な計算のためには1000キュビット以上の量子
コンピュータの作製が不可欠であるが、ナノスケールの
加工には本発明による電子励起による表面ナノ加工技術
が不可欠であり、本発明により固体半導体ベースの量子
コンピュータの産業応用が開ける。
(3) Application to the creation of qubits for quantum computers In order to produce qubits for quantum computation, nano-scale quantum dots and nano-fabrication of gates, sources, and drains for controlling them are indispensable. However, at least for practical calculation, it is indispensable to fabricate a quantum computer of 1000 qubits or more, but for nanoscale processing, the surface nanomachining technique by electronic excitation according to the present invention is indispensable, and the solid state according to the present invention. Industrial applications of semiconductor-based quantum computers can be opened.

【0041】(4)量子配線への応用 ナノスケールから原子レベルでの量子配線は低抵抗の弾
道型散乱機構を積極的に利用した量子配線が不可欠であ
るが、本発明はナノスケールの量子配線が可能になり、
新機能を持つ量子デバイスや量子干渉効果、量子スピン
コヒーレンスの制御に基礎をおくデバイスの配線に不可
欠の技術となり大きな応用が開けてくる。
(4) Application to Quantum Wiring Quantum wiring from the nanoscale to the atomic level requires quantum wiring that positively utilizes a low resistance ballistic scattering mechanism. Is possible,
It will become an indispensable technology for the wiring of devices that are based on the control of quantum devices with new functions, quantum interference effects, and quantum spin coherence, and open up great applications.

【0042】(5)バイオチップの加工技術と創製 ヘムタンパク質やDNAなどを半導体基板上に並べたバイ
オチップにはナノスケールサイズの微細加工・量子配線
とバイオ分子機能との組み合わせが不可欠であり、本発
明による電子励起による表面ナノ加工技術はバイオチッ
プへの産業応用について不可欠の技術要素となる。
(5) Biochip processing technology and creation For a biochip in which heme proteins, DNA, etc. are arranged on a semiconductor substrate, nanoscale size microfabrication / combination of quantum wiring and biomolecule functions is indispensable. The surface nano-processing technology by electronic excitation according to the present invention is an indispensable technical element for industrial application to biochips.

【0043】(6)局所走査型原子吸光分光 半導体表面、酸化物表面、金属表面、イオン結晶表面に
おいて電子励起による表面からの原子離脱と局所的な原
子削除法と原子分光を組み合わせることにより、局所走
査原子分光が可能となり、ナノスケールの空間分解能を
持ちつつ原子離脱や原子削除が可能となり、これらを原
子吸光分析と組み合わせることにより、ナノスケールの
分解能を持つ原子吸光分光に応用できる。
(6) Local Scanning Atomic Absorption Spectroscopy By combining atomic desorption with a local atom deletion method and atomic spectroscopy on a semiconductor surface, an oxide surface, a metal surface, or an ionic crystal surface, it is possible to obtain local Scanning atomic spectroscopy is possible, and atomic desorption and atomic deletion are possible while having nanoscale spatial resolution. By combining these with atomic absorption analysis, it can be applied to atomic absorption spectroscopy with nanoscale resolution.

【0044】(7)超高集積ナノ構造磁気メモリの診断
と分光 質量分析と原子吸光分析を併用し、また、原子分光と併
用することにより、ナノ構造を持つ磁性体の分光と診断
が可能となり、超微細な磁区構造や超高密度磁気メモ
リ、磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)などの磁区構造
を直接観察するための分光技術への産業応用が開ける。
(7) Diagnosis of ultra-high-integrated nanostructured magnetic memory, combined use of spectroscopic mass spectrometry and atomic absorption spectrometry, and combined use of atomic spectroscopy also enable spectroscopic analysis and diagnosis of magnetic materials having nanostructures. , Industrial applications to spectroscopic techniques for direct observation of magnetic domain structures such as ultra-fine magnetic domain structures, ultra-high-density magnetic memory, and magnetic random access memory (MRAM) can be opened.

【0045】(8)量子ドットなどの超構造における量
子状態操作による量子通信への応用 電子の持っている電荷とは別のもう一つの自由度である
スピンを用いた量子計算に応用する。スピンは量子力学
的には上向きと下向きの二つの状態しか取り得ないので
情報を運んでいる。これらを制御するために、量子ドッ
トを並べてこれらに含まれる個々のスピンの個数と向き
を制御する量子通信用デバイスを作製するために電子励
起による原子移動を用いる。
(8) Application to quantum communication by manipulating quantum states in superstructures such as quantum dots This is applied to quantum calculation using spin, which is another degree of freedom different from the charge possessed by electrons. Spin carries information because it can take only two states, upward and downward, in terms of quantum mechanics. In order to control these, atomic transfer by electron excitation is used to fabricate a quantum communication device in which quantum dots are arranged and the number and direction of individual spins contained in them are controlled.

