JP2005163134A - Pore structure, and its production method - Google Patents

Pore structure, and its production method Download PDF

Info

Publication number
JP2005163134A
JP2005163134A JP2003405829A JP2003405829A JP2005163134A JP 2005163134 A JP2005163134 A JP 2005163134A JP 2003405829 A JP2003405829 A JP 2003405829A JP 2003405829 A JP2003405829 A JP 2003405829A JP 2005163134 A JP2005163134 A JP 2005163134A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pore structure
pores
region
pore
diameter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003405829A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshinori Miyanaga
美紀 宮永
Kazuhiko Oda
一彦 織田
Akihiko Ikegaya
明彦 池ヶ谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP2003405829A priority Critical patent/JP2005163134A/en
Publication of JP2005163134A publication Critical patent/JP2005163134A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pore structure which can exhibit various functions, and to provide its production method. <P>SOLUTION: The method of producing a pore structure is the one where a mating cathode 5 is confronted with a substrate 4 as an anode, and anodization treatment is performed in a solution 3 to form pores on the surface of the substrate 4. The method includes: a stage where the mating cathode 5 is confronted with the region 4a in the substrate 4, and the first anodization treatment is performed to form pores having a first diameter on the region 4a; a stage where the mating cathode 5 is scanned to the position confronted with the region 4b in the substrate 4 relatively to the substrate 4; and a stage where the mating cathode 5 is confronted with the region 4b, and the second anodization treatment is performed under the conditions different from those in the first anodization treatment, thus pores having a second diameter different from the first diameter are formed on the region 4b. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、細孔構造体およびその製造方法に関するものであり、特に、金型、マスク材、発光素子およびフィルタ材に用いられる細孔構造体およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a pore structure and a method for producing the same, and more particularly to a pore structure used for a mold, a mask material, a light emitting element and a filter material, and a method for producing the same.

直立した細孔を作成する方法としてリソグラフィ技術が一般的である。フォトリソグラフィ、電子線露光、X線露光などとエッチング技術とを組合せた半導体加工技術によって直接的に細孔が形成される。この場合、細孔径を小さくするためには露光の波長を短くする必要があるが、処理費が高くなり、マスク材、レンズ径などの新たな開発が必要であった。   Lithography technology is common as a method of creating upright pores. The pores are directly formed by a semiconductor processing technique in which photolithography, electron beam exposure, X-ray exposure, and the like are combined with an etching technique. In this case, in order to reduce the pore diameter, it is necessary to shorten the exposure wavelength. However, the processing cost is increased, and new developments such as a mask material and a lens diameter are necessary.

直立した細孔構造を安価に製造するには、自己組織的に細孔を形成する方法があり、この方法として陽極酸化処理がある。この手法は、硫酸、シュウ酸、フッ酸といった酸性溶液中で電界処理を行ない、陽極側を酸化させることで直立した細孔を得るものである。陽極材料としては、Al(アルミニウム)が有名であるが、Si(シリコン)などでも同様の構造が得られる。細孔の径および細孔間の間隔は、陽極酸化処理時の電流、電圧を調整することにより制御できる。   In order to manufacture an upright pore structure at a low cost, there is a method of forming pores in a self-organized manner, and this method includes an anodizing treatment. In this method, an electric field treatment is performed in an acidic solution such as sulfuric acid, oxalic acid, or hydrofluoric acid, and the anode side is oxidized to obtain upright pores. Al (aluminum) is well known as an anode material, but a similar structure can be obtained with Si (silicon) or the like. The diameter of the pores and the interval between the pores can be controlled by adjusting the current and voltage during the anodizing treatment.

また、細孔の位置制御性を高めるために予め細孔起点を導入しておく方法も提案されている。この方法として、プレスパターニングにて加工物表面に窪みを形成する方法(特開平10−121292号公報)、フォトリソグラフィによる干渉露光を利用して非レジスト部を細孔起点とする方法(特開2000−315785号公報)、また細孔起点の深さを制御することで細孔形成領域と非細孔形成領域とを作成する方法(特開2001−213700号公報)が検討されている。   In addition, a method of introducing a pore starting point in advance in order to improve the position controllability of the pore has been proposed. As this method, a method of forming a depression on the surface of a workpiece by press patterning (Japanese Patent Laid-Open No. 10-121292), a method of using a non-resist portion as a pore origin using interference exposure by photolithography (Japanese Patent Laid-Open No. 2000). No. 315785) and a method of creating a pore forming region and a non-pore forming region by controlling the depth of the pore starting point (JP 2001-213700 A).

このような直立した細孔を持つ構造はさまざまな機能を発現可能であるが、従来技術では同一平面内において細孔径が単一であるために機能が制限されていた。同一平面内で異なる細孔径を実現するために、個別に作成した種々の細孔径を有する細孔構造体を貼り合せなどの方法で組合せることも可能である。しかし、この方法では、貼り合せコストが高く、貼り合せ可能な同一細孔径を有する領域の面積単位も大きなものしかできないなどの問題があった。またこれらの方法では得られる細孔径が大きいために、同一平面内に細孔径が異なる領域を形成できても、機能が全く発現しない場合があった。   Such a structure having upright pores can express various functions, but in the prior art, the function is limited because the pore diameter is single in the same plane. In order to realize different pore diameters in the same plane, it is possible to combine pore structures having various pore diameters created individually by bonding or the like. However, this method has a problem that the bonding cost is high and the area unit of the region having the same pore diameter that can be bonded can only be large. Moreover, since the pore diameter obtained by these methods is large, even if regions having different pore diameters can be formed in the same plane, the function may not be exhibited at all.

また、陽極酸化処理において相手負極材を操作して、酸化膜を形成する方法としては特開平7−37790号公報、特開平9−251947号公報が挙げられる。ただし、これらの方法は酸化膜を形成するものの、直立した細孔を形成するものではない。
特開平10−121292号公報 特開2000−315785号公報 特開2001−213700号公報 特開平7−37790号公報 特開平9−251947号公報
Further, as a method of forming an oxide film by operating a counterpart negative electrode material in an anodic oxidation treatment, JP-A-7-37790 and JP-A-9-251947 can be mentioned. However, although these methods form an oxide film, they do not form upstanding pores.
JP-A-10-121292 JP 2000-315785 A JP 2001-213700 A JP-A-7-37790 JP-A-9-251947

上述したように直立した細孔を持つ構造はさまざまな機能を発現できるが、従来技術では同一平面内における細孔径が単一であるため、機能が制限されていた。また、得られる細孔径が大きいために、細孔径が異なる領域を形成しても、機能が発現しない。   As described above, the structure having the upright pores can express various functions, but in the prior art, the function is limited because the pore diameter in the same plane is single. Moreover, since the pore diameter obtained is large, even if regions having different pore diameters are formed, no function is exhibited.

細孔構造体をたとえば発光素子として用いる場合、細孔内部に半導体材料を充填するか、または細孔構造体そのものを発光材料として用いる方法がある。この場合、発光材料の波長は細孔径に依存するため、同じ半導体材料を用いていても細孔径が異なると発光する波長が異なる。しかし、従来技術では同一平面内における細孔径が単一であるため、単一波長のみの光しか得られなかった。また、発光波長に影響を与える程度の細孔径サイズは、大きくとも100nm以下である。   When the pore structure is used as a light emitting element, for example, there are methods of filling the inside of the pore with a semiconductor material or using the pore structure itself as the light emitting material. In this case, since the wavelength of the light emitting material depends on the pore diameter, even if the same semiconductor material is used, the wavelength of light emission is different if the pore diameter is different. However, since the conventional technology has a single pore diameter in the same plane, only light having a single wavelength can be obtained. In addition, the pore size that affects the emission wavelength is at most 100 nm.

また、細孔構造体をたとえばフィルタ機能材として用いる場合、細孔構造体の表面に分子を流すと細孔径のサイズに依存した分子を分離することができる。しかし、従来技術では同一平面内における細孔径が単一であるため、単一サイズの分子しか分離することができなかった。また、分子の大きさを考えると分離に利用できる細孔径サイズは、大きくとも100nm以下である。   Further, when the pore structure is used as, for example, a filter function material, molecules depending on the size of the pore diameter can be separated by flowing the molecules on the surface of the pore structure. However, in the prior art, since the pore diameter in the same plane is single, only a single size molecule could be separated. Further, considering the size of the molecule, the pore size size that can be used for separation is at most 100 nm.

それゆえ本発明の目的は、多様な機能を発現させることが可能な細孔構造体およびその製造方法を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to provide a pore structure capable of expressing various functions and a method for producing the same.

