JP2006082038A - Manufacturing method for thin-film laminated structure, thin-film laminated structure, function element, manufacturing method for function element, and manufacturing device of thin-film laminated structure and heterostructure - Google Patents

Manufacturing method for thin-film laminated structure, thin-film laminated structure, function element, manufacturing method for function element, and manufacturing device of thin-film laminated structure and heterostructure Download PDF

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Akira Ishibashi
晃 石橋
Atsuyoshi Kawaguchi
敦吉 川口
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin-film laminated structure suitable for using for manufacture of a high-functional function element, which can make the best possible use of advantages of a bottom up system and a top down system, and to provide a manufacturing method therefor. <P>SOLUTION: The integrated thin-film laminated structure is manufactured by depositing thin films in a non-reciprocal process while rotating a cylindrical or polygonal column substrate 53. The thickness of the thin film is, for example, 1,000 nm or less. Deposition of the thin films is performed by the LB (Langmuir Brojet) method or an alternating adsorption method. Monomolecular films are deposited as the thin films in the LB method. A functional element such as a memory element and a solar cell is constituted using the thin-film laminated structure. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、薄膜積層構造体の製造方法、薄膜積層構造体、機能素子、機能素子の製造方法、薄膜積層構造体の製造装置およびヘテロ構造体に関し、例えば、ボトムアップ系のシステムとトップダウン系のシステムとの統合に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a thin film multilayer structure, a thin film multilayer structure, a functional element, a method for manufacturing a functional element, a manufacturing apparatus for a thin film multilayer structure, and a heterostructure, for example, a bottom-up system and a top-down system It is related to the integration with other systems.

従来の機能素子は、半導体集積回路に代表されるように、微細加工に基づくトップダウンのアプローチで製造されたものが主流である。そして、特に半導体素子に関しては、バーディーン(Bardeen)らによるトランジスタの発明や、ノイス(Noyce)らによる半導体集積回路の発明を経て現在、このトップダウンのアプローチに基づく巨大な半導体エレクトロニクス産業が興っている。
一方、トップダウンのアプローチは様々な点で限界が見え始めているため、この限界を打破する手法として、自己組織化などによるボトムアップのアプローチが近年注目され、盛んに研究されている。
なお、細胞系も神経系も各場所において自律分散的に時間とともに連続的に拡大・成長することが報告されており(非特許文献1)、これはボトムアップの範疇に属する。
R.R.Llinas, The Biology of the Brain, p.94, W.H.Freeman & Company, NY,1989
Conventional functional elements, as represented by semiconductor integrated circuits, are mainly manufactured by a top-down approach based on microfabrication. In particular, with regard to semiconductor devices, a huge semiconductor electronics industry based on this top-down approach has been developed through the invention of transistors by Bardeen et al. And the invention of semiconductor integrated circuits by Noyce et al. ing.
On the other hand, the top-down approach has begun to show limits in various respects, and as a technique for overcoming this limit, a bottom-up approach by self-organization has recently attracted attention and has been actively studied.
It has been reported that both the cell system and the nervous system expand and grow continuously with time in an autonomous and distributed manner at each location (Non-Patent Document 1), and this belongs to the bottom-up category.
RRLlinas, The Biology of the Brain, p.94, WHFreeman & Company, NY, 1989

また、ボトムアップでは、自律分散局所性により各部が局所ルールに従って勝手に構造形成していくが、この構造形成には四つのタイプ(一定、周期的[入れ子的]、機能構造的、ランダム)があることがセルラーオートマトンを使って示されている(非特許文献2)。
S.Wolfram, A New Kind of Science, pp.51-81, Wolfram Media Inc., IL, USA, 2002
Also, in the bottom-up, each part forms a structure arbitrarily according to local rules due to autonomous distributed locality. There are four types of structure formation (constant, periodic [nested], functional structure, and random). It has been shown using a cellular automaton (Non-Patent Document 2).
S. Wolfram, A New Kind of Science, pp.51-81, Wolfram Media Inc., IL, USA, 2002

また、ドリフト速度の一定性に基づき、時間とともに連続的に移動する2次電子(素粒子の飛跡に沿って生成する電子)を利用した素粒子検出器としてタイムプロジェクションチェンバー(Time Projection Chamber,TPC)の改良が本発明者らにより報告されている(非特許文献3)。
P.Nemethy, P.Oddone, N.Toge, and A.Ishibashi, Nuclear Instruments andMethods 212 (1983)273-280
In addition, based on the constant drift velocity, Time Projection Chamber (TPC) is an elementary particle detector that uses secondary electrons that move continuously with time (electrons generated along the track of elementary particles). Has been reported by the present inventors (Non-patent Document 3).
P. Nemethy, P. Oddone, N. Toge, and A. Ishibashi, Nuclear Instruments and Methods 212 (1983) 273-280

また、金属界面により形成されるナノ空間、特に、2次元試料平面とこれに対向する探針との局所空間に観測されているプラズモン励起による表面増強効果など、有用で興味深い物理現象が観測されている(非特許文献4)。
二又等、日本分光学会、平成14年度春季講演会シンポジウム「顕微振動分光法の最前線」講演要旨集、pp.20-23
In addition, useful and interesting physical phenomena such as the surface enhancement effect by plasmon excitation observed in the nanospace formed by the metal interface, especially in the local space between the two-dimensional sample plane and the probe facing it, have been observed. (Non-Patent Document 4).
Futama et al., Spectroscopical Society of Japan, 2002 Spring Lecture Symposium “Frontiers of Microvibration Spectroscopy”, pp.20-23

また、有機金属化学気相成長法(MOCVD法)を用いた半導体成長において成長方向に1原子層の分解能が得られることが本発明者により報告されている(非特許文献5)。
A.Ishibashi, MOCVD-grown Atomic Layer Superlattices, Spectroscopy of Semiconductor Microstructures, eds.G. Fasol, A. Fasolino, P. Lugli, Plenum Press, NY, 1989
Further, it has been reported by the present inventor that a single atomic layer resolution can be obtained in the growth direction in semiconductor growth using metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) (Non-patent Document 5).
A.Ishibashi, MOCVD-grown Atomic Layer Superlattices, Spectroscopy of Semiconductor Microstructures, eds.G. Fasol, A. Fasolino, P. Lugli, Plenum Press, NY, 1989

また、電気化学的成長においても、その機構の詳細が知られている(非特許文献6)。
春山志郎、表面技術者のための電気化学 p.112, 丸善、東京、2001
The details of the mechanism are also known in electrochemical growth (Non-patent Document 6).
Shiro Haruyama, Electrochemistry for Surface Engineers p.112, Maruzen, Tokyo, 2001

また、電気化学分野において、中和した高分子電解質を水中に分散させた溶液に被塗物と対極とを浸漬し、被塗物と対極との間に直流電流を印加して被塗物に高分子電解質を析出させることができることが知られている(非特許文献7)。
山岡亜夫監修「実用高分子レジスト材料の新展開−フォトポリマーとしての応用展開−」、第6章、シーエムシー出版、1996年
Also, in the electrochemical field, the object to be coated and the counter electrode are immersed in a solution in which a neutralized polymer electrolyte is dispersed in water, and a direct current is applied between the object to be coated and the counter electrode to It is known that a polymer electrolyte can be deposited (Non-patent Document 7).
Supervised by Atsuo Yamaoka, “New Development of Practical Polymer Resist Materials—Application Development as Photopolymers”, Chapter 6, CMC Publishing, 1996

また、幅約40nmの金属ワイヤーの十字配置の交差部に分子エレメントをはさんだ構造が報告されている(非特許文献8)。
Y. Chen, D. A. A. Ohlberg, X. Li, D. R. Stewart, R. S. Williams, J. O. Jeppesen, K. A. Nielsen, J. F. Stoddart, D. L. Olynick, and E. Anderson, Nanoscale molecular switch devices fabricated by imprint lithography, Appl. Phys. Lett. 82 (2003)1610
In addition, a structure in which a molecular element is sandwiched between crossed portions of a metal wire having a width of about 40 nm has been reported (Non-Patent Document 8).
Y. Chen, DAA Ohlberg, X. Li, DR Stewart, RS Williams, JO Jeppesen, KA Nielsen, JF Stoddart, DL Olynick, and E. Anderson, Nanoscale molecular switch devices fabricated by imprint lithography, Appl. Phys. Lett. 82 (2003) 1610

また、ボトムアップの範疇の他の例として自己組織前進自律的階層獲得(self-organized progressive hierarchical acquisition,SOPHIA)化による構造形成の方法やニューロンの成長方法が提案されている(非特許文献9、10)ほか、一般に生命・生体系に遍く見られる遺伝子支配による形態発現(遺伝子由来構造)がある。他方、トップダウンの範疇の他の例としてはMEMS(micro electromechanical systems)系やマイクロケミカルリアクターがあるほか、一般的にはホモ・ファベルとしての人間の脳による構造物形成(脳由来構造)が挙げられる(非特許文献11)。
特開2000−216499号公報 国際公開第02/35616号パンフレット 養老 猛、「唯脳論」、青土社、1989年
Further, as another example of the bottom-up category, a structure formation method and a neuron growth method using self-organized progressive hierarchical acquisition (SOPHIA) have been proposed (Non-Patent Document 9, 10) In addition, there is morphological expression (gene-derived structure) by gene control that is generally found in life and biological systems. On the other hand, other examples of the top-down category include micro electromechanical systems (MEMS) systems and micro chemical reactors, and generally the formation of structures by the human brain (brain-derived structures) as homo-fabrics. (Non-patent Document 11).
JP 2000-216499 A International Publication No. 02/35616 Pamphlet Takeshi Yoro, “Theory of Brains”, Seidosha, 1989

また、固体電解質における金属原子移動に基づいた、金属微細架橋を利用したナノブリッジ(NanoBridge) 構造と呼ばれるものが知られている(非特許文献12)。
[平成16年2月18日検索]、インターネット〈URL:http://www.nec.co.jp/press/ja/0402/1801-01.htm〉
Moreover, what is called a nano bridge (NanoBridge) structure using metal fine cross-linking based on metal atom movement in a solid electrolyte is known (Non-patent Document 12).
[Search February 18, 2004], Internet <URL: http://www.nec.co.jp/press/en/0402/1801-01.htm>

また、スピントンネル接合の磁気インピーダンスの周波数依存性について報告されている(非特許文献13)。
Jpn. J. Appl. Phys. Vol.42 (2003)pp.1246-1249
In addition, the frequency dependence of the magnetic impedance of the spin tunnel junction has been reported (Non-patent Document 13).
Jpn. J. Appl. Phys. Vol.42 (2003) pp.1246-1249

また、トランジスタおよびLC回路からなる発振回路におけるトランジスタとLC回路との帰還ループの一部にスピントンネル接合素子を接続するとともに、スイッチング手段を設け、このスイッチング手段のスイッチング周波数によって磁気データの読み取り速度を規定するようにした磁気センサを再生用磁気ヘッドとして用いる磁気記録装置が提案されている(特許文献1)。
特許第3557442号明細書
In addition, a spin tunnel junction element is connected to a part of the feedback loop between the transistor and the LC circuit in the oscillation circuit composed of the transistor and the LC circuit, and a switching means is provided, and the reading frequency of the magnetic data is increased by the switching frequency of the switching means. There has been proposed a magnetic recording apparatus that uses a magnetic sensor defined as a reproducing magnetic head (Patent Document 1).
Japanese Patent No. 3557442

また、ラングミュア−ブロジェット法(LB法)による累積膜(LB膜)の形成方法として、垂直浸漬法(非特許文献14〜16)や円筒回転法(非特許文献17、特許文献2)が知られている。
「よいLB膜をつくる実践的技術」石井淑夫著 東京:共立出版(1989)(表面・薄膜分子設計シリーズ/日本表面科学会編;9)p1〜16 「界面ハンドブック」岩沢康裕ほか監修 東京:エヌ・ティー・エス(2001)p29〜35 「薄膜作製応用ハンドブック」権田俊一監修:多賀康訓、塚田俊久、平尾孝編 東京:エヌ・ティー・エス(1995)p508〜514 Thin Solid Films,115(1984)pp.85-88 英国特許出願公開第2144653号明細書
Further, as a method for forming a cumulative film (LB film) by the Langmuir-Blodgett method (LB method), a vertical immersion method (Non-Patent Documents 14 to 16) and a cylindrical rotation method (Non-Patent Document 17 and Patent Document 2) are known. It has been.
"Practical technology to make good LB films" by Ishii Ikuo Tokyo: Kyoritsu Shuppan (1989) (Surface and Thin Film Molecular Design Series / Japan Surface Science Society; 9) p1-16 “Interface Handbook” supervised by Yasuhiro Iwasawa et al. Tokyo: NTS (2001) p29-35 "Thin Film Application Handbook" Supervised by Shunichi Gonda: Yasunori Taga, Toshihisa Tsukada, Takashi Hirao Tokyo: NTS (1995) p508-514 Thin Solid Films, 115 (1984) pp. 85-88 British Patent Application No. 2146653

また、LB膜を連続的に累積する方法として、一定の表面圧で単分子膜を基板に押し付ける過程に空気流や水流あるいは傾斜を利用するなど、非交互的(ノンレシプロカル)な方法を用いることが知られている(特許文献3〜5)。
特許第3262472号明細書 特開平11−42455号公報 特開平8−103718号公報
In addition, as a method of continuously accumulating the LB film, a non-reciprocal method such as an air flow, a water flow, or a gradient is used in the process of pressing the monomolecular film against the substrate with a constant surface pressure. Is known (Patent Documents 3 to 5).
Japanese Patent No. 3262472 Japanese Patent Laid-Open No. 11-42455 JP-A-8-103718

また、LB膜は耐熱性と力学的強度とが不足しているため、LB膜積層体として大きなものを作ることができないという問題が指摘されている(非特許文献18、19)。
「界面ハンドブック」岩沢康裕ほか監修 東京:エヌ・ティー・エス(2001)p790 [平成16年8月5日検索]、インターネット〈URL:http://www.appi.keio.ac.jp/shiratori/seimei/research/selfasmbly/selfasmbly.html 〉
In addition, since the LB film has insufficient heat resistance and mechanical strength, it has been pointed out that a large LB film stack cannot be produced (Non-patent Documents 18 and 19).
“Interface Handbook” supervised by Yasuhiro Iwasawa and others Tokyo: NTS (2001) p790 [Search August 5, 2004], Internet <URL: http://www.appi.keio.ac.jp/shiratori/seimei/research/selfasmbly/selfasmbly.html>

また、累積膜の形成方法として交互吸着法も知られている(非特許文献20、21)。
「界面ハンドブック」岩沢康裕ほか監修 東京:エヌ・ティー・エス(2001)p33〜35 「薄膜作製応用ハンドブック」権田俊一監修:多賀康訓、塚田俊久、平尾孝編 東京:エヌ・ティー・エス(1995)p520〜524
An alternate adsorption method is also known as a method for forming a cumulative film (Non-Patent Documents 20 and 21).
"Interface Handbook" supervised by Yasuhiro Iwasawa and others Tokyo: NTS (2001) p33-35 "Thin Film Application Handbook" Supervised by Shunichi Gonda: Yasunori Taga, Toshihisa Tsukada, Takashi Hirao Tokyo: NTS (1995) p520-524

また、LB膜の原料については種々のものが知られている(例えば、特許文献6、7)。
特許第2731171号明細書 特開平6−132517号公報
Various materials for the LB film are known (for example, Patent Documents 6 and 7).
Japanese Patent No. 2731171 JP-A-6-132517

また、摩擦転写法による配向した薄膜形成が報告されている(非特許文献22)。
Nature 352(1991)pp.414-417
In addition, formation of an oriented thin film by a friction transfer method has been reported (Non-Patent Document 22).
Nature 352 (1991) pp.414-417

上述のトップダウン系とボトムアップ系とを統合することができれば、両者の利点を最大限活かすことができ、従来にない新たな機能素子の実現が可能になると考えられるが、本発明者らの知る限り、これまで、そのための有効な具体的手法は何ら提案されていなかった。
そこで、この発明が解決しようとする課題は、ボトムアップ系とシリコンLSIに代表されるトップダウン系との利点を最大限活かすことができる高機能の機能素子およびその製造方法を提供することである。
この発明が解決しようとする他の課題は、上記の機能素子の製造に用いて好適な薄膜積層構造体ならびにその製造方法および製造装置を提供することである。
この発明が解決しようとするさらに他の課題は、各種の機能素子に用いて好適なヘテロ構造体を提供することである。
上記課題およびその他の課題は、添付図面を参照した本明細書の以下の記述により明らかとなるであろう。
If the above-mentioned top-down system and bottom-up system can be integrated, it is considered that the advantages of both can be utilized to the maximum, and it is possible to realize a new functional element that has not existed before. As far as we know, no effective concrete method has been proposed so far.
Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to provide a high-functional device capable of making the most of the advantages of the bottom-up system and the top-down system represented by silicon LSI, and a method for manufacturing the same. .
Another problem to be solved by the present invention is to provide a thin film laminated structure suitable for use in the production of the functional element, a method for producing the same, and a production apparatus.
Still another problem to be solved by the present invention is to provide a heterostructure suitable for use in various functional elements.
The above and other problems will become apparent from the following description of the present specification with reference to the accompanying drawings.

本発明者らは、従来技術が有する上記の課題を解決すべく、鋭意考察を行った。以下にその概要について説明する。
周知のように、トップダウンのアプローチによる半導体デバイスの製造においては、フォトリソグラフィーを用いた2次元のパターニングが多用される。図1Aに半導体デバイスの一例としてMOSLSI(例えば、メモリ)を示す。図1Aに示すように、2次元のパターニングは通常、UV(紫外線)、EUV(極紫外線)フォトリソグラフィーや、電子線リソグラフィーを用いて、半導体基板において空間的に横方向の情報の交換を行うことなく、各時点で一気に(一括露光、現像、エッチングなど各要素プロセスが行われる時刻、時刻において瞬間的につまり、時間軸上の一点一点で)行われている。すなわち、2次元のパターニングの大きな特徴は時間が非連続、散発的(sporadic)に織り込まれていることである。
In order to solve the above-described problems of the prior art, the present inventors have conducted intensive studies. The outline will be described below.
As is well known, two-dimensional patterning using photolithography is frequently used in the manufacture of semiconductor devices by a top-down approach. FIG. 1A shows a MOS LSI (for example, a memory) as an example of a semiconductor device. As shown in FIG. 1A, two-dimensional patterning typically involves exchanging spatially lateral information in a semiconductor substrate using UV (ultraviolet), EUV (extreme ultraviolet) photolithography, or electron beam lithography. Rather, it is performed at each time (at a time when each elemental process such as batch exposure, development, and etching is performed, instantaneously at the time, that is, one point at a time on the time axis). That is, a major feature of two-dimensional patterning is that time is discontinuously and sporadically woven.

2次元のパターニングでは、フォトレジストに対する、フォトマスクを使った一括露光により構造が決まるので、構造形成においては構造間の横方向の情報の交換はない。すなわち、因果律は主に、面内ではなく面と垂直方向の相互作用の中に存在する(out-of-plane causality) 。2次元のパターニングでは、図1Bに示すように、大局的ルールの存在のもと、ブロック構造をとり、また各ブロック毎にある特別な方位が存在するため、空間構造は一般に、微視的にも巨視的にも非等方的になる。言い換えれば、構造は外在的要因から決まっており、回路設計図の実空間表現にすぎないと言える。また、基板上の構造の変化量は、時間に対してδ関数状のパルス列となる。
このように、トップダウン系は、いわば非連続的に時間が投影された非等方的な(方向性のある) 構造である。今、系が時間連続投影性あるいは空間等方性を有するときそれぞれ↑と記し、時間非連続投影性あるいは空間非等方性を有するときそれぞれ↓と記し、例えば、系が時間連続投影性と空間等方性とを有するとき、(時間投影性、空間方位性)=(↑、↑)のように記すことにすると、トップダウン系は時間非連続投影性と空間非等方性とを有するため、(時間投影性、空間方位性)=(↓、↓)と表される。
In the two-dimensional patterning, since the structure is determined by batch exposure using a photomask with respect to the photoresist, there is no exchange of lateral information between the structures in the structure formation. That is, causality exists mainly in out-of-plane causality rather than in-plane interaction. In the two-dimensional patterning, as shown in FIG. 1B, in the presence of a global rule, the block structure is taken, and there is a specific direction for each block. Become macroscopically anisotropic. In other words, the structure is determined by external factors, and can be said to be just a real space representation of the circuit design drawing. The amount of change in the structure on the substrate is a pulse train having a δ function with respect to time.
Thus, the top-down system is an anisotropic (directional) structure in which time is projected in a non-continuous manner. Now, when the system has time-continuous projectability or spatial isotropy, it is marked with ↑, and when the system has time-noncontinuous projection or spatial anisotropy, it is marked with ↓, respectively. If it is written as (temporal projection, spatial orientation) = (↑, ↑), the top-down system has temporal discontinuity and spatial anisotropy. , (Time projection, spatial orientation) = (↓, ↓).

一方、すでに述べたように、最近その重要性が認識されてきたもうひとつの流れはボトムアップ系である。そのシステムとしては、例えば半導体量子ドットに代表される無機物系の自己組織化系がある。また、生物系の細胞の培養では、図2Aに示すような細胞および神経系の成長が挙げられる。図2Aにおいて、符号11は生体組織体、12は神経、13は細胞を示す。細胞系も神経系も各場所において自律分散的に時間とともに連続的に拡大・成長することは、すでに述べたとおりである(非特許文献1)。
図2Bに示すように、ボトムアップでは、自律分散局所性により各部が局所ルールに従って勝手に構造を形成していくため、時間が連続的に投影されている。このとき、例えば、図1Aの場合と同様の2次元的広がりを持つボトムアップ構造(例えば、膀胱上皮細胞(図2C)など)では、因果律は面内に存在する(in-plane causality) 。S. Wolframがセルラーオートマトンを使って示しているように、この構造形成には四つのタイプI〜IV(一定、周期的[入れ子的] 、機能構造的、ランダム)がある(非特許文献2)。また、ボトムアップ系では、局所ルールに従うことから、大局的にはこれといった特別な方向が存在しないため、空間構造は一般に等方的になる。この場合、全体構造は、生成則に則って内在的要因から決まる。構造の変化量は、時間に対してスムーズな連続線となる。
このように、ボトムアップ系は、時間が連続的に投影された等方的な(方向性のない)構造であるので、上記の記法に従うと(時間投影性、空間方位性)=(↑、↑)と表される。
さて、生物は、遺伝子により支配される体組織性に基づくボトムアップ性と脳による統御性に基づくトップダウン性とをうまく絡み合わせて、総体としてそれらの統合を具現化している。より具体的には、体組織形成におけるボトムアップ性と脳によるトップダウン性との統合を、長い進化の過程を経て、受精卵からの個体の成長に際し、細胞に神経系を付随させることにより行っている。
すなわち、図2Bに示すように、ボトムアップの起こった細胞の集合体では、神経系という連絡網を随伴することで各場所へのアクセスが可能となり、この神経系を介して脳からの指令・制御・情報抽出などが行われる。自己組織化体としての生物にはこの随伴神経系があることが本質的である。
On the other hand, as already mentioned, another trend that has recently been recognized as important is the bottom-up system. As such a system, for example, there is an inorganic self-organization system represented by semiconductor quantum dots. In the culture of biological cells, cell and nervous system growth as shown in FIG. 2A can be mentioned. In FIG. 2A, the code | symbol 11 shows a biological tissue body, 12 shows a nerve, 13 shows a cell. As described above, the cell system and the nervous system both expand and grow continuously with time in an autonomous and distributed manner at each location (Non-Patent Document 1).
As shown in FIG. 2B, in the bottom-up, time is continuously projected because each part arbitrarily forms a structure according to a local rule by autonomous distributed locality. At this time, for example, in a bottom-up structure (for example, bladder epithelial cells (FIG. 2C), etc.) having the same two-dimensional extent as in FIG. 1A, the causality is in-plane causality. As S. Wolfram shows using cellular automata, there are four types of structure I to IV (constant, periodic [nested], functional structure, random) (Non-Patent Document 2). . Further, in the bottom-up system, since the local rules are obeyed, there is no such special direction as a whole, so that the spatial structure is generally isotropic. In this case, the overall structure is determined from intrinsic factors according to the generation rule. The amount of change in structure is a continuous line that is smooth with respect to time.
Thus, since the bottom-up system is an isotropic (non-directional) structure in which time is continuously projected, according to the above notation (temporal projection, spatial orientation) = (↑, ↑).
By the way, the living body successfully entangles the bottom-up property based on the body organization controlled by genes and the top-down property based on the control by the brain, and embodies their integration as a whole. More specifically, the integration of bottom-up in body tissue formation and top-down by the brain is performed by attaching the nervous system to cells during the growth of individuals from fertilized eggs through a long evolutionary process. ing.
That is, as shown in FIG. 2B, in the aggregate of cells in which bottom-up has occurred, it is possible to access each place by accompanying a communication network called the nervous system. Control and information extraction are performed. It is essential that living organisms as self-organized bodies have this associated nervous system.

一方、系を有効に運用するには、制御系は被制御系よりはるかに少ない「体積」で情報伝達・制御を行わなければならない。生体系は、そのために、3次元の細胞系に対し神経系という1+α(ただし、0<α<1)のフラクタル次元のひもをつけていると言える。伝達・制御系の次元は常に細胞系の次元より小さいことが必要である。この神経系は生体内に3次元的に張り巡らされている。
生体は、このように、受精卵の発生からの経過時間が連続的に投影された神経系というボトムアップの自己相似的な低次元性構造物を通じて、いわば最小限のセットアップによって、細胞系という3次元性を持つ別種のボトムアップ系を制御・統合している。
On the other hand, in order to operate the system effectively, the control system must perform information transmission and control with a much smaller “volume” than the controlled system. Therefore, it can be said that the biological system has a 1 + α (however, 0 <α <1) fractal dimension string as a nervous system with respect to a three-dimensional cell system. The dimension of the transmission / control system must always be smaller than the dimension of the cell system. This nervous system is stretched three-dimensionally in the living body.
In this way, the living body passes through a bottom-up self-similar low-dimensional structure called a nervous system onto which the elapsed time from the development of a fertilized egg is continuously projected, so to speak, a cell line 3 It controls and integrates another kind of bottom-up system with dimensionality.

他方、上述のような生体そのもののシステム以外にも、人工のシステムにおいて、リジッドな固体系ではないが、ドラム缶様の容器中に充填されたガスという最小限のセットアップにおいて、経過時間の空間座標への連続的投影を利用し、フルに3次元的に空間アドレスを認知するシステムとして第3図に示すようなTPCがあり、本発明者らによりその開発および優れた性能が報告されている(非特許文献3)。
このTPCについて少し詳しく説明すると、図3に示すように、ガスの入った円筒形状のTPC21の両端から入射した電子ビーム22と陽電子ビーム23とが衝突して新たな素粒子24がジェット状に生成する。この素粒子24の飛跡に沿って生成した電子25は、軸方向に一定のドリフト速度で、TPC21の両端にあるセクター26と呼ばれる2次元検出器へ到達するので、上記の衝突時刻を起点としたときのセクター26への到達までの経過時間で軸方向、すなわちz方向の位置が分かる。図4はセクター26の部分の拡大図であり、符号26aはセンスワイヤー、26bはグリッド、26cはパッド、26dは電気力線を示す。図4に示すように、セクター26のセンスワイヤー26aの部分で電子がアバランシェを引き起こし、それによって電気信号をセンスワイヤー26aとその下部に存在するパッド26cとに与えることでx、y方向の位置が求まる。こうして3次元位置が求まるが、z方向の位置は、電子のドリフト速度が一定であることに起因して上述のように時間情報が空間に投影されている。この特徴からそのシステムはタイムプロジェクション(時間投影)チェンバーと呼ばれ、この空間への時間投影のコンセプトの有用性を実証するひとつの例となっている。
On the other hand, in addition to the system of the living body itself as described above, in an artificial system, it is not a rigid solid system, but in a minimal setup of gas filled in a drum-like container, to the spatial coordinates of the elapsed time As shown in FIG. 3, there is a TPC as shown in FIG. 3 as a system for fully recognizing a spatial address in three dimensions using the continuous projection of the above, and the inventors have reported its development and excellent performance (non- Patent Document 3).
This TPC will be described in detail. As shown in FIG. 3, the electron beam 22 and the positron beam 23 incident from both ends of a cylindrical TPC 21 containing gas collide with each other to generate new elementary particles 24 in a jet shape. To do. The electrons 25 generated along the tracks of the elementary particles 24 reach the two-dimensional detectors called sectors 26 at both ends of the TPC 21 at a constant drift speed in the axial direction. The position in the axial direction, i.e., the z-direction, can be found from the elapsed time until reaching the sector 26 at that time. FIG. 4 is an enlarged view of a portion of the sector 26. Reference numeral 26a denotes a sense wire, 26b denotes a grid, 26c denotes a pad, and 26d denotes a line of electric force. As shown in FIG. 4, the electrons cause avalanche in the sense wire 26a portion of the sector 26, and thereby an electric signal is applied to the sense wire 26a and the pad 26c existing below the sense wire 26a. I want. In this way, the three-dimensional position is obtained, but the time information is projected on the space in the z direction as described above because the electron drift velocity is constant. Because of this feature, the system is called a time projection chamber, which is an example that demonstrates the usefulness of this concept of time projection into space.

セクター26では、いわばセンスワイヤー26aとパッド26cとの間の状態が読み出されている。つまり、一種の情報読み出しが行われており、局所アドレシングを行っているとみなすことができる。パッド26cの代わりに例えばワイヤーとワイヤーとを近接させて交差させても同様の作用が生じる。図4では、センスワイヤー26aという微小電極の近傍の電場集中の様子が端的に示されている。強い電場を生じるにはなるべく細いセンスワイヤー26aが望ましいが、このようにTPCは時間の空間への投影と、細い構造体の交差部における電場集中(およびそれに伴なう信号増幅)という2つの重要な特徴を有している。   In the sector 26, the state between the sense wire 26a and the pad 26c is read out. That is, a kind of information reading is performed, and it can be considered that local addressing is performed. For example, the same effect can be obtained even if wires are brought close to each other and crossed instead of the pad 26c. In FIG. 4, the state of the electric field concentration in the vicinity of the microelectrode called the sense wire 26a is simply shown. A thin sense wire 26a is desirable to generate a strong electric field. Thus, TPC has two important functions: projection of time into space and electric field concentration (and accompanying signal amplification) at the intersection of thin structures. It has the following features.

さて、ムーア(Moore)の法則に代表されるロードマップに沿った展開を示すシリコンLSIは、いわゆるトップダウン型のデバイスおよびシステムの代表格であるが、そのサイズ上、動作パワー上(環境温度上)、ならびに製造設備投資上の限界が言われているけれども、根本的な解決策は見出されておらず、早晩、限界を迎えると危惧されて久しい。
トップダウン型に対するアンチテーゼとしてボトムアップが叫ばれて注目されているが、その最大の難点は、個別アドレスができないという点である。
ナノスケールでは、生物由来の機能と非生物由来の機能とが、同じ相互作用機構(究極的には電磁相互作用)にまで還元できるので、進展の著しいナノテクノロジーは、非生物と生物とを統合する潜在的重要性を秘めているが、依然として本格的実用化に至っていない。
Now, silicon LSIs that show development along the road map represented by Moore's law are representative of so-called top-down devices and systems. However, their size, operating power (environmental temperature) ), As well as the limits on manufacturing equipment investment, but no fundamental solution has been found, and it has long been feared that the limit will be reached sooner or later.
Although the bottom-up is screamed as an antithesis for the top-down type, the biggest difficulty is that individual addresses cannot be used.
At the nanoscale, biological and non-biological functions can be reduced to the same interaction mechanism (ultimately electromagnetic interaction), so remarkable nanotechnology has integrated non-biological and biological functions. However, it has not yet reached full-scale practical use.