【0046】[0046]

【実施例】(実施例1) STM(走査型トンネル顕微鏡)探針による電場印加とレ
ーザー光励起によるナノ構造加工方法 図3(a)に示すように、シリコン半導体1とSTM探針
9との間にゲート電圧(Vg)を印加することによりシ
リコン半導体1の表面1Aに電場を印加するとホールは
表面に集まる。シリコ半導体1の表面1AからSTM探針
の先端9Aまでの距離(h)とゲート電圧とを変えるこ
とによって、シリコン半導体1の表面1Aに印加される
電場の領域を変えることが出来る。正の電圧をシリコン
半導体1とSTM探針9間に印加することによりシリコン
半導体1の表面1Aをn型に、また負の電圧を印加する
ことによりシリコン半導体1の表面1Aをp型にするこ
とができる。
[Example] (Example 1) Nanostructure processing method by electric field application by STM (scanning tunneling microscope) probe and laser light excitation As shown in Fig. 3 (a), between the silicon semiconductor 1 and the STM probe 9 When an electric field is applied to the surface 1A of the silicon semiconductor 1 by applying a gate voltage (Vg) to the holes, holes gather on the surface. By changing the distance (h) from the surface 1A of the silicon semiconductor 1 to the tip 9A of the STM probe and the gate voltage, the region of the electric field applied to the surface 1A of the silicon semiconductor 1 can be changed. Applying a positive voltage between the silicon semiconductor 1 and the STM probe 9 makes the surface 1A of the silicon semiconductor 1 n-type, and applying a negative voltage makes the surface 1A of the silicon semiconductor 1 p-type. You can

【0047】このような条件下で、レーザー光照射4に
よってシリコン半導体1の表面1Aの電子励起を行うと
電場10の印加された局所領域でのみ電子励起による原
子5の離脱が起き、ナノスケールのサイズ内での原子削
除が起きて、図3(b)に示すように、量子穴6が作製
される。レーザー光のパワーを一定に保ち、ゲート電圧
を増加させることにより離脱原子により形成される量子
穴6の深さが深くなる。
Under such conditions, when the surface 1A of the silicon semiconductor 1 is electronically excited by the laser light irradiation 4, the atoms 5 are detached by the electronic excitation only in the local region to which the electric field 10 is applied. Atom deletion within the size occurs, and quantum holes 6 are created as shown in FIG. By keeping the power of the laser beam constant and increasing the gate voltage, the depth of the quantum holes 6 formed by the detached atoms becomes deep.

【0048】また、レーザー光のパワーとゲート電圧を
一定に保ちつつ、シリコン半導体1の表面1AとSTM探
針9の先端9A間の距離(h)を縮めると離脱する原子
の範囲は縮小し、量子穴6は深くなる。
Further, when the distance (h) between the surface 1A of the silicon semiconductor 1 and the tip 9A of the STM probe 9 is shortened while keeping the power of the laser light and the gate voltage constant, the range of atoms to be detached is reduced, The quantum hole 6 becomes deep.

【0049】図8は、レーザー励起により離脱する原子
数とレーザー・パワーとの関係を示すグラフである。離
脱する原子はレーザーのパワーの二乗以上に比例した非
線形の依存性がある。n型、p型ともにその電気抵抗値
によらず、一定のカーブを示す。n型シリコンとp型シ
リコンで離脱原子数に大きな違いがあり、n型は表面に
ホールが多いから原子の結合破壊速度が大である。p型
は表面にホールが少ないから原子の結合破壊速度は小さ
い。図8から、レーザー光のパワーと離脱原子の個数と
の関係は線型ではなく光のパワーの2乗以上で非線形に
依存することから二つの光子が原子離脱機構に関係して
いることがわかる。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the number of atoms released by laser excitation and the laser power. The detached atoms have a non-linear dependence proportional to the square of the laser power or more. Both the n-type and the p-type show constant curves regardless of their electric resistance values. There is a large difference in the number of dissociated atoms between n-type silicon and p-type silicon, and the n-type has a large number of holes on the surface, and thus has a high atomic bond breaking speed. Since the p-type has few holes on the surface, the bond breaking speed of atoms is low. It can be seen from FIG. 8 that the relationship between the laser light power and the number of detached atoms is not linear but depends nonlinearly on the square of the optical power or more, and thus two photons are related to the atom detachment mechanism.

【0050】すなわち、1番目の励起によってシリコン
半導体1の表面の結合軌道に局在したホールが形成さ
れ、次の励起により導入されたホールの斥力または二本
以上のボンドに局在したホールによってボンドがちぎれ
ることを示している。
That is, a hole localized in a bonding orbital on the surface of the silicon semiconductor 1 is formed by the first excitation, and a repulsive force of the hole introduced by the next excitation or a hole localized in two or more bonds is bonded. It shows that it is torn.