本発明の細孔構造体は、平面もしくは曲面上に形成された直立した細孔を有する膜を備え、膜に形成された細孔の径が0.1nm以上100nm以下であり、その膜は複数の領域を有し、かつ複数の領域のそれぞれには異なる径の細孔が形成されており、複数の領域のそれぞれの面積が10nm2以上100cm2以下の範囲であり、複数の領域のそれぞれにおけるその膜の材質が酸化された材質を有することを特徴とするものである。 The pore structure of the present invention includes a membrane having upright pores formed on a plane or a curved surface, and the pores formed in the membrane have a diameter of 0.1 nm or more and 100 nm or less. And each of the plurality of regions is formed with pores having different diameters, each of the plurality of regions having an area of 10 nm 2 to 100 cm 2 , and each of the plurality of regions The material of the film is an oxidized material.

上記の細孔構造体においては好ましくは、その膜に形成された細孔の径が0.1nm以上50nm以下である。   In the above pore structure, the diameter of the pores formed in the film is preferably 0.1 nm or more and 50 nm or less.

上記の細孔構造体においては好ましくは、その膜の構成元素の少なくとも1つにIIB族もしくはIIIB族もしくはIVB族もしくは遷移金属のうち少なくとも1種類の元素が含まれている。   In the above-mentioned pore structure, preferably, at least one element of Group IIB, Group IIIB, Group IVB or transition metal is contained in at least one of the constituent elements of the film.

上記の細孔構造体においては好ましくは、隣り合う細孔間の距離が1nm以上300nm以下である。   In the above pore structure, the distance between adjacent pores is preferably 1 nm or more and 300 nm or less.

上記の細孔構造体においては好ましくは、細孔構造体は金型およびマスク材のいずれか一方として利用される。   In the above pore structure, the pore structure is preferably used as one of a mold and a mask material.

上記の細孔構造体においては好ましくは、細孔構造体は発光素子として利用される。   In the above pore structure, the pore structure is preferably used as a light emitting device.

上記の細孔構造体においては好ましくは、細孔構造体はフィルタ機能材として利用される。   In the above pore structure, the pore structure is preferably used as a filter function material.

本発明の細孔構造体の製造方法は、陽極となる被処理体に負極となる電極を対向させて溶液中で被処理体に陽極酸化処理を行うことで細孔を形成する細孔構造体の製造方法であって、被処理体の各領域において陽極酸化処理の条件を変えることにより、被処理体の各領域のそれぞれに異なる径の細孔を形成することを特徴とするものである。   The method for producing a pore structure of the present invention comprises a pore structure in which pores are formed by anodizing an object to be treated in a solution with an electrode to be a negative electrode facing the object to be treated as an anode. In this manufacturing method, pores having different diameters are formed in each region of the object to be processed by changing the conditions of the anodizing treatment in each region of the object to be processed.

上記の細孔構造体の製造方法において好ましくは、電極を被処理体に対して相対的に走査させることにより被処理体の複数の領域のそれぞれに個別に対向させ、電極と対向した被処理体の領域ごとに異なる条件で陽極酸化処理が行なわれる。   Preferably, in the method for manufacturing the pore structure, the object to be processed is opposed to each of the plurality of regions of the object to be processed by scanning the electrode relative to the object to be processed. Anodization is performed under different conditions for each region.

上記の細孔構造体の製造方法において好ましくは、電極は被処理体の複数の領域のそれぞれに対向しており、被処理体の複数の領域のそれぞれに対向する電極の部分ごとに、電気抵抗と前記被処理体からの距離との少なくともいずれかが異なっている。   Preferably, in the above-described method for producing a pore structure, the electrode is opposed to each of the plurality of regions of the object to be processed, and the electric resistance is set for each part of the electrode facing each of the plurality of regions of the object to be processed. And at least one of the distance from the object to be processed is different.

本発明の細孔構造体によれば、複数の領域のそれぞれには異なる径の細孔が形成されており、これらの細孔の径が0.1nm以上100nm以下と微細であり、かつ同一径の細孔を形成する領域の面積が10nm2以上100cm2以下の範囲で小さいため、多様な機能を発現させることが可能である。 According to the pore structure of the present invention, pores having different diameters are formed in each of the plurality of regions, and the diameters of these pores are as small as 0.1 nm or more and 100 nm or less, and have the same diameter. Since the area of the region for forming the pores is small in the range of 10 nm 2 to 100 cm 2 , various functions can be expressed.

径が0.1nm未満の細孔を形成することができず、また径が100nmを超える場合には必要とされる機能が発現しない。また、同一径の細孔を形成する領域の面積が10nm2未満の場合には個々の細孔が機能を発現していても細孔の数が少ないために実用上必要な性能を達成することができず、その面積が100cm2を超える場合には最終製品が大きくなりすぎ実用に値しない。 A pore having a diameter of less than 0.1 nm cannot be formed, and when the diameter exceeds 100 nm, a required function is not exhibited. In addition, when the area of the region where pores having the same diameter are formed is less than 10 nm 2, the performance necessary for practical use is achieved because the number of pores is small even if the individual pores exhibit their functions. If the area exceeds 100 cm 2 , the final product becomes too large to be practical.

また、上記の細孔構造体を金型およびマスク材のいずれか一方として利用することにより、同一平面内に多様な凹凸形状を有する転写体を得ることができる。   In addition, by using the pore structure as one of a mold and a mask material, it is possible to obtain transfer bodies having various uneven shapes in the same plane.

また、上記の細孔構造体を発光素子として利用することにより、種々の発光波長を同時に得ることができる。   Moreover, various light emission wavelengths can be obtained simultaneously by using the pore structure as a light emitting element.

また、上記の細孔構造体をフィルタ機能材として利用することにより、多種のサイズの分子などを1回の操作でフィルタリングすることができる。   In addition, by using the pore structure as a filter function material, it is possible to filter molecules of various sizes in one operation.

また本発明の細孔構造体の製造方法によれば、被処理体の各領域で陽極酸化処理の条件を変えることにより、被処理体の各領域にそれぞれ異なる径の細孔を形成することができるため、径の異なる微細な細孔を小さな領域に多数形成することが可能となる。このため、多様な機能を発現させることが可能なる。   Further, according to the method for producing a pore structure of the present invention, pores having different diameters can be formed in each region of the object by changing the conditions of the anodizing treatment in each region of the object. Therefore, a large number of fine pores having different diameters can be formed in a small region. For this reason, various functions can be expressed.

また、1回目の陽極酸化処理の後に電極を被処理体に対して相対的に走査して2回目の陽極酸化処理を行なうことにより、またこのような電極走査と陽極酸化処理とを繰り返すことにより、多様な機能を発現させることが可能な細孔構造体を安価に製造することができる。   In addition, after the first anodic oxidation treatment, the electrode is scanned relative to the object to be processed to perform the second anodic oxidation treatment, and by repeating such electrode scanning and anodizing treatment. Thus, a pore structure capable of expressing various functions can be produced at low cost.

また、被処理体の複数の領域のそれぞれに対向する電極の部分ごとに、電気抵抗と被処理体からの距離との少なくともいずれかを異ならせることにより、多様な機能を発現させることが可能な細孔構造体を安価に製造することができる。   In addition, it is possible to develop various functions by changing at least one of the electrical resistance and the distance from the object to be processed for each portion of the electrode facing each of the plurality of regions of the object to be processed. A pore structure can be manufactured at low cost.

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施の形態の細孔構造体の製造方法においては、同一平面内に径の異なる細孔を有する細孔構造体を形成するために陽極酸化処理が行なわれている。この陽極酸化処理は、硫酸、シュウ酸、硝酸などの酸性水溶液中で陽極となる基体(被処理体)に負極となる相手負極(電極)を対向させて、基体と相手負極とのそれぞれに直流電力もしくはパルス化した直流電力を導入することにより行なわれる。この電力の導入により、陽極である基体に細孔を有する酸化膜が形成される。このとき形成される細孔は基体表面に対して直立しており、細孔径は電力値によって変化する。一般的に電力値が高いと細孔径は大きくなるといわれている。そして、基体の第1の領域と第2の領域とで陽極酸化処理の条件が変えられることにより、第1の領域に第1の径を有する細孔が形成され、第2の領域に第1の径と異なる第2の径を有する細孔が形成される。   In the method for manufacturing a pore structure according to the present embodiment, anodization is performed to form a pore structure having pores having different diameters in the same plane. In this anodic oxidation treatment, a negative electrode (electrode) as a negative electrode is opposed to a substrate (object to be processed) serving as an anode in an acidic aqueous solution such as sulfuric acid, oxalic acid, and nitric acid, and direct current is applied to each of the substrate and the negative electrode. This is done by introducing power or pulsed DC power. By the introduction of this electric power, an oxide film having pores is formed on the substrate that is the anode. The pores formed at this time stand upright with respect to the substrate surface, and the pore diameter changes depending on the power value. Generally, it is said that the pore diameter increases as the power value increases. Then, by changing the conditions of the anodizing treatment between the first region and the second region of the base, pores having the first diameter are formed in the first region, and the first region is formed in the second region. A pore having a second diameter different from the diameter is formed.