すなわち、従来技術の延長線上にある微細構造の作製方法は、EUVや電子線リソグラフィーなどを使うものか、分子などを用いるいわゆるボトムアップのものがあるが、両者をつなぎ、さらには結合によりシナジーを見出そうとするデバイス・システムはない。これは、上述の時間連続投影性と空間等方性とに関する記法に従うと、ボトムアップという(時間投影性、空間方位性)=(↑、↑)のシステムとトップダウンという(時間投影性、空間方位性)=( ↓、↓) のシステムとの両者がまったく正反対の、すなわち↑対↓という性格を持つため、水と油とが相容れないのとまったく同様に、両者の間に接点を見出すことが難しいことによる。   In other words, there are two methods for producing a microstructure on the extension line of the prior art, one using EUV or electron beam lithography, or the so-called bottom-up method using molecules. There is no device system to find. According to the notation regarding time-continuous projectability and spatial isotropy described above, bottom-up (time projection, spatial orientation) = (↑, ↑) system and top-down (time projection, space (Direction) = (↓, ↓) The system is completely opposite, that is, ↑ vs. ↓, so it is possible to find a contact point between them just as water and oil are incompatible. It ’s difficult.

ナノスケールの世界と巨視的スケールの世界とをつなぐことは、ナノテクノロジー分野で今後得られる新しい効果や機能を既存のシリコンベースのITインフラ構造と接続し、相乗効果を引き出そうとする際に避けて通れない関門である。しかし、未だ嘗て誰もその接続に十分に成功していないと考えられる。
ナノテクノロジーを通じてその高度な効能が期待されるボトムアップ物質系はこのようにナノスケールで個別アドレシング可能な仕組みがないため、本格的な実用化に至っていない。
Connecting the nanoscale world to the macroscopic world should be avoided when trying to bring out new synergies by connecting new effects and functions that will be obtained in the nanotechnology field to the existing silicon-based IT infrastructure structure. It is a barrier that cannot be passed. However, it is still believed that no one has been successful enough to connect.
The bottom-up material system, which is expected to have high efficacy through nanotechnology, has not yet been put into full-scale practical use because there is no mechanism for individual addressing at the nanoscale.

これはすなわち、人工のボトムアップ系では、生体の脳と体組織とを結ぶ神経に相当するボトムアップの主体に随伴する制御ラインを設けることに成功していないため、これがトップダウン・ボトムアップ両系統の接続をこれまで困難にしてきたといえる。
時間とともに成長して3次元的に構造を張り巡らしアクセスするという生体の神経系の備える特徴を部分的に満たす、似て非なるシステムとして上述のTPCがある。これは、電子の一定ドリフト速度に基づく時間連続投影性と、細い導電構造体の交差部における信号増幅に基づくシステム全体への3次元的なアクセスという2つの重要な特徴を有しているが、このTPCはその内部にガスを含むので、完全な固体デバイスとしては成立していない。
In other words, artificial bottom-up systems have not succeeded in providing a control line associated with the bottom-up subject corresponding to the nerve connecting the brain and body tissue of the living body. It can be said that the connection of the system has been difficult so far.
There is the above-mentioned TPC as a similar and non-similar system that partially satisfies the characteristics of the nervous system of the living body that grows with time and stretches the structure three-dimensionally and accesses it. It has two important features: time continuous projection based on constant electron drift velocity and three-dimensional access to the entire system based on signal amplification at the intersection of thin conductive structures, Since this TPC contains gas inside, it is not a complete solid state device.

すでに述べたように、従来、トップダウン系をなす半導体集積回路(例えば、メモリー)などの2次元構造体の製造には、図1Aに示すような一括露光によるパターニングが用いられる。この場合、分解能はx、yの2方向に要求されるが、その精度は現在の最高の分解能でも、生産レベルで70nm程度、研究室のチャンピオンデータでも数nm程度であり、しかもこれはバルクサイズ全体に亘っては実現されていない。
また、2次元試料平面とこれに対向する探針との局所空間で観測されているプラズモン励起による表面増強効果など、有用で興味深い物理現象が観測されているが(非特許文献4)。このような物理現象を担いうるナノ構造体を例えばmm〜cmのバルクサイズに亘って並列多重化したシステムは存在しない。すなわち、ナノスケールで稠密な構造を有し、しかも個別アクセスが可能な、ナノ離散化バルクサイズ構造体をなす物質は存在しない。
As described above, conventionally, patterning by collective exposure as shown in FIG. 1A is used for manufacturing a two-dimensional structure such as a semiconductor integrated circuit (for example, a memory) having a top-down system. In this case, the resolution is required in two directions, x and y. The accuracy is the highest resolution at present, about 70 nm at the production level, and several nanometers for the laboratory champion data. It has not been realized as a whole.
In addition, useful and interesting physical phenomena such as a surface enhancement effect by plasmon excitation observed in a local space between a two-dimensional sample plane and a probe facing the plane are observed (Non-patent Document 4). There is no system in which nanostructures that can take on such physical phenomena are multiplexed in parallel over a bulk size of, for example, mm to cm. That is, there is no substance that forms a nano-discretized bulk size structure that has a dense structure on the nano scale and can be accessed individually.

上記の課題の解決は、いわば、水と油とを結ぶところの石鹸の性質(両親媒性)あるいは細胞系と脳系との間を結ぶところの神経系に相当する資質を備えた接続中間層あるいは接続プラットフォームを用意することにより達成することができ、特に、人工神経系によりボトムアップ系とトップダウン系とをつないだ配置を取ることにより達成することができる。
より詳細には、(時間投影性、空間方位性)=(↑、↑)のボトムアップ系と(時間投影性、空間方位性)=(↓、↓)のトップダウン系との間に、第3の構造として(時間投影性、空間方位性)=(↑、↓)の性質を持つ系を挿入することにより達成することができる。このために、人工のボトムアップ系で神経に相当する随伴ラインを設ける。あるいは、あらかじめ設けておいた随伴系のそばに自己組織化系を成長させる。
The solution to the above problem is to say, a connected intermediate layer with the properties of soap (amphipathic) that connects water and oil, or qualities that correspond to the nervous system that connects the cell system and the brain system. Alternatively, it can be achieved by preparing a connection platform, and in particular, it can be achieved by taking an arrangement in which a bottom-up system and a top-down system are connected by an artificial nervous system.
More specifically, between the bottom-up system (time projection, spatial orientation) = (↑, ↑) and the top-down system (time projection, spatial orientation) = (↓, ↓) This can be achieved by inserting a system having the property of (time projection, spatial orientation) = (↑, ↓) as the structure 3. For this purpose, an accompanying line corresponding to a nerve is provided in an artificial bottom-up system. Alternatively, a self-organizing system is grown beside an adjoining system provided in advance.

図5に示すように、1次元超格子31の成長を、時間が投影されたものとして起こさせる。ここで、1次元超格子31の成長方向の空間座標は時間の流れをそのまま表しているため、これは時間が連続的に空間構造へ投影された系と言える。制御された成長速度、望ましくは一定の成長速度を用いることにより、時間(座標)による空間構造の連続的な制御を行う。また、成長方向という特別な方位を存在させることにより、空間構造を一般に非等方的とすることができる。
また、1次元超格子31は、同心円状超格子、あるいは一般に同心円状ヘテロ物質交互積層体の一部を切り取った構造としても得られることはいうまでもない。
As shown in FIG. 5, the growth of the one-dimensional superlattice 31 is caused to occur as a projection of time. Here, since the spatial coordinates in the growth direction of the one-dimensional superlattice 31 directly represent the flow of time, it can be said that this is a system in which time is continuously projected onto the spatial structure. By using a controlled growth rate, preferably a constant growth rate, the spatial structure is continuously controlled by time (coordinates). In addition, the presence of a special orientation called the growth direction can make the spatial structure generally anisotropic.
Needless to say, the one-dimensional superlattice 31 can also be obtained as a concentric superlattice or a structure obtained by cutting out a part of a concentric heteromaterial alternating laminate.

さらに、上記のようにして成長させた1次元超格子31の薄片化を行う。その意義は次の点にある。図6Aは1次元超格子31、図6Bは1次元超格子31をワイヤー化した超格子ワイヤー32、図6Cは1次元超格子31を薄片化した超格子薄片33を示す。図6A、図6Bおよび図6Cに示すように、1次元超格子31は確かに成長方向に時間tが織込まれている構造であるが、時間(=成長方向の軸上の一点)にアクセスする際、距離rを指定しても面内座標は無限にあること(図6A)、1次元超格子31をワイヤー化してしまうと、時間(=成長方向の軸上の一点)を指定した時、その部分は量子ドットであるため他所からアクセスができない(図6B)、といった問題があるのに対し、1次元超格子31を薄片化した時には、一義的に位置を決定することができ、かつ、rだけ離れた異なる別の一点(地点)も一義的に定まり、そこから横ラインを通じてアクセスもできる(図6C)。このように、1次元超格子31の薄片化により、上述の(↑、↓)の性質を有する系を実現することができる。   Further, the one-dimensional superlattice 31 grown as described above is thinned. The significance lies in the following points. 6A shows a one-dimensional superlattice 31, FIG. 6B shows a superlattice wire 32 obtained by wire-forming the one-dimensional superlattice 31, and FIG. 6C shows a superlattice flake 33 obtained by thinning the one-dimensional superlattice 31. As shown in FIGS. 6A, 6B, and 6C, the one-dimensional superlattice 31 has a structure in which the time t is woven in the growth direction, but the time (= one point on the axis in the growth direction) is accessed. When the distance r is specified, the in-plane coordinates are infinite (FIG. 6A). When the one-dimensional superlattice 31 is wired, time (= one point on the axis in the growth direction) is specified. However, since the portion is a quantum dot and cannot be accessed from other places (FIG. 6B), when the one-dimensional superlattice 31 is thinned, the position can be uniquely determined, and , R, which are different from each other, are uniquely determined and can be accessed through the horizontal line (FIG. 6C). Thus, by thinning the one-dimensional superlattice 31, a system having the above-mentioned properties (↑, ↓) can be realized.

さらに、図7に示すように、上記の2次元の超格子薄片33をもうひとつの同様な超格子薄片34と互いに90度方位がずれた状態で重ね合わせる。この超格子薄片の2枚重ねで擬似的(離散的)な等方性を回復すると同時に、この2枚重ねで2次元格子を形成することにより、ナノサイズにおいて離散的しかし稠密に空間にアクセスする仕組みができ、これを以って全体で連続的な任意のボトムアップ系に対し個別にアドレスする神経系に相当するものを人工的に付与することができる。   Further, as shown in FIG. 7, the above-described two-dimensional superlattice flake 33 is superposed on another similar superlattice flake 34 with a 90 ° azimuth deviation from each other. Two layers of superlattice flakes restore pseudo (discrete) isotropic properties, while at the same time forming a two-dimensional lattice with two layers of superlattices to access space discretely but densely in nano size. A mechanism can be created, and with this, it is possible to artificially assign an equivalent to the nervous system individually addressing an arbitrary bottom-up system which is continuous as a whole.

図7に示す構造は、図2Aおよび図2Bに示すボトムアップ系が、時間が連続的に投影された等方的な(方向性のない)構造(これを今第1の構造とする) であり、図1Aおよび図1Bに示すトップダウン系が、時間が非連続的に投影された非等方的な(方向性のある)構造(これを今第2の構造とする)であるのと対照的に、丁度それらの中間の性質を有する、時間が連続的に投影された非等方的な(方向性のある)構造(これを今第3の構造とする)であり、ボトムアップ系とその連続時間性を、またトップダウン系とその空間非等方性を共有する。このため、この第3の構造は、ボトムアップ系とトップダウン系との双方に良い親和性を有しており、時間連続投影性および空間等方性具有、つまり(↑、↑)なる性質と時間非連続投影性および空間非等方性具有、つまり(↓、↓)なる性質というまったくの両極端の構造(だからこそそれらの結合がこれまでなされなかった)を結びつけることができる。
しかも、図7に示すように、第3の構造は、上記の超格子薄片を2枚重ね合わせることで離散的な等方性(擬似等方性)を回復させ、ボトムアップ系に2次元的に完全にアクセスすることができる。
The structure shown in FIG. 7 is an isotropic (non-directional) structure in which the bottom-up system shown in FIGS. 2A and 2B is continuously projected (this is now referred to as the first structure). The top-down system shown in FIGS. 1A and 1B has an anisotropic (directional) structure in which time is projected discontinuously (this is now referred to as a second structure). In contrast, it is an anisotropic (directional) structure (this is now the third structure) that is projected in time, with just the intermediate properties, and is a bottom-up system. And its continuous-time property, and its top-down system and its spatial anisotropy. For this reason, this third structure has a good affinity for both the bottom-up system and the top-down system, and has the property of time projection and spatial isotropy, that is, (↑, ↑). It is possible to connect the structures of the extreme extremes of time discontinuity projection and spatial anisotropy, that is, (↓, ↓) properties (that is why they have not been combined so far).
In addition, as shown in FIG. 7, the third structure restores discrete isotropicity (pseudoisotropy) by superimposing two superlattice flakes, and is two-dimensionally bottom-up. Fully accessible.

さらに、すでに述べたように、従来、トップダウン系をなす半導体集積回路などの2次元構造体では一括露光によるパターニングが用いられ、分解能はx、yの2方向に要求され、しかもその精度は現在の最高の分解能でも、数nm程度であるのと対照的に、上記の第3の構造の部分は、時間を空間に投影する手法で形成するため原子層の分解能を持つことができる。このため、たとえボトムアップ部分が分子程度の大きさのユニットからなっていても、そこへ個別アクセスすることが可能となる。
従来のリソグラフィーの分解能限界を乗り越える手法そのものとして、自己組織化を用いる試みがなされている。実際、例えば、自己組織化でできた量子ドットや単一分子を使った2次元メモリでは、数Åオーダーの精度での配列が可能である。しかし、これらの自己組織化微細構造への独立アクセスに関しては方法がない。金属配線などで外からアクセスしようとしても、金属配線をリソグラフィーにより形成するのでは、すでに述べたように、分解能が十分ではない。
Furthermore, as described above, conventionally, patterning by batch exposure is used in a two-dimensional structure such as a semiconductor integrated circuit forming a top-down system, and resolution is required in two directions of x and y, and the accuracy is currently In contrast to the highest resolution of about several nanometers, the portion of the third structure described above can have atomic layer resolution because it is formed by a method of projecting time into space. For this reason, even if the bottom-up portion is composed of a unit having a size of about a molecule, individual access to the unit is possible.
Attempts have been made to use self-organization as a technique to overcome the resolution limit of conventional lithography. Actually, for example, in a two-dimensional memory using a quantum dot or a single molecule formed by self-organization, it is possible to arrange with an accuracy of several orders of magnitude. However, there is no method for independent access to these self-organized microstructures. Even if an attempt is made to access from the outside with a metal wiring or the like, as described above, the resolution is not sufficient when the metal wiring is formed by lithography.

すなわち、トップダウン系で用いられる従来のリソグラフィーでは1原子層オーダーの分解能はまったく得られておらず、また、ボトムアップのみを用いたのでは(分解能はまだしも) 独立アクセスが不可能であったものが、上記の超格子薄片33のように、1次元超格子の成長速度を制御して時間を空間に投影するとともに、これを薄片化して方向性の自由度を最小に絞った構造を用いることにより、トップダウン系とボトムアップ系とを相補的につなぐことができ、1原子層オーダーの分解能と独立アクセスとの両方を達成することができる。すでに述べたように、分解能に関しては、図8に示すように、本発明者により、MOCVD法によるAlAs/GaAs2原子層超格子の成長において成長方向に1原子層の分解能が得られることが示されている(非特許文献5)。ここで、図8A、図8Bおよび図8Cはそれぞれ、透過型電子顕微鏡(TEM)による暗視野像、格子像および回折パターンを示す。   In other words, the conventional lithography used in the top-down system has not achieved a resolution of one atomic layer order, and if only the bottom-up was used (the resolution was still not), independent access was impossible. However, like the superlattice thin piece 33 described above, the growth rate of the one-dimensional superlattice is controlled to project time into space, and the structure is made thin to reduce the degree of freedom of directionality to the minimum. Thus, the top-down system and the bottom-up system can be connected complementarily, and both the resolution of one atomic layer order and independent access can be achieved. As described above, with respect to the resolution, as shown in FIG. 8, the present inventor has shown that the resolution of one atomic layer can be obtained in the growth direction in the growth of the AlAs / GaAs two atomic layer superlattice by the MOCVD method. (Non-Patent Document 5). Here, FIG. 8A, FIG. 8B, and FIG. 8C show a dark field image, a lattice image, and a diffraction pattern by a transmission electron microscope (TEM), respectively.

すでに述べたように、MOCVDの成長機構は本質的に表面拡散とキンク成長とからなり、図9に示す電気化学的成長機構と同じである(非特許文献6)。従って、1次元超格子の成長は電気化学的手法を用いても時間の関数として行うことができる。つまり、電気化学的手法を用いて図6Aに示すような時間の連続的な流れをそのまま表している1次元超格子を成長させることができ、連続的時間座標による空間構造の制御を行うことができる。図1Aおよび図1Bに示す一括露光、現像、エッチングという時間軸上の離散的な点での空間構造の制御に比べ、一桁以上の分解能の向上が可能である。
このため、上記の方法によれば、微細で離散的かつ稠密な繰り返し構造、例えば、金属などの導電体ストリップ/誘電体の繰り返し構造を原子層の精度で形成することができる。
As already described, the growth mechanism of MOCVD consists essentially of surface diffusion and kink growth, and is the same as the electrochemical growth mechanism shown in FIG. 9 (Non-patent Document 6). Therefore, the growth of the one-dimensional superlattice can be performed as a function of time using an electrochemical technique. That is, a one-dimensional superlattice that directly represents a continuous flow of time as shown in FIG. 6A can be grown by using an electrochemical method, and the spatial structure can be controlled by continuous time coordinates. it can. Compared with the control of the spatial structure at discrete points on the time axis such as batch exposure, development, and etching shown in FIGS. 1A and 1B, the resolution can be improved by an order of magnitude or more.
For this reason, according to the above method, a fine, discrete and dense repetitive structure, for example, a conductive strip / dielectric repetitive structure such as a metal can be formed with an atomic layer accuracy.

上記の第3の構造をこのような導電体ストリップ/誘電体の繰り返し構造で形成する場合、図10Cに示すような、導電体ストリップ41、42がそれらの面同士が対向するように交差していてその交差部の面積が大きい配置ではなく、図10Bに示すように、導電体ストリップ41、42がそれらのナイフエッジ同士が対向するように交差していて、その交差部の面積が非常に小さい配置とするのが望ましい。図10Bの場合、導電体ストリップ41、42の厚さ、すなわちエッジ幅は例えば1〜10nmオーダーであり、このとき導電体ストリップ41あるいは導電体ストリップ42を隔てる誘電体の厚さは例えば10〜100nmオーダーである。図10Bにおいて、符号45は1辺のサイズが例えば1〜10nmオーダーの擬0次元スペースを示す。   When the above third structure is formed with such a conductor strip / dielectric repeating structure, conductor strips 41 and 42 as shown in FIG. 10C intersect so that their surfaces face each other. As shown in FIG. 10B, the conductor strips 41 and 42 intersect with each other so that their knife edges face each other, and the area of the intersection is very small. Arrangement is desirable. In the case of FIG. 10B, the thickness of the conductor strips 41 and 42, that is, the edge width is, for example, on the order of 1 to 10 nm. At this time, the thickness of the dielectric separating the conductor strip 41 or the conductor strip 42 is, for example, 10 to 100 nm. It is an order. In FIG. 10B, reference numeral 45 indicates a pseudo 0-dimensional space whose size of one side is on the order of 1 to 10 nm, for example.

図10Bに示す配置が望ましい理由を以下に示す。
図10Aは局所的な電磁場による表面増強効果が確認されているSPM(表面プローブ顕微鏡)の配置を示し、探針43の先端が試料の表面44(2次元面)に近接している。以下、図10Aに示す場合と図10Bに示す場合とについてナノ空間での電位の空間分布を計算する。
The reason why the arrangement shown in FIG. 10B is desirable is as follows.
FIG. 10A shows the arrangement of an SPM (surface probe microscope) in which a surface enhancement effect by a local electromagnetic field is confirmed, and the tip of the probe 43 is close to the surface 44 (two-dimensional surface) of the sample. Hereinafter, the spatial distribution of the potential in the nanospace is calculated for the case shown in FIG. 10A and the case shown in FIG. 10B.

図10Aの場合は、鏡映効果を勘案して探針同士が対向している場合として計算することができる。この時の探針の先端間の距離と、図10Bの交差部の導電体ストリップ41と導電体ストリップ42との間隔は、比較のため同じとする。今、真空中に金属性の構造物があり、金属部の電位は外から設定しているとすると、空間電荷はゼロであるので、この場合に解くべきポアッソン方程式は簡単になってラプラス方程式
(∂2/∂x2+∂2/∂y2+∂2/∂z2)φ(x,y,z) =0 (1)
となる。空間をメッシュ(間隔Δ)に切り差分方程式化すると
φ(i,j,k) に対して、
∂φ(i,j,k)/∂x = (φ(i,j,k)-φ(i-1,j,k))/ Δ
∂φ(i,j,k)/∂y = (φ(i,j,k)-φ(i,j-1,k))/ Δ
∂φ(i,j,k)/∂z = (φ(i,j,k)-φ(i,j,k-1))/ Δ
となる。例えば、x については、
2 φ/ ∂x2= (φ'(i+1,j,k)- φ'(i,j,k))/Δ
= ((φ(i+1,j,k)-φ(i,j,k))/ Δ-(φ(i,j,k)-φ(i-1,j,k))/ Δ)/Δ
= ((φ(i+1,j,k)+φ(i-1,j,k)- 2φ(i,j,k))/ Δ2
となる。同様にして∂2 φ/ ∂y2、∂2 φ/ ∂z2を求めて(1)式に代入すると結局
0=((φ(i+1,j,k)+φ(i-1,j,k)- 2φ(i,j,k))/ Δ2
+ ((φ(i,j+1,k)+φ(i,j-1,k)- 2φ(i,j,k))/ Δ2 + ((φ(i,j,k+1) + φ(i,j,k-1)- 2φ(i,j,k))/ Δ2
となる。以上をまとめると
φ(i,j,k) =(φ(i+1,j,k)+φ(i-1,j,k) + (φ(i,j+1,k)+φ(i,j-1,k)
+ (φ(i,j,k+1)+φ(i,j,k-1))/ 6 (2)
という漸化式を回すことによってラプラス方程式の解が求まる。
In the case of FIG. 10A, it can be calculated as a case where the probes are facing each other in consideration of the reflection effect. The distance between the tips of the probe at this time and the interval between the conductor strip 41 and the conductor strip 42 at the intersection in FIG. 10B are the same for comparison. Now, if there is a metallic structure in vacuum and the potential of the metal part is set from the outside, the space charge is zero, so the Poisson equation to be solved in this case becomes simple and the Laplace equation
(∂ 2 / ∂x 2 + ∂ 2 / ∂y 2 + ∂ 2 / ∂z 2 ) φ (x, y, z) = 0 (1)
It becomes. When the space is cut into meshes (interval Δ) and converted into a differential equation, φ (i, j, k)
∂φ (i, j, k) / ∂x = (φ (i, j, k) -φ (i-1, j, k)) / Δ
∂φ (i, j, k) / ∂y = (φ (i, j, k) -φ (i, j-1, k)) / Δ
∂φ (i, j, k) / ∂z = (φ (i, j, k) -φ (i, j, k-1)) / Δ
It becomes. For example, for x,
2 φ / ∂x 2 = (φ '(i + 1, j, k)-φ' (i, j, k)) / Δ
= ((φ (i + 1, j, k) -φ (i, j, k)) / Δ- (φ (i, j, k) -φ (i-1, j, k)) / Δ) / Δ
= ((φ (i + 1, j, k) + φ (i-1, j, k) -2φ (i, j, k)) / Δ 2
It becomes. Similarly, when ∂ 2 φ / ∂y 2 and ∂ 2 φ / ∂z 2 are obtained and substituted into the equation (1), 0 = ((φ (i + 1, j, k) + φ (i-1, j, k) -2φ (i, j, k)) / Δ 2
+ ((φ (i, j + 1, k) + φ (i, j-1, k) -2φ (i, j, k)) / Δ 2 + ((φ (i, j, k + 1) + φ (i, j, k-1) -2 φ (i, j, k)) / Δ 2
It becomes. In summary, φ (i, j, k) = (φ (i + 1, j, k) + φ (i−1, j, k) + (φ (i, j + 1, k) + φ ( i, j-1, k)
+ (Φ (i, j, k + 1) + φ (i, j, k-1)) / 6 (2)
The solution of the Laplace equation is obtained by turning the recurrence formula.

図10Aの配置における境界条件を入れて(2)式を用いて計算すると図11〜図14に示す電位分布が得られる。ここで、図11〜図14の各番号(1〜12)は探針の先端間の空間座標を表し、0と12が探針の先端の位置である。図11〜図14の各a図においては、z軸はフルスケール1000(任意単位)で固定であり、各b図においては、電位の大きさによってスケーリングを行って縦軸を描いてある。
同様にして図10Bの場合、すなわち導電体ストリップ41、42のナイフエッジ同士が対向している場合について計算すると、図15〜図18に示す電位分布が得られる。図15〜図18でも上記と同じく、各番号は導電体ストリップ41、42のナイフエッジ間の空間座標を表し、0と12がナイフエッジの先端の位置である。また、上記と同じく、図15〜図18の各a図においては、z軸はフルスケール1000(任意単位)で固定であり、各b図においては、電位の大きさによってスケーリングを行って縦軸を描いてある。
When the boundary condition in the arrangement of FIG. 10A is entered and calculation is performed using equation (2), the potential distributions shown in FIGS. 11 to 14 are obtained. Here, each number (1-12) in FIGS. 11-14 represents the spatial coordinates between the tips of the probe, and 0 and 12 are the positions of the tips of the probe. 11A to 14, the z axis is fixed at a full scale 1000 (arbitrary unit), and in each b diagram, the vertical axis is drawn by scaling according to the magnitude of the potential.
Similarly, in the case of FIG. 10B, that is, the case where the knife edges of the conductor strips 41 and 42 are opposed to each other, the potential distribution shown in FIGS. 15 to 18 is obtained. 15 to 18, as described above, each number represents a spatial coordinate between the knife edges of the conductor strips 41 and 42, and 0 and 12 are the positions of the tips of the knife edges. 15A to 18B, the z axis is fixed at a full scale 1000 (arbitrary unit), and in each b figure, the vertical axis is scaled by the magnitude of the potential. Is drawn.

図11〜図14と図15〜図18とを比較すると、図10Aに示す場合および図10Bに示す場合ともに、交差部の断面積は0次元であることを反映して、中間地点付近では似たような電位変化、すなわち急峻な電場変化をしていることが分かるが、図12の番号5から図13の番号7への変化量と、図16の番号5から図17の番号7への変化量とを比較すると、同じ電位を与えた場合でも、探針の先端同士が対向している場合よりもむしろ、導電体ストリップ41、42のナイフエッジ同士が十字状に交差して対向している場合の方が、単位長さあたりの電場変化が大きく、強い量子効果を引き出すことができることを示唆している。   When comparing FIGS. 11 to 14 and FIGS. 15 to 18, in the case shown in FIG. 10A and the case shown in FIG. It can be seen that there is a change in potential, that is, a steep electric field change, but the amount of change from number 5 in FIG. 12 to number 7 in FIG. 13 and from number 5 in FIG. 16 to number 7 in FIG. Comparing with the amount of change, even when the same potential is applied, the knife edges of the conductor strips 41 and 42 are opposed to each other in a cross shape rather than when the tips of the probes are opposed to each other. This indicates that the electric field change per unit length is larger, and a strong quantum effect can be extracted.

図11〜図14に見られるように、対向探針間のポテンシャルは両探針の先端を結ぶ軸の方向(図中、上下方向)に対称であり、また、その軸の周りに回転対称であるのに対し、ナイフエッジの十字交差配置では、図16および図17に見られるように、中間点付近でポテンシャルが鞍点状の特異な形状となる。すなわち、上下非対称であり、2回回転対称性と、π/4回転+上下反転の対称操作に対する不変性とを有する。すなわち、D2d対称性を持つ。これらは、十字交差部にはさまれる分子の配置・荷電対称性を制御して新しい量子機能を引き出すための良いツールとすることができる。また、交差角を90度からずらすことにより、D2 、C2v、C2 などの対称性へとブレークダウンすることもできる。 As shown in FIGS. 11 to 14, the potential between the opposing probes is symmetrical in the direction of the axis connecting the tips of the two probes (the vertical direction in the figure), and is rotationally symmetric around the axis. On the other hand, in the cross arrangement of the knife edges, as shown in FIG. 16 and FIG. That is, it is asymmetrical in the vertical direction, and has two-fold rotational symmetry and invariance to a symmetrical operation of π / 4 rotation + vertical inversion. That is, it has D 2d symmetry. These can be good tools for controlling the arrangement and charge symmetry of molecules sandwiched between crosses to derive new quantum functions. Further, by shifting the crossing angle from 90 degrees, it is possible to break down to symmetry such as D 2 , C 2v , C 2 .

また、図6Cあるいは図7に示す構造において、1次元超格子31を導電体層と誘電体層との周期構造体とし、その導電体層の厚さを十分に小さくすることにより、図10Bに示す構造および図15〜図18に示す電位分布を実現することができることが分かる。
これにより、上記の第3の構造において、表面増強効果を引き起こすようなサイトを超多重並列に並べることができる。この場合、表面プローブ顕微鏡のヘッドを多数並べた構造の多重並列表面プローブの場合とまったく異なり、稼動部がない点が大きなメリットである。また、超格子薄片として例えば厚さが1〜100μmのものを用いることにより、導電体ストリップ41、42を極めて細くすることができ、かつ、導電体ストリップ41、42の高い導電性と薄片面の平坦性とを維持することができる。
Further, in the structure shown in FIG. 6C or FIG. 7, the one-dimensional superlattice 31 is a periodic structure of a conductor layer and a dielectric layer, and the thickness of the conductor layer is made sufficiently small, so that FIG. It can be seen that the structure shown and the potential distribution shown in FIGS.
Thereby, in said 3rd structure, the site which causes a surface enhancement effect can be arranged in super multiple parallel. In this case, unlike the case of a multiple parallel surface probe having a structure in which a large number of heads of a surface probe microscope are arranged, it is a great merit that there is no moving part. Further, by using a superlattice flake having a thickness of, for example, 1 to 100 μm, the conductor strips 41 and 42 can be made extremely thin, and the electric conductivity of the conductor strips 41 and 42 can be reduced. Flatness can be maintained.