【0051】また、図4に示すように、レーザー光によ
る電子励起とSTM(走査型トンネル顕微鏡)探針による
p型またはn型による局所選択性により、指定した領域
での原子離脱を促進して、図4(a)に示すように、量子
細溝11、図4(b)に示すように、量子円12、図4(c)
に示すように、量子ドット格子13を作製することがで
きる。
Further, as shown in FIG. 4, by the electron excitation by the laser beam and the p-type or n-type local selectivity by the STM (scanning tunneling microscope) probe, the atomic desorption in the designated region is promoted. , As shown in FIG. 4 (a), the quantum narrow groove 11, as shown in FIG. 4 (b), the quantum circle 12, FIG.
As shown in, the quantum dot lattice 13 can be manufactured.

【0052】図2および図4(c)に示すように、局所
的な電子励起により、局所的な領域を指定する走査型ト
ンネル顕微鏡を走査させることにより、穴を作りたい場
所だけで電場を加えて電子励起して原子移動を誘発させ
て、原子レベルからナノスケールサイズの量子穴を規則
正しく配列することができる。量子穴のサイズと深さは
印加ゲート電圧と表面から探針までの距離(h)を変え
ることにより制御することが出来る。
As shown in FIG. 2 and FIG. 4 (c), a scanning tunneling microscope that specifies a local region is scanned by local electron excitation, and an electric field is applied only at a place where a hole is to be formed. Electrons are excited to induce atomic transfer, and quantum holes of nanoscale size can be regularly arranged from the atomic level. The size and depth of the quantum holes can be controlled by changing the applied gate voltage and the distance (h) from the surface to the probe.

【0053】(実施例2) 磁性半導体による量子ドットおよび半導体基板上の磁性
量子ドットの作製 まず、図5(a)に示すように、量子穴6を半導体基板1
の表面に作製し、次に図5(b)に示すように、MBE
(分子ビームエピタキシャル結晶成長装置)により金属
原子14を量子穴6に蒸着して、図5(c)に示すよう
に、金属磁性体15からなる量子ドット格子を作製す
る。
Example 2 Production of Quantum Dots Made of Magnetic Semiconductor and Magnetic Quantum Dots on Semiconductor Substrate First, as shown in FIG.
On the surface of MBE, and then as shown in FIG. 5 (b), MBE
Metal atoms 14 are vapor-deposited in the quantum holes 6 by (molecular beam epitaxial crystal growth apparatus) to produce a quantum dot lattice made of a metal magnetic material 15, as shown in FIG. 5 (c).

【0054】GaAsやGaNなどの化合物半導体基板
1の表面に実施例1の方法によりGa原子5だけを離脱
させた量子穴6を作製し、MBE装置により遷移金属原
子であるMn14を蒸着した。Mnは表面がAsやNか
ら構成されている量子穴6にのみ蒸着することが出来る
ので、MnAsやMnNからなる強磁性体量子ドット1
5を半導体基板1の上に作製することが出来た。
On the surface of the compound semiconductor substrate 1 made of GaAs, GaN, or the like, quantum holes 6 in which only Ga atoms 5 were released were prepared by the method of Example 1, and transition metal atoms Mn14 were vapor-deposited by the MBE apparatus. Since Mn can be deposited only in the quantum holes 6 whose surface is composed of As or N, the ferromagnetic quantum dots 1 composed of MnAs or MnN
5 could be produced on the semiconductor substrate 1.

【0055】図6に示すように、強磁性体量子ドット1
5を強磁性薄膜16、量子井戸17、バックゲート18
を形成した半導体基板1上に規則正しく並べることによ
り、磁性体の磁化方向の双安定性を用いた量子デバイス
が作製できる。強磁性体量子ドット15の磁化方向は電
流で制御する。これらの閉じこめポテンシャルを丸く先
端が加工された電極19にかけた電圧により制御する。
量子ドットにおけるポテンシャルを電圧によって制御す
ることにより、電子やスピンの波動関数の広がりを制御
することが出来るので、並べた量子ドット間の電子の波
動関数やスピンの位相を制御することが出来る。
As shown in FIG. 6, ferromagnetic quantum dots 1
5 is a ferromagnetic thin film 16, a quantum well 17, a back gate 18
A quantum device using the bistability of the magnetization direction of the magnetic substance can be manufactured by regularly arranging the semiconductor substrate 1 on which the magnetic layers are formed. The magnetization direction of the ferromagnetic quantum dots 15 is controlled by the current. These confinement potentials are controlled by the voltage applied to the electrode 19 having a rounded tip.
By controlling the potential in the quantum dots by the voltage, it is possible to control the spread of the wave function of electrons and spins, and thus it is possible to control the wave function of electrons and the phase of spins between the arranged quantum dots.