なお、相手負極には白金、ニッケル(Ni)などの耐腐食材料が用いられる。   Note that a corrosion-resistant material such as platinum or nickel (Ni) is used for the counter negative electrode.

次に本実施の形態の具体的な細孔構造体の製造方法について説明する。   Next, a specific method for manufacturing the pore structure according to the present embodiment will be described.

図1(a)および(b)は、本発明の一実施の形態における細孔構造体の製造方法の第1の例を工程順に示す概念図である。図1(a)を参照して、容器2内の硫酸、シュウ酸、フッ酸などの電解溶液3中に、基体4と相手負極5とが配置される。相手負極5が基体4の領域4aに対向するように位置付けられる。この状態で、直流電源1により基体4と相手負極5との間に電圧を印加することにより第1の陽極酸化処理が行なわれて、領域4aにのみ第1の径の細孔を有する酸化膜が形成される。   FIGS. 1A and 1B are conceptual diagrams showing a first example of a method for manufacturing a pore structure according to an embodiment of the present invention in the order of steps. Referring to FIG. 1A, a base 4 and a counter negative electrode 5 are disposed in an electrolytic solution 3 such as sulfuric acid, oxalic acid, or hydrofluoric acid in a container 2. The counterpart negative electrode 5 is positioned so as to face the region 4 a of the base 4. In this state, a first anodic oxidation treatment is performed by applying a voltage between the base 4 and the counterpart negative electrode 5 by the DC power source 1, and an oxide film having pores having the first diameter only in the region 4a. Is formed.

図1(b)を参照して、相手負極5が領域4aと対向する位置から領域4bと対向する位置へ基体4に対して相対的に走査される。本実施の形態においては、基体4が固定されて相手負極5が移動するが、相手負極5が固定されて基体4が移動してもよく、また基体4と相手負極5との双方が移動してもよい。この走査により相手負極5が基体4の領域4bに対向するように位置付けられる。この状態で、直流電源1により基体4と相手負極5との間に電圧を印加することにより、第1の陽極酸化処理と異なる条件(たとえば基体4と相手負極5との距離を変える、または基体4と相手負極5とに印加する電圧値を変える)で、第2の陽極酸化処理が行なわれて、領域4bにのみ第1の径とは異なる第2の径の細孔を有する酸化膜が形成される。   Referring to FIG. 1B, the counter negative electrode 5 is scanned relative to the substrate 4 from a position facing the region 4a to a position facing the region 4b. In the present embodiment, the base 4 is fixed and the mating negative electrode 5 moves, but the mating negative electrode 5 may be fixed and the base 4 may move, or both the base 4 and the mating negative electrode 5 move. May be. By this scanning, the counterpart negative electrode 5 is positioned so as to face the region 4 b of the base 4. In this state, a voltage is applied between the base 4 and the counterpart negative electrode 5 by the DC power source 1 to change the conditions different from the first anodizing treatment (for example, the distance between the base 4 and the counterpart negative electrode 5 is changed, or the base 4 and the counterpart negative electrode 5 are changed), the second anodic oxidation process is performed, and only the region 4b has an oxide film having pores having a second diameter different from the first diameter. It is formed.

このような操作を複数回繰り返すことにより、同一平面内の各領域4a、4bなど毎に異なる径の細孔を形成することが可能である。また、各細孔の径を0.1nm以上100nm以下と微細にすることが可能であり、かつ各領域4a、4bなどの面積を10nm2以上100cm2以下の範囲で形成することが可能である。 By repeating such an operation a plurality of times, it is possible to form pores having different diameters for each region 4a, 4b, etc. in the same plane. Further, the diameter of each pore can be made as fine as 0.1 nm or more and 100 nm or less, and the area of each region 4a, 4b, etc. can be formed in the range of 10 nm 2 or more and 100 cm 2 or less. .

図2は、本発明の一実施の形態における細孔構造体の製造方法の第2の例を示す概念図である。図2を参照して、容器2内の硫酸、シュウ酸、フッ酸などの電解溶液3中に、基体4と相手負極5とが配置される。相手負極5は、その部分5c〜5gのそれぞれが基体4の各領域4c〜4gのそれぞれに対向するように位置付けられる。相手負極5の基体4と対向する表面は予めパターニングされており、高低差が設けられている。これにより、相手負極5の各部分5c〜5gの各電気抵抗値と基体4からの各距離とが異なっている。たとえば相手負極5の部分5cの電気抵抗および基体4からの距離は、相手負極5の部分5d〜5gの各電気抵抗および基体4からの各距離と異なっている。この状態で、直流電源1により基体4と相手負極5との間に電圧を印加することにより陽極酸化処理が行なわれて、領域4c〜4gのそれぞれに異なる径の細孔を有する酸化膜が形成される。   FIG. 2 is a conceptual diagram showing a second example of a method for manufacturing a pore structure in one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, a substrate 4 and a counterpart negative electrode 5 are disposed in an electrolytic solution 3 such as sulfuric acid, oxalic acid, or hydrofluoric acid in a container 2. The counterpart negative electrode 5 is positioned so that each of the portions 5 c to 5 g faces each of the regions 4 c to 4 g of the substrate 4. The surface of the counterpart negative electrode 5 facing the substrate 4 is patterned in advance, and is provided with a height difference. Thereby, each electric resistance value of each part 5c-5g of the other party negative electrode 5 and each distance from the base | substrate 4 differ. For example, the electrical resistance of the portion 5 c of the counterpart negative electrode 5 and the distance from the base 4 are different from the electrical resistances of the portions 5 d to 5 g of the counterpart negative electrode 5 and the distance from the base 4. In this state, an anodic oxidation process is performed by applying a voltage between the base 4 and the counterpart negative electrode 5 by the DC power source 1 to form oxide films having pores with different diameters in the regions 4c to 4g. Is done.

上記手法では、電気抵抗の違い、または正極と負極との距離の違いによって基体4に流れ込む電流量が異なるために、各領域4c〜4g毎に酸化膜に形成される細孔の径を制御することが可能である。したがって、各種細孔径を有する領域をどのように配置するかを予め設計して、その細孔径に対応した電気抵抗もしくは高低差を形成した相手負極5を用いて、陽極酸化処理を行なうことで、各種細孔径を有する領域を設計どおりに配置することができる。   In the above method, since the amount of current flowing into the substrate 4 varies depending on the difference in electrical resistance or the distance between the positive electrode and the negative electrode, the diameter of the pores formed in the oxide film is controlled for each of the regions 4c to 4g. It is possible. Therefore, by designing in advance how to arrange the regions having various pore diameters, by using the mating negative electrode 5 formed with electrical resistance or height difference corresponding to the pore diameter, anodizing treatment is performed, Regions having various pore sizes can be arranged as designed.

上記手法では、高低差による方法と電気抵抗に差をつける方法とを併用することも可能であり、また高低差による方法と電気抵抗に差をつける方法とを各々単独で採用することも可能である。相手負極5に電気抵抗の差をつける方法としては、図3に示すように相手負極5に形成する絶縁膜6、7の厚さを制御することや、物性として電気抵抗の異なる膜6、7を形成することはよい手法であるが、特にこれに限定されるものではない。また、相手負極5に高低差をつける方法としては機械的に削り取る方法や化学エッチング、めっき法などがあるが、特にこれに限定されるものではない。   In the above method, it is possible to use both the method based on the height difference and the method that makes the difference in electrical resistance, and the method based on the height difference and the method that makes the difference in electrical resistance can be adopted independently. is there. As a method of giving a difference in electric resistance to the mating negative electrode 5, as shown in FIG. 3, the thickness of the insulating films 6 and 7 formed on the mating negative electrode 5 is controlled, or films 6 and 7 having different electric resistances as physical properties. However, it is not particularly limited to this. Moreover, as a method of giving a height difference to the counterpart negative electrode 5, there are a mechanical scraping method, a chemical etching, a plating method, etc., but there is no particular limitation thereto.

また、図2や図3に示すような相手負極5を基体4に対して走査して、基体4の平面上に繰返しパターンを形成することも本発明の範囲内である。   Also, it is within the scope of the present invention to scan the mating negative electrode 5 as shown in FIGS. 2 and 3 with respect to the base 4 to form a repeated pattern on the plane of the base 4.

上述したように本実施の形態の細孔構造体の製造にあたっては陽極酸化処理が採用されるが、その後、化学的、物理的エッチング法を用いて細孔径を制御することができる。細孔径を制御するために、たとえばリン酸水溶液やクロム酸液により化学的にエッチングすることができ、また気相プロセスによるイオンエッチングやガスエッチングする手法を用いることもできる。   As described above, anodizing treatment is employed in the manufacture of the pore structure of the present embodiment. Thereafter, the pore diameter can be controlled using a chemical or physical etching method. In order to control the pore size, for example, chemical etching can be performed with an aqueous phosphoric acid solution or chromic acid solution, and ion etching or gas etching using a gas phase process can also be used.