例えば、図10Bに示す導電体ストリップ41、42の交差部の擬0次元スペース45にボトムアップ物質を設けると、この第3の構造におけるx、y交差系をなす導電体ストリップ41、42を人工神経ラインとして、例えばこの第3の構造の外側に設けた従来のシリコンLSI系とそのボトムアップ物質とをつないで新規の機能を得ることも可能となる(例えば、特許文献9、10)。
導電体ストリップ41、42、より一般的には導電ラインは、電子を媒体としているので、相互作用が伝わる速さが極めて速い。他方、ボトムアップ領域の変化、特に原子の配置(コンフィグレーション)の変化(官能基の位置変化など)は慣性質量が大きいため、速さはかなり遅い。通常、両者の速さの間には一桁以上(一般には数桁)の差がある。従って、図7に概念的に示した配置を実物質を用いて実現した一例である図19に示す構造はナノスケールで離散化されたバルクサイズ時空間系であり、各導電ラインの交差部にはさまれた原子・分子とラインを流れる電子(または正孔)とを断熱近似的に扱うことができる。すなわち、図19は金属と誘電体との周期構造体からなる2枚の超格子薄片を互いに90度方位がずれた状態で重ね合わせたものであり、金属からなる導電体ストリップ41、42の交差部の擬0次元スペース45にボトムアップ物質が設けられる。導電体ストリップ41は誘電体層46で分離され、導電体ストリップ42は誘電体層47で分離されている。図19には、この系がメモリであるとした場合に記憶密度1Tb/in2 に相当する各部の寸法の例を記載した。
For example, when a bottom-up material is provided in the pseudo zero-dimensional space 45 at the intersection of the conductor strips 41 and 42 shown in FIG. 10B, the conductor strips 41 and 42 forming the x, y intersection system in the third structure are artificially formed. As a nerve line, for example, a conventional silicon LSI system provided outside the third structure and its bottom-up material can be connected to obtain a new function (for example, Patent Documents 9 and 10).
Since the conductor strips 41 and 42, more generally the conductive lines, use electrons as a medium, the speed at which the interaction is transmitted is extremely high. On the other hand, changes in the bottom-up region, particularly changes in the arrangement of atoms (configuration) (such as changes in the position of functional groups) have a large inertial mass, so the speed is considerably slow. There is usually a difference of one or more digits (generally several digits) between the speeds of the two. Therefore, the structure shown in FIG. 19 which is an example of realizing the arrangement conceptually shown in FIG. 7 using real materials is a bulk-sized space-time system discretized at the nanoscale, and at the intersection of each conductive line. The sandwiched atoms / molecules and the electrons (or holes) flowing through the line can be treated adiabatically. That is, FIG. 19 shows a superposition of two superlattice slices made of a periodic structure of metal and dielectric in a state where their orientations are deviated from each other by 90 degrees, and the intersection of conductor strips 41 and 42 made of metal. The bottom-up material is provided in the pseudo zero-dimensional space 45 of the part. The conductor strip 41 is separated by a dielectric layer 46, and the conductor strip 42 is separated by a dielectric layer 47. FIG. 19 shows an example of the size of each part corresponding to a storage density of 1 Tb / in 2 when this system is a memory.

通常、原子団・分子団の相互作用は最近接のものを通じて漣が立つように、いわば近接場的に伝わる。しかし、図19に示す系では、導電ラインを通じて原子・分子にとっては瞬時に、いわば遠隔作用的にやり取りが起こる。系が隅々までを「知っている」ことが臨界状態の本質のひとつであるので、この図19に示す系は、従来の物質にない(例えば、連続系に対し離散系であるセルラーオートマトン(例えば、非特許文献2参照のこと)がそうであるように)「臨界状態」に親しい新物質ということができる。そして、この系に現れると期待される変調された自己組織化臨界現象や自発的対称性の破れを通じてナノ構造物理の新側面を現出させることができる。すなわち、局所的かつ個別的にアドレスすることの可能なナノ構造体を大局的サイズで得ることによって微視的世界と巨視的世界とをつなぐとともに新しい量子機能を創出することができる。   In general, the interaction between atomic groups and molecular groups is transmitted in a near-field manner, so that a trap stands through the nearest neighbor. However, in the system shown in FIG. 19, exchange occurs instantaneously, that is, in a remote action for atoms / molecules through the conductive lines. Since it is one of the essences of the critical state that the system “knows” every corner, the system shown in FIG. 19 does not exist in conventional materials (for example, a cellular automaton (discrete system versus continuous system) For example, it can be said that it is a new substance close to the “critical state” as in Non-Patent Document 2). New aspects of nanostructured physics can be revealed through modulated self-organized critical phenomena and spontaneous symmetry breaking, which are expected to appear in this system. That is, by obtaining nanostructures that can be addressed locally and individually in a global size, it is possible to connect the microscopic world and the macroscopic world and to create new quantum functions.

一方、薄膜積層構造体の形成技術として、従来よりLB法が知られている。従来の一般的なLB法では、トラフ(trough)に水を張り、静止した水面上に単分子膜を展開しておき、水と基板との水平方向(水面に平行な方向)の相対速度成分がゼロの条件のもとで、その単分子膜を一定の表面圧で押しやりつつ、基板上に繰り返しすくい取っていく。この方法では、基板へのすくい取り過程の繰り返しと、一定の表面圧での単分子膜の基板への押し付け過程との繰り返し、という意味で2重の交互的(レシプロカル)な過程が付随している。   On the other hand, the LB method is conventionally known as a technique for forming a thin film laminated structure. In the conventional general LB method, water is applied to the trough, a monomolecular film is spread on a stationary water surface, and the relative velocity component in the horizontal direction (direction parallel to the water surface) between the water and the substrate. Under the condition of zero, the monomolecular film is repeatedly scraped on the substrate while pushing the monomolecular film at a constant surface pressure. This method is accompanied by a double alternating (reciprocal) process in the sense that the process of scooping the substrate is repeated and the process of pressing the monomolecular film onto the substrate at a constant surface pressure. Yes.

LB法の代表的な例として垂直浸漬法がある(非特許文献14〜16)。この垂直浸漬法は、水面に単分子膜が展開された水に対して基板を垂直に上下しながら、単分子膜を一層ずつ基板上に累積していく方法である。親水性の基板を使用する場合の例を図20に示す。この方法では、図20Aに示すように、あらかじめ基板301を水中に沈めておいた状態で、水面に単分子膜302を展開し、バリア(図示せず)で圧縮した後、表面圧を一定に保ちながら基板301を矢印で示すようにゆっくり上昇させていく。このとき、基板301の表面に単分子膜302の親水基302aが結合することで、基板301上に一層目の単分子膜302が移し取られる。次に、図20Bに示すように、こうして一層目の単分子膜302が形成された基板301を矢印で示すようにゆっくり下降させていくと、一層目の単分子膜302の疎水基302bと水面に展開された単分子膜302の疎水基302bとが相互に結合し、一層目の単分子膜302上に二層目の単分子膜302が累積される。この過程を繰り返すことにより多層累積膜が形成される。このように下降・上昇両工程で膜が累積されることをY累積といい、この工程で作られた膜をY膜という。
ここで、基板と膜物質との組み合わせによって膜の移し取り方は、一般的に、三通りに考えられる。一つは上で述べたY累積であり、残りの二つは、膜が下降時にのみ累積されるX累積と、膜が上昇時にのみ累積されるZ累積である。X累積で作られた膜をX膜、Z累積で作られた膜をZ膜という。これらのX累積、Y累積およびZ累積を図21A〜Cに示す。
As a typical example of the LB method, there is a vertical dipping method (Non-Patent Documents 14 to 16). This vertical immersion method is a method of accumulating monomolecular films on a substrate one by one while vertically moving the substrate up and down with respect to water in which the monomolecular film is spread on the water surface. An example in the case of using a hydrophilic substrate is shown in FIG. In this method, as shown in FIG. 20A, the monomolecular film 302 is spread on the water surface in a state where the substrate 301 is previously submerged in water, and is compressed by a barrier (not shown), and then the surface pressure is kept constant. While maintaining, the substrate 301 is slowly raised as indicated by an arrow. At this time, when the hydrophilic group 302 a of the monomolecular film 302 is bonded to the surface of the substrate 301, the first monomolecular film 302 is transferred onto the substrate 301. Next, as shown in FIG. 20B, when the substrate 301 on which the first monolayer 302 is thus formed is slowly lowered as indicated by the arrow, the hydrophobic groups 302b of the first monolayer 302 and the water surface Are bonded to each other, and the second monolayer 302 is accumulated on the first monolayer 302. By repeating this process, a multilayer cumulative film is formed. The accumulation of the film in both the descending and ascending processes is called Y accumulation, and the film formed in this process is called the Y film.
Here, there are generally three ways of transferring the film depending on the combination of the substrate and the film substance. One is the Y accumulation described above, and the remaining two are the X accumulation accumulated only when the film is lowered and the Z accumulation accumulated only when the film is raised. A film made by X accumulation is called an X film, and a film made by Z accumulation is called a Z film. These X accumulation, Y accumulation, and Z accumulation are shown in FIGS.

LB法の例として円筒回転法もある(非特許文献17、特許文献2)。この円筒回転法では、回転の向きによって単分子膜の累積の仕方が異なる。一般的に、基板の回転方法と基板や単分子の性質とによって、垂直浸漬法と同じように、大きく分けて三種類の累積が行われる。これらを図22A〜Cに示す。図22Aは図21Cに、図22Bは図21Aに、図22Cは図21Bに対応する。
以上のことから分かるように、上述の従来の垂直浸漬法は、一定の表面圧で単分子膜を基板に押し付ける過程や単分子膜を基板上へ繰り返し累積していく過程が基板の上下動を伴うレシプロカルな過程であるため、連続的にLB膜を累積することが難しい。
There is also a cylindrical rotation method as an example of the LB method (Non-patent Document 17, Patent Document 2). In this cylindrical rotation method, the accumulation method of monomolecular films differs depending on the direction of rotation. Generally, depending on the substrate rotation method and the nature of the substrate or single molecule, three types of accumulation are performed in the same manner as in the vertical immersion method. These are shown in FIGS. 22A corresponds to FIG. 21C, FIG. 22B corresponds to FIG. 21A, and FIG. 22C corresponds to FIG. 21B.
As can be seen from the above, the conventional vertical dipping method described above has a process of pressing the monomolecular film against the substrate at a constant surface pressure and the process of repeatedly accumulating the monomolecular film on the substrate. Since this is a reciprocal process, it is difficult to continuously accumulate LB films.

この点を改良し、LB膜を連続的に累積する方法として、一定の表面圧で単分子膜を基板に押し付ける過程に空気流や水流を用いたり、傾斜を利用したりする非交互的(ノンレシプロカル)な方法がある(特許文献3〜5)。しかしながら、これらの方法でも、
単分子膜を基板上へ繰り返し累積していく過程がレシプロカルな過程であるために、LB膜を厚く累積することができない。
上述の円筒回転法では、単分子膜を基板上へ繰り返し累積していく過程がノンレシプロカルであるが、従来の方法では、そもそもLB膜を厚く累積することを意識していないばかりでなく、次に述べるように、他のLB法と同様に、厚く累積すること自体、極めて困難である。
As a method for improving this point and continuously accumulating the LB film, non-alternative (non-alternative) using an air flow or a water flow or a gradient in the process of pressing the monomolecular film against the substrate with a constant surface pressure. Reciprocal) (Patent Documents 3 to 5). However, even with these methods,
Since the process of repeatedly accumulating the monomolecular film on the substrate is a reciprocal process, the LB film cannot be accumulated thickly.
In the above-described cylindrical rotation method, the process of repeatedly accumulating a monomolecular film on a substrate is non-reciprocal, but the conventional method is not conscious of accumulating a thick LB film in the first place. As described in the above, as with other LB methods, it is very difficult to accumulate thickly.

すなわち、LB膜を構成する有機分子の集合化および組織化は分子間力(ファン・デル・ワールス力(van der Waals force))によっているが、この分子間力は非常に弱いために、LB膜は力学的強度や耐熱性が低い欠点がある。力学的強度が低いことにより、LB膜を厚く累積しようとすると、自身に働く重力により、累積中にLB膜が基板から剥がれたり、破壊したりしてしまう。このような理由により、LB膜の累積により大きな薄膜積層構造体を作ることはできなかった(非特許文献18、19)。   That is, the assembly and organization of the organic molecules constituting the LB film are based on intermolecular forces (van der Waals force), but since the intermolecular forces are very weak, the LB film Have the disadvantage of low mechanical strength and heat resistance. When the LB film is to be accumulated thick due to low mechanical strength, the LB film is peeled off from the substrate or destroyed during the accumulation due to gravity acting on the LB film. For these reasons, it has been impossible to make a large thin film laminated structure due to the accumulation of LB films (Non-Patent Documents 18 and 19).

一方、薄膜積層構造体を形成する方法としては、LB法のほかに、交互吸着法も知られている(非特許文献20、21)。この交互吸着法とは、親水処理または疎水処理した基板を、ポリカチオンの希薄溶液とポリアニオンの希薄溶液とに交互に浸すことにより、基板上に電解質ポリマーを自発的に吸着させ、自己組織化させることで、有機超薄膜を形成する方法である。交互吸着膜を構成する有機分子の集合化および組織化は静電気力(クーロン力)による。しかしながら、この方法では、ポリカチオンの希薄溶液とポリアニオンの希薄溶液とに交互に浸すために基板の出し入れが必要であることから、連続的な累積に時間がかかるという欠点がある。   On the other hand, as a method for forming a thin film laminated structure, in addition to the LB method, an alternate adsorption method is also known (Non-Patent Documents 20 and 21). In this alternate adsorption method, a hydrophilic or hydrophobic treated substrate is alternately immersed in a dilute solution of polycation and a dilute solution of polyanion, so that the electrolyte polymer is spontaneously adsorbed on the substrate and self-assembled. This is a method for forming an organic ultrathin film. The assembly and organization of the organic molecules that make up the alternating adsorption film depend on electrostatic force (Coulomb force). However, this method has the disadvantage that continuous accumulation takes time because the substrate needs to be taken in and out in order to alternately immerse in the dilute solution of polycation and the dilute solution of polyanion.

以上のような従来のLB法や交互吸着法の欠点は、膜の累積に際し、基板の上下運動あるいは出し入れ、表面圧一定での単分子膜の基板への供給などのレシプロカルな過程をなくし、あるいはさらに、浮力の利用により重力の影響を緩和ないし解消することにより、一挙に解決することができる。
特に、膜の累積に際し、浮力を利用して重力の影響を緩和ないし解消することにより、従来に比べて膜をはるかに多層に厚く累積することが可能となる。すなわち、円筒状の基板とそれが部分的に沈んでいる水系との間に有限の相対速度を存在させた円筒回転法によりLB膜を累積する場合における累積可能な最大膜厚、すなわち臨界膜厚lc を計算してみる。回転円筒法を用いた場合において、LB膜と基板とが剥がれるのではなく、図23Aに示すように、基板301上に累積されたLB膜302の分子同士の結合が切断されてLB膜302が破断するときの臨界膜厚lc を計算する。全厚lに累積されたLB膜302の質量をM、重力加速度をg、LB膜302の面内方向に働く力をfとすると、各部に働く力は図23Aに示すようになる。モーメントのつり合いを考えれば、fは次の関係を満たす。
f>Mg/2 (1)
したがって、fがMg/2より大きければ、累積されたLB膜302は破断することがない。
The disadvantages of the conventional LB method and the alternate adsorption method as described above are that there is no reciprocal process such as the vertical movement of the substrate or the loading and unloading of the substrate, the supply of the monomolecular film to the substrate with a constant surface pressure, or the like. Furthermore, it can be solved at once by reducing or eliminating the influence of gravity by using buoyancy.
In particular, when the films are accumulated, the influence of gravity is reduced or eliminated by using buoyancy, so that the films can be accumulated much thicker than conventional ones. That is, the maximum film thickness that can be accumulated when the LB film is accumulated by the cylindrical rotation method in which a finite relative velocity exists between the cylindrical substrate and the water system in which it partially sinks, that is, the critical film thickness Try calculating l c . In the case of using the rotating cylinder method, the LB film and the substrate are not peeled off, but the bonds between the molecules of the LB film 302 accumulated on the substrate 301 are cleaved as shown in FIG. The critical film thickness l c at the time of fracture is calculated. When the mass of the LB film 302 accumulated in the total thickness l is M, the gravitational acceleration is g, and the force acting in the in-plane direction of the LB film 302 is f, the force acting on each part is as shown in FIG. 23A. Considering moment balance, f satisfies the following relationship.
f> Mg / 2 (1)
Therefore, if f is larger than Mg / 2, the accumulated LB film 302 is not broken.

図23Bに示すように、LB膜302の比重を勘案して、回転円筒である基板301を水中に沈めることにより、水没部分に掛かる浮力fb と気中部分に掛かる重力ft とが相殺するように設定することができる。これにより、式(1)の右辺の量をほぼゼロにまで減ずることができる。つまり、fはある正定値を持つことにより、
f>0 (2)
が常に成り立つので、この場合には臨界膜厚lc は∞となる。これは、任意に厚いLB膜を形成することができることを意味する。
As shown in FIG. 23B, in consideration of the specific gravity of the LB film 302, by submerging the substrate 301 is a rotating cylinder in water, and gravity f t across the buoyancy f b and aerial part applied to the submerged portion is offset Can be set as follows. Thereby, the amount of the right side of the equation (1) can be reduced to almost zero. In other words, f has a certain positive definite value,
f> 0 (2)
In this case, the critical film thickness l c is ∞. This means that an arbitrarily thick LB film can be formed.

この発明は上記の考察に基づいて案出されたものであり、上記の考察、後に記述する発明の実施の形態などにより裏付けられるものである。
すなわち、上記課題を解決するために、第1の発明は、
楕円断面を有する柱状または多角柱状の基体を回転させながらノンレシプロカルな工程で薄膜を累積することにより一体化した薄膜積層構造体を製造することを特徴とする薄膜積層構造体の製造方法である。
The present invention has been devised based on the above consideration, and is supported by the above consideration and embodiments of the invention described later.
That is, in order to solve the above problem, the first invention
A method for producing a thin film laminated structure comprising producing an integrated thin film laminated structure by accumulating thin films in a non-reciprocal process while rotating a columnar or polygonal columnar substrate having an elliptical cross section.

第2の発明は、
楕円断面を有する柱状または多角柱状の基体を回転させながらノンレシプロカルな工程で薄膜を累積して一体的に形成したことを特徴とする薄膜積層構造体である。
第3の発明は、
楕円断面を有する柱状または多角柱状の基体を回転させながらノンレシプロカルな工程で薄膜を累積することにより一体化した薄膜積層構造体を製造する工程を有することを特徴とする機能素子の製造方法である。
The second invention is
A thin film laminated structure in which thin films are accumulated and integrated in a non-reciprocal process while rotating a columnar or polygonal columnar substrate having an elliptical cross section.
The third invention is
A method of manufacturing a functional element, comprising a step of manufacturing an integrated thin film laminated structure by accumulating thin films in a non-reciprocal process while rotating a columnar or polygonal columnar substrate having an elliptical cross section. .

第4の発明は、
楕円断面を有する柱状または多角柱状の基体を回転させながらノンレシプロカルな工程で薄膜を累積して一体的に形成した薄膜積層構造体を用いたことを特徴とする機能素子である。
第1〜第4の発明において、楕円断面を有する柱状の基体としては、好適には円柱状の基体が用いられる。製造された薄膜積層構造体はそのまま用いてもよいが、典型的には、基体の回転軸に垂直な方向から所望の厚さに切断して薄片化する。また、薄膜の累積は、LB法や交互吸着法により行うことができる。LB法を用いる場合には、薄膜として単分子膜を累積する。典型的には、表面圧を一定にして薄膜として単分子膜を形成する工程とこの単分子膜を基体上に移し取る工程とがノンレシプロカルな工程である。
第5の発明は、
楕円断面を有する柱状または多角柱状の基体を部分的に液体中に沈めた状態で回転させながら薄膜を累積することを特徴とする薄膜積層構造体の製造方法である。
ここで、液体としては典型的には水が用いられる。LB法により薄膜として単分子膜を累積する場合、好適には、液体中に没した部分と空中に存在する部分との重力の差から、この単分子膜に加わる構造破壊的な力、特に引き裂き力を分子間力以内に抑えるようにする。あるいは、基体を部分的に液体中に沈めているために発生する浮力と水面から出ている基体および基体に累積した薄膜に働く重力とのつり合いを利用することで薄膜を任意に厚く累積することができる。
The fourth invention is:
A functional element using a thin film laminated structure in which thin films are integrally formed by accumulating thin films in a non-reciprocal process while rotating a columnar or polygonal columnar substrate having an elliptical cross section.
In the first to fourth inventions, a columnar substrate is preferably used as the columnar substrate having an elliptical cross section. The manufactured thin-film laminated structure may be used as it is, but typically, it is cut into a desired thickness from a direction perpendicular to the rotation axis of the substrate. The thin film can be accumulated by the LB method or the alternate adsorption method. When the LB method is used, monomolecular films are accumulated as thin films. Typically, the process of forming a monomolecular film as a thin film with a constant surface pressure and the process of transferring the monomolecular film onto a substrate are non-reciprocal processes.
The fifth invention is:
A method of manufacturing a thin film laminated structure, wherein a thin film is accumulated while rotating a columnar or polygonal columnar substrate having an elliptical cross section while being partially submerged in a liquid.
Here, water is typically used as the liquid. When the monomolecular film is accumulated as a thin film by the LB method, it is preferable that the structural destructive force applied to the monomolecular film, particularly the tearing, is determined from the difference in gravity between the part immersed in the liquid and the part existing in the air. Try to keep the force within the intermolecular force. Alternatively, the thin film can be accumulated arbitrarily thick by utilizing the balance between the buoyancy generated because the substrate is partially submerged in the liquid and the gravity acting on the substrate coming out of the water surface and the thin film accumulated on the substrate. Can do.

第6の発明は、
ナノスケールまたはメゾスコピックスケールの径の楕円断面を有する柱状または多角柱状の基体を回転させながら薄膜を累積することを特徴とする薄膜積層構造体の製造方法である。
第7の発明は、
ナノスケールまたはメゾスコピックスケールの径の楕円断面を有する柱状または多角柱状の基体を回転させながら薄膜を累積したことを特徴とする薄膜積層構造体である。
第8の発明は、
ナノスケールまたはメゾスコピックスケールの径の楕円断面を有する柱状または多角柱状の基体を回転させながら薄膜を累積することにより薄膜積層構造体を製造する工程を有することを特徴とする機能素子の製造方法である。
第9の発明は、
ナノスケールまたはメゾスコピックスケールの径の楕円断面を有する柱状または多角柱状の基体を回転させながら薄膜を累積した薄膜積層構造体を用いたことを特徴とする機能素子である。
第6〜第9の発明において、楕円断面を有する柱状または多角柱状の基体の径は、好適には分子サイズである。
The sixth invention is:
A method for producing a thin film laminated structure characterized by accumulating thin films while rotating a columnar or polygonal columnar substrate having an elliptical cross section with a nanoscale or mesoscopic scale diameter.
The seventh invention
A thin film laminated structure in which thin films are accumulated while rotating a columnar or polygonal columnar substrate having an elliptical cross section with a nanoscale or mesoscopic scale diameter.
The eighth invention
A method of manufacturing a functional device, comprising a step of manufacturing a thin film laminated structure by accumulating thin films while rotating a columnar or polygonal columnar substrate having an elliptical cross section having a diameter of nanoscale or mesoscopic scale .
The ninth invention
It is a functional element using a thin film laminated structure in which thin films are accumulated while rotating a columnar or polygonal columnar substrate having an elliptical cross section with a nanoscale or mesoscopic scale diameter.
In the sixth to ninth inventions, the diameter of the columnar or polygonal columnar base having an elliptical cross section is preferably a molecular size.

第10の発明は、
楕円断面を有する柱状または多角柱状の基体を回転させながら単分子膜を累積する際に液体流とこの単分子膜との間に生じる相互作用を利用することを特徴とする薄膜積層構造体の製造方法である。
ここで、楕円断面を有する柱状の基体としては、好適には円柱状の基体が用いられる。液体流は、例えば、単なる水流や電解質を含む水流である。
第11の発明は、
液体を収容した容器の上に、回転部材に複数のバリア部材をその一端を中心として回転自在に設け、回転部材を回転させることにより複数のバリア部材のうちの少なくとも二つのバリア部材が液体に同時に漬かるようにし、これらのバリア部材の間の部分の液体に膜形成液を滴下して単分子膜を形成することを特徴とする薄膜積層構造体の製造方法である。
ここで、典型的には、楕円断面を有する柱状または多角柱状の基体を回転させながら単分子膜を累積する。また、好適には、基体を部分的に液体中に沈めた状態で回転させながら単分子膜を累積する。液体としては典型的には水が用いられる。
第1〜第11の発明において、薄膜積層構造体としてヘテロ物質積層構造体を形成するに際しては、各薄膜の厚さが1000nmより薄くなっていることが望ましい。これにより、例えば金属/絶縁体多層薄膜積層構造体を薄片化したものをこれらの層が互いに直交するように2枚重ね合わせてメモリを構成する応用においては、その金属リボン十字構造体の交差部が縮小し、量子効果が期待できるとともに、記録密度の向上を図ることができる。また、半導体/絶縁体多層薄膜積層構造体を太陽電池に応用する場合においては、その有効面積の増大を図ることができる。
The tenth invention is
Fabrication of a thin film laminated structure characterized by utilizing an interaction generated between a liquid flow and the monomolecular film when the monomolecular film is accumulated while rotating a columnar or polygonal columnar substrate having an elliptical cross section Is the method.
Here, as the columnar substrate having an elliptical cross section, a columnar substrate is preferably used. The liquid flow is, for example, a simple water flow or a water flow including an electrolyte.
The eleventh invention is
A rotating member is provided with a plurality of barrier members rotatably about one end thereof on a container containing a liquid, and at least two of the plurality of barrier members are simultaneously applied to the liquid by rotating the rotating member. A method for producing a thin film laminated structure is characterized in that a monomolecular film is formed by dripping a film forming liquid into a liquid in a portion between these barrier members.
Here, typically, a monomolecular film is accumulated while rotating a columnar or polygonal columnar substrate having an elliptical cross section. Preferably, the monomolecular film is accumulated while the substrate is rotated while being partially submerged in the liquid. Typically, water is used as the liquid.
In the first to eleventh inventions, when forming a hetero-material laminated structure as a thin film laminated structure, it is desirable that the thickness of each thin film is thinner than 1000 nm. Thus, for example, in an application in which a memory is formed by laminating two thinned metal / insulator multilayer thin film structures so that these layers are orthogonal to each other, the intersection of the metal ribbon cross structures Thus, the quantum effect can be expected and the recording density can be improved. In addition, when the semiconductor / insulator multilayer thin film laminated structure is applied to a solar cell, the effective area can be increased.

第12の発明は、
液体を収容した容器の上に、回転部材に複数のバリア部材がその一端を中心として回転自在に設けられ、回転部材を回転させることにより複数のバリア部材のうちの少なくとも二つのバリア部材が液体に同時に漬かり、これらのバリア部材の間の部分の液体に膜形成液を滴下するように構成されていることを特徴とする薄膜積層構造体の製造装置である。
第11および第12の発明において、回転部材は、例えば、円環状のもののほか、キャタピラのような帯状のものも含む。
第13の発明は、
断面が同心円状超格子構造体であることを特徴とするヘテロ構造体である。
第14の発明は、
断面が破断円弧状構造体であることを特徴とするヘテロ構造体である。
第15の発明は、
断面が渦巻状超格子構造体であることを特徴とするヘテロ構造体である。
第16の発明は、
断面が破断渦巻状構造体であることを特徴とするヘテロ構造体である。
第17の発明は、
断面が多角柱状超格子構造体であることを特徴とするヘテロ構造体である。
第18の発明は、
断面が破断多角柱状構造体であることを特徴とするヘテロ構造体である。
第19の発明は、
断面が同心円状ヘテロ物質交互積層体であることを特徴とするヘテロ構造体である。
第20の発明は、
断面が破断円弧状ヘテロ物質構造体であることを特徴とするヘテロ構造体である。
第21の発明は、
断面が渦巻状ヘテロ物質交互積層体であることを特徴とするヘテロ構造体である。
第22の発明は、
断面が破断渦巻状ヘテロ物質構造体であることを特徴とするヘテロ構造体である。
第23の発明は、
断面が多角柱状ヘテロ物質交互積層体であることを特徴とするヘテロ構造体である。
第24の発明は、
断面が破断多角柱状ヘテロ物質構造体であることを特徴とするヘテロ構造体である。
The twelfth invention
A plurality of barrier members are provided on the rotating member so as to be rotatable about one end thereof on the container containing the liquid, and at least two of the plurality of barrier members are turned into liquid by rotating the rotating member. An apparatus for manufacturing a thin film laminated structure characterized by being soaked at the same time and configured to drop a film forming liquid onto a liquid in a portion between these barrier members.
In the eleventh and twelfth inventions, the rotating member includes, for example, a ring-shaped member and a belt-shaped member such as a caterpillar.
The thirteenth invention is
The heterostructure is characterized in that the cross section is a concentric superlattice structure.
The fourteenth invention is
A heterostructure characterized in that the cross-section is a fractured arc-shaped structure.
The fifteenth invention
A heterostructure characterized in that the cross section is a spiral superlattice structure.
The sixteenth invention is
A heterostructure characterized in that the cross-section is a fractured spiral structure.
The seventeenth invention
A heterostructure having a cross section of a polygonal columnar superlattice structure.
The eighteenth invention
A heterostructure characterized in that the cross section is a fractured polygonal columnar structure.
The nineteenth invention
A heterostructure characterized in that the cross section is a concentric heteromaterial alternating laminate.
The twentieth invention is
A heterostructure characterized in that the cross-section is a broken arc-shaped heteromaterial structure.
The twenty-first invention
The heterostructure is characterized in that the cross section is a spiral heteromaterial alternating laminate.
The twenty-second invention relates to
A heterostructure characterized in that the cross-section is a broken spiral heteromaterial structure.
The twenty-third invention
The heterostructure is characterized in that the cross section is a polygonal columnar heteromaterial alternating laminate.
The twenty-fourth invention is
A heterostructure characterized in that the cross section is a broken polygonal columnar heteromaterial structure.

上記課題は、より一般的には、以下のようにして解決することが可能である。
すなわち、第25の発明は、
局所的な相互作用により形成される第1の構造と予め設定された大局的な規則により形成された第2の構造とが、非等方的な構造を有する第3の構造を介して結合されてなることを特徴とする機能素子である。
More generally, the above problem can be solved as follows.
That is, the twenty-fifth invention
The first structure formed by local interaction and the second structure formed by a preset global rule are coupled via a third structure having an anisotropic structure. It is a functional element characterized by comprising.

第26の発明は、
第1の構造と第2の構造とが第3の構造を介して結合されてなる機能素子の製造方法であって、
第3の構造を非等方的な構造を有するように形成する工程と、
第2の構造を予め設定された大局的な規則により形成する工程と、
第1の構造を局所的な相互作用により形成する工程とを有することを特徴とするものである。
The twenty-sixth invention
A method of manufacturing a functional element in which a first structure and a second structure are coupled via a third structure,
Forming a third structure to have an anisotropic structure;
Forming the second structure according to preset global rules;
And a step of forming the first structure by local interaction.

第27の発明は、
局所的な相互作用により形成される第1の構造と予め設定された大局的な規則により形成された第2の構造とが、非等方的な構造を有する第3の構造を介して結合されてなる機能素子を用いたことを特徴とする機能システムである。
The twenty-seventh invention
The first structure formed by local interaction and the second structure formed by a preset global rule are coupled via a third structure having an anisotropic structure. This is a functional system characterized by using a functional element.