【0056】これにより、異なる量子ドット間に交換相
互作用などの量子的な相互作用による量子もつれ状態を
形成することによって、量子計算が可能になる。量子計
算の結果は、先端がとがった針状の電極20から電磁波
を導入し、電子スピン共鳴によってそのスピン状態を読
みとる。
As a result, quantum computation becomes possible by forming a quantum entangled state due to a quantum interaction such as exchange interaction between different quantum dots. As a result of the quantum calculation, an electromagnetic wave is introduced from the needle-shaped electrode 20 having a sharp tip, and its spin state is read by electron spin resonance.

【0057】(実施例3) 半導体基板上の金属量子細線等の作製 レーザー光による電子励起とSTM探針によるp型または
n型による局所選択性により、指定した領域での原子離
脱を促進して、量子直線溝、量子円溝、量子角溝を作製
し、MBE(分子ビームエピタキシャル結晶成長装置)
により金属原子を蒸着して、図7(a)に示すように、金
属磁性体からなる量子細線21、図7(b)に示すよう
に、量子金属環22、図7(c)に示すように、量子金属
角ドット23を作製する。
Example 3 Production of Metal Quantum Wires on Semiconductor Substrate Electron excitation by laser light and local selectivity by p-type or n-type by STM probe promote atomic desorption in a designated region. , Quantum linear groove, quantum circular groove, quantum square groove, MBE (Molecular Beam Epitaxial Crystal Growth Equipment)
Metal atoms are vapor-deposited by using a quantum wire 21 made of a magnetic metal as shown in FIG. 7A, a quantum metal ring 22 as shown in FIG. 7B, and a quantum metal ring 22 as shown in FIG. 7C. Then, the quantum metal square dots 23 are produced.

【0058】GaAsやGaNなどの化合物半導体基板
1に実施例1の方法により、探針9を走査することによ
り量子溝を作製する。これらの量子溝に対して、MBE
装置により遷移金属原子であるMnやCuを蒸着する
と、MnやCu原子は表面がAsやNから構成されてい
る量子溝にのみ蒸着することが出来るのでMnやCuか
らなる量子細線、量子金属、または量子金属角ドットを
半導体基板1の上に作製することが出来た。
Quantum grooves are formed in the compound semiconductor substrate 1 such as GaAs or GaN by scanning with the probe 9 according to the method of the first embodiment. MBE for these quantum grooves
When Mn or Cu which is a transition metal atom is vapor-deposited by an apparatus, since the Mn or Cu atom can be vapor-deposited only in the quantum groove whose surface is composed of As or N, a quantum wire made of Mn or Cu, a quantum metal, Alternatively, the quantum metal square dots could be formed on the semiconductor substrate 1.

【0059】[0059]

【発明の効果】従来、半導体製造技術として大量生産、
高速加工に用いることの出来るナノテクノロジー加工技
術が得られていなかったため、ナノスケールサイズのCM
OS半導体加工技術には限界があった。
[Effects of the Invention] Conventionally, mass production as semiconductor manufacturing technology,
Since nanotechnology processing technology that can be used for high-speed processing has not been obtained, nanoscale size CM
There was a limit to the OS semiconductor processing technology.

【0060】本発明の電子励起原子移動による表面ナノ
スケール構造の創製方法は、ナノスケールサイズの次世
代半導体製造技術に利用することができ、さらに半導体
ナノスピンエレクトロニクスなどのスピンの自由度を積
極的に利用した将来の量子エレクトロニクスのための、
ナノスケール構造の超微細量子細線描画、2次元超構
造、量子細線や量子ドットを利用して新規なスピンエレ
クトロニクスデバイスや新規な量子操作による量子デバ
イスを創製することが可能となる。
The method for creating a surface nanoscale structure by electron-excited atom transfer according to the present invention can be applied to the next-generation semiconductor manufacturing technology of nanoscale size, and further, the degree of freedom of spin of the semiconductor nanospin electronics and the like is positively applied. For future quantum electronics,
It is possible to create a new spin electronics device or a quantum device by a new quantum manipulation using a nanoscale structure ultrafine quantum wire drawing, a two-dimensional superstructure, a quantum wire or a quantum dot.

【0061】電子励起による表面ナノ構造加工技術の産
業応用として利用される分野として、ナノテクノロジー
を利用した次世代半導体生産技術への応用、量子情報処
理デバイス、量子通信技術、スペクトロスコピー、ナノ
テクノロジーによる量子操作など多岐の産業応用が可能
になる。
As fields used for industrial application of surface nanostructure processing technology by electronic excitation, application to next-generation semiconductor production technology using nanotechnology, quantum information processing device, quantum communication technology, spectroscopy, nanotechnology Various industrial applications such as quantum manipulation become possible.