次に、本実施の形態の方法により製造された細孔構造体の構成について説明する。   Next, the structure of the pore structure manufactured by the method of the present embodiment will be described.

図4は、本発明の一実施の形態における製造方法により製造された細孔構造体の構成を示す平面図である。図4を参照して、本実施の形態の細孔構造体は、平面もしくは曲面上に形成された直立した細孔22a、22b、22cを有する膜20を備えている。その膜20に形成された細孔22a、22b、22cの径が0.1nm以上100nm以下である。その膜20は、たとえば、第1の径の細孔22aを複数有する領域21aと、第1の径とは異なる第2の径の細孔22bを複数有する領域21bと、第1および第2の径とは異なる第3の径の細孔22cを複数有する領域21cとを有している。領域21a、21b、21cの各平面占有面積が10nm2以上100cm2以下の範囲である。各領域21a、21b、21cは、膜20の材質が陽極酸化処理により酸化された材質を有している。 FIG. 4 is a plan view showing the configuration of the pore structure manufactured by the manufacturing method according to the embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the pore structure of the present embodiment includes a film 20 having upright pores 22a, 22b, and 22c formed on a plane or a curved surface. The diameters of the pores 22a, 22b, and 22c formed in the film 20 are 0.1 nm or more and 100 nm or less. The film 20 includes, for example, a region 21a having a plurality of pores 22a having a first diameter, a region 21b having a plurality of pores 22b having a second diameter different from the first diameter, and first and second And a region 21c having a plurality of pores 22c having a third diameter different from the diameter. Each planar occupation area of the regions 21a, 21b, and 21c is in the range of 10 nm 2 to 100 cm 2 . Each of the regions 21a, 21b, and 21c has a material obtained by oxidizing the material of the film 20 by an anodizing process.

なお、細孔が形成される領域としてたとえば3つの領域21a、21b、21cについて説明したが、細孔が形成される領域は複数であれば、2つであってもよく、または4つ以上であってもよい。   For example, the three regions 21a, 21b, and 21c have been described as the regions in which the pores are formed. However, if there are a plurality of regions in which the pores are formed, the number may be two, or four or more. There may be.

上記において直立した細孔を有する膜20とは、陽極酸化処理を施される膜のことであり、陽極酸化処理を施された領域21a、21b、21cと、それ以外の陽極酸化処理を施されていない領域とを有している。この膜20の全体が陽極酸化処理を施されていてもよい。この膜20としては、たとえばAl、Ti(チタン)など陽極酸化処理により上述の細孔を形成できる物質のバルク体そのもの、もしくはSi、シリカガラス、ITO(Indium Tin Oxide)膜を形成したシリカガラス、金属などのバルク基材上にAl、Tiなどを陽極酸化処理により上述の細孔を形成できる物質を真空蒸着、電子ビーム蒸着、各種スパッタリング、陰極式アーク放電蒸着、CVD(Chemical Vapor Deposition)法などの一般的な薄膜形成法により形成したものが利用される。また、直立した細孔は、細孔が形成された面に対して、細孔の中心軸が−30°以上30°以下の角度の範囲内にある。   In the above, the film 20 having the upright pores is a film that is subjected to an anodizing treatment, and the regions 21a, 21b, and 21c that have been subjected to the anodizing treatment, and other anodizing treatments. And not have areas. The entire film 20 may be anodized. As this film 20, for example, a bulk body of a substance capable of forming the above-mentioned pores by anodizing treatment such as Al and Ti (titanium), or Si, silica glass, silica glass on which an ITO (Indium Tin Oxide) film is formed, Substances that can form the above-mentioned pores by anodizing Al, Ti, etc. on a bulk substrate such as metal, such as vacuum deposition, electron beam deposition, various sputtering, cathodic arc discharge deposition, CVD (Chemical Vapor Deposition) method, etc. Those formed by the general thin film forming method are used. Further, the upright pores have a central axis of the pores within an angle range of −30 ° to 30 ° with respect to the surface on which the pores are formed.

なお、膜20の全体が陽極酸化処理を施されていてもよい。   Note that the entire film 20 may be anodized.

直立した細孔の径としては0.1nm以上100nm以下である必要がある。径が0.1nm未満の細孔を形成することができず、また径が100nmを超える場合、必要とされる機能が発現しないからである。望ましくは直立した細孔の径は0.1nm以上50nm以下である。   The diameter of the upright pores needs to be 0.1 nm or more and 100 nm or less. This is because pores having a diameter of less than 0.1 nm cannot be formed, and when the diameter exceeds 100 nm, a required function is not exhibited. Desirably, the diameter of the upright pore is 0.1 nm or more and 50 nm or less.

また、領域21a、21b、21cの各平面占有面積を10nm2以上100cm2以下の範囲としたが、平面占有面積が10nm2未満の場合には個々の細孔が機能を発現していても細孔の数が少ないために実用上必要な性能を達成することができず、平面占有面積が100cm2を超える場合には最終製品が大きくなりすぎ実用に値しない。 In addition, the planar occupation areas of the regions 21a, 21b, and 21c are in the range of 10 nm 2 or more and 100 cm 2 or less. However, if the planar occupation area is less than 10 nm 2, the fine pores may be fine even if they function. Since the number of holes is small, performance required for practical use cannot be achieved, and when the plane occupation area exceeds 100 cm 2 , the final product becomes too large to be practical.

本実施の形態の細孔構造体に含まれる膜20は、構成元素の少なくとも1つにIIB族もしくはIIIB族もしくはIVB属もしくは遷移金属のうち少なくとも1種類の元素を含むことが好ましい。この膜20は陽極酸化処理によって直立した細孔を得られる材料であれば、どのようなものでもよく、Al、Zn(亜鉛)、Ti、Siであることが望ましく、またこれらの元素同士または他の元素が混合されていても直立した細孔を得ることができればよい。   The film 20 included in the pore structure of the present embodiment preferably includes at least one element selected from group IIB, group IIIB, group IVB, or transition metal as at least one of the constituent elements. The film 20 may be any material as long as it can obtain upright pores by anodic oxidation treatment, and is preferably Al, Zn (zinc), Ti, Si, and these elements or each other. Even if these elements are mixed, it is only necessary to obtain upright pores.

本実施の形態の細孔構造体では、図5に示すように隣り合う細孔22a、22bまたは22c間の距離Lが1nm以上300nm以下であることが好ましい。隣り合う細孔22a、22bまたは22c間の距離Lとは、細孔22a、22bまたは22cを隔絶させる酸化物壁面23の厚さである。距離Lが1nm未満の場合、細孔22a、22bまたは22c同士が接近しすぎて孤立した細孔として働かない。距離Lが300nmを超える場合、1つの領域21a、21bまたは21cに存在する細孔22a、22bまたは22cの密度が低すぎて、十分な機能を発現することができない。   In the pore structure of the present embodiment, the distance L between adjacent pores 22a, 22b, or 22c is preferably 1 nm or more and 300 nm or less as shown in FIG. The distance L between adjacent pores 22a, 22b, or 22c is the thickness of the oxide wall surface 23 that isolates the pores 22a, 22b, or 22c. When the distance L is less than 1 nm, the pores 22a, 22b or 22c are too close to each other and do not work as isolated pores. When the distance L exceeds 300 nm, the density of the pores 22a, 22b, or 22c existing in one region 21a, 21b, or 21c is too low to exhibit a sufficient function.

本実施の形態の細孔構造体は、金型、マスク材として利用されることが好ましい。以下、そのことを具体的に説明する。   The pore structure of the present embodiment is preferably used as a mold or a mask material. This will be specifically described below.

まず、上述した陽極酸化処理により本実施の形態の細孔構造体が形成される。この細孔構造体を金型として、樹脂、金属、石英およびこれらの複合型などに構造を転写するのに用いることができる。転写の方法としては、一般的にナノプリンティング技術といわれる方法を用いることができる。この技術においては、たとえば、図6(a)に示すように転写したい材料30上に、金型である本実施の形態の細孔構造体25が直接的に形成されるか、もしくは別途形成しておいた本実施の形態の細孔構造体25が載置される。この後、図6(b)に示すように転写したい材料30の塑性変形圧力以上で本実施の形態の細孔構造体25を転写したい材料30側へプレスすることにより、本実施の形態の細孔構造体25の構造を転写したい材料30に転写することができる。   First, the pore structure of the present embodiment is formed by the above-described anodic oxidation treatment. This pore structure can be used as a mold to transfer the structure to a resin, metal, quartz, or a composite mold thereof. As a transfer method, a method generally referred to as nanoprinting technology can be used. In this technique, for example, as shown in FIG. 6A, the pore structure 25 of the present embodiment, which is a mold, is formed directly or separately on the material 30 to be transferred. The fine pore structure 25 according to the present embodiment is placed. After that, as shown in FIG. 6B, the fine structure 25 of the present embodiment is pressed to the material 30 to be transferred by pressing the pore structure 25 of the present embodiment to the material 30 to be transferred at or above the plastic deformation pressure of the material 30 to be transferred. The structure of the hole structure 25 can be transferred to the material 30 to be transferred.