第25、第26および第27の発明においては、例えば、第1の構造が自律分散型相互作用により形成されたものであり、第2の構造が予め設定された大局的な設計ルールにより形成されたものであり、第3の構造が非等方的な周期構造を有する平面または曲面からなるものである。あるいは、第1の構造が自律分散型相互作用により形成されたものであり、第2の構造が予め設定された大局的な設計ルールにより形成されたものであり、第3の構造が非等方的な周期構造を有する面を複数交差させて重ねたものである。   In the twenty-fifth, twenty-sixth and twenty-seventh inventions, for example, the first structure is formed by an autonomous distributed interaction, and the second structure is formed by a global design rule set in advance. The third structure is a plane or curved surface having an anisotropic periodic structure. Alternatively, the first structure is formed by autonomous distributed interaction, the second structure is formed by a preset global design rule, and the third structure is anisotropic. A plurality of surfaces having a typical periodic structure are crossed and overlapped.

第28の発明は、
時間が連続的に投影された等方的な第1の構造と時間が不連続的に投影された非等方的な第2の構造とが、非等方的な周期構造を有する第3の構造により結合されてなることを特徴とする機能素子である。
The twenty-eighth invention is
An isotropic first structure in which time is continuously projected and an anisotropic second structure in which time is projected discontinuously include a third structure having an anisotropic periodic structure. It is a functional element characterized by being connected by a structure.

第29の発明は、
第1の構造と第2の構造とが第3の構造を介して結合されてなる機能素子の製造方法であって、
第3の構造を非等方的な構造を有するように形成する工程と、
第2の構造を時間が不連続的に投影された非等方的なものとして形成する工程と、
第1の構造を時間が連続的に投影された等方的なものとして形成する工程とを有することを特徴とするものである。
The twenty-ninth invention
A method of manufacturing a functional element in which a first structure and a second structure are coupled via a third structure,
Forming a third structure to have an anisotropic structure;
Forming the second structure as isotropically projected in time, and
Forming the first structure as an isotropic one in which time is continuously projected.

第30の発明は、
時間が連続的に投影された等方的な第1の構造と時間が不連続的に投影された非等方的な第2の構造とが、非等方的な周期構造を有する第3の構造により結合されてなる機能素子を用いたことを特徴とする機能システムである。
第28、第29および第30の発明においては、例えば、第3の構造が非等方的な周期構造を有する面を複数交差させて重ねたものである。
The thirtieth invention is
An isotropic first structure in which time is continuously projected and an anisotropic second structure in which time is projected discontinuously include a third structure having an anisotropic periodic structure. It is a functional system characterized by using functional elements that are coupled by a structure.
In the twenty-eighth, twenty-ninth and thirtieth inventions, for example, the third structure is formed by overlapping a plurality of planes having an anisotropic periodic structure.

第31の発明は、
時間が連続的に投影された等方的な第1の構造と時間が不連続的に投影された非等方的な第2の構造とが、時間が連続的に投影された非等方的な第3の構造により結合されてなることを特徴とする機能素子である。
The thirty-first invention is
An isotropic first structure in which time is continuously projected and an anisotropic second structure in which time is projected discontinuously are anisotropic in which time is continuously projected. This is a functional element that is coupled by the third structure.

第32の発明は、
第1の構造と第2の構造とが第3の構造を介して結合されてなる機能素子の製造方法であって、
第3の構造を時間が連続的に投影された非等方的なものとして形成する工程と、
第2の構造を時間が不連続的に投影された非等方的なものとして形成する工程と、
第1の構造を時間が連続的に投影された等方的なものとして形成する工程とを有することを特徴とするものである。
The thirty-second invention
A method of manufacturing a functional element in which a first structure and a second structure are coupled via a third structure,
Forming the third structure as anisotropic with time projected continuously;
Forming the second structure as isotropically projected in time, and
Forming the first structure as an isotropic one in which time is continuously projected.

第33の発明は、
時間が連続的に投影された等方的な第1の構造と時間が不連続的に投影された非等方的な第2の構造とが、時間が連続的に投影された非等方的な第3の構造により結合されてなる機能素子を用いたことを特徴とする機能システムである。
第31、第32および第33の発明においては、例えば、第3の構造が、時間が連続的に投影された非等方的な2次元構造をその方向性をずらして少なくとも二つ重ねて擬似的に等方性を回復したものである。
The thirty-third invention
An isotropic first structure in which time is projected continuously and an anisotropic second structure in which time is projected discontinuously are anisotropic in which time is projected continuously This is a functional system characterized by using a functional element coupled by the third structure.
In the thirty-first, thirty-second, and thirty-third inventions, for example, the third structure is simulated by superimposing at least two anisotropic two-dimensional structures on which time is continuously projected while shifting their directions. Isotropically recovered.

第34の発明は、
ボトムアップで形成された第1の構造とトップダウンで形成された第2の構造とが、非等方的な周期的な第3の構造を介して結合されてなることを特徴とする機能素子である。
The thirty-fourth invention is
A functional element comprising a first structure formed bottom-up and a second structure formed top-down coupled through an anisotropic periodic third structure It is.

第35の発明は、
第1の構造と第2の構造とが第3の構造を介して結合されてなる機能素子の製造方法であって、
第3の構造を非等方的な周期的なものとして形成する工程と、
第2の構造をトップダウンで形成する工程と、
第1の構造をボトムアップで形成する工程とを有することを特徴とするものである。
The thirty-fifth invention
A method of manufacturing a functional element in which a first structure and a second structure are coupled via a third structure,
Forming the third structure as an anisotropic periodic one;
Forming the second structure top-down;
And a step of forming the first structure in a bottom-up manner.

第36の発明は、
ボトムアップで形成された第1の構造とトップダウンで形成された第2の構造とが、非等方的な周期的な第3の構造を介して結合されてなる機能素子を用いたことを特徴とする機能システムである。
第34、第35および第36の発明においては、例えば、第1の構造が自己組織化によるボトムアップで形成されたものであり、第2の構造がトップダウンで形成された集積回路(半導体集積回路など)であり、第3の構造が、時間が連続的に投影された非等方的な2次元構造を複数交差させて重ねて擬似的に等方性を回復したものである。
The thirty-sixth invention is
The use of a functional element in which a first structure formed by bottom-up and a second structure formed by top-down are coupled via an anisotropic periodic third structure. It is a featured functional system.
In the thirty-fourth, thirty-fifth and thirty-sixth inventions, for example, an integrated circuit (semiconductor integrated circuit) in which the first structure is formed by bottom-up by self-organization and the second structure is formed by top-down. And the third structure is a pseudo-isotropic recovery by overlapping and intersecting a plurality of anisotropic two-dimensional structures on which time is continuously projected.

第37の発明は、
自己相似性またはフラクタル構造を有する第1の構造とトップダウンで形成された集積回路からなる第2の構造とが、非等方的な周期構造を有する第3の構造により結合されてなることを特徴とする機能素子である。
The thirty-seventh aspect of the invention is
A first structure having a self-similarity or fractal structure and a second structure made of an integrated circuit formed in a top-down manner are combined by a third structure having an anisotropic periodic structure; It is a functional element characterized.

第38の発明は、
第1の構造と第2の構造とが第3の構造を介して結合されてなる機能素子の製造方法であって、
第3の構造を非等方的な周期構造を有するように形成する工程と、
第2の構造をトップダウンで集積回路として形成する工程と、
第1の構造を自己相似性またはフラクタル構造を有するものとして形成する工程とを有することを特徴とするものである。
The thirty-eighth invention is
A method of manufacturing a functional element in which a first structure and a second structure are coupled via a third structure,
Forming the third structure to have an anisotropic periodic structure;
Forming the second structure as a top-down integrated circuit;
And a step of forming the first structure as having a self-similarity or fractal structure.

第39の発明は、
自己相似性またはフラクタル構造を有する第1の構造とトップダウンで形成された集積回路からなる第2の構造とが、非等方的な周期構造を有する第3の構造により結合されてなる機能素子を用いたことを特徴とする機能システムである。
第37、第38および第39の発明においては、例えば、第3の構造が、非等方的な周期構造を有する面を複数交差させて重ねたものであり、また、集積回路は半導体集積回路などである。
The thirty-ninth invention is
A functional element in which a first structure having a self-similarity or fractal structure and a second structure made of an integrated circuit formed in a top-down manner are coupled by a third structure having an anisotropic periodic structure It is a functional system characterized by using
In the thirty-seventh, thirty-eighth and thirty-ninth inventions, for example, the third structure is formed by overlapping a plurality of surfaces having an anisotropic periodic structure, and the integrated circuit is a semiconductor integrated circuit. Etc.

第25〜第40の発明において、第3の構造は、例えば、厚さが0.2nm以上60nm以下、好適には0.2nm以上30nm以下、典型的には1〜10nmオーダーの導電体層と厚さが0.2nm以上50μm以下、典型的には0.2nm以上600nm以下、より典型的には10〜100nmオーダーの誘電体層との周期構造体からなる薄片をその層が互いに交差するように少なくとも2枚重ねた構造を有する。
また、非等方的な構造は、単一の空間周波数を有するものであっても、複数の空間周波数を有するものであってもよい。さらに、非等方的な構造は、例えば、相互作用が伝わる特徴的な時間に1桁以上の差がある互いに異なる性質を有する複数種の相互作用または物理現象の担体を有し、注目している相互作用または物理現象についてそのホストとなる物質の系において、速い相互作用時間または物理現象時間で特徴付けられる担体(例えば、電子)に対応する第1のホスト物質により、遅い相互作用または物理現象で特徴付けられる担体(例えば、原子または分子)に対応する第2のホスト物質が、1nm以上100nm以下のスケールのオーダー(例えば、0.2nm以上600nm以下)で離散化されたものである。また、この場合、例えば、第1のホスト物質について、全体システムの内部の任意の位置に対して、これと連結しているこの第1のホスト物質が、少なくとも1箇所、このシステムを囲む1次元ラインまたは曲線上に存在するか、露出している。
In the 25th to 40th inventions, the third structure has, for example, a conductor layer with a thickness of 0.2 nm to 60 nm, preferably 0.2 nm to 30 nm, typically 1 to 10 nm. A layer having a thickness of 0.2 nm to 50 μm, typically 0.2 nm to 600 nm, and more typically a thin piece made of a periodic structure with a dielectric layer on the order of 10 to 100 nm so that the layers cross each other. At least two sheets.
Further, the anisotropic structure may have a single spatial frequency or a plurality of spatial frequencies. In addition, anisotropic structures, for example, have multiple types of interaction or physical phenomenon carriers with different properties that differ by more than an order of magnitude in the characteristic time at which the interaction is transmitted. In a system of host materials for a given interaction or physical phenomenon, a first host material corresponding to a carrier (eg, an electron) characterized by a fast interaction time or physical phenomenon time causes a slow interaction or physical phenomenon The second host material corresponding to the carrier (for example, atom or molecule) characterized by the above is discretized in the order of the scale of 1 nm to 100 nm (for example, 0.2 nm to 600 nm). Also, in this case, for example, for the first host material, the first host material connected to the arbitrary position in the entire system is at least one place surrounding the system at one position. Exists or is exposed on a line or curve.

第3の構造に導電体層と誘電体層との繰り返し構造を用いる場合、導電体層に接触する両側の誘電体層の性質は互いに同一であっても異なっていてもよい。
典型的な一つの例では、トップダウンで製造された集積回路(半導体集積回路など)からなる第2の構造と第1の構造および第3の構造の結合体とがこの結合体の辺縁に存在する直線または曲線状の一次元構造をインターフェース領域として結合する。
When the third structure uses a repeated structure of a conductor layer and a dielectric layer, the properties of the dielectric layers on both sides in contact with the conductor layer may be the same or different.
In a typical example, a second structure composed of an integrated circuit (such as a semiconductor integrated circuit) manufactured in a top-down manner, and a combination of the first structure and the third structure are provided at the edge of the combination. An existing straight line or curved one-dimensional structure is connected as an interface region.

第40の発明は、
第25、第28、第31、第34、第37の発明における第3の構造が3層以上積層されてなることを特徴とする機能材料である。
40th invention is
The functional material is characterized in that the third structure in the 25th, 28th, 31st, 34th, and 37th inventions is laminated by three or more layers.

第41の発明は、
第25、第29、第31、第34、第37の発明における第1の構造および第3の構造からなる積層体が2層以上積層されてなることを特徴とする機能材料である。
The forty-first invention
A functional material comprising a laminate of the first structure and the third structure in the 25th, 29th, 31st, 34th and 37th inventions, wherein two or more layers are laminated.

第42の発明は、
ストリップ状またはリボン状の導電体層と誘電体層との周期構造体からなる薄片をその層が互いに交差するように、かつ、導電体層のエッジ同士が対向するように少なくとも2枚重ねた構造を含むことを特徴とする機能素子である。
The forty-second invention
A structure in which at least two sheets of a strip or ribbon-shaped periodic structure of a conductor layer and a dielectric layer are overlapped so that the layers intersect each other and the edges of the conductor layers face each other It is a functional element characterized by including.

第43の発明は、
ストリップ状またはリボン状の導電体層と誘電体層との周期構造体からなる薄片をその層が互いに交差し、かつ、導電体層のエッジ同士が対向するように少なくとも2枚重ねた構造を含むことを特徴とする機能材料である。
The forty-third invention
Includes a structure in which at least two pieces of a thin piece composed of a periodic structure of a strip-like or ribbon-like conductor layer and a dielectric layer are overlapped so that the layers intersect each other and the edges of the conductor layers face each other It is a functional material characterized by this.

第44の発明は、
厚さが0.2nm以上60nm以下のストリップ状またはリボン状の導電体層とこの導電体層の厚さ以上の厚さを有する誘電体層との周期構造体からなる薄片をその層が互いに交差し、かつ、導電体層のエッジ同士が対向するように少なくとも2枚重ねた構造を含むことを特徴とする機能素子である。
The forty-fourth invention is
Thin layers of a periodic structure of a strip-like or ribbon-like conductor layer having a thickness of 0.2 nm or more and 60 nm or less and a dielectric layer having a thickness greater than or equal to the thickness of the conductor layer intersect with each other. In addition, the functional element includes a structure in which at least two layers are stacked so that the edges of the conductor layer face each other.

第45の発明は、
厚さが0.2nm以上60nm以下のストリップ状またはリボン状の導電体層とこの導電体層の厚さ以上の厚さを有する誘電体層との周期構造体からなる薄片をその層が互いに交差し、かつ、導電体層のエッジ同士が対向するように少なくとも2枚重ねた構造を含むことを特徴とする機能材料である。
第46および第45の発明において、導電体層の厚さは好適には0.2nm以上30nm以下、誘電体層の厚さは一般的には0.2nm以上200μm以下、典型的には0.2nm以上50μm以下である。
Forty-fifth invention
Thin layers of a periodic structure of a strip-like or ribbon-like conductor layer having a thickness of 0.2 nm or more and 60 nm or less and a dielectric layer having a thickness greater than or equal to the thickness of the conductor layer intersect with each other. In addition, the functional material includes a structure in which at least two sheets are stacked so that edges of the conductor layers face each other.
In the forty-sixth and forty-fifth inventions, the thickness of the conductor layer is preferably 0.2 nm to 30 nm, and the thickness of the dielectric layer is generally 0.2 nm to 200 μm, typically 0. It is 2 nm or more and 50 μm or less.

第46の発明は、
非等方的な構造が、相互作用が伝わる特徴的な時間に1桁以上の差がある互いに異なる性質を有する複数種の相互作用または物理現象の担体を有し、注目している相互作用または物理現象についてそのホストとなる物質の系において、速い相互作用時間または物理現象時間で特徴付けられる担体に対応する第1のホスト物質により、遅い相互作用または物理現象で特徴付けられる担体に対応する第2のホスト物質が、1nm以上100nm以下のスケールのオーダーで離散化されていることを特徴とする機能素子である。
The forty-sixth invention is
An anisotropic structure has multiple types of interaction or physical phenomena carriers with different properties that differ by more than an order of magnitude in the characteristic time at which the interaction is transmitted, A first host material corresponding to a carrier characterized by a fast interaction time or physical phenomenon time in a system of materials hosting it for a physical phenomenon, a first corresponding to a carrier characterized by a slow interaction or physical phenomenon. The functional element is characterized in that the host material of 2 is discretized on the order of a scale of 1 nm to 100 nm.

第47の発明は、
非等方的な構造が、相互作用が伝わる特徴的な時間に1桁以上の差がある互いに異なる性質を有する複数種の相互作用または物理現象の担体を有し、注目している相互作用または物理現象についてそのホストとなる物質の系において、速い相互作用時間または物理現象時間で特徴付けられる担体に対応する第1のホスト物質により、遅い相互作用または物理現象で特徴付けられる担体に対応する第2のホスト物質を、1nm以上100nm以下のスケールのオーダーで離散化することを特徴とする機能素子の製造方法である。
The 47th invention is
An anisotropic structure has multiple types of interaction or physical phenomena carriers with different properties that differ by more than an order of magnitude in the characteristic time at which the interaction is transmitted, A first host material corresponding to a carrier characterized by a fast interaction time or physical phenomenon time in a system of materials hosting it for a physical phenomenon, a first corresponding to a carrier characterized by a slow interaction or physical phenomenon. 2 is a method of manufacturing a functional device, wherein the host material is discretized in an order of a scale of 1 nm to 100 nm.

第48の発明は、
非等方的な構造が、相互作用が伝わる特徴的な時間に1桁以上の差がある互いに異なる性質を有する複数種の相互作用または物理現象の担体を有し、注目している相互作用または物理現象についてそのホストとなる物質の系において、速い相互作用時間または物理現象時間で特徴付けられる担体に対応する第1のホスト物質により、遅い相互作用または物理現象で特徴付けられる担体に対応する第2のホスト物質が、1nm以上100nm以下のスケールのオーダーで離散化された機能素子を用いたことを特徴とする機能システムである。
第40〜第48の発明においては、その性質に反しない限り、第25〜第39の発明に関連して述べたことが成立する。
さらに、第25〜第48の発明においては、その性質に反しない限り、第1〜第24の発明に関連して述べたことが成立する。
上述のように構成されたこの発明においては、局所的な相互作用により形成される第1の構造と予め設定された大局的な規則により形成された第2の構造とを、非等方的な構造を有する第3の構造を介して結合することにより、従来困難であったトップダウン系とボトムアップ系との統合を容易に行うことができる。
Forty-eighth invention is
An anisotropic structure has multiple types of interaction or physical phenomena carriers with different properties that differ by more than an order of magnitude in the characteristic time at which the interaction is transmitted, A first host material corresponding to a carrier characterized by a fast interaction time or physical phenomenon time in a system of substances hosting it for a physical phenomenon, a first corresponding to a carrier characterized by a slow interaction or physical phenomenon. 2 is a functional system using functional elements discretized on the order of a scale of 1 nm to 100 nm.
In the forty-fourth to forty-eighth inventions, what has been described in relation to the twenty-fifth to thirty-ninth inventions is valid as long as not against the nature thereof.
Further, in the twenty-fifth to forty-eighth inventions, what has been described in relation to the first to twenty-fourth inventions is valid as long as it is not contrary to the nature thereof.
In the present invention configured as described above, the first structure formed by local interaction and the second structure formed by a preset global rule are anisotropic. By coupling through the third structure having the structure, it is possible to easily integrate the top-down system and the bottom-up system, which has been difficult in the past.

この発明によれば、例えば分子サイズで制御されたバルクサイズのバームクーヘン状、渦巻状、多角形状複合多層薄膜積層構造体を形成することができる。また、この薄膜積層構造体の形成に用いるLB膜累積装置などは小型化することができるので、クリーンボックスなどの中に入れて作業することができる。また、この薄膜積層構造体は、ヘテロ構造体,超格子構造体、絶縁体/導電体積層構造体などに応用することができる。さらに、破断を生じることなく、1000層以上あるいは10000層以上もの薄膜を積層することができ、任意の厚さのLB膜を形成することができる。そして、これから切り出したバームクーヘン様金属/絶縁体多層構造により、例えば10〜160Gbits/cm 2(0.1〜1Tb/inch2 )のフレキシブルな薄膜高密度ROMあるいはRAMなどのメモリーを実現することができる。この場合、メモリーのコア部分はリソグラフィーフリーで形成することができるので,安価に、使い捨て可能なメモリー、物質表面がそのまま記憶素子となるようなユビキタス情報装置を実現することができる。また、この薄膜積層方法は、高効率の太陽電池にも応用できる。
さらに、この発明によれば、ボトムアップ系とトップダウン系との利点を最大限活かすことができ、新規な超高集積密度の記憶素子、磁気記録素子、太陽電池、触媒反応装置などを実現することができる。
より一般的には、この発明によれば、生命体に代表されるボトムアップ系とシリコンLSIに代表されるトップダウン系との利点を最大限活かすことができる高機能の機能素子を実現することができる。すなわち、細胞に相当するボトムアップ系とトップダウン系との間に随伴神経系に相当する人工情報伝達・制御系を設けた高機能の機能素子を実現することができる。
また、時間が連続的に投影された構造を用いることで、究極の分解能(原子層オーダの制御)を持った人工神経系相当物を形成することができる。これによって、例えば、表面増強効果を担いうるナノ構造/ゼロ次元構造をバルクサイズに亘って超並列多重に配列させることも可能になる。
According to the present invention, for example, a bulk-sized Baumkuchen, spiral, or polygonal composite multilayer thin film laminated structure controlled by molecular size can be formed. In addition, since the LB film accumulating apparatus used for forming this thin film laminated structure can be reduced in size, it can be put in a clean box and operated. Moreover, this thin film laminated structure can be applied to a heterostructure, a superlattice structure, an insulator / conductor laminated structure, and the like. Furthermore, 1000 or more layers or 10000 or more layers of thin films can be laminated without breaking, and an LB film having an arbitrary thickness can be formed. Then, by using a Baumkuchen-like metal / insulator multilayer structure cut out from this, it is possible to realize a memory such as a flexible thin film high-density ROM or RAM of 10 to 160 Gbits / cm 2 (0.1 to 1 Tb / inch 2 ), for example. . In this case, since the core portion of the memory can be formed free of lithography, a disposable memory and a ubiquitous information device in which the material surface becomes a storage element as it is can be realized at low cost. This thin film stacking method can also be applied to highly efficient solar cells.
Furthermore, according to the present invention, the advantages of the bottom-up system and the top-down system can be maximized, and a novel ultra-high density memory element, magnetic recording element, solar cell, catalytic reactor, etc. can be realized. be able to.
More generally, according to the present invention, it is possible to realize a highly functional device capable of making the most of the advantages of a bottom-up system represented by a living body and a top-down system represented by a silicon LSI. Can do. That is, it is possible to realize a high-functional functional element in which an artificial information transmission / control system corresponding to an associated nervous system is provided between a bottom-up system and a top-down system corresponding to cells.
Further, by using a structure in which time is continuously projected, an artificial nervous system equivalent having the ultimate resolution (control of atomic layer order) can be formed. This also makes it possible, for example, to arrange nanostructures / zero-dimensional structures that can be responsible for the surface enhancement effect in a massively parallel multiplex over the bulk size.

また、ナノスケールで離散化されたバルクサイズの系を創出し、例えばシリコン基板上に形成されたLSIシステムと、それと近接して配された自律分散システムとを結合することにより、ボトムアップ系とトップダウン系とをつなぐプラットフォームを実現することができる。
また、ナノスケールで離散化されたバルクサイズ系を創出し、そこに現れる局所的かつ個別的にアドレスすることが可能な2〜3次元のナノ構造体を大局的サイズで得ることによって、微視的世界と巨視的世界とをつなぐ高機能のプラットフォームを実現することができる。さらに、現在では形がないが将来現れてくると考えられるほとんどのナノスケールの並列新機能要素と既存のULSIシステムとをシナジェティックに結合し、シリコンベースの世界と炭素系の有機物の世界との止揚をとることにより、飛躍的な機能の増大が可能となる。
In addition, a nano-scale discretized bulk size system is created. For example, by combining an LSI system formed on a silicon substrate with an autonomous distributed system arranged in close proximity to it, a bottom-up system A platform that connects top-down systems can be realized.
In addition, by creating a bulk size system that is discretized at the nanoscale, and obtaining a 2 to 3 dimensional nanostructure that can be addressed locally and individually in a global size, it is microscopic. It is possible to realize a highly functional platform that connects the target world and the macroscopic world. In addition, most nanoscale parallel new functional elements that have no shape at present but are expected to appear in the future are synergistically combined with the silicon-based world and the carbon-based organic matter world. By taking a standoff, it is possible to dramatically increase the functions.

また、この発明によれば、例えば、10〜160Gbits/cm2 (0.1〜1Tb/inch2 )の集積度のフレキシブルな機能素子を実現することができる。例えば、物質表面がそのまま機能素子となるようなユビキタス情報装置を実現することができる。この場合、機能素子の中核部分はリソグラフィーフリーで形成することができるので、機能素子を安価に製造することができる。また、要素の数をNとすると、従来はN2 の位置合わせが必要となるが、この発明では4Nの位置合わせで済み、従来に比べ1/ Nで位置合わせの困難さが減少する。しかも、記録容量が大きくなるほどこの効果が増大する。
また、特に記憶素子において、交差部に記憶される情報(データ)の読み出しを、対角線上の複数個の交差部に亘る並列読み出しにより行うことにより、高速の読み出しが可能である。
Further, according to the present invention, for example, a flexible functional element with an integration degree of 10 to 160 Gbits / cm 2 (0.1 to 1 Tb / inch 2 ) can be realized. For example, it is possible to realize a ubiquitous information device in which the material surface becomes a functional element as it is. In this case, since the core part of the functional element can be formed free of lithography, the functional element can be manufactured at low cost. If the number of elements is N, N 2 alignment is conventionally required. However, in the present invention, 4N alignment is sufficient, and the alignment difficulty is reduced by 1 / N compared to the conventional case. Moreover, this effect increases as the recording capacity increases.
In particular, in a memory element, reading of information (data) stored in an intersection is performed by parallel reading over a plurality of intersections on a diagonal line, thereby enabling high-speed reading.

また、この発明によれば、微分方程式系に支配される物質系ではなく、セルラーオートマトンに代表される離散的な、差分方程式に支配されるような物質系を提供することができる。この物質系によれば、例えば、注目する性質に関して、変調された次元、連結性、自発的対称性の破れ、あるいは自己組織化臨界現象を示すことが可能となる。
ナノテクノロジーの発展は際限がないほどと期待されるが、それを支える母体の構造は原子間隔というカットオフがある以上(際限なく小さくなることはないので)その「収束先」をあらかじめ(ある精度を以って)見定めておき、その極限値と既存のULSIシステムとの結合を、現時点から正面の目標に据え、攻略し始めることは、単に時代に先行するという観点からのみならず、今は形なき、将来のナノテクノロジーの成果を先取りする上でも重要である。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a material system dominated by a discrete differential equation represented by a cellular automaton, not a material system dominated by a differential equation system. According to this material system, for example, it is possible to show a modulated dimension, connectivity, spontaneous symmetry breaking, or a self-organized critical phenomenon regarding the property of interest.
The development of nanotechnology is expected to be infinite, but the structure of the matrix that supports it has a cut-off of atomic spacing (because it does not become infinitely small), and its “convergence destination” is set in advance (with certain accuracy) It is not only from the point of view that it is ahead of the times, but it is not only a matter of the fact that the limit value and the combination of the existing ULSI system are set to the front goal from the present time and begin to capture. Without shape, it is also important in anticipating future nanotechnology achievements.

以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
まず、この発明の第1の実施形態について説明する。
図24および図25はこの第1の実施形態によるLB膜の累積方法を示す。ここで、図24および図25はそれぞれLB膜累積装置の平面図およびトラフに沿う方向の断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, a first embodiment of the present invention will be described.
24 and 25 show the LB film accumulation method according to the first embodiment. Here, FIG. 24 and FIG. 25 are a plan view of the LB film accumulating device and a sectional view in the direction along the trough, respectively.

図24および図25に示すように、この第1の実施形態においては、円環状のトラフ51に水52が張られている。トラフ51の断面形状に特に制限はなく、必要に応じて選択し得るものであるが、例えば四角形である。トラフ51の半径、幅、深さも特に制限はなく、必要に応じて選択し得るものであるが、例えば半径は5〜20cm、幅は1〜10cm、深さは2〜10cmである。トラフ51には円柱状の基体53が、トラフ51の半径方向に沿って取り付けられている。この基体53は、図示省略した駆動機構により、その中心軸の回りに回転可能かつ上下動可能に構成されている。トラフ51の上には、基体53と別の部位に、膜形成液滴下装置54が取り付けられており、この膜形成液滴下装置54から、トラフ51に張られた水52の表面に、膜形成液を滴下することができるようになっている。
図25に示すように、トラフ51の底面51aは、図示省略した駆動機構により、トラフ51の機密性を保持しつつ、トラフ51の他の部分に対して、中心軸の周りに回転可能に構成されている。
As shown in FIGS. 24 and 25, in the first embodiment, water 52 is stretched on an annular trough 51. There is no restriction | limiting in particular in the cross-sectional shape of the trough 51, Although it can select as needed, For example, it is a rectangle. The radius, width, and depth of the trough 51 are not particularly limited and can be selected as necessary. For example, the radius is 5 to 20 cm, the width is 1 to 10 cm, and the depth is 2 to 10 cm. A cylindrical base 53 is attached to the trough 51 along the radial direction of the trough 51. The base 53 is configured to be rotatable about its central axis and movable up and down by a drive mechanism (not shown). On the trough 51, a film forming droplet dropping device 54 is attached to a portion different from the base 53, and a film is formed from the film forming droplet dropping device 54 on the surface of water 52 stretched on the trough 51. The liquid can be dripped.
As shown in FIG. 25, the bottom surface 51a of the trough 51 is configured to be rotatable around the central axis with respect to other parts of the trough 51 while maintaining the confidentiality of the trough 51 by a driving mechanism (not shown). Has been.

次に、このLB膜累積装置を用いてLB膜を累積する方法について説明する。
水52が張られたトラフ51の底面51aを所定の回転速度vで回転させる。トラフ51の底面51aと水52との間には摩擦が存在するため、トラフ51の底面51aの回転に伴い、この底面51aに引きずられる形で水52も回転し、水流が生じる。このとき、水52の流速には水面からの深さ方向に分布が生じ、浅いほど流速が小さくなるため、水面付近では十分に小さな流速となり、穏やかな水流とすることができる。このため、膜形成液滴下装置54から水面に膜形成液を滴下すると、展開した膜形成液の分子は、水面付近の穏やかな水流により徐々に整列していき、単分子膜55が形成されるとともに、この単分子膜55が適度に圧縮され、一定の表面圧となる。一方、円柱状の基体53は、例えばその下半分が水52の中に沈むように位置決めしておく。そして、上記のようにして形成された単分子膜55を、図26に示すように、基体53を回転させながらその表面に付着させてすくい取る。これを所望の回数繰り返すことにより、単分子膜55を所望の層数だけ基体53上に積層することができる。
Next, a method for accumulating LB films using this LB film accumulator will be described.
The bottom surface 51a of the trough 51 on which the water 52 is stretched is rotated at a predetermined rotational speed v. Since friction exists between the bottom surface 51a of the trough 51 and the water 52, the water 52 also rotates in a form dragged by the bottom surface 51a with the rotation of the bottom surface 51a of the trough 51, and a water flow is generated. At this time, the flow velocity of the water 52 is distributed in the depth direction from the water surface, and the shallower the flow velocity is, the smaller the flow velocity becomes. For this reason, when the film forming liquid is dropped onto the water surface from the film forming droplet dropping device 54, the molecules of the developed film forming liquid are gradually aligned by a gentle water flow near the water surface, and a monomolecular film 55 is formed. At the same time, the monomolecular film 55 is appropriately compressed to have a constant surface pressure. On the other hand, the columnar base 53 is positioned so that, for example, the lower half thereof sinks into the water 52. Then, as shown in FIG. 26, the monomolecular film 55 formed as described above is attached to the surface of the substrate 53 while rotating, and is scooped. By repeating this a desired number of times, the monomolecular film 55 can be stacked on the substrate 53 by a desired number of layers.