【0062】このような、ナノスケールサイズの量子デ
バイスやナノ構造の加工技術の開発により、省エネルギ
ー・超高速・超高密度集積回路が可能になり、高度情報
社会実現のための新デバイスの開発に利用できる製造技
術を提供することが出来る。
The development of such nanoscale size quantum devices and nanostructure processing technology enables energy-saving, ultra-high-speed, and ultra-high-density integrated circuits, and in the development of new devices for realizing an advanced information society. We can provide available manufacturing technology.

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

【図1】本発明の方法の一実施形態を示す概念図であ
る。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an embodiment of a method of the present invention.

【図2】本発明の方法の他の実施形態を示す概念図であ
る。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing another embodiment of the method of the present invention.

【図3】実施例1の方法を示す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram showing a method of Example 1.

【図4】実施例1の方法により作製した(a)量子細溝、
(b)量子円、(c)量子ドット格子の概念図である。
FIG. 4 (a) Quantum microgrooves produced by the method of Example 1;
It is a conceptual diagram of (b) quantum circle and (c) quantum dot lattice.

【図5】実施例2の方法を示す概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram showing a method of Example 2.

【図6】実施例2の方法により作製した強磁性量子ドッ
トの概念的な斜視図である。
6 is a conceptual perspective view of a ferromagnetic quantum dot manufactured by the method of Example 2. FIG.

【図7】実施例3の方法により作製した(a)量子細線、
(b)量子金属環、(c)量子金属角ドットの概念図である。
FIG. 7 (a) Quantum wire produced by the method of Example 3;
It is a conceptual diagram of (b) quantum metal ring, (c) quantum metal square dot.

【図8】レーザー励起により離脱する原子数とレーザー
・パワーとの関係を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the number of atoms released by laser excitation and the laser power.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 1A 半導体基板の表面 2 イオンインプランテーション 3 n型またはp型領域 4 レーザー光照射 5 原子 6 量子穴 7 酸化物絶縁膜 8 ゲート 9 STM探針 9A STM探針の先端 10 電場 11 量子細溝 12 量子円 13 量子ドット格子 14 金属原子 15 強磁性体量子ドット 16 強磁性薄膜 17 量子井戸 18 バックゲート 19 丸く先端が加工された電極 20 先端が尖った針状の電極 21 量子細線 22 量子金属環 23 量子金属角ドット 1 Semiconductor substrate 1A Surface of semiconductor substrate 2 ion implantation 3 n-type or p-type region 4 Laser light irradiation 5 atoms 6 quantum holes 7 Oxide insulation film 8 gates 9 STM probe 9A STM tip 10 electric field 11 Quantum narrow groove 12 quantum circles 13 Quantum dot lattice 14 metal atoms 15 Ferromagnetic quantum dots 16 Ferromagnetic thin film 17 quantum wells 18 back gate 19 Electrode with rounded tip 20 Needle-shaped electrode with a sharp tip 21 Quantum wire 22 Quantum metal ring 23 Quantum metal square dots

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/20 H01L 29/20 29/22 29/22 29/26 29/26 29/66 29/66 Z Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 29/20 H01L 29/20 29/22 29/22 29/26 29/26 29/66 29/66 Z