または、図7(a)に示すように液体状態の樹脂および無機−有機複合体40が本実施の形態の細孔構造体25に塗布され、細孔構造体25の細孔22内に含浸される。この後、この液体40を固化させることで、本実施の形態の細孔構造体25の構造を固化体40に転写することができる。   Alternatively, as shown in FIG. 7A, a resin in a liquid state and an inorganic-organic composite 40 are applied to the pore structure 25 of the present embodiment and impregnated in the pores 22 of the pore structure 25. The Thereafter, the structure of the pore structure 25 of the present embodiment can be transferred to the solidified body 40 by solidifying the liquid 40.

これらの転写材料30または40の構造は、本実施の形態の細孔構造体25の構造に対して反転した構造をとることになる。この後、転写材料30または40をさらに転写して本実施の形態の細孔構造体25と同様の形状を有する構造体を得ることも可能である。   The structure of the transfer material 30 or 40 is an inverted structure with respect to the structure of the pore structure 25 of the present embodiment. Thereafter, the transfer material 30 or 40 can be further transferred to obtain a structure having the same shape as the pore structure 25 of the present embodiment.

マスク材として用いる場合は、ガスエッチングプロセスが用いられる。図8(a)に示すように転写したい材料50上に、マスク材として本実施の形態の細孔構造体25が直接的に形成されるか、もしくは別途形成しておいた本実施の形態の細孔構造体25が載置され、この状態でガスエッチングが行なわれる。これにより、本実施の形態の細孔構造体25の構造を、図8(b)に示すように転写したい材料50に転写することができる。エッチングプロセスとしては、各種のイオンエッチングを用いることができる。この場合、本実施の形態の細孔構造体25そのままの構造が、転写したい材料50に転写されることになる。   When used as a mask material, a gas etching process is used. As shown in FIG. 8A, on the material 50 to be transferred, the pore structure 25 of the present embodiment is directly formed as a mask material, or a separate structure formed in the present embodiment. The pore structure 25 is placed, and gas etching is performed in this state. Thereby, the structure of the pore structure 25 of the present embodiment can be transferred to the material 50 to be transferred as shown in FIG. Various ion etching can be used as the etching process. In this case, the structure of the pore structure 25 as it is in this embodiment is transferred to the material 50 to be transferred.

本実施の形態の細孔構造体は、発光素子として利用されることが好ましい。発光素子として用いられる場合、陽極酸化処理にて生成した酸化物を有する本実施の形態の細孔構造体そのものからの発光を利用する場合や、本実施の形態の細孔構造体の細孔内部に発光材料を導入する場合がある。   The pore structure of the present embodiment is preferably used as a light emitting element. When used as a light-emitting element, when light emission from the pore structure itself of the present embodiment having an oxide generated by anodization is used, or inside the pores of the pore structure of the present embodiment In some cases, a luminescent material is introduced.

本実施の形態の細孔構造体そのものを用いる場合は、酸化物単体でもその用を成すものもあるが、ある元素をドープして発光効率、発光強度、寿命などを向上させる場合もある。ドープする元素としてはMn(マンガン)、Cr(クロム)が望ましい。細孔内部に発光材料を導入する場合は、溶融状態のイオンを電気的に移動させ基板上で反応、析出させる電析といわれる方法を用いることにより、選択的に細孔内に発光材料を導入することができる。また、発光材料を液体に分散させて細孔内に導入し、その後液体を固化または蒸発させることで発光材料を細孔内に導入することもできる。また、気相プロセスを用い、反応原料を細孔内まで析出させた後、不要部分をエッチングすることにより細孔部分だけに発光材料を残す方法もある。これらの方法は一例であり発光材料を導入できる方法であれば如何なる方法も用いることができ、これにより形成されたものを発光素子として用いることができる。発光波長は、細孔径のサイズに依存することから、本実施の形態の細孔構造体のように異なる径の細孔が形成されている場合には、同一平面上でさまざまな波長の光を発光させることが可能となる。   When the pore structure itself of this embodiment is used, an oxide alone may be used as such, but a certain element may be doped to improve luminous efficiency, luminous intensity, lifetime, and the like. As an element to dope, Mn (manganese) and Cr (chromium) are desirable. When introducing a luminescent material into the pores, the luminescent material is selectively introduced into the pores by using a method called electrodeposition, in which molten ions are electrically moved to react and deposit on the substrate. can do. Alternatively, the light emitting material can be dispersed in a liquid and introduced into the pores, and then the liquid can be solidified or evaporated to introduce the light emitting material into the pores. There is also a method of leaving a light-emitting material only in the pores by depositing the reaction raw material into the pores using a vapor phase process and then etching unnecessary portions. These methods are merely examples, and any method can be used as long as it can introduce a light emitting material, and a device formed thereby can be used as a light emitting element. Since the emission wavelength depends on the size of the pore diameter, when pores with different diameters are formed as in the pore structure of the present embodiment, light of various wavelengths is emitted on the same plane. It is possible to emit light.

本実施の形態の細孔構造体は、フィルタ機能材として利用されることが好ましい。本実施の形態の細孔構造体は、異なる径の細孔を有しているため、細孔径に依存したサイズの分子、ウイルス、菌を分離することができる。分離対象物質が分散した溶液を、本実施の形態の細孔構造体上に流すことにより、上記の分離操作が行なわれる。本実施の形態の細孔構造体のように同一平面上に異なる径の細孔が形成されている場合には、様々なサイズを持つ分離対象物質を1回の分離操作で連続的に分離することができる。   The pore structure of the present embodiment is preferably used as a filter function material. Since the pore structure of the present embodiment has pores having different diameters, molecules, viruses, and fungi having a size depending on the pore diameter can be separated. The above separation operation is performed by flowing a solution in which the separation target substance is dispersed on the pore structure of the present embodiment. When pores having different diameters are formed on the same plane as in the pore structure of the present embodiment, separation target substances having various sizes are continuously separated by a single separation operation. be able to.

以下、本発明の実施例について説明する。   Examples of the present invention will be described below.

本実施の形態における細孔構造体の製造方法を用いて細孔構造体を製造し、細孔の径を測定した。また、発光特性および分離性能についても調べた。以下、その製造方法について説明する。   A pore structure was produced using the method for producing a pore structure in the present embodiment, and the pore diameter was measured. In addition, the emission characteristics and separation performance were also examined. Hereinafter, the manufacturing method will be described.

(基体の作製方法)
基体として、3N(99.9%)の純度を持つAl、Ti、導電性Si、ITO薄膜が形成された石英ガラスを準備した。また、準備される基体として、導電性Siとグラファイト板上に、Al、Ti、Zn(亜鉛)、I(イットリウム)などのIIB族もしくはIIIB族もしくはIVB族もしくは遷移金属材料の膜が形成されたものも準備した。また、発光材料として用いる場合は微量の遷移金属をドーピングすることもある。膜を形成する手法としては、スパッタリング法、抵抗加熱式蒸着法、EB(Electron Beam)蒸着法、陰極式アーク蒸着法が用いられる。この他、CVD法、めっき法といった既知の薄膜作製プロセスを利用することができる。
(Method for producing substrate)
As a substrate, quartz glass on which Al, Ti, conductive Si, ITO thin film having a purity of 3N (99.9%) was formed was prepared. In addition, as a substrate to be prepared, a film of IIB group or IIIB group or IVB group or transition metal material such as Al, Ti, Zn (zinc), and I (yttrium) was formed on conductive Si and a graphite plate. Things were also prepared. Moreover, when using as a luminescent material, a trace amount transition metal may be doped. As a method for forming the film, sputtering, resistance heating vapor deposition, EB (Electron Beam) vapor deposition, or cathode arc vapor deposition is used. In addition, a known thin film manufacturing process such as a CVD method or a plating method can be used.