LB膜の原料としては、例えば、直鎖脂肪酸Cn 2n+1COOHのように親水基と疎水基とを有する物質やアラキン酸などを用いる。特に、Z型LB膜を形成するときはC15・TCNQ(2−pentadecyl−7,7’,8,8’−tetracy−anoquinodimethane,TCNQ)のLB膜,プロトポルフィリン(protoporphyrin dimethylester,PPDM)のLB膜,メソポルフィリン(mesoporphyrin dimethylester,MPDM),ポリアミド(polyamic acid alkylamine salt,PAAS)のLB膜などを用いる(特許文献18、19)。 As a raw material of the LB film, for example, a substance having a hydrophilic group and a hydrophobic group such as linear fatty acid C n H 2n + 1 COOH, arachidic acid, or the like is used. In particular, when a Z-type LB film is formed, an LB film of C 15 · TCNQ (2-pentadecyl-7,7 ′, 8,8′-tetracy-anoquinodimethane, TCNQ), LB of protoporphyrin dimethylester, PPDM Membranes, mesopyrphyrin dimethylester (MPDM), polyamide (polyacid alkylamine salt, PAAS) LB membranes, etc. are used (Patent Documents 18 and 19).

以上のように、この第1の実施形態によれば、従来のLB法のようにバリアを動かすのではなく、トラフ51の底面51aを回転させることにより、水52との摩擦で水面付近に穏やかな水流を起こし、その状態で水面に膜形成液を滴下することで単分子膜55に一定の表面圧を生じさせ、この単分子膜55を基体53を回転させながらその表面に付着させているので、完全にノンレシプロカルな過程で基体53上に単分子膜55を連続的に累積することができる。また、基体53の下半分を水52の中に沈めた状態で単分子膜55を累積しているので、既に述べたように、浮力の効果により、破断を生じることなく、単分子膜55を任意の数だけ多層に累積することができる。このため、従来のLB法では到底不可能であった例えば1000層以上あるいは10000層以上の単分子膜55を累積することが可能となり、十分に厚いLB膜積層構造体を得ることができる。   As described above, according to the first embodiment, the barrier is not moved as in the conventional LB method, but the bottom surface 51a of the trough 51 is rotated, so that the surface of the trough 51 is gently moved near the water surface by friction. A constant water pressure is generated in the monomolecular film 55 by dropping a film forming liquid onto the water surface in this state, and the monomolecular film 55 is attached to the surface of the substrate 53 while rotating the base 53. Therefore, the monomolecular film 55 can be continuously accumulated on the substrate 53 in a completely non-reciprocal process. Further, since the monomolecular film 55 is accumulated in a state where the lower half of the base 53 is submerged in the water 52, the monomolecular film 55 is not broken due to the effect of buoyancy as described above. Any number can be accumulated in multiple layers. For this reason, it is possible to accumulate, for example, 1000 layers or more or 10000 layers or more of monomolecular films 55 that could not be achieved by the conventional LB method, and a sufficiently thick LB film laminated structure can be obtained.

次に、この発明の第2の実施形態について説明する。
図27はこの第2の実施形態において用いるLB膜累積装置の平面図である。このLB膜累積装置のトラフに沿う方向の断面図は図25と同様である。
図27に示すように、この第2の実施形態によるLB膜累積装置においては、直線部分と円弧状の曲線部分とを組み合わせた環状のトラフ51を用いる。トラフ51の幅、直線部分の長さ、曲線部分の半径、深さは特に制限はなく、必要に応じて選択し得るものであるが、例えば幅は1〜10cm、直線部分の長さは30〜60cm、曲線部分の半径は5〜20cm、深さは2〜10cmである。トラフ51の一方の直線部分の途中、例えば中央部付近に円柱状の基体53が取り付けられている。また、トラフ51の一方の曲線部分の途中、例えば中央部付近に膜形成液滴下装置54が取り付けられている。さらに、トラフ51の他方の直線部分の途中にポンプ56が取り付けられており、このポンプ56を使って水52を循環させることにより所望の流速の水流を生じさせることができるようになっている。
Next explained is the second embodiment of the invention.
FIG. 27 is a plan view of an LB film accumulating apparatus used in the second embodiment. The cross-sectional view along the trough of this LB film accumulator is the same as FIG.
As shown in FIG. 27, in the LB film accumulating apparatus according to the second embodiment, an annular trough 51 in which a straight portion and an arcuate curved portion are combined is used. The width of the trough 51, the length of the straight portion, the radius and the depth of the curved portion are not particularly limited and can be selected as necessary. For example, the width is 1 to 10 cm and the length of the straight portion is 30 -60 cm, the radius of the curved portion is 5-20 cm, and the depth is 2-10 cm. A columnar base 53 is attached in the middle of one straight portion of the trough 51, for example, near the center. A film forming droplet dropping device 54 is attached in the middle of one curved portion of the trough 51, for example, near the center. Further, a pump 56 is attached in the middle of the other straight portion of the trough 51, and the water 52 can be circulated by using the pump 56 so that a water flow having a desired flow rate can be generated.

次に、このLB膜累積装置を用いてLB膜を累積する方法について説明する。
ポンプ56を使って水52を循環させることにより水面付近の流速を十分に小さくし、穏やかな水流とした状態で、膜形成液滴下装置54から水面に膜形成液を滴下する。すると、展開した膜形成液の分子は、水面付近の穏やかな水流により徐々に整列していき、単分子膜55が形成されるとともに、この単分子膜55が適度に圧縮され、基体53の手前で一定の表面圧となる。一方、基体53は、例えばその下半分が水52の中に沈むように位置決めしておく。そして、上記のようにして形成された単分子膜55を、図26に示すと同様に、基体53を回転させながらその表面に付着させてすくい取る。これを所望の回数繰り返すことにより、単分子膜55を所望の層数だけ基体53上に積層することができる。
Next, a method for accumulating LB films using this LB film accumulator will be described.
By circulating the water 52 using the pump 56, the flow velocity in the vicinity of the water surface is made sufficiently small, and the film-forming liquid is dropped from the film-forming droplet dropping device 54 onto the water surface in a state of a gentle water flow. Then, the molecules of the developed film forming solution are gradually aligned by a gentle water flow near the water surface to form a monomolecular film 55, and the monomolecular film 55 is appropriately compressed, before the base 53. With a constant surface pressure. On the other hand, the base 53 is positioned so that the lower half of the base 53 sinks into the water 52, for example. Then, as shown in FIG. 26, the monomolecular film 55 formed as described above is attached to the surface of the substrate 53 while being rotated and scraped off. By repeating this a desired number of times, the monomolecular film 55 can be stacked on the substrate 53 by a desired number of layers.

以上のように、この第2の実施形態によれば、従来のLB法のようにバリアを動かすのではなく、トラフ51の水52をポンプ56を使って循環させ、水面付近に穏やかな水流を起こし、その状態で水面に膜形成液を滴下することで単分子膜55に一定の表面圧を生じさせ、この単分子膜55を基体53を回転させながらその表面に付着させているので、完全にノンレシプロカルな過程で基体53上に単分子膜55を連続的に累積することができる。また、基体53の下半分を水52の中に沈めた状態で単分子膜55を累積しているので、既に述べたように、浮力の効果により、破断を生じることなく、単分子膜55を任意の数だけ多層に累積することができる。このため、従来のLB法では到底不可能であった例えば1000層以上あるいは10000層以上の単分子膜55を累積することが可能となり、十分に厚いLB膜積層構造体を得ることができる。   As described above, according to the second embodiment, instead of moving the barrier as in the conventional LB method, the water 52 of the trough 51 is circulated using the pump 56, and a gentle water flow is generated near the water surface. In this state, a film forming solution is dropped on the water surface to generate a constant surface pressure on the monomolecular film 55, and the monomolecular film 55 is adhered to the surface of the substrate 53 while rotating. In addition, the monomolecular film 55 can be continuously accumulated on the substrate 53 in a non-reciprocal process. Further, since the monomolecular film 55 is accumulated in a state where the lower half of the base 53 is submerged in the water 52, the monomolecular film 55 is not broken due to the effect of buoyancy as described above. Any number can be accumulated in multiple layers. For this reason, it is possible to accumulate, for example, 1000 layers or more or 10000 layers or more of monomolecular films 55 that could not be achieved by the conventional LB method, and a sufficiently thick LB film laminated structure can be obtained.

次に、この発明の第3の実施形態について説明する。
図28はこの第3の実施形態において用いるLB膜累積装置の平面図である。このLB膜累積装置のトラフに沿う方向の断面図は図25と同様である。
図28に示すように、この第3の実施形態においては、円環状のトラフ51に水52が張られている。トラフ51の断面形状、半径、幅、深さなどについては、第1の実施形態と同様である。トラフ51には円柱状の基体53が、トラフ51の半径方向に沿って取り付けられている。この基体53は、図示省略した駆動機構により、その中心軸の回りに回転可能かつ上下動可能に構成されている。トラフ51の上には、基体53と別の部位に、膜形成液滴下装置54が取り付けられており、この膜形成液滴下装置54から、トラフ51に張られた水52の表面に、膜形成液を滴下することができるようになっている。トラフ51にはさらに、基体53および膜形成液滴下装置54と別の部位に、水52内に位置するように設置されたスクリュー57が付いた水流発生装置58およびダンパー59が取り付けられている。
Next explained is the third embodiment of the invention.
FIG. 28 is a plan view of an LB film accumulating apparatus used in the third embodiment. The cross-sectional view along the trough of this LB film accumulator is the same as FIG.
As shown in FIG. 28, in the third embodiment, water 52 is stretched on an annular trough 51. The cross-sectional shape, radius, width, depth and the like of the trough 51 are the same as those in the first embodiment. A cylindrical base 53 is attached to the trough 51 along the radial direction of the trough 51. The base 53 is configured to be rotatable about its central axis and movable up and down by a drive mechanism (not shown). On the trough 51, a film forming droplet dropping device 54 is attached to a portion different from the base 53, and a film is formed from the film forming droplet dropping device 54 on the surface of water 52 stretched on the trough 51. The liquid can be dripped. Further, a water flow generator 58 and a damper 59 with a screw 57 installed so as to be located in the water 52 are attached to the trough 51 at a site different from the base 53 and the film forming droplet dropping device 54.

次に、このLB膜累積装置を用いてLB膜を累積する方法について説明する。
水流発生装置58のスクリュー57を回転させてトラフ51内の水52を循環させる。こうして生じた水流はダンパー59により減衰を受け、穏やかな水流となる。この状態で膜形成液滴下装置54から水面に膜形成液を滴下する。すると、展開した膜形成液の分子は、水面付近の穏やかな水流により徐々に整列していき、単分子膜55が形成されるとともに、この単分子膜55が適度に圧縮され、基体53の手前で一定の表面圧となる。一方、基体53は、例えばその下半分が水52の中に沈むように位置決めしておく。そして、上記のようにして形成された単分子膜55を、図26に示すと同様に、基体53を回転させながらその表面に付着させてすくい取る。これを所望の回数繰り返すことにより、単分子膜55を所望の層数だけ基体53上に積層することができる。
Next, a method for accumulating LB films using this LB film accumulator will be described.
The screw 57 of the water flow generator 58 is rotated to circulate the water 52 in the trough 51. The water flow thus generated is attenuated by the damper 59 and becomes a gentle water flow. In this state, the film forming liquid is dropped from the film forming droplet dropping device 54 onto the water surface. Then, the molecules of the developed film forming solution are gradually aligned by a gentle water flow near the water surface to form a monomolecular film 55, and the monomolecular film 55 is appropriately compressed, before the base 53. With a constant surface pressure. On the other hand, the base 53 is positioned so that the lower half of the base 53 sinks into the water 52, for example. Then, as shown in FIG. 26, the monomolecular film 55 formed as described above is attached to the surface of the substrate 53 while being rotated and scraped off. By repeating this a desired number of times, the monomolecular film 55 can be stacked on the substrate 53 by a desired number of layers.

以上のように、この第3の実施形態によれば、従来のLB法のようにバリアを動かすのではなく、トラフ51の水52をスクリュー57を使って循環させ、さらにダンパー59を介して水面付近に穏やかな水流を起こし、その状態で水面に膜形成液を滴下することで単分子膜55に一定の表面圧を生じさせ、この単分子膜55を基体53を回転させながらその表面に付着させているので、完全にノンレシプロカルな過程で基体53上に単分子膜55を連続的に累積することができる。また、基体53の下半分を水52の中に沈めた状態で単分子膜55を累積しているので、既に述べたように、浮力の効果により、破断を生じることなく、単分子膜55を任意の数だけ多層に累積することができる。このため、従来のLB法では到底不可能であった例えば1000層以上あるいは10000層以上の単分子膜55を累積することが可能となり、十分に厚いLB膜積層構造体を得ることができる。   As described above, according to the third embodiment, instead of moving the barrier as in the conventional LB method, the water 52 of the trough 51 is circulated using the screw 57, and the water surface is further passed through the damper 59. A gentle water flow is generated in the vicinity, and in this state, a film forming solution is dropped on the water surface to generate a constant surface pressure on the monomolecular film 55, and the monomolecular film 55 is attached to the surface while rotating the base 53. Therefore, the monomolecular film 55 can be continuously accumulated on the substrate 53 in a completely non-reciprocal process. Further, since the monomolecular film 55 is accumulated in a state where the lower half of the base 53 is submerged in the water 52, the monomolecular film 55 is not broken due to the effect of buoyancy as described above. Any number can be accumulated in multiple layers. For this reason, it is possible to accumulate, for example, 1000 layers or more or 10000 layers or more of monomolecular films 55 that could not be achieved by the conventional LB method, and a sufficiently thick LB film laminated structure can be obtained.

次に、この発明の第4の実施形態について説明する。
この第4の実施形態においては、互いに異なる複数種類の単分子膜を累積することにより複合累積構造体を形成する場合について説明する。
すなわち、第1〜第3の実施形態によるLB膜の累積方法において、互いに異なる複数種類の膜形成液を交互に滴下し、その間にバリアで仕切りを入れて各単分子膜を一定表面圧とする。そして、これらの単分子膜を基体53を回転させながらその表面に付着させてすくい取る。これを各単分子膜について所望の回数繰り返すことにより、複数種類の単分子膜を所望の順序かつ所望の層数だけ基体53上に積層することができる。
Next explained is the fourth embodiment of the invention.
In the fourth embodiment, a case where a composite cumulative structure is formed by accumulating a plurality of types of monomolecular films different from each other will be described.
That is, in the LB film accumulating method according to the first to third embodiments, a plurality of different types of film forming liquids are alternately dropped, and a partition is placed between them to make each monomolecular film have a constant surface pressure. . Then, these monomolecular films are scraped by adhering to the surface of the substrate 53 while rotating it. By repeating this for each monomolecular film a desired number of times, a plurality of types of monomolecular films can be stacked on the substrate 53 in a desired order and in a desired number of layers.

図29Aに、一例として2種類の単分子膜60、61を累積する様子を示す。また、図29Bに、これらの単分子膜60、61を基体53上に累積したバームクーヘン状の複合累積構造体の一例を示す。
この第4の実施形態によれば、完全にノンレシプロカルな過程で基体53上に複数種類の単分子膜を任意の順序および任意の長さで連続的に累積することができる。また、基体53の下半分を水52の中に沈めた状態で単分子膜を累積しているので、既に述べたように、浮力の効果により、破断を生じることなく、これらの単分子膜を任意の数だけ多層に累積することができる。このため、従来のLB法では到底不可能であった例えば1000層以上あるいは10000層以上の単分子膜を累積することが可能となり、十分に厚いLB膜複合累積構造体を得ることができる。
FIG. 29A shows how two types of monomolecular films 60 and 61 are accumulated as an example. FIG. 29B shows an example of a Baumkuchen-like composite cumulative structure in which these monomolecular films 60 and 61 are accumulated on the substrate 53.
According to the fourth embodiment, a plurality of types of monomolecular films can be continuously accumulated in any order and in any length on the substrate 53 in a completely non-reciprocal process. In addition, since the monomolecular films are accumulated in a state where the lower half of the substrate 53 is submerged in the water 52, as described above, these monomolecular films are produced without breaking due to the effect of buoyancy. Any number can be accumulated in multiple layers. For this reason, it is possible to accumulate, for example, 1000 layers or more or 10,000 layers or more of monomolecular films that could not be achieved by the conventional LB method, and a sufficiently thick LB film composite accumulation structure can be obtained.

次に、この発明の第5の実施形態について説明する。
図30はこの第5の実施形態において用いるLB膜累積装置の側面図である。また、図31はこのLB膜累積装置の膜形成液滴下装置がトラフに接近した状態を示す正面図である。
図30および図31に示すように、この第5の実施形態においては、所定幅の直線状のトラフ51に水52が張られている。トラフ51の断面形状、幅、深さなどについては、第1の実施形態と同様である。トラフ51の上方には、中心軸62の両端にスポークなどの中継部材(図示せず)により二枚の円環63、64を固定し、これらの円環63、64に複数のバリア片65をその一端の周りに回転自在に設けた、全体として観覧車状のものが設置されている。各バリア片65には膜形成液滴下装置54が取り付けられている。これらのバリア片65は等間隔に設けてもよいし、そうでなくてもよい。この場合、バリア片65が最下部に来たとき、その前後のバリア片65を含めて、それらの下側の部分が水52の中に沈むようになっている。各バリア片65は、単分子膜との相互作用が小さくなるように、所定の表面加工あるいは表面処理をしておくのが望ましい。
なお、図30においては、手前の円環64の図示を省略してある。
Next explained is the fifth embodiment of the invention.
FIG. 30 is a side view of the LB film accumulating apparatus used in the fifth embodiment. FIG. 31 is a front view showing a state in which the film forming droplet dropping device of the LB film accumulating apparatus is close to the trough.
As shown in FIGS. 30 and 31, in the fifth embodiment, water 52 is stretched on a linear trough 51 having a predetermined width. The cross-sectional shape, width, depth, etc. of the trough 51 are the same as those in the first embodiment. Above the trough 51, two annular rings 63, 64 are fixed to both ends of the central shaft 62 by relay members (not shown) such as spokes, and a plurality of barrier pieces 65 are attached to these annular rings 63, 64. A ferris wheel-like object is installed as a whole around the one end. A film forming droplet dropping device 54 is attached to each barrier piece 65. These barrier pieces 65 may be provided at equal intervals or not. In this case, when the barrier piece 65 comes to the lowermost part, the lower part of the barrier piece 65 including the front and rear barrier pieces 65 sinks into the water 52. Each barrier piece 65 is preferably subjected to predetermined surface processing or surface treatment so that the interaction with the monomolecular film becomes small.
In addition, in FIG. 30, illustration of the front ring 64 is abbreviate | omitted.

次に、このLB膜累積装置を用いてLB膜を累積する方法について説明する。
中心軸62を回転させて円環63、64を回転させ、それによってバリア片65を回転させる。この場合、バリア片65はその一端の周りに回転自在であるので、常に重力の方向に平行になっている。回転により、あるバリア片65が水52の中に入り始めたら、回転方向で見て直ぐその手前にある膜形成液滴下装置54から水面に膜形成液を滴下する。すると、展開した膜形成液の分子は、次に水52の中に入り始めるバリア片65により押される形で徐々に整列していき、単分子膜55が形成されるとともに、この単分子膜55が適度に圧縮され、一定の表面圧となり、これが前方の水面上に送り出される。ここで、バリア片65は常に重力の方向に平行になっているため、水52の中に入り始めるときには水面と直角になっており、したがって水面上に展開した膜形成液の分子はこのバリア片65により水面の方向に圧縮され、理想的な形となっている。次に、例えば単分子膜55に続いて、同様な方法により同一または異なる膜形成液を用いて次の単分子膜61が形成されて前方の水面上に送り出される。一方、図30においては図示を省略してあるが、基体53は、例えばその下半分が水52の中に沈むように位置決めしておく。そして、上記のようにして形成された単分子膜を、図26に示すと同様に、基体53を回転させながらその表面に付着させてすくい取る。これを膜形成液を必要に応じて適宜変えて所望の回数繰り返すことにより、所望の種類の単分子膜を所望の順序かつ所望の層数だけ基体53上に積層することができる。
Next, a method for accumulating LB films using this LB film accumulator will be described.
The central shaft 62 is rotated to rotate the rings 63 and 64, thereby rotating the barrier piece 65. In this case, since the barrier piece 65 is rotatable around one end thereof, it is always parallel to the direction of gravity. When a certain barrier piece 65 starts to enter the water 52 by the rotation, the film forming liquid is dropped onto the water surface from the film forming liquid dropping device 54 immediately before the barrier piece 65 as viewed in the rotation direction. Then, the molecules of the developed film forming solution are gradually aligned while being pushed by the barrier piece 65 which starts to enter the water 52, and the monomolecular film 55 is formed. Is moderately compressed to a constant surface pressure, which is sent out on the front water surface. Here, since the barrier piece 65 is always parallel to the direction of gravity, when the barrier piece 65 starts to enter the water 52, the barrier piece 65 is perpendicular to the water surface. It is compressed in the direction of the water surface by 65 and has an ideal shape. Next, for example, following the monomolecular film 55, the next monomolecular film 61 is formed using the same or different film forming liquid by the same method, and is sent out to the front water surface. On the other hand, although not shown in FIG. 30, the base 53 is positioned so that, for example, the lower half thereof sinks into the water 52. Then, as shown in FIG. 26, the monomolecular film formed as described above is attached to the surface of the substrate 53 while being rotated and skimmed. By repeating this as many times as necessary by appropriately changing the film forming liquid as necessary, a desired type of monomolecular film can be stacked on the substrate 53 in a desired order and in a desired number of layers.

以上のように、この第5の実施形態によれば、中心軸62に固定された円環63、64に複数のバリア片65をその一端の周りに回転自在に設け、円環63、64を中心軸62の周りに回転させ、所定のタイミングで膜形成液滴下装置54から滴下された膜形成液の分子をバリア片65で圧縮することで単分子膜に一定の表面圧を生じさせ、この単分子膜を基体53を回転させながらその表面に付着させているので、完全にノンレシプロカルな過程で基体53上に単分子膜を連続的に累積することができる。そして、必要に応じて、各膜形成液滴下装置54の膜形成液として互いに異なる複数種類のものを用い、これらの膜形成液の滴下順序を選ぶとともに、バリア片65相互の間隔を任意に設定することにより、任意の種類の単分子膜が任意の長さおよび任意の順序で任意の層数積層された複合累積構造体を形成することができる。例えば、図29Bに示すものと同様な複合累積構造体を形成することができる。また、基体53の下半分を水52の中に沈めた状態で単分子膜を累積しているので、既に述べたように、浮力の効果により、破断を生じることなく、単分子膜を任意の数だけ多層に累積することができる。このため、従来のLB法では到底不可能であった例えば1000層以上あるいは10000層以上の単分子膜を累積することが可能となり、十分に厚い複合LB膜積層構造体を得ることができる。   As described above, according to the fifth embodiment, the plurality of barrier pieces 65 are rotatably provided around one end of the annular rings 63 and 64 fixed to the central shaft 62, and the annular rings 63 and 64 are provided. Rotating around the central axis 62 and compressing the molecules of the film-forming solution dropped from the film-forming droplet dropping device 54 at a predetermined timing with the barrier piece 65, a constant surface pressure is generated in the monomolecular film. Since the monomolecular film is adhered to the surface of the substrate 53 while rotating the substrate 53, the monomolecular film can be continuously accumulated on the substrate 53 in a completely non-reciprocal process. If necessary, a plurality of different types of film forming liquids are used as the film forming liquid dropping devices 54, the dropping order of these film forming liquids is selected, and the interval between the barrier pieces 65 is arbitrarily set. By doing so, it is possible to form a composite cumulative structure in which any kind of monomolecular film is laminated in any length and in any order with any number of layers. For example, a composite cumulative structure similar to that shown in FIG. 29B can be formed. Further, since the monomolecular film is accumulated in a state where the lower half of the substrate 53 is submerged in the water 52, as described above, the monomolecular film can be arbitrarily formed without causing breakage due to the effect of buoyancy. It can be accumulated in multiple layers. For this reason, it is possible to accumulate, for example, 1000 layers or more or 10,000 layers or more of monomolecular films that could not be achieved by the conventional LB method, and a sufficiently thick composite LB film laminated structure can be obtained.

次に、この発明の第6の実施形態について説明する。
この第6の実施形態においては、第5の実施形態によるLB膜累積装置において、トラフ51の上方に、円環63、64に複数のバリア片65を設けた観覧車状のものを所定の間隔で複数、直列および/または並列に設置し、これらを用いて所望の種類の単分子膜の累積を所望の配列パターンで二次元的または三次元的に順次行う。
この第6の実施形態によれば、単分子膜の累積により、二次元または三次元の超格子を任意の繰り返し数および任意の厚さに容易に形成することができる。
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.
In the sixth embodiment, in the LB film accumulating device according to the fifth embodiment, a ferris wheel-like device having a plurality of barrier pieces 65 provided on the annular rings 63 and 64 above the trough 51 is provided at a predetermined interval. Are installed in series and / or in parallel, and using these, accumulation of a desired type of monomolecular film is sequentially performed in a two-dimensional or three-dimensional manner in a desired arrangement pattern.
According to the sixth embodiment, it is possible to easily form a two-dimensional or three-dimensional superlattice with an arbitrary number of repetitions and an arbitrary thickness by accumulating monomolecular films.

次に、この発明の第7の実施形態について説明する。
この第7の実施形態においては、第1〜第6の実施形態における円柱状の基体53として、直径が十分に小さい、例えば一単分子の大きさ程度のものを用いる。具体的には、例えば、基体53としてカーボンナノチューブ(CNT)を用いる。そして、この直径が十分に小さい基体53を用いて単分子膜を累積する。
この第7の実施形態によれば、例えば図32に示すように、基体53上に単分子膜55を渦巻状に累積することができる。すなわち、渦巻状LB膜積層構造体を得ることができる。
Next explained is the seventh embodiment of the invention.
In the seventh embodiment, as the cylindrical substrate 53 in the first to sixth embodiments, a substrate having a sufficiently small diameter, for example, a size of a single molecule is used. Specifically, for example, carbon nanotubes (CNT) are used as the base 53. Then, monomolecular films are accumulated using the base 53 having a sufficiently small diameter.
According to the seventh embodiment, for example, as shown in FIG. 32, the monomolecular film 55 can be accumulated on the base 53 in a spiral shape. That is, a spiral LB film laminated structure can be obtained.

次に、この発明の第8の実施形態について説明する。
この第8の実施形態においては、第1〜第6の実施形態における円柱状の基体53の代わりに、多角柱状(例えば、正四角柱状、正三角形状、正六角形状など)の基体53を用い、この基体53上に単分子膜を累積する。
この第8の実施形態によれば、例えば、図33A〜Cに示すように、それぞれ正四角柱状、正三角形状、正六角形状のLB膜積層構造体を得ることができる。そして、図33Aに示す正四角柱状のLB膜積層構造体を複数配列することにより、図34Aに示すように隙間なく平面を埋め尽くすことができる。同様に、図33Bに示す正三角柱状のLB膜積層構造体を複数配列することにより、図34B〜Dに示すように隙間なく平面を埋め尽くすことができる。同様に、図33Cに示す正六角柱状のLB膜積層構造体を複数配列することにより、図34Eに示すように隙間なく平面を埋め尽くすことができる。さらに、図33Bに示す、任意の一辺の長さの正三角柱状のLB膜積層構造体と図33Cに示す、任意の一辺の長さの正六角柱状のLB膜積層構造体とを所定の配列パターンで複数配列することによっても、図35に示すように隙間なく平面を埋め尽くすことができる。
Next, an eighth embodiment of the invention will be described.
In the eighth embodiment, instead of the columnar base 53 in the first to sixth embodiments, a base 53 having a polygonal column shape (for example, a regular quadrangular prism shape, a regular triangle shape, a regular hexagon shape, etc.) is used. The monomolecular film is accumulated on the substrate 53.
According to the eighth embodiment, for example, as shown in FIGS. 33A to 33C, LB film laminated structures each having a regular quadrangular prism shape, a regular triangle shape, and a regular hexagon shape can be obtained. Then, by arranging a plurality of regular quadrangular columnar LB film stacked structures shown in FIG. 33A, the plane can be filled without gaps as shown in FIG. 34A. Similarly, by arranging a plurality of regular triangular prism-like LB film laminated structures shown in FIG. 33B, the plane can be filled without gaps as shown in FIGS. Similarly, by arranging a plurality of regular hexagonal columnar LB film laminated structures shown in FIG. 33C, the plane can be filled without gaps as shown in FIG. 34E. Furthermore, a regular triangular prism-shaped LB film laminated structure having an arbitrary side length shown in FIG. 33B and a regular hexagonal columnar LB film laminated structure having an arbitrary side length shown in FIG. 33C are arranged in a predetermined arrangement. By arranging a plurality of patterns, the plane can be filled without gaps as shown in FIG.

次に、この発明の第9の実施形態について説明する。
この第9の実施形態においては、円柱状の基体53と水流とを用い、水流とLB膜との間に生じる相互作用を利用してLB膜積層構造体を形成する。すなわち、図36Aに示すように、トラフ51内の水52の流速が基体53の下部付近の深さでもある程度大きくなるようにし、基体53を回転させながらその表面に単分子膜55を累積する。このとき、基体53上に累積した単分子膜55は水52の中で水のフローによる力が加わることにより、摩擦転写法(Mechanical Deposition/Friction-Transfer Technique)に類似して、面内異方性を与えることができる(なお、トラフ51中に電解質を含む水溶液を入れる場合は水のフローによる力に加えて荷電体・イオンのフローによる電磁相互作用も加わる)。特に、フローが強力な場合には、水52の外部では基体53の法線方向に向いていた単分子膜55の分子がその法線方向から傾斜した方向に向くようになる。このため、図36Bに示すように、各分子が基体53の法線方向から傾斜した方向を向いた状態で単分子膜55が累積する。続いて、図36Cに示すように、二層目の単分子膜55が累積する。この際、一層目の単分子膜55の分子の疎水基であるアルキル基の側面に二層目の単分子膜55の分子の親水基が結合する可能性もある。
以上のように、この第9の実施形態によれば、各分子が基体53の法線方向から傾斜した方向を向いた状態で単分子膜55を累積することができる。特に、摩擦転写法に比べ格段に優れた膜厚制御性をもって面内配向した積層膜や異方性のあるLB膜を得ることができる。
Next, a ninth embodiment of the invention will be described.
In the ninth embodiment, a cylindrical substrate 53 and a water flow are used, and an LB film laminated structure is formed by utilizing an interaction generated between the water flow and the LB film. That is, as shown in FIG. 36A, the flow rate of the water 52 in the trough 51 is increased to some extent even at a depth near the lower portion of the base 53, and the monomolecular film 55 is accumulated on the surface of the base 53 while rotating. At this time, the monomolecular film 55 accumulated on the substrate 53 is subjected to in-plane anisotropy similar to the frictional transfer method (Mechanical Deposition / Friction-Transfer Technique) by applying a force due to the flow of water in the water 52. (In addition, when an aqueous solution containing an electrolyte is put in the trough 51, in addition to the force caused by the flow of water, an electromagnetic interaction caused by the flow of charged substances and ions is also added). In particular, when the flow is strong, outside the water 52, the molecules of the monomolecular film 55 that are oriented in the normal direction of the substrate 53 are oriented in a direction inclined from the normal direction. For this reason, as shown in FIG. 36B, the monomolecular film 55 is accumulated in a state in which each molecule faces a direction inclined from the normal direction of the substrate 53. Subsequently, as shown in FIG. 36C, the second monolayer 55 is accumulated. At this time, the hydrophilic group of the molecule of the second monolayer 55 may be bonded to the side surface of the alkyl group that is the hydrophobic group of the molecule of the first monolayer 55.
As described above, according to the ninth embodiment, the monomolecular film 55 can be accumulated in a state in which each molecule faces a direction inclined from the normal direction of the substrate 53. In particular, it is possible to obtain an in-plane oriented laminated film or an anisotropic LB film with a film thickness controllability that is remarkably superior to that of the friction transfer method.