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 II−VI族化合物半導体、III−V
族化合物半導体、IV族半導体、またはこれらの酸化物
の表面において、局所ドーピングによりナノスケールサ
イズのp型またはn型領域を作成し、この領域をレーザ
ー光、放射光、電子線励起の一つ、またはこれらの組み
合わせにより電子励起することによって、局所ドーピン
グした領域の原子だけを削除、離脱させることを特徴と
する電子励起原子移動による表面ナノスケール構造の製
造方法。
1. A II-VI group compound semiconductor, III-V
A nanoscale p-type or n-type region is created by local doping on the surface of a group compound semiconductor, a group IV semiconductor, or an oxide thereof, and this region is one of laser light, synchrotron radiation, and electron beam excitation, Alternatively, a method for producing a surface nanoscale structure by electron-excited atomic transfer is characterized in that only atoms in a locally-doped region are deleted or released by electronically exciting them by a combination thereof.
【請求項2】 II−VI族化合物半導体、III−V
族化合物半導体、IV族半導体、またはこれらの酸化物
の表面において、走査型トンネル顕微鏡などの原子レベ
ルの探針による電場印加によりナノスケールサイズの領
域を電場により他領域と比べてp型またはn型領域とな
る局所領域を作成し、この領域をレーザー光、放射光、
電子線励起の一つ、またはこれらの組み合わせにより電
子励起することにより、局所ドーピングした領域の原子
だけを削除、離脱させることを特徴とする電子励起原子
移動による表面ナノスケール構造の製造方法。
2. A II-VI group compound semiconductor, III-V
On the surface of a group compound semiconductor, a group IV semiconductor, or an oxide thereof, a nanoscale size region is p-type or n-type compared to other regions by an electric field applied by an atomic level probe such as a scanning tunneling microscope. Create a local area to be an area, and use this area for laser light, synchrotron radiation,
A method for producing a surface nanoscale structure by electron-excited atom transfer, which comprises removing and leaving only atoms in a locally-doped region by electron-exciting by one of electron beam excitation or a combination thereof.
【請求項3】 II−VI族化合物半導体、III−V
族化合物半導体、IV族半導体、またはこれらの酸化物
の表面において、走査型トンネル顕微鏡などの原子レベ
ルの探針による電場印加により、表面からの距離と印加
電圧を可変にすることによりナノスケール領域のサイズ
の大きさを制御して任意の大きさのp型またはn型領域
となる局所領域を作成し、この領域をレーザー光、放射
光、電子線励起の一つ、またはこれらの組み合わせによ
り電子励起して原子移動を誘起することにより、任意の
サイズのナノ構造を形成することを特徴とする電子励起
原子移動による表面ナノスケール構造の製造方法。
3. A II-VI group compound semiconductor, III-V
By applying an electric field to the surface of a group compound semiconductor, a group IV semiconductor, or an oxide of these by an atomic level probe such as a scanning tunneling microscope, the distance from the surface and the applied voltage can be varied so that the nanoscale region The size of the region is controlled to create a local region of p-type or n-type of any size, and this region is electronically excited by laser light, synchrotron radiation, electron beam excitation, or a combination of these. A method for producing a surface nanoscale structure by electron-excited atom transfer, which comprises forming a nanostructure of an arbitrary size by inducing atom transfer.
【請求項4】 II−VI族化合物半導体、III−V
族化合物半導体、IV族半導体、またはこれらの酸化物
の表面において、ゲートによる電界効果を用いることに
より、絶縁膜の厚さとゲート電圧を可変にすることによ
りナノスケール領域のサイズを制御して任意の大きさの
p型またはn型領域となる局所領域を作成し、この領域
をレーザー光、放射光、電子線励起の一つ、またはこれ
らの組み合わせにより電子励起して、任意のサイズのナ
ノ構造を形成することを特徴とする電子励起原子移動に
よる表面ナノスケール構造の製造方法。
4. A II-VI group compound semiconductor, III-V
By using the electric field effect of the gate on the surface of the group compound semiconductor, the group IV semiconductor, or the oxide thereof, the size of the nanoscale region can be controlled by varying the thickness of the insulating film and the gate voltage. A local region that becomes a p-type or n-type region of a size is created, and this region is electronically excited by one of laser light, synchrotron radiation, electron beam excitation, or a combination thereof to form a nanostructure of any size. A method for producing a surface nanoscale structure by electron-excited atom transfer characterized by forming.
【請求項5】 有機物結晶またはイオン結晶表面におい
て、局所ドーピングによりナノスケールのp型またはn
型領域を作成し、この領域をレーザー光、放射光、電子
線励起の一つ、またはこれらの組み合わせにより電子励
起して、局所ドーピングした領域の原子だけを削除、離
脱させることを特徴とする電子励起原子移動による表面
ナノスケール構造の製造方法。
5. A nanoscale p-type or n-type is formed by local doping on the surface of an organic crystal or an ionic crystal.
An electron characterized by creating a type region and electronically exciting this region with one of laser light, synchrotron radiation, electron beam excitation, or a combination thereof to delete or release only atoms in the locally doped region. Method for producing surface nanoscale structure by excited atom transfer.
【請求項6】 有機物結晶またはイオン結晶表面におい
て、走査型トンネル顕微鏡などの原子レベルの探針によ
る電場印加によりナノスケール領域を電場により他領域