スパッタリング法による成膜を行なう場合、真空槽内を133.3×10-4Pa(1×10-4Torr)以下の圧力にした後、Ar(アルゴン)ガスを導入して真空槽内を13.33mPa〜2666mPa(0.1mTorr〜20mTorr)の圧力とした。この後、成膜する金属材料で作製されたターゲット材(サイズφ4インチ)に100W〜400Wの電力を与えるように負の電圧を印加した。ターゲット材に対向するように、導電性Si、グラファイト板、ITO膜が形成された石英ガラスを基材としてセットして、スパッタリングされたターゲット材料をこの基材上に析出させた。このとき基材側にも0〜−400Vの負の電圧を印加した。 When film formation is performed by sputtering, the inside of the vacuum chamber is set to a pressure of 133.3 × 10 −4 Pa (1 × 10 −4 Torr) or less, and then Ar (argon) gas is introduced to form 13 in the vacuum chamber. The pressure was set to 33 mPa to 2666 mPa (0.1 mTorr to 20 mTorr). Thereafter, a negative voltage was applied so as to apply power of 100 W to 400 W to a target material (size φ4 inches) made of a metal material to be formed. Quartz glass on which conductive Si, a graphite plate, and an ITO film were formed was set as a base so as to face the target material, and the sputtered target material was deposited on the base. At this time, a negative voltage of 0 to −400 V was also applied to the substrate side.

抵抗加熱式のEB蒸着法においては、真空槽内を133.3×10-4Pa(1×10-4Torr)以下の圧力にした後、Arガスを導入して真空槽内を13.33mPa〜2666mPa(0.1mTorr〜20mTorr)の圧力とした。この後、成膜する金属材料を融点以上まで加熱して蒸発させた。ターゲット材に対向するように、導電性Si、グラファイト板、ITO膜が形成された石英ガラスを基材としてセットして、蒸発したターゲット材料をこの基材上に析出させた。陰極式のアーク蒸着も同様の形式で、金属材料であるターゲットに負電圧となるように30A〜100Aの電流を流してアーク放電を起こさせることで金属原料を蒸着した。 In the resistance heating type EB vapor deposition method, the inside of the vacuum chamber is set to a pressure of 133.3 × 10 −4 Pa (1 × 10 −4 Torr) or lower, and then Ar gas is introduced to form 13.33 mPa in the vacuum chamber. The pressure was set to ˜2666 mPa (0.1 mTorr to 20 mTorr). Thereafter, the metal material to be formed was heated to a melting point or higher and evaporated. Quartz glass on which conductive Si, a graphite plate, and an ITO film were formed was set as a base so as to face the target material, and the evaporated target material was deposited on the base. Cathode-type arc vapor deposition was performed in the same manner, and a metal raw material was vapor-deposited by causing an arc discharge by causing a current of 30A to 100A to flow at a negative voltage to a target that is a metal material.

(相手負極の作製方法)
相手負極の材料としてはAu(金)、Pt(白金)、Cu(銅)またはAg(銀)を用いた。相手負極の各部において電気抵抗値の差をつける方法を述べる。まず、相手負極上に絶縁物であるレジスト材を塗布し、予め作製したマスク材を通してレジスト材に露光処理を施した。この露光処理により露光されたレジスト材の部分を剥離液により溶解除去することで、相手負極である導電部とレジスト材の残部である絶縁部とを作製した。
(Preparation method of mating negative electrode)
Au (gold), Pt (platinum), Cu (copper), or Ag (silver) was used as the material for the counterpart negative electrode. A method of providing a difference in electric resistance value in each part of the counterpart negative electrode will be described. First, a resist material, which is an insulator, was applied on the counterpart negative electrode, and the resist material was exposed to light through a previously prepared mask material. A portion of the resist material exposed by this exposure treatment was dissolved and removed with a stripping solution, thereby producing a conductive portion that was the counterpart negative electrode and an insulating portion that was the remainder of the resist material.

このとき、レジスト材の種類によっては露光されていない部分が溶解除去される場合もある。このようにレジスト材のネガ型、ポジ型を選択したり、予め作製しておくマスク材を設計することで、最終的な導電部と絶縁部との配置は任意となる。またはレジスト材を除去した部分にSiO2、SiN、TiO2などの無機絶縁物が形成される。レジスト材の場合は、10μm〜100μm厚みのものが用いられ、無機絶縁膜の場合は0.1μm〜10μm厚みのものが用いられる。SiO2は表面抵抗値□1015Ωであり、TiO2は表面抵抗値□1014Ωである。 At this time, an unexposed portion may be dissolved and removed depending on the type of resist material. Thus, the final arrangement of the conductive portion and the insulating portion can be arbitrarily selected by selecting a negative type or a positive type of resist material or designing a mask material prepared in advance. Alternatively, an inorganic insulator such as SiO 2 , SiN, or TiO 2 is formed in the portion where the resist material is removed. In the case of a resist material, a material having a thickness of 10 μm to 100 μm is used, and in the case of an inorganic insulating film, a material having a thickness of 0.1 μm to 10 μm is used. SiO 2 has a surface resistance value □ 10 15 Ω, and TiO 2 has a surface resistance value □ 10 14 Ω.

次に高低差をつける方法を述べる。まず相手負極上にレジスト材を塗布し、予め作製したマスク材を通してレジスト材に露光処理を施した。この露光処理により露光されたレジスト材の部分を剥離液により溶解除去することで、相手負極である導電部とレジスト材の残部である絶縁部とを作製した。次に、めっき法により金、白金、銅または銀を相手負極の導電部の露出部に析出させた後にレジスト材を除去することで、相手負極の表面に1μm〜100μmの高低差をつけた。   Next, a method for creating a height difference will be described. First, a resist material was applied onto the counterpart negative electrode, and the resist material was subjected to an exposure treatment through a previously prepared mask material. A portion of the resist material exposed by this exposure treatment was dissolved and removed with a stripping solution, thereby producing a conductive portion that was the counterpart negative electrode and an insulating portion that was the remainder of the resist material. Next, after depositing gold, platinum, copper, or silver on the exposed portion of the conductive portion of the counterpart negative electrode by plating, the resist material was removed to give a height difference of 1 μm to 100 μm to the surface of the counterpart negative electrode.

なお、めっき法以外に、抵抗加熱式真空蒸着法を用いて金、白金、銅、銀を析出させた後、レジスト部を除去する方法によっても相手負極5の表面に高低差をつけることができる。   In addition to the plating method, the surface of the counterpart negative electrode 5 can be made to have a height difference by depositing gold, platinum, copper, and silver using a resistance heating vacuum deposition method and then removing the resist portion. .

(溶液)
陽極酸化処理に用いる溶液として、硫酸、シュウ酸、リン酸、フッ酸水溶液0.01〜0.5M(0.01〜0.5mol/dm3)を準備した。
(solution)
As a solution used for the anodizing treatment, sulfuric acid, oxalic acid, phosphoric acid, and hydrofluoric acid aqueous solution 0.01 to 0.5 M (0.01 to 0.5 mol / dm 3 ) were prepared.

(陽極酸化処理方法)
□500μmの寸法の白金上にレジスト材を塗布した後に露光・現像処理により□3μm、□50μmの寸法で白金表面を露出させた相手負極を、基体との間隔が0.01μm〜1μmの範囲となるようにセットした。この後、相手負極と基体との間に15Vの電圧を印加して、1回目の陽極酸化処理を施した。基体にはグラファイト板上にAl薄膜を10μm厚みで形成したものを用いた。その後、X方向に100μm、Y方向に100μm移動させて、40Vの電圧を印加して2回目の陽極酸化処理を施した。その結果、1回目の陽極酸化処理では5nmの径の直立した細孔を有する酸化膜が得られ、2回目の陽極酸化処理では20nmの径の直立した細孔を有する酸化膜が得られた。なお、溶液温度は0℃であった。
(Anodizing method)
□ Apply a resist material on platinum having a dimension of 500 μm, and then expose the other negative electrode with a platinum surface exposed to a dimension of 3 μm and □ 50 μm by exposure / development treatment. The distance from the substrate is in the range of 0.01 to 1 μm. I set it to be. Then, the voltage of 15V was applied between the other party negative electrode and the base | substrate, and the 1st anodic oxidation process was performed. As the substrate, an Al thin film formed on a graphite plate with a thickness of 10 μm was used. Thereafter, the electrode was moved 100 μm in the X direction and 100 μm in the Y direction, and a voltage of 40 V was applied to perform the second anodic oxidation treatment. As a result, an oxide film having upright pores having a diameter of 5 nm was obtained by the first anodic oxidation treatment, and an oxide film having upright pores having a diameter of 20 nm was obtained by the second anodic oxidation treatment. The solution temperature was 0 ° C.

また、基体としてTi、Zn膜を形成した導電性Siを用い、シュウ酸水溶液中で上記と同様の電圧印加、操作距離によって1回目および2回目の陽極酸化処理を施した。Ti膜の場合、15Vを印加した領域における細孔の径は2nmであり、40Vを印加した領域における細孔の径は50nmであった。Zn膜の場合、15Vを印加した領域における細孔の径は10nmであり、40Vを印加した領域における細孔の径は50nmであった。   Further, conductive Si having a Ti or Zn film formed thereon was used, and the first and second anodic oxidation treatments were performed in an oxalic acid aqueous solution by applying the same voltage and operating distance as described above. In the case of the Ti film, the pore diameter in the region to which 15 V was applied was 2 nm, and the pore diameter in the region to which 40 V was applied was 50 nm. In the case of the Zn film, the pore diameter in the region to which 15 V was applied was 10 nm, and the pore diameter in the region to which 40 V was applied was 50 nm.