次に、この発明の第10の実施形態について説明する。
この第10の実施形態においては、第1〜第9の実施形態により形成されたLB膜積層構造体の表面をめっきすることにより金属膜を形成する。
この第10の実施形態によれば、金属膜とLB膜積層構造体とが交互に積層された金属/絶縁体多層構造を形成することができる。
Next explained is the tenth embodiment of the invention.
In the tenth embodiment, the metal film is formed by plating the surface of the LB film laminated structure formed in the first to ninth embodiments.
According to the tenth embodiment, a metal / insulator multilayer structure in which metal films and LB film stack structures are alternately stacked can be formed.

次に、この発明の第11の実施形態について説明する。
この第11の実施形態においては、第1〜第9の実施形態によるLB膜積層構造体の形成方法において、単分子膜として絶縁性のものと導電性のもの(例えば、金属)とを基体53上に交互に累積することにより、LB膜積層構造体を形成する。
この第11の実施形態によれば、LB膜だけで導電体(例えば、金属)/絶縁体多層構造を形成することができる。
Next, an eleventh embodiment of the present invention will be described.
In the eleventh embodiment, in the method for forming an LB film laminated structure according to the first to ninth embodiments, a base 53 is formed of an insulating material and a conductive material (for example, metal) as a monomolecular film. By alternately accumulating them on top of each other, an LB film laminated structure is formed.
According to the eleventh embodiment, a conductor (for example, metal) / insulator multilayer structure can be formed only by the LB film.

次に、この発明の第12の実施形態について説明する。
この第12の実施形態においては、第2の実施形態において、ポンプ56の代わりに、水52の中にモーターで駆動される水車を設け、この水車を回すことで水52を循環させることにより所望の流速の水流を生じさせる。
上記以外のことは第2の実施形態と同様である。
この第12の実施形態によれば、第2の実施形態と同様な利点を得ることができる。
Next, a twelfth embodiment of the invention is described.
In the twelfth embodiment, in the second embodiment, in place of the pump 56, a water wheel driven by a motor is provided in the water 52, and the water 52 is circulated by turning the water wheel. A water flow with a flow rate of
Other than the above are the same as in the second embodiment.
According to the twelfth embodiment, the same advantages as those of the second embodiment can be obtained.

次に、この発明の第13の実施形態について説明する。
この第13の実施形態においては、第1の実施形態において、トラフ51の底面を回転させる代わりに、トラフ51の側面を回転させることで水52を循環させることにより所望の流速の水流を生じさせる。
上記以外のことは第1の実施形態と同様である。
この第13の実施形態によれば、第1の実施形態と同様な利点を得ることができる。
Next, a thirteenth embodiment of the invention is described.
In the thirteenth embodiment, instead of rotating the bottom surface of the trough 51 in the first embodiment, the water 52 is circulated by rotating the side surface of the trough 51 to generate a water flow having a desired flow rate. .
Other than the above are the same as in the first embodiment.
According to the thirteenth embodiment, advantages similar to those of the first embodiment can be obtained.

次に、この発明の第14の実施形態について説明する。
この第14の実施形態においては、第1の実施形態において、トラフ51の底面を回転させる代わりに、トラフ51の水52の中に鉄の玉を入れ、この鉄の玉をトラフ51の外部に設けた磁石による磁界で動かすことで水52を循環させることにより所望の流速の水流を生じさせる。
上記以外のことは第1の実施形態と同様である。
この第14の実施形態によれば、第1の実施形態と同様な利点を得ることができる。
Next, a fourteenth embodiment of the invention is described.
In the fourteenth embodiment, instead of rotating the bottom surface of the trough 51 in the first embodiment, an iron ball is placed in the water 52 of the trough 51, and the iron ball is placed outside the trough 51. The water 52 is circulated by being moved by a magnetic field provided by a provided magnet, thereby generating a water flow having a desired flow rate.
Other than the above are the same as in the first embodiment.
According to the fourteenth embodiment, advantages similar to those of the first embodiment can be obtained.

次に、この発明の第15の実施形態について説明する。
この第15の実施形態においては、第1または第2の実施形態によるトラフ51と、第1〜第6または第8の実施形態による円柱状または多角柱状の基体53と、第1、第2、第12〜第14の実施形態による水流の発生方法とを組み合わせる。
この第15の実施形態によれば、バームクーヘン状多層LB膜積層構造体、渦巻状多層LB膜積層構造体あるいは多角柱状多層LB膜積層構造体を形成することができる。
Next, a fifteenth embodiment of the invention is described.
In the fifteenth embodiment, the trough 51 according to the first or second embodiment, the columnar or polygonal column base 53 according to the first to sixth or eighth embodiments, the first, second, The water flow generation method according to the twelfth to fourteenth embodiments is combined.
According to the fifteenth embodiment, it is possible to form a Baumkuchen-like multilayer LB film laminated structure, a spiral multilayer LB film laminated structure, or a polygonal columnar multilayer LB film laminated structure.

次に、この発明の第16の実施形態について説明する。
この第16の実施形態においては、第1または第2の実施形態によるトラフ51と、第1〜第6または第8の実施形態による円柱状または多角柱状の基体53と、第5の実施形態による観覧車方式とを組み合わせる。
この第16の実施形態によれば、バームクーヘン状複合多層LB膜積層構造体、渦巻状複合多層LB膜積層構造体あるいは多角柱状複合多層LB膜積層構造体を形成することができる。
Next, a sixteenth embodiment of the present invention will be described.
In the sixteenth embodiment, the trough 51 according to the first or second embodiment, the columnar or polygonal base 53 according to the first to sixth or eighth embodiments, and the fifth embodiment. Combined with the Ferris wheel system.
According to the sixteenth embodiment, it is possible to form a Baumkuchen-like composite multilayer LB film laminated structure, a spiral composite multilayer LB film laminated structure, or a polygonal columnar composite multilayer LB film laminated structure.

次に、この発明の第17の実施形態について説明する。
この第17の実施形態においては、交互吸着法により有機超薄膜を形成することで多層薄膜積層構造体を形成する場合について説明する。
図37はこの第17の実施形態による有機超薄膜の累積に用いる有機超薄膜累積装置の平面図である。
図37に示すように、この第17の実施形態においては、トラフ66の中心に円柱状の基体53が回転可能に設けられている。筒型容器66の内部は分断壁67により四つの部分に分けられており、その一つの部分にポリカチオン希薄溶液68が入れられ、これと対向する部分にポリアニオン希薄溶液69が入れられている。その他の二つの部分には水52が入れられている。この水52は、ポリカチオン希薄溶液68とポリアニオン希薄溶液69とが混ざらないようにするためのものである。分断壁67は、分断壁制御装置70により制御することができるようになっている。すなわち、この分断壁67は、基体53に膜が積層して大きくなるに従って、膜が成長するのを妨げないように半径方向に向かって動く。また、このとき分断壁67は、ポリカチオン希薄溶液68とポリアニオン希薄溶液69とが混ざらないような微小な隙間を維持しながら動く。
Next, a seventeenth embodiment of the invention is described.
In the seventeenth embodiment, a case where a multilayer thin film stack structure is formed by forming an organic ultrathin film by an alternating adsorption method will be described.
FIG. 37 is a plan view of an organic ultrathin film accumulator used for accumulating organic ultrathin films according to the seventeenth embodiment.
As shown in FIG. 37, in the seventeenth embodiment, a columnar base 53 is rotatably provided at the center of the trough 66. The inside of the cylindrical container 66 is divided into four parts by a dividing wall 67, and a polycation dilute solution 68 is placed in one part, and a polyanion dilute solution 69 is placed in a part opposite to the part. The other two parts contain water 52. This water 52 is for preventing the polycation dilute solution 68 and the polyanion dilute solution 69 from being mixed. The dividing wall 67 can be controlled by the dividing wall control device 70. That is, the dividing wall 67 moves in the radial direction so as not to prevent the film from growing as the film is stacked on the base 53 and becomes larger. At this time, the dividing wall 67 moves while maintaining a minute gap so that the polycation dilute solution 68 and the polyanion dilute solution 69 are not mixed.

次に、この有機超薄膜累積装置を用いて有機超薄膜を累積する方法について説明する。
基体53の表面をあらかじめ親水処理または疎水処理しておく。この基体53を回転させながら、この基体53の表面を交互にポリカチオン希薄溶液68およびポリアニオン希薄溶液69に浸すことにより、電解質ポリマーを自発的に吸着させ、自己組織化させることにより有機超薄膜を形成する。これを所望の回数繰り返すことにより、有機超薄膜を所望の層数だけ基体53上に積層することができる。
ポリカチオンとしては、例えばポリアリルアミン(PAH)、ポリエチレンイミン(PEI)、ポリジメチルジアリルアンモニウムクロリド(PDDA)などを用いる。また、ポリアニオンとしては、例えばポリスチレンスルホン酸(PSS)、ポリアクリル酸(PAA)などを用いる。
以上のように、この第17の実施形態によれば、交互吸着法により、基体53を回転させながらその表面に有機超薄膜を付着させるので、完全にノンレシプロカルな過程で基体53上に有機超薄膜を連続的に累積することができる。
Next, a method for accumulating organic ultrathin films using this organic ultrathin film accumulator will be described.
The surface of the base 53 is previously subjected to hydrophilic treatment or hydrophobic treatment. While the substrate 53 is rotated, the surface of the substrate 53 is alternately immersed in the dilute polycation solution 68 and the dilute polyanion solution 69, so that the electrolyte polymer is adsorbed spontaneously, and self-organized to form an organic ultrathin film. Form. By repeating this a desired number of times, it is possible to stack the organic ultrathin film on the substrate 53 by the desired number of layers.
As the polycation, for example, polyallylamine (PAH), polyethyleneimine (PEI), polydimethyldiallylammonium chloride (PDDA) or the like is used. As the polyanion, for example, polystyrene sulfonic acid (PSS), polyacrylic acid (PAA), or the like is used.
As described above, according to the seventeenth embodiment, the organic ultrathin film is attached to the surface of the substrate 53 while rotating the substrate 53 by the alternate adsorption method. Therefore, the organic ultrathin film is formed on the substrate 53 in a completely non-reciprocal process. Thin films can be accumulated continuously.

次に、この発明の第18の実施形態について説明する。
この第18の実施形態においては、第17の実施形態による超薄膜累積装置において、筒型容器66の内部にポリカチオン希薄溶液68が入れられた部分と、ポリアニオン希薄溶液69が入れられた部分と、水52が入れられた部分とに加えて、めっき液が入れられた部分が設けられている。
次に、この有機超薄膜累積装置を用いて有機超薄膜を累積する方法について説明する。
基体53の表面をあらかじめ親水処理または疎水処理しておく。この基体53を回転させながら、この基体53の表面を交互にポリカチオン希薄溶液68およびポリアニオン希薄溶液69に浸すことにより、電解質ポリマーを自発的に吸着させ、自己組織化させることにより有機超薄膜を形成する。また、基体53の表面をめっき液に接触させることにより、無電解めっきにより金属膜を形成する。
この第18の実施形態によれば、交互吸着法により、基体53を回転させながらその表面に有機超薄膜および金属膜を交互に付着させるので、完全にノンレシプロカルな過程で基体53上に有機超薄膜および金属膜を連続的に累積することができ、多層金属/絶縁体積層構造体を形成することができる。
Next, an eighteenth embodiment of the invention is described.
In the eighteenth embodiment, in the ultrathin film accumulating device according to the seventeenth embodiment, a portion where the polycation dilute solution 68 is placed inside the cylindrical container 66, and a portion where the polyanion dilute solution 69 is placed. In addition to the portion where the water 52 is placed, a portion where the plating solution is placed is provided.
Next, a method for accumulating organic ultrathin films using this organic ultrathin film accumulator will be described.
The surface of the base 53 is previously subjected to hydrophilic treatment or hydrophobic treatment. While the substrate 53 is rotated, the surface of the substrate 53 is alternately immersed in the dilute polycation solution 68 and the dilute polyanion solution 69, so that the electrolyte polymer is adsorbed spontaneously, and self-organized to form an organic ultrathin film. Form. Further, a metal film is formed by electroless plating by bringing the surface of the base 53 into contact with a plating solution.
According to the eighteenth embodiment, since the organic ultrathin film and the metal film are alternately attached to the surface of the substrate 53 while rotating the substrate 53 by the alternate adsorption method, the organic ultrathin film is completely deposited on the substrate 53 in a non-reciprocal process. Thin films and metal films can be continuously accumulated, and a multilayer metal / insulator stack structure can be formed.

次に、この発明の第19の実施形態について説明する。
図38はこの第19の実施形態による有機超薄膜の累積に用いる有機超薄膜累積装置の側面図である。
図38に示すように、この第19の実施形態においては、トラフ66の内部は水平方向に向いた基体53および分断壁67により二つの部分に分けられており、その一つの部分にポリカチオン希薄溶液68が入れられ、他の部分にポリアニオン希薄溶液69が入れられている。分断壁67は分断壁制御装置(図示せず)により制御することができるようになっている。
Next, a nineteenth embodiment of the invention is described.
FIG. 38 is a side view of an organic ultrathin film accumulating apparatus used for accumulating organic ultrathin films according to the nineteenth embodiment.
As shown in FIG. 38, in the nineteenth embodiment, the interior of the trough 66 is divided into two parts by a base 53 and a dividing wall 67 oriented in the horizontal direction. A solution 68 is placed, and a dilute polyanion solution 69 is placed in the other part. The dividing wall 67 can be controlled by a dividing wall control device (not shown).

次に、この有機超薄膜累積装置を用いて有機超薄膜を累積する方法について説明する。
基体53の表面をあらかじめ親水処理または疎水処理しておく。この基体53を回転させながら、この基体53の表面を交互にポリカチオン希薄溶液68およびポリアニオン希薄溶液69に浸すことにより、電解質ポリマーを自発的に吸着させ、自己組織化させることにより有機超薄膜を形成する。これを所望の回数繰り返すことにより、有機超薄膜を所望の層数だけ基体53上に積層することができる。
以上のように、この第19の実施形態によれば、交互吸着法により、基体53を回転させながらその表面に有機超薄膜を付着させるので、完全にノンレシプロカルな過程で基体53上に有機超薄膜を連続的に累積することができる。
Next, a method for accumulating organic ultrathin films using this organic ultrathin film accumulator will be described.
The surface of the base 53 is previously subjected to hydrophilic treatment or hydrophobic treatment. While the substrate 53 is rotated, the surface of the substrate 53 is alternately immersed in the dilute polycation solution 68 and the dilute polyanion solution 69, so that the electrolyte polymer is adsorbed spontaneously, and self-organized to form an organic ultrathin film. Form. By repeating this a desired number of times, it is possible to stack the organic ultrathin film on the substrate 53 by the desired number of layers.
As described above, according to the nineteenth embodiment, the organic ultrathin film is attached to the surface of the substrate 53 while rotating the substrate 53 by the alternate adsorption method. Therefore, the organic ultrathin film is formed on the substrate 53 in a completely non-reciprocal process. Thin films can be accumulated continuously.

次に、この発明の第20の実施形態について説明する。
この第20の実施形態においては、第19の実施形態による超薄膜累積装置において、トラフ66の内部にポリカチオン希薄溶液68が入れられた部分と、ポリアニオン希薄溶液69が入れられた部分とに加えて、めっき液が入れられた部分が設けられている。
次に、この有機超薄膜累積装置を用いて有機超薄膜を累積する方法について説明する。
基体53の表面をあらかじめ親水処理または疎水処理しておく。この基体53を回転させながら、この基体53の表面を交互にポリカチオン希薄溶液68およびポリアニオン希薄溶液69に浸すことにより、電解質ポリマーを自発的に吸着させ、自己組織化させることにより有機超薄膜を形成する。また、基体53の表面をめっき液に接触させることにより、無電解めっきにより金属膜を形成する。
この第20の実施形態によれば、交互吸着法により、基体53を回転させながらその表面に有機超薄膜および金属膜を交互に付着させるので、完全にノンレシプロカルな過程で基体53上に有機超薄膜および金属膜を連続的に累積することができ、多層金属/絶縁体積層構造体を形成することができる。
Next, a twentieth embodiment of the invention is described.
In the twentieth embodiment, in the ultrathin film accumulation apparatus according to the nineteenth embodiment, in addition to the portion where the polycation dilute solution 68 is placed inside the trough 66 and the portion where the polyanion dilute solution 69 is placed. A portion into which the plating solution is placed is provided.
Next, a method for accumulating organic ultrathin films using this organic ultrathin film accumulator will be described.
The surface of the base 53 is previously subjected to hydrophilic treatment or hydrophobic treatment. While the substrate 53 is rotated, the surface of the substrate 53 is alternately immersed in the dilute polycation solution 68 and the dilute polyanion solution 69, so that the electrolyte polymer is adsorbed spontaneously, and self-organized to form an organic ultrathin film. Form. Further, a metal film is formed by electroless plating by bringing the surface of the base 53 into contact with a plating solution.
According to the twentieth embodiment, the organic ultrathin film and the metal film are alternately attached to the surface of the substrate 53 while rotating the substrate 53 by the alternate adsorption method. Thin films and metal films can be continuously accumulated, and multilayer metal / insulator stack structures can be formed.

次に、この発明の第21の実施形態について説明する。
この第21の実施形態においては、第11の実施形態による方法により、LB膜だけで金属/絶縁体多層構造を形成する。より詳細には、図39に示すように、各層が分子サイズのオーダーの厚さ精度を有する絶縁体膜71および金属膜72の周期構造体からなる円板状の超格子薄片を得る。絶縁体膜71の厚さは例えば10〜100nm、金属膜の厚さは例えば1〜10nmである。
Next, a twenty-first embodiment of the present invention will be described.
In the twenty-first embodiment, the metal / insulator multilayer structure is formed only by the LB film by the method according to the eleventh embodiment. More specifically, as shown in FIG. 39, a disk-shaped superlattice flake made of a periodic structure of an insulator film 71 and a metal film 72 in which each layer has a thickness accuracy on the order of molecular size is obtained. The thickness of the insulator film 71 is, for example, 10 to 100 nm, and the thickness of the metal film is, for example, 1 to 10 nm.

次に、この円板状の超格子薄片の一部を図39の実線の四角形で示されるように切り出したものを2枚用意する。図40Aおよび図40Bにこのようにして切り出された四角形状の超格子薄片73、74を示す。そして、図40A、図40Bおよび図40Cに示すように、超格子薄片73に対して超格子薄片74の方位を90度回転して重ね合わせる。このようにして、2次元のパターンの最小単位として、人工神経系として信号・情報がアクセスすることができる格子(lattice)が完成する。この格子の精度は原子層オーダとすることができる。ここで、各超格子薄片73、74の絶縁体膜71および金属膜72は厳密には円弧状であるが、金属膜72の周期は例えば10nm前後と極めて小さいため、これらの絶縁体膜71および金属膜72は直線状に延在しているとみなすことができる。従って、この格子は、図19に示すものと実質的に同様な構造を有する。   Next, two sheets are prepared by cutting out a part of the disk-shaped superlattice slice as shown by the solid square in FIG. 40A and 40B show the superlattice slices 73 and 74 having a square shape cut out in this way. Then, as shown in FIGS. 40A, 40B, and 40C, the superlattice flake 74 is superposed on the superlattice flake 73 by rotating the orientation of the superlattice flake 74 by 90 degrees. In this way, a lattice that allows signals and information to be accessed as an artificial nervous system is completed as a minimum unit of a two-dimensional pattern. The accuracy of this lattice can be on the atomic layer order. Here, although the insulator film 71 and the metal film 72 of each superlattice thin piece 73 and 74 are strictly arc-shaped, the period of the metal film 72 is extremely small, for example, around 10 nm. The metal film 72 can be regarded as extending linearly. Therefore, this lattice has a structure substantially similar to that shown in FIG.

超格子薄片73、74の金属膜72の本数をそれぞれN本とすると、超格子薄片73の金属膜72と超格子薄片74の金属膜72との交差点は合計N2 個ある。この場合、これらの交差点(アドレス)へのアクセスは、超格子薄片73、74の各金属膜72を通じて容易に行うことができる。例えば、図40Cに示すように、超格子薄片73、74の縁の金属膜72にそれぞれリレー回路75、76を接続することで、どのアドレスにアクセスするかを制御することができる。具体的には、例えば、超格子薄片73、74の一辺を1cmとし、金属膜72の間隔を10nmとすると、1cm/10nm=10-2m/10-8m=106 〜220であるが、例えば20段のリレー回路73、74で220〜106 本の電析金属膜62を選択することができるので、例えば(xy平面の一自由度あたり)約20ビットの情報でアドレスへのアクセスを制御することができる。 Assuming that the number of the metal films 72 of the superlattice thin pieces 73 and 74 is N, there are a total of N 2 intersections between the metal film 72 of the superlattice thin piece 73 and the metal film 72 of the superlattice thin piece 74. In this case, access to these intersections (addresses) can be easily performed through the metal films 72 of the superlattice slices 73 and 74. For example, as shown in FIG. 40C, it is possible to control which address is accessed by connecting relay circuits 75 and 76 to the metal films 72 at the edges of the superlattice slices 73 and 74, respectively. Specifically, for example, when one side of the superlattice thin pieces 73 and 74 is 1 cm and the interval between the metal films 72 is 10 nm, 1 cm / 10 nm = 10 −2 m / 10 −8 m = 10 6 to 2 20 . However, since, for example, 2 20 to 10 6 electrodeposited metal films 62 can be selected by the 20-stage relay circuits 73 and 74, for example, information (about one degree of freedom in the xy plane) can be used for addressing with an address of about 20 bits. Can control access.

超格子薄片73の金属膜72と超格子薄片74の金属膜72とのN2 個の交差点には、ボトムアップにより生成される所望の機能を有する構造を設ける。このためには、例えば、超格子薄片73を基板としてその上に自己組織化により量子ドットを成長させ、その上に超格子薄片74を上記と同様に重ね合わせればよい。あるいは、超格子薄片73、74の間に機能材料層(例えば、無機分子や有機分子など)をはさみ込み、互いに交差しかつ対向している金属膜72間に例えば電流通電を行ってエネルギーを注入することにより生じる自己組織化臨界現象を用いて、結果として、ボトムアップ構造が超格子薄片73、74の間に設けられた構造を作製することができる。 At the N 2 intersections of the metal film 72 of the superlattice thin piece 73 and the metal film 72 of the superlattice thin piece 74, a structure having a desired function generated by bottom-up is provided. For this purpose, for example, the superlattice flakes 73 may be used as a substrate to grow quantum dots on the substrate by self-organization, and the superlattice flakes 74 may be superposed thereon in the same manner as described above. Alternatively, a functional material layer (for example, an inorganic molecule or an organic molecule) is sandwiched between the superlattice thin pieces 73 and 74, and energy is injected by, for example, applying current between the metal films 72 that intersect and face each other. As a result, a structure in which a bottom-up structure is provided between the superlattice flakes 73 and 74 can be manufactured using the self-organized critical phenomenon caused by the above.

超格子薄片73、74のN2 個の交差点に設けるボトムアップ構造をエネルギー注入と散逸とにより最後に形成する場合は、これらのボトムアップ構造を、何ら位置合わせの必要もなく、自己整合的に各交差点に自動的に形成することができる。この場合、超格子薄片73、74の金属膜72同士は必ずしも互いに直交している必要はなく、縁とつながっていることのみが要件である。各ボトムアップ構造は例えば、単純なメモリー素子でもよいし、上述の自己組織化により高度の機能を有するボトムアップ素子でもよい。超格子薄片73、74の金属膜72によるメッシュ構造の次元は1とボトムアップ系(今の場合、平面系である)の次元2との間であり、生体の神経系の次元が細胞系の次元より小さいことと同等の関係が成立している。上記のボトムアップ構造を形成する元になる材料物質は例えばインタカレーションにより導入することもできる。また、インタカレーションに先立って、電解エッチングにより金属膜72のナイフエッジを先鋭化させておくこともでき、これによって表面増強効果をより強化し、超格子薄片73、74の金属膜72の交差部に配置するボトムアップ構造をより少数の原子団(分子団)とすることも可能である。 When bottom-up structures provided at N 2 intersections of superlattice slices 73 and 74 are finally formed by energy injection and dissipation, these bottom-up structures are self-aligned without any alignment. It can be automatically formed at each intersection. In this case, the metal films 72 of the superlattice thin pieces 73 and 74 do not necessarily have to be orthogonal to each other, and only have to be connected to the edges. Each bottom-up structure may be, for example, a simple memory element or a bottom-up element having a high function by the self-organization described above. The dimension of the mesh structure formed by the metal film 72 of the superlattice slices 73 and 74 is between 1 and dimension 2 of the bottom-up system (in this case, the planar system), and the dimension of the biological nervous system is that of the cell system. A relationship equivalent to being smaller than the dimension holds. The material substance that forms the bottom-up structure can be introduced by, for example, intercalation. Prior to the intercalation, the knife edge of the metal film 72 can be sharpened by electrolytic etching, thereby further enhancing the surface enhancement effect, and the intersection of the metal films 72 of the superlattice slices 73 and 74. It is also possible to make the bottom-up structure arranged in the part a smaller number of atomic groups (molecular groups).

超格子薄片73、74の各交差点にボトムアップ構造がはさまれた上記の2次元構造体をシリコンLSIと接続して機能素子を作る。すなわち、図41Aに示すように、基板81上に上記の2次元構造体82をマウントし、超格子薄片74の金属膜72を接続パッド83を介して配線接続部84と接続するとともに、超格子薄片73の金属膜72を配線接続部85と接続する。接続パッド83は枕木状の形状を有し、その厚さは配線接続部84の上面と超格子薄片74の下面との高さの差にほぼ等しい。図41Bは、超格子薄片74の金属膜72と接続パッド83との接続部を拡大して示したものであり、接続パッド83に幅の狭い絶縁体83aを介して形成された、絶縁体膜71の幅(厚さ)と等しい幅の電極部83bと金属膜72とが接続されている。また、図41Cは、超格子薄片73の金属膜72と配線接続部85との接続部を拡大して示したものであり、配線接続部85に幅の狭い絶縁体85aを介して形成された、絶縁体膜71とほぼ等しい幅の電極部85bと金属膜72とが接続されている。配線接続部84、85は配線86を介して所望の機能を有するトップダウン系のLSI87と接続されており、結果として2次元構造体82とLSI87とが接続されている。こうして機能素子が得られる。LSI87は典型的にはシリコンLSIであるが、他の半導体、例えばGaAsなどの化合物半導体を用いたLSIでもよい。また、LSI87はチップ状のものを基板81上にマウントしたものであっても、基板81としてシリコン基板などの半導体基板を用い、これにLSIプロセスで回路を形成したものでもよい。   The above two-dimensional structure having a bottom-up structure sandwiched between the intersections of the superlattice slices 73 and 74 is connected to a silicon LSI to produce a functional element. That is, as shown in FIG. 41A, the above-described two-dimensional structure 82 is mounted on the substrate 81, and the metal film 72 of the superlattice thin piece 74 is connected to the wiring connection portion 84 via the connection pad 83, and the superlattice The metal film 72 of the thin piece 73 is connected to the wiring connection portion 85. The connection pad 83 has a sleeper shape, and the thickness thereof is substantially equal to the difference in height between the upper surface of the wiring connection portion 84 and the lower surface of the superlattice thin piece 74. FIG. 41B is an enlarged view of the connection portion between the metal film 72 of the superlattice thin piece 74 and the connection pad 83, and the insulator film formed on the connection pad 83 via the insulator 83a having a narrow width. The electrode part 83 b having a width equal to the width (thickness) 71 is connected to the metal film 72. FIG. 41C is an enlarged view of the connection part between the metal film 72 of the superlattice thin piece 73 and the wiring connection part 85, and is formed in the wiring connection part 85 via a narrow insulator 85 a. The electrode portion 85b having a width substantially equal to that of the insulator film 71 and the metal film 72 are connected. The wiring connection portions 84 and 85 are connected to a top-down LSI 87 having a desired function via the wiring 86, and as a result, the two-dimensional structure 82 and the LSI 87 are connected. In this way, a functional element is obtained. The LSI 87 is typically a silicon LSI, but may be an LSI using another semiconductor, for example, a compound semiconductor such as GaAs. The LSI 87 may be a chip mounted on the substrate 81, or a semiconductor substrate such as a silicon substrate may be used as the substrate 81, and a circuit may be formed on the semiconductor substrate using an LSI process.

超格子薄片73、74の金属膜72と外部の接続パッド83または配線接続部85との接続は、一辺あたりN個の接続でよい。この接続数と超格子薄片73、74の、ボトムアップ構造が設けられる交差点の数との比は1/Nでスケールする。このため、N2 の位置合わせ誤差を生ずる従来法と比べ、Nが大きくなるほど、言い換えれば集積度が上がるほど位置合わせ誤差が減少し、従って従来法に比べて素子の製造歩留まりの向上を図ることができる。特に、図41Bおよび図41Cに示すように、接続パッド83の電極部83bの幅は超格子薄片74の誘電体である絶縁体膜71の幅(厚さ)とほぼ等しく、また、配線接続部85の電極部85bの幅は超格子薄片74の誘電体である絶縁体膜71の幅(厚さ)とほぼ等しく設定することができるので、超格子薄片73、74の金属膜72と電極部83b、85bとの位置合わせのマージンを大きくすることができ、これも素子の製造歩留まりの向上に寄与する。 The connection between the metal film 72 of the superlattice thin pieces 73 and 74 and the external connection pad 83 or the wiring connection portion 85 may be N connections per side. The ratio between the number of connections and the number of intersections of the superlattice slices 73 and 74 where the bottom-up structure is provided is scaled by 1 / N. For this reason, as N becomes larger, in other words, as the degree of integration increases, the alignment error decreases as compared with the conventional method in which the N 2 alignment error occurs. Therefore, the device manufacturing yield is improved as compared with the conventional method. Can do. In particular, as shown in FIGS. 41B and 41C, the width of the electrode portion 83b of the connection pad 83 is substantially equal to the width (thickness) of the insulator film 71, which is a dielectric of the superlattice thin piece 74, and the wiring connection portion. The width of the electrode portion 85b of 85 can be set substantially equal to the width (thickness) of the insulator film 71, which is a dielectric of the superlattice thin piece 74, so that the metal film 72 and the electrode portion of the superlattice thin pieces 73 and 74 can be set. The margin for alignment with 83b and 85b can be increased, which also contributes to the improvement of the device manufacturing yield.