と比べてp型またはn型領域となる局所領域を作成し、
この領域をレーザー光、放射光、電子線励起の一つ、ま
たはこれらの組み合わせにより電子励起して、局所ドー
ピングした領域の原子だけを削除、離脱させることを特
徴とする電子励起原子移動による表面ナノスケール構造
の製造方法。
6. A local region, which becomes a p-type or n-type region in the nanoscale region by an electric field by applying an electric field by an atomic level probe such as a scanning tunneling microscope, on the surface of an organic crystal or an ionic crystal. make,
This area is electronically excited by one of laser light, synchrotron radiation, electron beam excitation, or a combination of these, and only the atoms in the locally doped area are deleted or released, so that the surface nanoparticle is formed by electron-excited atomic transfer. Manufacturing method of scale structure.
【請求項7】 有機物結晶またはイオン結晶表面におい
て、走査型トンネル顕微鏡などの原子レベルの探針によ
る電場印加により、表面からの距離と印加電圧を可変に
することによりナノスケール領域のサイズの大きさを制
御して任意の大きさのp型またはn型領域となる局所領
域を作成し、この領域をレーザー光、放射光、電子線励
起の一つ、またはこれらの組み合わせにより電子励起し
て原子移動や原子離脱を誘起して、任意のサイズのナノ
構造を形成することを特徴とする電子励起原子移動によ
る表面ナノスケール構造の製造方法。
7. The size of a nanoscale region on the surface of an organic crystal or an ionic crystal is made variable by applying an electric field by an atomic level probe such as a scanning tunneling microscope to change the distance from the surface and the applied voltage. A local region to be a p-type or n-type region of any size is created by controlling the temperature, and this region is electronically excited by one of laser light, synchrotron radiation, electron beam excitation, or a combination of these to move atoms. And a method for producing a surface nanoscale structure by electron-excited atom transfer, which comprises inducing atomic desorption and forming a nanostructure of an arbitrary size.
【請求項8】 有機物結晶またはイオン結晶表面におい
て、ゲートによる電界効果を用いることにより、絶縁膜
の厚さとゲートの印加電圧を可変にすることによりナノ
スケール領域のサイズの大きさを制御して任意の大きさ
のp型またはn型領域となる局所領域を作成し、この領
域をレーザー光、放射光、電子線励起の一つ、またはこ
れらの組み合わせにより電子励起して原子移動や原子削
除や原子離脱を誘起して、任意のサイズのナノ構造を形
成することを特徴とする電子励起原子移動による表面ナ
ノスケール構造の製造方法。
8. The size of the nanoscale region is controlled by varying the thickness of the insulating film and the voltage applied to the gate by using the electric field effect of the gate on the surface of the organic crystal or the ionic crystal, thereby controlling the size of the nanoscale region. Create a local region that is a p-type or n-type region of the same size, and electronically excite this region with one of laser light, synchrotron radiation, electron beam excitation, or a combination of these to cause atom transfer, atom deletion, or atom A method for producing a surface nanoscale structure by electron-excited atom transfer, which comprises inducing detachment to form a nanostructure of any size.
【請求項9】 ZnO、TiO2、遷移金属化合物やSrTiO3
ロブスカイトなどの酸化物表面において、局所ドーピン
グによりナノスケールのp型またはn型領域を作成し、
この領域をレーザー光、放射光、電子線励起の一つ、ま
たはこれらの組み合わせにより電子励起して原子移動に
より原子削除や原子離脱を誘起して、局所ドーピングし
た領域の原子だけを削除することを特徴とする電子励起
原子移動による表面ナノスケール構造の製造方法。
9. A nanoscale p-type or n-type region is formed by local doping on an oxide surface such as ZnO, TiO 2 , a transition metal compound or SrTiO 3 perovskite.
This region is electronically excited by one of laser light, synchrotron radiation, electron beam excitation, or a combination of these to induce atom deletion or atom desorption by atom transfer and delete only the atoms in the locally doped region. A method for producing a surface nanoscale structure by electron-excited atomic transfer.
【請求項10】 ZnO、TiO2、遷移金属化合物やSrTiO3
ペロブスカイトなどの酸化物表面において、走査型トン
ネル顕微鏡などの原子レベルの探針による電場印加によ
りナノスケール領域を電場により他領域と比べてp型ま
たはn型領域となる局所領域を作成し、この領域をレー
ザー光、放射光、電子線励起の一つ、またはこれらの組
み合わせにより電子励起して、局所ドーピングした領域
の原子だけを原子移動により削除、離脱させることを特
徴とする電子励起原子移動による表面ナノスケール構造
の製造方法。
10. ZnO, TiO 2 , transition metal compounds and SrTiO 3
On an oxide surface such as perovskite, by applying an electric field with an atomic level probe such as a scanning tunneling microscope, a nanoscale region is created by the electric field to form a local region that becomes a p-type or n-type region, and this region is created. Electron-excited by laser light, synchrotron radiation, electron beam excitation, or a combination of these, and only the atoms in the locally-doped region are deleted or released by atom transfer. Manufacturing method of nanoscale structure.
【請求項11】 ZnO、TiO2、遷移金属化合物やSrTiO3
ペロブスカイトなどの酸化物表面において、走査型トン
ネル顕微鏡などの原子レベルの探針による電場印加によ
り、表面からの距離と印加電圧を可変にすることにより
ナノスケール領域のサイズの大きさを制御して任意の大
きさのp型またはn型の局所領域を作成し、この領域を