また、基体として導電性Siを用い、フッ酸水溶液中で上記と同様の電圧印加、操作距離によって1回目および2回目の陽極酸化処理をした。15Vを印加した領域における細孔の径は8nmであり、40Vを印加した領域における細孔の径は30nmであった。   Further, conductive Si was used as the substrate, and the first and second anodic oxidation treatments were performed in a hydrofluoric acid aqueous solution by applying the same voltage and operating distance as described above. The pore diameter in the region to which 15 V was applied was 8 nm, and the pore diameter in the region to which 40 V was applied was 30 nm.

また、□100nm、□1μm、□1mm、□1cmのそれぞれを有する領域1と領域2とを形成し、領域1の□100nm、□1μm、□1mm、□1cmのそれぞれにおいては相手負極を露出させ、領域2の□100nm、□1μm、□1mm、□1cmのそれぞれににおいてはTiO2を析出し露出させた相手負極を準備した。なお、相手負極とTiO2が露出している部分以外はSiO2で覆った。TiO2、SiO2の膜厚はともに1μmとした。また、これとは別に、相手負極の表面を基準点として□100nm、□1μm、□1mm、□1cmの各領域にそれぞれに、200μmの高さの丘を形成した相手負極と、190μmの高さの丘を形成した相手負極も準備した。 Further, a region 1 and a region 2 each having □ 100 nm, □ 1 μm, □ 1 mm, and □ 1 cm are formed, and the counterpart negative electrode is exposed in each of □ 100 nm, □ 1 μm, □ 1 mm, and □ 1 cm in region 1. In each of □ 100 nm, □ 1 μm, □ 1 mm, and □ 1 cm in region 2, a counter negative electrode was prepared by depositing and exposing TiO 2 . Incidentally, other than the portion mating anode and TiO 2 is exposed covered with SiO 2. The film thicknesses of TiO 2 and SiO 2 were both 1 μm. Separately from this, with the surface of the counterpart negative electrode as a reference point, a counterpart negative electrode in which a hill with a height of 200 μm is formed in each of □ 100 nm, □ 1 μm, □ 1 mm, and □ 1 cm, and a height of 190 μm A negative electrode with a hill was also prepared.

これらの相手負極材を0.01〜1μmの範囲に近づけてセットした後、40Vの電圧を印加した。その結果、相手負極が露出した部分に対向する領域では20nmの径の直立した細孔を有する酸化膜が得られ、TiO2が露出した部分に対向する領域では5nmの径の直立した細孔を有する酸化膜が得られた。SiO2で覆った部分には細孔は形成されなかった。また、高低差を設けた相手負極の場合、200μm高さの丘を設けた部分に対向する領域では20nmの径の直立した細孔を有する酸化膜が得られたが、190μm高さの丘を設けた部分に対向する領域では10nmの径の直立した細孔を有する酸化膜が得られ、基準点では直立した細孔構造を有する膜は得られなかった。 After setting these counter negative electrode materials close to the range of 0.01 to 1 μm, a voltage of 40 V was applied. As a result, an oxide film having upright pores with a diameter of 20 nm is obtained in the region facing the portion where the counter negative electrode is exposed, and the upright pores having a diameter of 5 nm are obtained in the region facing the portion where TiO 2 is exposed. An oxide film having the same was obtained. No pores were formed in the portion covered with SiO 2 . In addition, in the case of the opposite negative electrode provided with a height difference, an oxide film having upright pores with a diameter of 20 nm was obtained in the region facing the part provided with the hill with a height of 200 μm, but the hill with a height of 190 μm was obtained. An oxide film having upright pores having a diameter of 10 nm was obtained in a region facing the provided portion, and a film having an upright pore structure was not obtained at the reference point.

(細孔径拡大処理)
陽極酸化処理を施した後、細孔構造体を2質量%のリン酸水溶液中に浸漬させて細孔径の拡大処理を行なった。溶液温度は25℃であった。この処理によって陽極酸化処理直後は5nm、20nmであった各細孔径が、処理時間の増加とともに増加し、それぞれ5nm〜40nm、20nm〜50nmの範囲で増加した。
(Pore diameter expansion processing)
After the anodizing treatment, the pore structure was immersed in a 2% by mass phosphoric acid aqueous solution to enlarge the pore diameter. The solution temperature was 25 ° C. By this treatment, the pore diameters, which were 5 nm and 20 nm immediately after the anodizing treatment, increased with the increase of the treatment time, and increased in the ranges of 5 nm to 40 nm and 20 nm to 50 nm, respectively.

(発光特性)
導電性Si、ITO膜を形成した石英ガラス上に形成したAl(5%Mn元素ドープ)を陽極酸化処理して2nmの径を有する直立した細孔と、10nmの径を有する直立した細孔とを有する酸化膜を得た。この後、PL測定によって発光波長を測定した。その結果、2nmの径の細孔を有する領域と10nmの径の細孔を有する領域とのそれぞれにおいて、570nm付近の発光波長と650nm付近の発光波長のそれぞれを確認することができた。
(Luminescent characteristics)
An upright pore having a diameter of 2 nm by anodizing Al (5% Mn element doped) formed on quartz glass on which conductive Si and ITO films are formed, and an upright pore having a diameter of 10 nm An oxide film having Thereafter, the emission wavelength was measured by PL measurement. As a result, an emission wavelength near 570 nm and an emission wavelength near 650 nm could be confirmed in each of the region having pores with a diameter of 2 nm and the region having pores with a diameter of 10 nm.

同様にAl(5%Cr元素ドープ)を陽極酸化処理して2nmの径を有する直立した細孔と、10nmの径を有する直立した細孔とを有する酸化膜を得た。この後、PL測定によって発光波長を測定した。その結果、2nmの径の細孔を有する領域と10nmの径の細孔を有する領域とのそれぞれにおいて、590nm付近の発光波長と690nm付近の発光波長のそれぞれを確認することができた。   Similarly, Al (5% Cr element dope) was anodized to obtain an oxide film having upright pores having a diameter of 2 nm and upright pores having a diameter of 10 nm. Thereafter, the emission wavelength was measured by PL measurement. As a result, an emission wavelength near 590 nm and an emission wavelength near 690 nm could be confirmed in each of the region having pores with a diameter of 2 nm and the region having pores with a diameter of 10 nm.

(分離性能)
図9(a)および(b)に示すように、導電性Si、グラファイト板上に形成したAl膜11、またはAl板11を陽極酸化処理して、2nmの径を有する直立した細孔を有する酸化膜12と、10nmの径を有する直立した細孔を有する酸化膜13とを得た。この後、幅1mm×深さ0.5mmの流路14を形成して、その流路14内を2nm、10nmの分子径を含む溶液を流した。その結果、1回の操作でそれぞれの直立した細孔構造を有する膜領域12、13において2nmと10nmの分子径を持つ分子を分離することができた。なお、図9(b)は、図9(a)のIX−IX線に沿う概略断面図である。
(Separation performance)
As shown in FIGS. 9A and 9B, conductive Si, an Al film 11 formed on a graphite plate, or an Al plate 11 is anodized to have upright pores having a diameter of 2 nm. An oxide film 12 and an oxide film 13 having upright pores having a diameter of 10 nm were obtained. Thereafter, a channel 14 having a width of 1 mm and a depth of 0.5 mm was formed, and a solution containing molecular diameters of 2 nm and 10 nm was passed through the channel 14. As a result, molecules having molecular diameters of 2 nm and 10 nm could be separated in the membrane regions 12 and 13 each having an upright pore structure by one operation. FIG. 9B is a schematic cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG.

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の細孔構造体およびその製造方法は、金型、マスク材、発光素子およびフィルタ材に特に有利に適用され得る。   The pore structure of the present invention and the method for producing the same can be applied particularly advantageously to a mold, a mask material, a light emitting element, and a filter material.