シリコンLSIなどに代表されるLSI87からなるトップダウン系は、すでに述べたように、時間が非連続に投影され、かつ空間的に非等方的な構造、先の記法に従えば(時間投影性、空間方位性)=(↓、↓)の構造を有している。また、超格子薄片73、74の間にはさまれたボトムアップ構造は、自律分散的生成則により形成されたものであるため、時間が連続的に投影され、局所ルールには大局性が存在しないので、特別な方向は特になく等方的な構造、すなわち(時間投影性、空間方位性)=(↑、↑) の構造を有している。両構造を直接隣り合わせて並べてみても、(↑、↑) (↓、↓)となって矢印がフリップするので、直ちにつながらない。これに対し、上記の2次元構造体82は、すでに述べたように、時間を成長方向に連続的に投影してできた空間座標の一方向に向いた非等方性を有する構造、すなわち(時間投影性、空間方位性)=(↑、↓)の構造を有している。図41A、図41Bおよび図41Cに示す機能素子においては、この2次元構造体82、すなわち(↑、↓)構造をボトムアップ構造、すなわち(↑、↑)構造とトップダウン構造のLSI87、すなわち(↓、↓) 構造との間に介在させていることにより、(↑、↑)(↑、↓)(↓、↓)となり、矢印が構造間でフリップすることなくつながっていくので、結局(↑、↑)構造と(↓、↓)構造とを、すなわちボトムアップ系とトップダウン系とを、個別アクセス性を失うことなく、うまくつなげることができる。
このように、この第21の実施形態によれば、ボトムアップ系とシリコンLSIに代表されるトップダウン系との利点を最大限活かすことができる高機能の機能素子を容易に実現することができる。この機能素子は、ボトムアップ系に持たせる機能とシリコンLSIに持たせる機能との組み合わせにより、多彩な機能を発現することができる。
As described above, the top-down system composed of LSI 87 typified by silicon LSI or the like projects time non-continuously and has a spatially anisotropic structure (time projection property). , Spatial orientation) = (↓, ↓). In addition, the bottom-up structure sandwiched between the superlattice flakes 73 and 74 is formed by an autonomous distributed generation rule, so that time is continuously projected, and the local rule has globality. Therefore, there is no special direction and isotropic structure, that is, (time projection property, spatial orientation) = (↑, ↑) structure. Even if both structures are arranged directly next to each other, the arrows will flip (↑, ↑) (↓, ↓), so they will not be connected immediately. On the other hand, as described above, the above-described two-dimensional structure 82 has a structure having anisotropy in one direction of spatial coordinates formed by continuously projecting time in the growth direction, that is, ( Time projection, spatial orientation) = (↑, ↓). 41A, 41B, and 41C, the two-dimensional structure 82, that is, the (↑, ↓) structure is used as the bottom-up structure, that is, the (↑, ↑) structure and the top-down LSI 87, that is, ( ↓, ↓) By interposing with the structure, it becomes (↑, ↑) (↑, ↓) (↓, ↓), and the arrows are connected without flipping between the structures, so (↑ , ↑) structure and (↓, ↓) structure, that is, the bottom-up system and the top-down system can be connected well without losing the individual accessibility.
Thus, according to the twenty-first embodiment, it is possible to easily realize a high-functional functional element that can make the most of the advantages of the bottom-up system and the top-down system represented by silicon LSI. . This functional element can express various functions by combining the function given to the bottom-up system and the function given to the silicon LSI.

次に、この発明の第22の実施形態について説明する。この第22の実施形態は、ボトムアップ構造として特に量子ドットを用いたものである。
図42に示すように、この第22の実施形態においては、基板81の中央部に2次元構造体82がマウントされているが、この場合、この2次元構造体82の超格子薄片73、74の金属膜72の十字交差点にボトムアップ構造として量子ドット91がはさまれている。ここで、超格子薄片73、74の金属膜72の周期および厚さは量子ドット91のサイズより十分小さくすることができるので、超格子薄片73、74の金属膜72の十字交差点と量子ドット91とは必ずしも1対1に対応している必要はない。つまり、全ての十字交差点に量子ドット91が付随している必要はないが、各量子ドット91には必ず十字交差点が付随している。この冗長性は、量子ドット素子の歩留まりを向上させるとともに、量子ドットを活性部とする十字交差よりなるダイオードへのサイドゲートの役割を果たさせることもでき、従来極めて困難であった量子ドット素子の3端子素子化も可能となる。特にその際、超格子薄片73、74として、極めて薄い誘電体を間にはさんだ導電層2層構造とやや厚めの誘電体との積層繰り返し構造、すなわち、空間周波数として大小二つの周波数を有する構造のものを用いることが有効である。
Next, a twenty-second embodiment of the present invention is described. In the twenty-second embodiment, quantum dots are particularly used as a bottom-up structure.
As shown in FIG. 42, in the twenty-second embodiment, the two-dimensional structure 82 is mounted at the center of the substrate 81. In this case, the superlattice slices 73 and 74 of the two-dimensional structure 82 are mounted. Quantum dots 91 are sandwiched between the cross points of the metal film 72 as a bottom-up structure. Here, since the period and thickness of the metal film 72 of the superlattice thin pieces 73 and 74 can be made sufficiently smaller than the size of the quantum dot 91, the cross intersection of the metal film 72 of the superlattice thin pieces 73 and 74 and the quantum dot 91. Does not necessarily correspond one-to-one. In other words, it is not necessary that the quantum dots 91 are attached to all the cross intersections, but each quantum dot 91 is always accompanied by a cross intersection. This redundancy improves the yield of the quantum dot device and can also serve as a side gate to the diode consisting of a cross with the quantum dot as an active part, which has been extremely difficult in the past. The three-terminal element can also be realized. In particular, as superlattice thin pieces 73 and 74, a laminated repetitive structure of a two-layer structure of a conductive layer sandwiched between very thin dielectrics and a slightly thicker dielectric, that is, a structure having two large and small frequencies as spatial frequencies. It is effective to use those.

また、図42に示す構造は平面ディスプレイとしても適用することができる。この場合、量子ドット91として発光性量子ドットを用いるが、発光性有機分子モノマー、オリゴマー、ポリマーであってもよい。また、この場合、すでに述べたように、超格子薄片73、74の厚さの設定に自由度があるので、金属膜72を、高い導電性を持ち、かつ、極めて細い導電ラインとして構成することができるという長所を有する。この平面ディスプレイによれば、十字交差部の面積が小さいので、陰になることが少なく、明るい画面を低消費電力で実現することができる。また、図示は省略するが、図42の縦横の各金属膜72、すなわち各導電ラインに関して、上述のような極めて薄い誘電体を間にはさんだ導電層2層構造とやや厚めの誘電体との積層繰り返し構造、すなわち、空間周波数として大小二つの周波数を有する構造を用いることで導入される冗長性によって、例えば活性部の不良による画素落ちなどのリスクを低減することができ、製造歩留まりを向上させることができる。   The structure shown in FIG. 42 can also be applied as a flat display. In this case, a luminescent quantum dot is used as the quantum dot 91, but a luminescent organic molecular monomer, oligomer, or polymer may be used. In this case, as described above, since there is a degree of freedom in setting the thickness of the superlattice thin pieces 73 and 74, the metal film 72 has a high conductivity and is configured as a very thin conductive line. Has the advantage of being able to According to this flat display, since the area of the cross intersection is small, it is less likely to be shaded and a bright screen can be realized with low power consumption. Further, although not shown in the drawing, each metal film 72 in the vertical and horizontal directions in FIG. 42, that is, each conductive line, is composed of a conductive layer two-layer structure sandwiching an extremely thin dielectric as described above and a slightly thicker dielectric. Redundancy introduced by using a stacked repetitive structure, that is, a structure having two large and small spatial frequencies, can reduce the risk of pixel dropping due to defective active parts, for example, and improve the manufacturing yield. be able to.

さらに、図42の配置は、十字交差部にはさまれるπ電子系有機分子の官能基の配置や荷電状態を制御することで、光素子のみならず電子素子としても利用することができ、従って集積分子エレクトロニクス素子として利用することもできるが、空間周波数として大小二つの周波数を有する超格子薄片構造を用いることで得られる上述の冗長性は、分子エレクトロニクス素子に求められているフォルトトレランス(欠陥許容性)を高める上で極めて効果が大きい。   Furthermore, the arrangement of FIG. 42 can be used not only as an optical element but also as an electronic element by controlling the arrangement and charge state of the functional group of the π-electron organic molecule sandwiched between the crossed portions. Although it can be used as an integrated molecular electronics device, the above-mentioned redundancy obtained by using a superlattice flake structure having two spatial and large frequencies is the fault tolerance (defect tolerance) required for molecular electronics devices. It is extremely effective in enhancing the property).

基板81の外周部81aはトップダウン型のLSIが配置される領域であるが、必ずしも四方八方全てに配置する必要はなく、一部に配置するだけでもよい。
なお、場合によっては、多層構造にして、基板81の中央部を含む全面の上下にトップダウン型LSIを配置することも可能である。
2次元構造体82の周囲の額縁部81bは、図41Bおよび図41Cと同様な配置で、2次元構造体82のN2 個の交差点にアクセスするx、y方向の平行な金属膜72と接続する。
上記以外のことは、その性質に反しない限り第21の実施形態と同様である。
この第22の実施形態によっても、第21の実施形態と同様な利点を得ることができる。
The outer peripheral portion 81a of the substrate 81 is a region where the top-down type LSI is arranged, but it is not necessarily arranged in all four directions, and may be arranged in a part.
In some cases, a top-down LSI can be arranged above and below the entire surface including the central portion of the substrate 81 in a multilayer structure.
The frame portion 81b around the two-dimensional structure 82 is connected to a parallel metal film 72 in the x and y directions that accesses the N 2 intersections of the two-dimensional structure 82 in the same arrangement as in FIGS. 41B and 41C. To do.
Other than the above are the same as in the twenty-first embodiment as long as they are not contrary to the properties.
According to the twenty-second embodiment, the same advantages as those of the twenty-first embodiment can be obtained.

次に、この発明の第23の実施形態について説明する。
図43に示すように、この第23の実施形態においては、第22の実施形態においてボトムアップ構造として用いた量子ドット配列の代わりに、自己相似性を有する階層的な構造を有する面、すなわちフラクタル構造を有する面92をボトムアップ構造として用いる。この場合も、空間周波数として大小二つの周波数を有する超格子薄片構造を用いることで得られる上述の冗長性は、系のロバストネスを高める上で極めて大きな効力を発揮する。
上記以外のことは、その性質に反しない限り第21および第22の実施形態と同様である。
この第23の実施形態によっても、第21および第22の実施形態と同様な利点を得ることができる。
Next, a twenty-third embodiment of the present invention is described.
As shown in FIG. 43, in the twenty-third embodiment, instead of the quantum dot array used as the bottom-up structure in the twenty-second embodiment, a surface having a hierarchical structure having self-similarity, that is, a fractal. The surface 92 having the structure is used as a bottom-up structure. In this case as well, the above-described redundancy obtained by using a superlattice flake structure having two large and small frequencies as spatial frequencies is extremely effective in increasing the robustness of the system.
Other than the above are the same as in the twenty-first and twenty-second embodiments as long as they are not contrary to the nature thereof.
According to the twenty-third embodiment, the same advantages as those of the twenty-first and twenty-second embodiments can be obtained.

次に、この発明の第24の実施形態について説明する。
この第24の実施形態においては、図41に示す、第21の実施形態による機能素子を特にROMに特化したものについて説明する。ここで、例えば、絶縁体膜の厚さは10〜100nm、金属膜の厚さは1〜10nmである。また、超格子薄片73、74の金属膜と接続されるLSI87としてはインバータ群を含むもの(デコーダ)を用いる。
Next, a twenty-fourth embodiment of the present invention is described.
In the twenty-fourth embodiment, the functional element according to the twenty-first embodiment shown in FIG. 41 that is specialized for a ROM will be described. Here, for example, the thickness of the insulator film is 10 to 100 nm, and the thickness of the metal film is 1 to 10 nm. Further, as the LSI 87 connected to the metal films of the superlattice thin pieces 73 and 74, an LSI 87 including an inverter group (decoder) is used.

図44にこのROMの回路を模式的に示す。このROMにおいては、超格子薄片73、74の金属膜の本数をそれぞれN本とすると、超格子薄片73の金属膜と超格子薄片74の金属膜との交差点は合計N2 個あるため、このROMの容量はN2 ビットである。超格子薄片74のN本の金属膜にj=1〜Nの番号を付け、超格子薄片73のN本の金属膜にi=1〜Nの番号を付ける。超格子薄片73、74の互いに対向する主面上に露出した金属膜の表面には薄い自然酸化膜(図示せず)(例えば、金属膜がAlからなる場合にはAl2 3 膜)が形成されており、従って、各交差点では、超格子薄片73の金属膜と超格子薄片74の金属膜とはこの自然酸化膜を介して互いに対向している。超格子薄片73のN本の金属膜の一端はそれぞれnチャネルFETからなるインバータIj (j=1〜N)の一端と接続されている。インバータIj の他端は接地されている。超格子薄片73のN本の金属膜の一端は負荷抵抗RL を介して所定の電源に接続されている。 FIG. 44 schematically shows the ROM circuit. In this ROM, if the number of metal films of the superlattice thin pieces 73 and 74 is N, there are a total of N 2 intersections between the metal film of the superlattice thin piece 73 and the metal film of the superlattice thin piece 74. The capacity of the ROM is N 2 bits. The N metal films of the superlattice thin piece 74 are numbered j = 1 to N, and the N metal films of the superlattice thin piece 73 are numbered i = 1 to N. A thin natural oxide film (not shown) (for example, an Al 2 O 3 film when the metal film is made of Al) is formed on the surface of the metal film exposed on the opposing main surfaces of the superlattice thin pieces 73 and 74. Therefore, at each intersection, the metal film of the superlattice thin piece 73 and the metal film of the superlattice thin piece 74 are opposed to each other through this natural oxide film. One end of each of the N metal films of the superlattice thin piece 73 is connected to one end of an inverter I j (j = 1 to N) made of an n-channel FET. The other end of the inverter I j is grounded. One end of the N metal films of the superlattice thin piece 73 is connected to a predetermined power source via a load resistance R L.

次に、このROMの動作原理について説明する。
まず、情報の書き込み方法について説明する。今、アドレス(i,j)にあるメモリセルAijに情報を書き込む場合を考える。超格子薄片74のj番目の金属膜と接続されているインバータIj を構成するnチャネルFETのゲートGj にハイレベルの信号を入力して導通させ、この状態で電源により、超格子薄片73の金属膜と超格子薄片74の金属膜との間に十分に高い電圧を印加することにより、これらの金属膜の間の自然酸化膜を絶縁破壊し、導通させる。こうして導通した部位に例えば情報「1」が書き込まれたとすると、自然酸化膜が絶縁破壊しておらず、導通していない部位には情報「0」が書き込まれていると考えることができる。選択されたアドレスのメモリセルの全てに対してこの操作を行うことにより、情報が書き込まれる。
Next, the operation principle of this ROM will be described.
First, a method for writing information will be described. Consider a case where information is written to the memory cell A ij at the address (i, j). A high level signal is input to the gate G j of the n-channel FET constituting the inverter I j connected to the jth metal film of the superlattice flake 74 to conduct it, and in this state, the superlattice flake 73 is supplied by the power supply. By applying a sufficiently high voltage between the metal film and the metal film of the superlattice thin piece 74, the natural oxide film between these metal films breaks down and is made conductive. If, for example, information “1” is written in the conductive part, it can be considered that the natural oxide film is not broken down and information “0” is written in the non-conductive part. Information is written by performing this operation on all of the memory cells at the selected address.

次に、情報の読み出し方法について説明する。今、アドレス(i,j)にあるメモリセルAijの情報を読み出す場合を考える。まず、超格子薄片74のj番目の金属膜と接続されているインバータIj を構成するnチャネルFETのゲートGj にハイレベルの信号を入力して導通させるとともに、超格子薄片73のi番目の金属膜の一端に接続されている電源によりハイレベルの電圧を印加する。このとき、メモリセルAijに情報「1」が書き込まれている場合、すなわちこのメモリセルAijの交差点において自然酸化膜が導通している場合には、負荷抵抗RL を通って超格子薄片73のi番目の金属膜に電流が流れ、その結果、この金属膜の他端Ai ’の電位はローレベルになる。インバータIj を構成するnチャネルFETのゲートGj にローレベルの信号が入力される場合には導通しないため、負荷抵抗RL を通って超格子薄片73のi番目の金属膜に電流が流れず、その結果、この金属膜の他端Ai ’の電位はハイレベルに保持される。一方、メモリセルAijに情報「0」が書き込まれている場合、すなわちこのメモリセルAijの交差点において自然酸化膜が導通していない場合には、インバータIj を構成するnチャネルFETが導通しているか否かにかかわらず、負荷抵抗RL を通って超格子薄片73のi番目の金属膜に電流が流れず、その結果、この金属膜の他端Ai ’の電位はハイレベルに保持される。 Next, a method for reading information will be described. Consider a case where the information of the memory cell A ij at the address (i, j) is read. First, a high-level signal is input to the gate G j of the n-channel FET constituting the inverter I j connected to the j-th metal film of the superlattice flake 74, and the i-th of the superlattice flake 73 is turned on. A high level voltage is applied by a power source connected to one end of the metal film. At this time, if the memory cell A ij information "1" is written, that is, if you are conducting the natural oxide film at the intersection of the memory cell A ij, superlattice thin piece through the load resistor R L A current flows through the i-th metal film 73, and as a result, the potential of the other end A i ′ of the metal film becomes a low level. When a low-level signal is input to the gate G j of the n-channel FET constituting the inverter I j , no conduction occurs, so that a current flows through the load resistor R L to the i-th metal film of the superlattice slice 73. As a result, the potential of the other end A i ′ of this metal film is held at a high level. On the other hand, if the memory cell A ij information "0" is written, that is, in the case of not conducting the natural oxide film is the intersection of the memory cell A ij, conduction n-channel FET forming an inverter I j Regardless of whether or not the current flows, the current does not flow through the load resistance R L to the i-th metal film of the superlattice slice 73, and as a result, the potential of the other end A i ′ of the metal film becomes high level. Retained.

以上のように、この第24の実施形態によれば、メモリセル部に超格子薄片73、74を用いた新規なROMを実現することができる。このROMは例えば10〜160Gビット/cm2 と大容量化が可能である。また、フレキシブルに構成することができるので、様々な電子機器への搭載が可能である。さらに、このROMでは、超格子薄片73、74はリソグラフィーフリーで形成することができるので、製造コストを安価に抑えることができ、例えば使い捨て可能なメモリとして用いることができ、ユビキタス情報装置などに用いて好適なものである。 As described above, according to the twenty-fourth embodiment, a novel ROM using superlattice slices 73 and 74 in the memory cell portion can be realized. This ROM can have a large capacity of, for example, 10 to 160 Gbit / cm 2 . In addition, since it can be configured flexibly, it can be mounted on various electronic devices. Further, in this ROM, the superlattice slices 73 and 74 can be formed in a lithography-free manner, so that the manufacturing cost can be kept low. For example, it can be used as a disposable memory and used for a ubiquitous information device or the like. Is preferable.

次に、この発明の第25の実施形態について説明する。
この第25の実施形態においては、第24の実施形態によるROMにおいて、超格子薄片73の金属膜と超格子薄片74の金属膜との交差点に、いわゆるナノブリッジ構造(非特許文献12)を用いる。また、超格子薄片73の金属膜としてCu膜を用い、超格子薄片74の金属膜としてTi膜を用いるとともに、それらの交差点に挿入する物質としてCu2 S膜を用いる。
Next, a twenty-fifth embodiment of the present invention is described.
In the twenty-fifth embodiment, in the ROM according to the twenty-fourth embodiment, a so-called nanobridge structure (Non-patent Document 12) is used at the intersection of the metal film of the superlattice thin piece 73 and the metal film of the superlattice thin piece 74. . In addition, a Cu film is used as the metal film of the superlattice thin piece 73, a Ti film is used as the metal film of the superlattice thin piece 74, and a Cu 2 S film is used as a material to be inserted at these intersections.

図45Aに、これらの金属膜の交差点の構造を示す。図45Aにおいて、符号141は超格子薄片71の金属膜としてのCu膜、142は超格子薄片72の金属膜としてのTi膜、143はそれらの間に挿入されたCu2 S膜を示す。この場合、Ti膜142に負電圧を印加すると、Cu膜141の表面で酸化反応が起こり、Cu原子がCu+ となってCu2 S膜143内に溶け込む。Ti膜142の表面では還元反応が起こり、Cu2 S膜143内のCu+ がCuとなって析出する。符号144はこのCu析出領域を示す。図45Bに示すように、析出したCuがCu膜141まで達してCu析出領域144からなる金属架橋を形成すると、ナノブリッジはオン状態になる。Ti膜142に正電圧を印加すると逆反応が起こり、図45Cに示すように、金属架橋が消滅し、オフ状態になる。以上の現象を利用することにより、メモリセルに情報を書き込むことができる。
上記以外のことについては、第24の実施形態とほぼ同様である。
この第25の実施形態によれば、第24の実施形態と同様な利点に加えて、メモリセルへの情報の書き込みを非破壊的に行うことができるという利点を得ることができる。
FIG. 45A shows the structure of the intersection of these metal films. In FIG. 45A, reference numeral 141 denotes a Cu film as a metal film of the superlattice thin piece 71, 142 denotes a Ti film as a metal film of the superlattice thin piece 72, and 143 denotes a Cu 2 S film inserted therebetween. In this case, when a negative voltage is applied to the Ti film 142, an oxidation reaction occurs on the surface of the Cu film 141, and Cu atoms become Cu + and dissolve into the Cu 2 S film 143. A reduction reaction occurs on the surface of the Ti film 142, and Cu + in the Cu 2 S film 143 is deposited as Cu. Reference numeral 144 denotes this Cu deposition region. As shown in FIG. 45B, when the deposited Cu reaches the Cu film 141 and forms a metal bridge composed of the Cu deposition region 144, the nanobridge is turned on. When a positive voltage is applied to the Ti film 142, a reverse reaction occurs, and as shown in FIG. 45C, the metal bridge disappears and the off state is entered. By utilizing the above phenomenon, information can be written in the memory cell.
Other than the above, it is almost the same as the twenty-fourth embodiment.
According to the twenty-fifth embodiment, in addition to the same advantages as those of the twenty-fourth embodiment, it is possible to obtain the advantage that information can be written into the memory cells nondestructively.

次に、この発明の第26の実施形態について説明する。
この第26の実施形態は、時間が連続的に折織り込まれた構造において、織り込まれた方向に直交する方向から、この構造にアクセスすることを特徴とする機能素子である。この機能素子は、ストリップ状またはリボン状の金属層などの導電体層と、この導電体層の厚さ以上の厚さを有する非金属層との周期構造体からなる薄片を有し、この薄片に交差する方向、好ましくは直交する方向から、光(太陽光など)をアクセスさせる。
具体的には、図46A、BおよびCはこの第26の実施形態による有機太陽電池を示す。ここで、図46Aは表面図、図46Bは裏面図、図46Cは側面図である。図46A、BおよびCに示すように、この有機太陽電池は、アノード電極151とカソード電極152とが間に有機半導体層153をはさんで渦巻き(スパイラル)状に形成されたもので、全体として薄い円板の形状を有する。この有機太陽電池の裏面には、中心から半径方向に沿って線状の取り出し電極154、155が形成されている。ここで、取り出し電極154はアノード電極151とコンタクトしており、取り出し電極155はカソード電極152とコンタクトしている。
Next, a twenty-sixth embodiment of the invention is described.
The twenty-sixth embodiment is a functional element characterized in that, in a structure in which time is continuously woven, the structure is accessed from a direction orthogonal to the woven direction. This functional element has a thin piece composed of a periodic structure of a conductor layer such as a strip-like or ribbon-like metal layer and a non-metal layer having a thickness equal to or greater than the thickness of the conductor layer. The light (such as sunlight) is accessed from the direction intersecting with, preferably the direction orthogonal to.
Specifically, FIGS. 46A, B and C show an organic solar cell according to the twenty-sixth embodiment. 46A is a front view, FIG. 46B is a back view, and FIG. 46C is a side view. As shown in FIGS. 46A, 46B, and 46C, this organic solar cell is formed in a spiral shape with an organic semiconductor layer 153 interposed between an anode electrode 151 and a cathode electrode 152. It has a thin disk shape. On the back surface of the organic solar cell, linear extraction electrodes 154 and 155 are formed along the radial direction from the center. Here, the extraction electrode 154 is in contact with the anode electrode 151, and the extraction electrode 155 is in contact with the cathode electrode 152.

有機半導体層153はヘテロジャンクション型あるいはバルクヘテロジャンクション型の構造を有する。ヘテロジャンクション型構造の有機半導体層153においては、p型有機半導体膜およびn型有機半導体膜とを、それぞれアノード電極151およびカソード電極152と接触するように接合する。バルクヘテロジャンクション型構造の有機半導体層153は、p型有機半導体分子とn型有機半導体分子との混合物からなり、p型有機半導体とn型有機半導体とが互いに入り組んで互いに接触した微細構造を有する。有機半導体層153の材料としては、有機太陽電池の材料として一般的に報告されているものは全て用いることができるが、具体的には、ポリアセチレン(好ましくは二置換型ポリアセチレン)、ポリ(p−フェニレンビニレン)、ポリ(2,5−チエニレンビニレン)、ポリピロール、ポリ(3−メチルチオフェン)、ポリアニリン、ポリ(9,9−ジアルキルフルオレン)(PDAF)、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン−co−ビチオフェン)(F8T2)、ポリ(1−ヘキシル−2−フェニルアセチレン)(PHX PA)、ポリ(ジフェニルアセチレン)誘導体(PDPA−n Bu)、ポリ(ピリジン)(PPy)、ポリ(ピリジルビニレン)(PPyV)、シアノ置換型ポリ(p−フェニレンビニレン)(CNPPV)、ポリ(3,9−ジ−tert−ブチルインデノ[1,2−b]フルオレン(PIF)などを用いることができる。これらの有機半導体のドーパントについては、ドナーとしてはアルカリ金属(Li、Na、K、Cs)を用いることができ、アクセプタとしてはハロゲン類(Br2 、I2 、CI2 )、ルイス酸(BF3 、PF5 、AsF5 、SbF5 、SO3 )、遷移金属ハロゲン化物(FeCl3 、MoCl5 、WCl5 、SnCl4 )、有機アクセプタ分子としてはTCNE、TCNQを用いることができる。また、電気化学ドーピングに用いられるドーパントイオンは、陽イオンとしてはテトラエチルアンモニウムイオン(TEA+ )、テトラブチルアンモニウムイオン(TBA+ )、Li+ 、Na+ 、K+ 、陰イオンとしてはClO4 - 、BF4 - 、PF6 - 、AsF6 - 、SbF6 - などを用いることができる。 The organic semiconductor layer 153 has a heterojunction type or bulk heterojunction type structure. In the organic semiconductor layer 153 having a heterojunction type structure, the p-type organic semiconductor film and the n-type organic semiconductor film are bonded so as to be in contact with the anode electrode 151 and the cathode electrode 152, respectively. The organic semiconductor layer 153 having a bulk heterojunction structure is formed of a mixture of p-type organic semiconductor molecules and n-type organic semiconductor molecules, and has a fine structure in which the p-type organic semiconductor and the n-type organic semiconductor are intricately in contact with each other. As the material of the organic semiconductor layer 153, all materials generally reported as materials for organic solar cells can be used. Specifically, polyacetylene (preferably disubstituted polyacetylene), poly (p- Phenylene vinylene), poly (2,5-thienylene vinylene), polypyrrole, poly (3-methylthiophene), polyaniline, poly (9,9-dialkylfluorene) (PDAF), poly (9,9-dioctylfluorene-co - bithiophene) (F8T2), poly (1-hexyl-2-phenylacetylene) (PH X PA), poly (diphenyl acetylene) derivative (PDPA- n Bu), poly (pyridine) (PPy), poly (pyridyl vinylene) (PPyV), cyano-substituted poly (p-phenylene vinylene) (CNPPV), poly ( , 9-di-tert-butylindeno [1,2-b] fluorene (PIF), etc. For these organic semiconductor dopants, alkali metals (Li, Na, K, Cs) are used as donors. As acceptors, halogens (Br 2 , I 2 , CI 2 ), Lewis acids (BF 3 , PF 5 , AsF 5 , SbF 5 , SO 3 ), transition metal halides (FeCl 3 , MoCl 5) can be used. , WCl 5 , SnCl 4 ), TCNE and TCNQ can be used as organic acceptor molecules, and dopant ions used for electrochemical doping include tetraethylammonium ion (TEA + ) and tetrabutylammonium ion as cations. (TBA +), Li +, Na +, K +, as the anion ClO 4 -, BF 4 -, F 6 -, AsF 6 -, SbF 6 - or the like can be used.

有機半導体層153としてはさらに、高分子電解質を用いることもできる。この高分子電解質の具体例を挙げると、ポリアニオンとしては、サルフォネートポリアニリン、ポリ(チオフェン−3−酢酸)、サルフォネートポリスチレン、ポリ(3−チオフェンアルカンサルフォネート)など、ポリカチオンとしては、ポリアリルアミン、ポリ(p−フェニレン−ビニレン)前躯体高分子、ポリ(p−メチルピリジニウムビニレン)、プロトン化ポリ(p−ピリジルビニレン)、ポロトン(2−N−メチルピリジニウムアセチレン)などを用いることができる。   As the organic semiconductor layer 153, a polymer electrolyte can also be used. Specific examples of this polymer electrolyte include polyanions such as sulfonate polyaniline, poly (thiophene-3-acetic acid), sulfonate polystyrene, poly (3-thiophene alkane sulfonate), and the like. , Polyallylamine, poly (p-phenylene-vinylene) precursor polymer, poly (p-methylpyridinium vinylene), protonated poly (p-pyridylvinylene), polotone (2-N-methylpyridinium acetylene), etc. Can do.

アノード電極151およびカソード電極152は好適には互いに仕事関数が異なる金属からなり、具体的には、例えば、アノード電極151はAuやNiからなり、電極152はAlからなる。
この有機太陽電池の各部の寸法の例を挙げると、有機半導体層153の厚さは70〜100nm、アノード電極151およびカソード電極152の厚さはそれぞれ100nm程度である。この有機太陽電池の高さ(厚さ)、従って有機半導体層153の高さは、この有機太陽電池の面に垂直な方向から入射する光のほぼ全部または完全に吸収されて光電変換されるのに十分な高さに選ばれ、具体的には数μm〜1mm程度に選ばれる。
The anode electrode 151 and the cathode electrode 152 are preferably made of metals having different work functions. Specifically, for example, the anode electrode 151 is made of Au or Ni, and the electrode 152 is made of Al.
Taking an example of the dimensions of each part of the organic solar cell, the thickness of the organic semiconductor layer 153 is 70 to 100 nm, and the thicknesses of the anode electrode 151 and the cathode electrode 152 are each about 100 nm. The height (thickness) of the organic solar cell, and hence the height of the organic semiconductor layer 153, is almost completely or completely absorbed and photoelectrically converted from light incident from a direction perpendicular to the surface of the organic solar cell. In particular, the height is selected to be about several μm to 1 mm.