レーザー光、放射光、電子線励起の一つ、またはこれら
の組み合わせにより電子励起して原子移動を誘起するこ
とによって、任意のサイズのナノ構造を形成することを
特徴とする電子励起原子移動による表面ナノスケール構
造の製造方法。
11. ZnO, TiO 2 , transition metal compounds and SrTiO 3
On the oxide surface such as perovskite, by applying an electric field with an atomic level probe such as a scanning tunneling microscope, the distance from the surface and the applied voltage can be varied to control the size of the nanoscale region. By creating a p-type or n-type local region having a size of 1 μm and inducing atomic transfer by electronically exciting this region with one of laser light, synchrotron radiation, electron beam excitation, or a combination thereof. A method for producing a surface nanoscale structure by electron-excited atom transfer, which comprises forming nanostructures of different sizes.
【請求項12】 ZnO、TiO2、遷移金属化合物やSrTiO3
ペロブスカイトなどの酸化物表面において、ゲートによ
る電界効果を用いることにより、表面からの距離と印加
電圧を可変にすることによりナノスケール領域のサイズ
を制御して任意の大きさのp型またはn型領域となる局
所領域を作成し、この領域をレーザー光、放射光、電子
線励起の一つ、またはこれらの組み合わせにより電子励
起して原子移動を誘起することによって、任意のサイズ
のナノ構造を形成することを特徴とする電子励起原子移
動による表面ナノスケール構造の製造方法。
12. ZnO, TiO 2 , transition metal compounds and SrTiO 3
On the surface of an oxide such as perovskite, by using the electric field effect by the gate, the distance from the surface and the applied voltage can be varied to control the size of the nanoscale region, thereby controlling the p-type or n-type region of an arbitrary size. A nanostructure of any size is formed by creating a local region to be an electron and exciting this region by laser excitation, synchrotron radiation, electron beam excitation, or a combination thereof to induce atomic transfer. A method for producing a surface nanoscale structure by electron-excited atom transfer, which comprises:
【請求項13】 半導体、酸化物、有機結晶、またはイ
オン結晶表面において、局所的ドーピング、原子レベル
の探針による電場印加、またはゲートによる電界効果を
用いることにより局所的にホールドープ領域や電子ドー
プ領域を作成し、この領域をレーザー光、放射光、電子
線の一つ、またはこれらの組み合わせにより電子励起を
行うことにより、表面原子の局所的な電子励起原子移動
をナノスケールサイズの局所領域でのみ誘起させること
により、上記物質の表面においてナノスケール構造の超
微細量子細線描画、2次元超構造、量子細線、または量
子ドットを形成することを特徴とする電子励起原子移動
による表面ナノスケール構造の製造方法。
13. On a semiconductor, oxide, organic crystal, or ionic crystal surface, local doping, electric field application by an atomic level probe, or electric field effect by a gate is used to locally localize a hole-doped region or an electron-doped region. By creating a region and performing electronic excitation on this region by laser light, synchrotron radiation, one of electron beams, or a combination thereof, local electron-excited atomic transfer of surface atoms can be performed in a local region of nanoscale size. The surface nanoscale structure by electron-excited atomic transfer characterized by forming ultrafine quantum wire drawing of nanoscale structure, two-dimensional superstructure, quantum wire, or quantum dot on the surface of the substance by inducing only Production method.
【請求項14】 半導体、酸化物、有機結晶、またはイ
オン結晶表面において、局所的ドーピング、原子レベル
の探針による電場印加、またはゲートによる電界効果を
用いることにより局所的にホールドープ領域や電子ドー
プ領域を作成し、この領域をレーザー光、放射光、電子
線の一つまたはこれらの組み合わせにより電子励起を行
うことにより、表面原子の電子励起原子移動をナノスケ
ールの局所領域でのみで誘起させることにより、上記物
質の表面においてナノスケール構造の超微細量子細線描
画、2次元超構造、量子細線、または量子ドットを形成
し、削除したナノ構造領域や原子が抜けた領域に分子や
原子ビーム蒸着または分子ビームエピタキシーにより異
種金属原子や磁性半導体などの異種半導体を選択的に成
長させて、表面ナノスケール構造や量子デバイスを形成
することを特徴とする電子励起原子移動による表面ナノ
スケール構造の製造方法。
14. A hole-doped region or electron-doped region locally on a semiconductor, oxide, organic crystal, or ionic crystal surface by using local doping, application of an electric field by an atomic level probe, or electric field effect by a gate. Create a region and electronically excite this region with one of laser light, synchrotron radiation, electron beam, or a combination of these to induce electron-excited atomic transfer of surface atoms only in the nanoscale local region. To form a nanoscale ultrafine quantum wire drawing on the surface of the above substance, to form a two-dimensional superstructure, a quantum wire, or a quantum dot, and to remove a molecule or an atom beam in the removed nanostructure area or the area where the atom is removed. By selectively growing dissimilar semiconductors such as dissimilar metal atoms and magnetic semiconductors by molecular beam epitaxy, A method for producing a surface nanoscale structure by electron-excited atom transfer, which comprises forming a scale structure or a quantum device.
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