本発明の一実施の形態における細孔構造体の製造方法の第1の例を工程順に示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the 1st example of the manufacturing method of the pore structure in one embodiment of this invention in process order. 本発明の一実施の形態における細孔構造体の製造方法の第2の例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the 2nd example of the manufacturing method of the pore structure in one embodiment of this invention. 相手負極に電気抵抗の差をつける方法を示す図である。It is a figure which shows the method of giving the difference in electrical resistance to the other party negative electrode. 本発明の一実施の形態における製造方法により製造された細孔構造体の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the pore structure manufactured by the manufacturing method in one embodiment of this invention. 細孔間の距離を示す平面図である。It is a top view which shows the distance between pores. 本発明の一実施の形態における細孔構造体を用いてプレスにより転写する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that it transfers with a press using the pore structure in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における細孔構造体を用いて液体を含浸・固化させることにより転写する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that it transfers by impregnating and solidifying a liquid using the pore structure in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における細孔構造体を用いてエッチングすることにより転写する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that it transfers by etching using the pore structure in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における細孔構造体を分離性能を調べるために用いた様子を示す平面図(a)と、断面図(b)である。It is the top view (a) which shows a mode that the pore structure body in one embodiment of this invention was used in order to investigate separation performance, and sectional drawing (b).

符号の説明Explanation of symbols

1 直流電源、2 容器、3 電解溶液、4,20 基体、5 相手負極、6,7 絶縁膜、11 グラファイト板上に形成したAl膜またはAl板、12,13 細孔を有する酸化膜、14 流路、21a,21b,21c 同一細孔径領域、22a,22b,22c 細孔、25 細孔構造体、30,40,50 転写したい材料。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC power supply, 2 Container, 3 Electrolyte solution, 4,20 Base | substrate, 5 Opposite negative electrode, 6, 7 Insulating film, 11 Al film | membrane or Al plate formed on the graphite plate, 12, 13 Oxide film having pores, 14 Channel, 21a, 21b, 21c Same pore diameter region, 22a, 22b, 22c Pore, 25 Pore structure, 30, 40, 50 Material to be transferred.

Claims (10)

平面もしくは曲面上に形成された直立した細孔を有する膜を備え、
前記膜に形成された前記細孔の径が0.1nm以上100nm以下であり、
前記膜は複数の領域を有し、かつ前記複数の領域のそれぞれには異なる径の細孔が形成されており、
前記複数の領域のそれぞれの面積が10nm2以上100cm2以下の範囲であり、前記複数の領域のそれぞれにおける前記膜の材質が酸化された材質を有する、細孔構造体。
Comprising a membrane with upright pores formed on a flat or curved surface,
The pores formed in the film have a diameter of 0.1 nm to 100 nm,
The membrane has a plurality of regions, and pores having different diameters are formed in each of the plurality of regions,
A pore structure in which the area of each of the plurality of regions is in the range of 10 nm 2 to 100 cm 2 and the material of the film in each of the plurality of regions has an oxidized material.
前記膜に形成された前記細孔の径が0.1nm以上50nm以下であることを特徴とする、請求項1に記載の細孔構造体。   The pore structure according to claim 1, wherein the pores formed in the film have a diameter of 0.1 nm or more and 50 nm or less. 前記膜の構成元素の少なくとも1つにIIB族もしくはIIIB族もしくはIVB族もしくは遷移金属のうち少なくとも1種類の元素が含まれていることを特徴とする、請求項1または2に記載の細孔構造体。   The pore structure according to claim 1 or 2, wherein at least one element selected from the group IIB, group IIIB, group IVB, or transition metal is contained in at least one of the constituent elements of the film. body. 隣り合う細孔間の距離が1nm以上300nm以下であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の細孔構造体。   The pore structure according to any one of claims 1 to 3, wherein a distance between adjacent pores is 1 nm or more and 300 nm or less. 金型およびマスク材のいずれか一方として利用されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の細孔構造体。   The pore structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the pore structure is used as one of a mold and a mask material. 発光素子として利用されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の細孔構造体。   The pore structure according to claim 1, which is used as a light emitting element. フィルタ機能材として利用されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の細孔構造体。   The pore structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the pore structure is used as a filter functional material. 陽極となる被処理体に負極となる電極を対向させて溶液中で前記被処理体に陽極酸化処理を行うことで細孔を形成する細孔構造体の製造方法であって、
前記被処理体の各領域において陽極酸化処理の条件を変えることにより、前記被処理体の各領域のそれぞれに異なる径の細孔を形成する、細孔構造体の製造方法。
A method for producing a pore structure in which pores are formed by anodizing an object to be treated in a solution with an electrode to be a negative electrode facing an object to be treated as an anode,
A method for producing a pore structure, wherein pores having different diameters are formed in each region of the object to be processed by changing the conditions of anodizing treatment in each region of the object to be processed.
前記電極を前記被処理体に対して相対的に走査させることにより前記被処理体の複数の領域のそれぞれに個別に対向させ、前記電極と対向した前記被処理体の領域ごとに異なる条件で陽極酸化処理を行なうことを特徴とする、請求項8に記載の細孔構造体の製造方法。   By scanning the electrode relative to the object to be processed, the electrode is individually opposed to each of the plurality of regions of the object to be processed, and the anode is used under different conditions for each region of the object to be processed facing the electrode. The method for producing a pore structure according to claim 8, wherein oxidation treatment is performed. 前記電極は前記被処理体の複数の領域のそれぞれに対向しており、前記被処理体の複数の領域のそれぞれに対向する前記電極の部分ごとに、電気抵抗と前記被処理体からの距離との少なくともいずれかが異なっている、請求項8に記載の細孔構造体の製造方法。   The electrode is opposed to each of the plurality of regions of the object to be processed, and for each portion of the electrode facing each of the plurality of regions of the object to be processed, an electrical resistance and a distance from the object to be processed The method for producing a pore structure according to claim 8, wherein at least one of them is different.
JP2003405829A 2003-12-04 2003-12-04 Pore structure, and its production method Pending JP2005163134A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003405829A JP2005163134A (en) 2003-12-04 2003-12-04 Pore structure, and its production method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003405829A JP2005163134A (en) 2003-12-04 2003-12-04 Pore structure, and its production method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005163134A true JP2005163134A (en) 2005-06-23

Family

ID=34728390

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003405829A Pending JP2005163134A (en) 2003-12-04 2003-12-04 Pore structure, and its production method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005163134A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104060312A (en) * 2013-03-21 2014-09-24 汉达精密电子(昆山)有限公司 Anodization apparatus and method thereof
JP2015204337A (en) * 2014-04-11 2015-11-16 アルプス・グリーンデバイス株式会社 Electronic component, method of manufacturing electronic component and electronic apparatus

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104060312A (en) * 2013-03-21 2014-09-24 汉达精密电子(昆山)有限公司 Anodization apparatus and method thereof
CN104060312B (en) * 2013-03-21 2016-10-12 汉达精密电子(昆山)有限公司 Anodic oxidation device and method thereof
JP2015204337A (en) * 2014-04-11 2015-11-16 アルプス・グリーンデバイス株式会社 Electronic component, method of manufacturing electronic component and electronic apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4398873B2 (en) Process for fabricating nanostructured emitters for incandescent light sources
JP4242832B2 (en) Fabrication method and activation treatment of nanostructured composite field emission cathode
US6737668B2 (en) Method of manufacturing structure with pores and structure with pores
JP2002117801A (en) Multi-channel plate and its manufacturing method
CN108026628B (en) Shadow mask for organic light emitting diode fabrication
EP1797579B1 (en) Microdischarge devices with encapsulated electrodes and its method of fabrication
JP2001162600A (en) Structure with pore, manufacturing method of structure with pore and device using structure with the above pore
JP2005008909A (en) Structure manufacturing method
CN100578719C (en) Field emitter device and manufacturing method thereof
TW201833389A (en) Mother plate and producing method of the same, and producing method of mask
EP0725418B1 (en) Field emission devices having corrugated support pillars with discontinuous conductive coating
JP2005163134A (en) Pore structure, and its production method
Kim et al. Self-patterned aluminium interconnects and ring electrodes for arrays of microcavity plasma devices encapsulated in Al2O3
KR100482911B1 (en) Micromechanical building component and production process
JPH05211029A (en) Electron emission element and its manufacture
KR101103484B1 (en) Method for fabricating roll stamp
US20060213774A1 (en) Method for enhancing homogeneity and effeciency of carbon nanotube electron emission source of field emission display
US6319082B1 (en) Method of making an electron emission device by anode oxidation
US10273592B2 (en) Method of forming local nano/micro size structures of anodized metal
WO2005015596B1 (en) Method for the localized growth of nanothreads or nanotubes
JP2008275972A (en) Plasmon waveguide and manufacturing method therefor
KR100850761B1 (en) Manufacturing method of field emission array
US20140311911A1 (en) Multi-stage transfer mold manufacturing method, multi-stage transfer mold manufactured thereby, and component produced thereby
US20070095665A1 (en) Method for enhancing life span and adhesion of electrophoresis deposited electron emission source
US20070000782A1 (en) Method for batch fabricating electron emission source of electrophoresis deposited carbon nanotubes

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060628

A977 Report on retrieval

Effective date: 20070126

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090428

A521 Written amendment

Effective date: 20090624

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090728