次に、この有機太陽電池の製造方法の一例について説明する。ここでは、有機半導体層153が、p型有機半導体膜とn型有機半導体膜とを接合したヘテロジャンクション型構造を有する場合について説明する。
すなわち、円柱状の基体53を用い、この基体53を回転させながら、LB法または交互吸着法により、まずカソード電極152を形成し、次にn型有機半導体膜を形成し、次にp型有機半導体膜を形成し、次にアノード電極151を形成する。
Next, an example of the manufacturing method of this organic solar cell is demonstrated. Here, a case where the organic semiconductor layer 153 has a heterojunction type structure in which a p-type organic semiconductor film and an n-type organic semiconductor film are joined will be described.
That is, using a columnar substrate 53, while rotating the substrate 53, the cathode electrode 152 is first formed by the LB method or the alternate adsorption method, then the n-type organic semiconductor film is formed, and then the p-type organic semiconductor is formed. A semiconductor film is formed, and then an anode 151 is formed.

この第26の実施形態によれば、アノード電極151とカソード電極152とが間に有機半導体層153をはさんで渦巻き状に形成されて薄い円板状に有機太陽電池が構成されているので、有機太陽電池の単位面積当たりのpn接合の面積は極めて大きくなり、この有機太陽電池の面に垂直方向に光を入射させたとき、有機半導体層153の光吸収領域を増大させることができる。また、有機半導体層153は一般に電気抵抗が高いが、この有機半導体層153の厚さを十分に小さくすることができるため、その電気抵抗を十分に低く抑えることができる。このため、光電変換効率が高く、しかもフレキシブルな有機太陽電池を実現することができる。   According to the twenty-sixth embodiment, since the anode 151 and the cathode 152 are formed in a spiral shape with the organic semiconductor layer 153 interposed therebetween, an organic solar cell is configured in a thin disk shape. The area of the pn junction per unit area of the organic solar cell is extremely large. When light is incident on the surface of the organic solar cell in the vertical direction, the light absorption region of the organic semiconductor layer 153 can be increased. In addition, the organic semiconductor layer 153 generally has high electric resistance, but since the thickness of the organic semiconductor layer 153 can be sufficiently reduced, the electric resistance can be sufficiently reduced. For this reason, it is possible to realize a flexible organic solar cell with high photoelectric conversion efficiency.

次に、この発明の第27の実施形態について説明する。
図47A、BおよびCはこの第27の実施形態による有機太陽電池を示す。ここで、図47Aは表面図、図47Bは裏面図、図47Cは側面図である。図47A、BおよびCに示すように、この有機太陽電池は、アノード電極151とカソード電極152とが間に有機半導体層153をはさんで六角形の渦巻き状に形成されたもので、全体として薄い六角形板の形状を有する。その他の構成は第26の実施形態と同様である。
Next, a twenty-seventh embodiment of the invention is described.
47A, B and C show an organic solar cell according to the twenty-seventh embodiment. 47A is a front view, FIG. 47B is a back view, and FIG. 47C is a side view. As shown in FIGS. 47A, B and C, this organic solar cell is formed in a hexagonal spiral shape with an organic semiconductor layer 153 sandwiched between an anode electrode 151 and a cathode electrode 152 as a whole. It has the shape of a thin hexagonal plate. Other configurations are the same as those in the twenty-sixth embodiment.

次に、この有機太陽電池の製造方法の一例について説明する。ここでは、有機半導体層153が、p型有機半導体膜とn型有機半導体膜とを接合したヘテロジャンクション型構造を有する場合について説明する。
すなわち、六角柱状の基体53を用い、この基体53を回転させながら、LB法または交互吸着法により、まずカソード電極152を形成し、次にn型有機半導体膜を形成し、次にp型有機半導体膜を形成し、次にアノード電極151を形成する。
Next, an example of the manufacturing method of this organic solar cell is demonstrated. Here, a case where the organic semiconductor layer 153 has a heterojunction type structure in which a p-type organic semiconductor film and an n-type organic semiconductor film are joined will be described.
That is, using a hexagonal columnar substrate 53, while rotating the substrate 53, the cathode electrode 152 is first formed by the LB method or the alternate adsorption method, then the n-type organic semiconductor film is formed, and then the p-type organic semiconductor is formed. A semiconductor film is formed, and then an anode 151 is formed.

この第27の実施形態によれば、第26の実施形態と同様な利点を得ることができるほか、次のような利点を得ることもできる。すなわち、この第27の実施形態による有機太陽電池は六角形の形状を有するため、図48に示すように、この有機太陽電池を隙間なく一面に敷き詰めることができる。このため、単位面積当たりの発電量を大幅に増すことができる。   According to the twenty-seventh embodiment, the same advantages as in the twenty-sixth embodiment can be obtained, and the following advantages can also be obtained. That is, since the organic solar cell according to the twenty-seventh embodiment has a hexagonal shape, the organic solar cell can be spread over the entire surface as shown in FIG. For this reason, the electric power generation amount per unit area can be increased significantly.

次に、この発明の第28の実施形態について説明する。
この第28の実施形態においては、スピントンネル接合(例えば、非特許文献13、特許文献1参照)を用いた磁気記録装置について説明する。
この磁気記録装置においては、第24の実施形態によるROMと同様な構成において、超格子薄片73、74の金属膜としてCo膜を、これらの超格子薄片73、74間にはさまれる物質としてAl2 3 膜を用いる。ここで、例えば、Al2 3 膜の厚さは2nm、Co膜の厚さは10〜50nmである。この場合、強磁性金属である二層のストリップ状またはリボン状Co膜のエッジがAl2 3 膜を介して十字対向する構造がスピントンネル接合である。このとき、活性部位である交差部をまたいでストリップ状またはリボン状の構造の幅方向に沿う方向に電子が移動するようになっている。
この第28の実施形態によれば、超高密度の新規な磁気記録装置を実現することができる。
Next, a twenty-eighth embodiment of the present invention is described.
In the twenty-eighth embodiment, a magnetic recording apparatus using a spin tunnel junction (see, for example, Non-Patent Document 13 and Patent Document 1) will be described.
In this magnetic recording apparatus, in the same configuration as the ROM according to the twenty-fourth embodiment, a Co film is used as the metal film of the superlattice thin pieces 73 and 74, and Al is used as a material sandwiched between these superlattice thin pieces 73 and 74. A 2 O 3 film is used. Here, for example, the thickness of the Al 2 O 3 film is 2 nm, and the thickness of the Co film is 10 to 50 nm. In this case, the structure in which the edges of the two-layered strip-like or ribbon-like Co film, which is a ferromagnetic metal, cross each other through the Al 2 O 3 film is a spin tunnel junction. At this time, electrons move in the direction along the width direction of the strip-like or ribbon-like structure across the crossing portion which is the active site.
According to the twenty-eighth embodiment, a novel magnetic recording apparatus with ultra-high density can be realized.

次に、この発明の第29の実施形態について説明する。
この第29の実施形態においては、触媒反応プラットフォームについて説明する。
図49に示すように、この触媒反応プラットフォームは、複数の超格子薄片73を所定の間隔をあけて互いに平行に積層した構造を有する。図45Aに一つの超格子薄片73を示す。この超格子薄片73の絶縁体膜および金属膜としては、それぞれTiO2 膜やSiO2 膜などの酸化膜181およびAu膜、Pd膜、Pt膜などの金属膜182を用いる。ここで、例えば、酸化膜181の厚さは10〜100nm、金属膜182の厚さは0.5〜10nmである。図50Bに、超格子薄片71の一主面に露出した金属膜182の端部近傍の拡大図を示す。図50Bに示すように、この金属膜182の端部は凸面からなり、その曲率半径はその厚さと同程度、すなわち0.5〜10nm程度である。
Next, a twenty-ninth embodiment of the present invention is described.
In this 29th embodiment, a catalytic reaction platform will be described.
As shown in FIG. 49, this catalytic reaction platform has a structure in which a plurality of superlattice slices 73 are stacked in parallel with each other at a predetermined interval. FIG. 45A shows one superlattice flake 73. As the insulator film and the metal film of the superlattice thin piece 73, an oxide film 181 such as a TiO 2 film and a SiO 2 film and a metal film 182 such as an Au film, a Pd film, and a Pt film are used. Here, for example, the thickness of the oxide film 181 is 10 to 100 nm, and the thickness of the metal film 182 is 0.5 to 10 nm. FIG. 50B shows an enlarged view of the vicinity of the end of the metal film 182 exposed on one main surface of the superlattice slice 71. As shown in FIG. 50B, the end of the metal film 182 has a convex surface, and its radius of curvature is about the same as its thickness, that is, about 0.5 to 10 nm.

この触媒反応プラットフォームの使用方法は次のとおりである。
図51Aに示すように、所定の反応装置内にこの触媒反応プラットフォームを入れておき、その一方の側から超格子薄片73に平行に反応ガスを流入させ、他方の側から流出させる。このとき、反応ガスは超格子薄片73の一主面に露出した金属膜182の端部の表面と接触するが、この端部の曲率半径は0.5〜10nm程度と極めて小さいため、この端部の表面の触媒活性は極めて高くなっている。この結果、図51Bに示すように、ガス分子183は、この金属膜182の端部の表面の触媒作用を受けることにより、反応速度が大幅に速くなる。
以上のように、この第29の実施形態によれば、一主面に露出した金属膜182の端部が曲率半径が0.5〜10nm程度と小さい凸面からな超格子薄片71を用いることにより、高効率の触媒反応プラットフォームを実現することができる。
The method for using this catalytic reaction platform is as follows.
As shown in FIG. 51A, this catalytic reaction platform is placed in a predetermined reaction apparatus, and a reaction gas is allowed to flow in parallel to the superlattice slice 73 from one side and flow out from the other side. At this time, the reactive gas comes into contact with the surface of the end portion of the metal film 182 exposed on one main surface of the superlattice slice 73, but the radius of curvature of this end portion is extremely small, about 0.5 to 10 nm. The catalytic activity of the surface of the part is extremely high. As a result, as shown in FIG. 51B, the reaction speed of the gas molecules 183 is greatly increased due to the catalytic action of the surface of the end of the metal film 182.
As described above, according to the twenty-ninth embodiment, by using the superlattice flake 71 having a convex surface with a radius of curvature of about 0.5 to 10 nm at the end of the metal film 182 exposed on one main surface. A highly efficient catalytic reaction platform can be realized.

以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施形態において挙げた数値、材料、形状、配置などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、材料、形状、配置などを用いてもよい。
また、第5の実施形態においては、一体化された一対の円環63、64に複数のバリア片65を取り付けているが、円環63、64の代わりに、例えば自転車のチェーンあるいはブルドーザーなどのキャタピラのように複数の円環に外接してベルトコンベア状に運動する、閉じた帯にバリア片65を取り付けてもよい。
また、例えば、超格子薄片にはさまれる層として、π電子共役有機分子系材料や生体分子系材料のほかに、強誘電体材料系やPrCaMnO系の巨大磁気抵抗材料を用いてもよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described concretely, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, The various deformation | transformation based on the technical idea of this invention is possible.
For example, the numerical values, materials, shapes, arrangements, and the like given in the above-described embodiments are merely examples, and different numerical values, materials, shapes, arrangements, and the like may be used as necessary.
In the fifth embodiment, a plurality of barrier pieces 65 are attached to a pair of integrated rings 63 and 64. Instead of the rings 63 and 64, for example, a bicycle chain or a bulldozer is used. The barrier piece 65 may be attached to a closed belt that circumscribes a plurality of rings and moves like a belt conveyor like a caterpillar.
Further, for example, as a layer sandwiched between superlattice flakes, a ferroelectric material type or PrCaMnO type giant magnetoresistive material may be used in addition to a π-electron conjugated organic molecular material or a biomolecular material.

なお、(↑、↑)と(↓、↓)とを結びつけるに際し、目的に応じて、既に述べた(↑、↓)の性質を持つものの代わりに(↓、↑)の性質を持つもの、すなわち、時間的には不連続な投影をされた構造でかつ空間的には等方的な構造を有するものを用いてもよい。
また、上に述べたトップダウン構造の範疇の1つである脳由来構造には有形のものと無形のものとがある。前者は3次元的実在を伴ったハードウェアなど、物的アーキテクチャーであり、後者には知的学問体系、データベース、ソフトウェアなど、知的アーキテクチャーが含まれる。また、ボトムアップ構造の範疇の1つである遺伝子由来構造には単に細胞・組織レベルの構造のみならず、骨格や臓器などの器官も含まれる。
When linking (↑, ↑) and (↓, ↓), depending on the purpose, instead of having the properties of (↑, ↓) already described, those having the properties of (↓, ↑), Alternatively, a structure having a discontinuous projection in time and an isotropic structure in space may be used.
The brain-derived structure, which is one of the categories of the top-down structure described above, includes tangible and intangible. The former is a physical architecture such as hardware with a three-dimensional reality, and the latter includes an intelligent architecture such as an intelligent academic system, database, and software. Furthermore, gene-derived structures, which are one of the categories of bottom-up structures, include not only structures at the cell / tissue level but also organs such as skeletons and organs.

さらに、ボトムアップとトップダウンとの接続・統合は、狭い意味のハードウェアのみに適用されるものではなく、直接結合しようとしても相容れない2系統の流れがぶつかる種々の局面に適用することができる。一例を挙げると、両系統の持つ属性を精査し、各々において(↑、↑)のものと(↓、↓)のものという相反する性質の組を同定・抽出し、その上で(↑、↓)の性質を持つ中間層(緩衝材となる方策)を間にはさむ(さらに必要なら、この作業を漸化式的にイテレイティブ(iterative)に繰り返す)ことにより、市場形成や消費動向など、ユーザーやマスを形成する消費者などの(ヒエラルキー末端の)層に内在して下から湧き上がってくる動きと、企業運営や行政などの(ヒエラルキートップの)、あらかじめ設定された計画に基づいて上から下ろされてくるルールやプランニングとを整合させる際などにも、ソフトウェア的な(ビジネスモデルやサービスモデル上の)仕組みとしても機能させることができる。   Furthermore, the connection / integration between bottom-up and top-down is not applied only to hardware in a narrow sense, but can be applied to various situations where two systems that are incompatible with each other collide with each other. For example, we will carefully examine the attributes of both systems, identify and extract pairs of conflicting properties (↑, ↑) and (↓, ↓), and then (↑, ↓) ) In the middle layer (a measure to become a cushioning material) (and if necessary, iterate iteratively and iteratively) It moves from the top based on pre-set plans such as corporate management and administration (hierarchy top), which are inherent in the layers (such as the end of the hierarchy) such as consumers that form mass It can also function as a software-like mechanism (on the business model or service model) when matching the rules and planning that come.

また、(x1 ,x2 ,…,xN )とN成分系へと拡張することができ、xi ,xj などの複数成分間で結合することができること、さらにxi も↑、↓の2値のみならず、多値(離散的)変数であってもよいことは言うまでもない。 Further, (x 1 , x 2 ,..., X N ) can be extended to an N component system, and it can be coupled between a plurality of components such as x i and x j , and x i is also ↑, ↓ Needless to say, it may be a multi-valued (discrete) variable as well as the binary value.

この発明を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating this invention. この発明を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating this invention. TPCを説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating TPC. TPCを説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating TPC. この発明を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating this invention. この発明を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating this invention. この発明を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating this invention. AlAs/GaAs2原子層超格子の成長を説明するための透過型電子顕微鏡による暗視野像、格子像および回折パターンを示す図面代用写真である。3 is a drawing-substituting photograph showing a dark field image, a lattice image, and a diffraction pattern by a transmission electron microscope for explaining the growth of an AlAs / GaAs diatomic superlattice. 電気化学的成長機構を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating an electrochemical growth mechanism. この発明を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating this invention. 図10Aに示す場合の交差部の電場分布の計算結果を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the calculation result of the electric field distribution of the cross | intersection part shown in FIG. 10A. 図10Aに示す場合の交差部の電場分布の計算結果を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the calculation result of the electric field distribution of the cross | intersection part shown in FIG. 10A. 図10Aに示す場合の交差部の電場分布の計算結果を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the calculation result of the electric field distribution of the cross | intersection part shown in FIG. 10A. 図10Aに示す場合の交差部の電場分布の計算結果を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the calculation result of the electric field distribution of the cross | intersection part shown in FIG. 10A. 図10Bに示す場合の交差部の電場分布の計算結果を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the calculation result of the electric field distribution of the cross | intersection part shown in FIG. 10B. 図10Bに示す場合の交差部の電場分布の計算結果を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the calculation result of the electric field distribution of the cross | intersection part shown in FIG. 10B. 図10Bに示す場合の交差部の電場分布の計算結果を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the calculation result of the electric field distribution of the cross | intersection part shown in FIG. 10B. 図10Bに示す場合の交差部の電場分布の計算結果を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the calculation result of the electric field distribution of the cross | intersection part shown in FIG. 10B. この発明を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating this invention. 従来のLB法を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating the conventional LB method. 従来のLB法を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating the conventional LB method. 従来のLB法を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating the conventional LB method. この発明によるLB法を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating LB method by this invention. この発明の第1の実施形態を説明するための略線図である。It is an approximate line figure for explaining a 1st embodiment of this invention. この発明の第1の実施形態を説明するための略線図である。It is an approximate line figure for explaining a 1st embodiment of this invention. この発明の第1の実施形態を説明するための略線図である。It is an approximate line figure for explaining a 1st embodiment of this invention. この発明の第2の実施形態を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating 2nd Embodiment of this invention. この発明の第3の実施形態を説明するための略線図である。It is an approximate line figure for explaining a 3rd embodiment of this invention. この発明の第4の実施形態を説明するための略線図である。It is an approximate line figure for explaining a 4th embodiment of this invention. この発明の第5の実施形態を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating 5th Embodiment of this invention. この発明の第5の実施形態を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating 5th Embodiment of this invention. この発明の第7の実施形態を説明するための略線図である。It is an approximate line figure for explaining a 7th embodiment of this invention. この発明の第8の実施形態を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating 8th Embodiment of this invention. この発明の第8の実施形態を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating 8th Embodiment of this invention. この発明の第8の実施形態を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating 8th Embodiment of this invention. この発明の第9の実施形態を説明するための略線図である。It is an approximate line figure for explaining a 9th embodiment of this invention. この発明の第17の実施形態を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating 17th Embodiment of this invention. この発明の第19の実施形態を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating 19th Embodiment of this invention. この発明の第21の実施形態を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating 21st Embodiment of this invention. この発明の第21の実施形態を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating 21st Embodiment of this invention. この発明の第21の実施形態を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating 21st Embodiment of this invention. この発明の第22の実施形態を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating 22nd Embodiment of this invention. この発明の第23の実施形態を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating 23rd Embodiment of this invention. この発明の第24の実施形態を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating 24th Embodiment of this invention. この発明の第25の実施形態を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating 25th Embodiment of this invention. この発明の第26の実施形態を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating 26th Embodiment of this invention. この発明の第27の実施形態を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating 27th Embodiment of this invention. この発明の第27の実施形態を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating 27th Embodiment of this invention. この発明の第29の実施形態を説明するための略線図である。It is an approximate line figure for explaining a 29th embodiment of this invention. この発明の第29の実施形態を説明するための略線図である。It is an approximate line figure for explaining a 29th embodiment of this invention. この発明の第29の実施形態を説明するための略線図である。It is an approximate line figure for explaining a 29th embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

31…1次元超格子、33、34…超格子薄片、71、72…超格子薄片、115、116…超格子薄片、41、42…導電体ストリップ、46、47…誘電体層、51、69…トラフ、52…水、53…基体、54…膜形成液滴下装置、55、60、61…単分子膜、63、64…円環、65…バリア片、67、68…分断壁、71…絶縁体膜、72…金属膜、73、74 …リレー回路、82…2次元構造体、83…接続パッド、84、85…配線接続部、87…LSI、91…量子ドット、92…フラクタル構造を有する面、131…樹脂基板、132…ナノ構造金型、133…金属膜、141…Cu膜、142…Ti膜、143…Cu2 S膜、151…アノード電極、152…カソード電極、153…有機半導体膜、162…樹脂製ベースフィルム、181…酸化膜、182…金属膜
31 ... One-dimensional superlattice, 33, 34 ... Superlattice flake, 71, 72 ... Superlattice flake, 115, 116 ... Superlattice flake, 41, 42 ... Conductor strip, 46, 47 ... Dielectric layer, 51, 69 ... trough, 52 ... water, 53 ... substrate, 54 ... film forming droplet dropping device, 55, 60, 61 ... monomolecular film, 63, 64 ... ring, 65 ... barrier piece, 67, 68 ... dividing wall, 71 ... Insulator film, 72 ... metal film, 73, 74 ... relay circuit, 82 ... two-dimensional structure, 83 ... connection pad, 84,85 ... wiring connection part, 87 ... LSI, 91 ... quantum dot, 92 ... fractal structure surface having, 131 ... resin substrate, 132 ... nanostructure die 133 ... metal film, 141 ... Cu film, 142 ... Ti film, 143 ... Cu 2 S layer, 151 ... anode electrode, 152 ... cathode electrode, 153 ... organic Semiconductor film, 162... Scan film, 181 ... oxide film, 182 ... metal film

Claims (33)

楕円断面を有する柱状または多角柱状の基体を回転させながらノンレシプロカルな工程で薄膜を累積することにより一体化した薄膜積層構造体を製造することを特徴とする薄膜積層構造体の製造方法。   A method for producing a thin film laminated structure, comprising producing an integrated thin film laminated structure by accumulating thin films in a non-reciprocal process while rotating a columnar or polygonal columnar substrate having an elliptical cross section. 上記薄膜積層構造体を上記基体の回転軸に垂直な方向から切断して薄片化することを特徴とする請求項1記載の薄膜積層構造体の製造方法。   2. The method of manufacturing a thin film laminated structure according to claim 1, wherein the thin film laminated structure is cut into pieces by cutting from a direction perpendicular to the rotation axis of the substrate. LB法により上記薄膜として単分子膜を累積することを特徴とする請求項1または2記載の薄膜積層構造体の製造方法。   The method for producing a thin film laminated structure according to claim 1 or 2, wherein a monomolecular film is accumulated as the thin film by an LB method. 交互吸着法により上記薄膜を累積することを特徴とする請求項1記載の薄膜積層構造体の製造方法。   2. The method of manufacturing a thin film laminated structure according to claim 1, wherein the thin films are accumulated by an alternating adsorption method. 表面圧を一定にして上記薄膜として単分子膜を形成する工程とこの単分子膜を上記基体上に移し取る工程とがノンレシプロカルな工程であることを特徴とする請求項1記載の薄膜積層構造体の製造方法。   2. The thin film laminated structure according to claim 1, wherein the step of forming a monomolecular film as the thin film with a constant surface pressure and the step of transferring the monomolecular film onto the substrate are non-reciprocal steps. Body manufacturing method. 楕円断面を有する柱状または多角柱状の基体を回転させながらノンレシプロカルな工程で薄膜を累積して一体的に形成したことを特徴とする薄膜積層構造体。   A thin film laminated structure, wherein thin films are integrally formed by accumulating thin films by a non-reciprocal process while rotating a columnar or polygonal columnar substrate having an elliptical cross section. 上記薄膜積層構造体を上記基体の回転軸に垂直な方向から切断して薄片化したことを特徴とする請求項6記載の薄膜積層構造体。   7. The thin film laminated structure according to claim 6, wherein the thin film laminated structure is cut into pieces by cutting from a direction perpendicular to the rotation axis of the substrate. 楕円断面を有する柱状または多角柱状の基体を回転させながらノンレシプロカルな工程で薄膜を累積することにより一体化した薄膜積層構造体を製造する工程を有することを特徴とする機能素子の製造方法。   A method of manufacturing a functional element, comprising a step of manufacturing an integrated thin film laminated structure by accumulating thin films in a non-reciprocal process while rotating a columnar or polygonal columnar substrate having an elliptical cross section. 楕円断面を有する柱状または多角柱状の基体を回転させながらノンレシプロカルな工程で薄膜を累積して一体的に形成した薄膜積層構造体を用いたことを特徴とする機能素子。   A functional element using a thin film laminated structure formed integrally by accumulating thin films in a non-reciprocal process while rotating a columnar or polygonal columnar substrate having an elliptical cross section. 楕円断面を有する柱状または多角柱状の基体を部分的に液体中に沈めた状態で回転させながら薄膜を累積することを特徴とする薄膜積層構造体の製造方法。   A method of manufacturing a thin film laminated structure, comprising: accumulating thin films while rotating a columnar or polygonal columnar substrate having an elliptical cross section while being partially submerged in a liquid. LB法により上記薄膜として単分子膜を累積し、この際、この単分子膜に加わる構造破壊的な力を分子間力以内に抑えるようにしたことを特徴とする請求項10記載の薄膜積層構造体の製造方法。   11. The thin film laminated structure according to claim 10, wherein a monomolecular film is accumulated as the thin film by an LB method, and at this time, a structural destructive force applied to the monomolecular film is suppressed within an intermolecular force. Body manufacturing method. ナノスケールまたはメゾスコピックスケールの径の楕円断面を有する柱状または多角柱状の基体を回転させながら薄膜を累積することを特徴とする薄膜積層構造体の製造方法。   A method for producing a thin film laminated structure, characterized in that a thin film is accumulated while rotating a columnar or polygonal columnar substrate having an elliptical cross section with a nanoscale or mesoscopic scale diameter. ナノスケールまたはメゾスコピックスケールの径の楕円断面を有する柱状または多角柱状の基体を回転させながら薄膜を累積したことを特徴とする薄膜積層構造体。   A thin film laminated structure characterized by accumulating thin films while rotating a columnar or polygonal columnar substrate having an elliptical cross section with a nanoscale or mesoscopic scale diameter. ナノスケールまたはメゾスコピックスケールの径の楕円断面を有する柱状または多角柱状の基体を回転させながら薄膜を累積することにより薄膜積層構造体を製造する工程を有することを特徴とする機能素子の製造方法。   A method for producing a functional element, comprising a step of producing a thin film laminated structure by accumulating thin films while rotating a columnar or polygonal columnar substrate having an elliptical cross section having a diameter of nanoscale or mesoscopic scale. ナノスケールまたはメゾスコピックスケールの径の楕円断面を有する柱状または多角柱状の基体を回転させながら薄膜を累積した薄膜積層構造体を用いたことを特徴とする機能素子。   A functional element using a thin film laminated structure in which thin films are accumulated while rotating a columnar or polygonal columnar substrate having an elliptical cross section with a nanoscale or mesoscopic scale diameter. 楕円断面を有する柱状または多角柱状の基体を回転させながら単分子膜を累積する際に液体流とこの単分子膜との間に生じる相互作用を利用することを特徴とする薄膜積層構造体の製造方法。   Production of a thin film laminated structure characterized by utilizing the interaction between a liquid flow and this monomolecular film when accumulating a monomolecular film while rotating a columnar or polygonal columnar substrate having an elliptical cross section Method. 液体を収容した容器の上に、回転部材に複数のバリア部材をその一端を中心として回転自在に設け、上記回転部材を回転させることにより上記複数のバリア部材のうちの少なくとも二つのバリア部材が上記液体に同時に漬かるようにし、これらのバリア部材の間の部分の上記液体に膜形成液を滴下して単分子膜を形成することを特徴とする薄膜積層構造体の製造方法。   A rotating member is provided with a plurality of barrier members rotatably about one end thereof on a container containing a liquid, and at least two of the plurality of barrier members are rotated by rotating the rotating member. A method for producing a thin film laminated structure, wherein a monomolecular film is formed by dripping a film forming liquid into the liquid between the barrier members at the same time soaking in a liquid. 楕円断面を有する柱状または多角柱状の基体を回転させながら上記単分子膜を累積することを特徴とする請求項17記載の薄膜積層構造体の製造方法。   18. The method of manufacturing a thin film laminated structure according to claim 17, wherein the monomolecular film is accumulated while rotating a columnar or polygonal columnar substrate having an elliptical cross section. 上記基体を部分的に上記液体中に沈めた状態で回転させながら上記単分子膜を累積することを特徴とする請求項17または18記載の薄膜積層構造体の製造方法。   19. The method of manufacturing a thin film laminated structure according to claim 17, wherein the monomolecular film is accumulated while rotating the substrate while being partially submerged in the liquid. 上記薄膜の厚さが1000nm以下であることを特徴とする請求項1〜19のいずれか一項記載の薄膜積層構造体の製造方法。   The method for manufacturing a thin film laminated structure according to claim 1, wherein the thin film has a thickness of 1000 nm or less. 液体を収容した容器の上に、回転部材に複数のバリア部材がその一端を中心として回転自在に設けられ、上記回転部材を回転させることにより上記複数のバリア部材のうちの少なくとも二つのバリア部材が上記液体に同時に漬かり、これらのバリア部材の間の部分の上記液体に膜形成液を滴下するように構成されていることを特徴とする薄膜積層構造体の製造装置。   A plurality of barrier members are provided on a rotating member so as to be rotatable about one end thereof on a container containing liquid, and at least two of the plurality of barrier members are rotated by rotating the rotating member. An apparatus for producing a thin film laminated structure, wherein the apparatus is soaked in the liquid at the same time, and the film forming liquid is dropped into the liquid between the barrier members. 断面が同心円状超格子構造体であることを特徴とするヘテロ構造体。   A heterostructure having a concentric superlattice cross section. 断面が破断円弧状構造体であることを特徴とするヘテロ構造体。   A heterostructure characterized in that the cross section is a broken arc-shaped structure. 断面が渦巻状超格子構造体であることを特徴とするヘテロ構造体。   A heterostructure having a spiral superlattice cross section. 断面が破断渦巻状構造体であることを特徴とするヘテロ構造体。   A heterostructure characterized in that the cross section is a broken spiral structure. 断面が多角柱状超格子構造体であることを特徴とするヘテロ構造体。   A heterostructure characterized in that the cross section is a polygonal columnar superlattice structure. 断面が破断多角柱状構造体であることを特徴とするヘテロ構造体。   A heterostructure characterized in that the cross section is a fractured polygonal columnar structure. 断面が同心円状ヘテロ物質交互積層体であることを特徴とするヘテロ構造体。   A heterostructure characterized in that the cross section is a concentric heteromaterial alternating laminate. 断面が破断円弧状ヘテロ物質構造体であることを特徴とするヘテロ構造体。   A heterostructure characterized in that the cross-section is a broken arc-shaped heteromaterial structure. 断面が渦巻状ヘテロ物質交互積層体であることを特徴とするヘテロ構造体。   A heterostructure characterized in that the cross section is a spiral heteromaterial alternating laminate. 断面が破断渦巻状ヘテロ物質構造体であることを特徴とするヘテロ構造体。   A heterostructure characterized in that the cross-section is a broken spiral heteromaterial structure. 断面が多角柱状ヘテロ物質交互積層体であることを特徴とするヘテロ構造体。   A heterostructure characterized in that the cross section is a polygonal columnar heteromaterial alternating laminate. 断面が破断多角柱状ヘテロ物質構造体であることを特徴とするヘテロ構造体。
A heterostructure characterized in that the cross section is a broken polygonal columnar heteromaterial structure.
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