JP2009055045A - 微細加工ダイヤモンド素子及び微細加工ダイヤモンド素子作製方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ダイヤモンド素子1は、基板11と、基板11上に等間隔に配列されており、複数のダイヤモンドから成ると共に側面が平坦面である四角柱12(微細突起)を備えている。端面12fは、長辺の長さがa[nm]、短辺の長さがka[nm]の四角形であり、短辺側の側面にSiO2薄膜13が形成されている。ただし、長辺の長さa[nm]、短辺の長さka[nm]は下記式(1)及び(2)の関係式を満たす。
【数1】
C1:四角柱12の内部で発生した光が四角柱12の側面で反射しつつ同一周回路を周回するときの一周の距離[nm]
n:任意の正の整数
λ:四角柱12を構成するダイヤモンドの発光ピーク波長λ[nm]
【選択図】 図1
Description
m:任意の正の整数
γ:ダイヤモンド中における電子又は正孔のドブロイ波長[nm]
a:長辺の長さ[nm]
k:短辺の長さの長辺の長さに対する比
で表される関係式を満たすものであることを特徴とする。
n:任意の正の整数
λ:ダイヤモンドの発光ピーク波長[nm]
a:長辺の長さ[nm]
k:短辺の長さの長辺の長さに対する比
で表される関係式を満たすものであることが好適である。
n:任意の正の整数
λ:ダイヤモンドの発光ピーク波長[nm]
b:辺の長さ[nm]
で表される関係式を満たすものであることが好適である。
正多角形の外周の長さC3[nm]が下記式(5)及び(6);
λ:ダイヤモンドの発光ピーク波長[nm]
r:半径[nm]
で表される関係式を満たすものであることが好適である。
(第1実施形態)
まず、第1実施形態の微細加工ダイヤモンド素子(ダイヤモンド素子1)の構造を説明する。図1は、ダイヤモンド素子1を簡略化した模式図である。ダイヤモンド素子1は、基板11と、基板11上に等間隔に配列されており、ダイヤモンドから成ると共に側面が平坦面である複数の四角柱12(微細突起)を備えている。四角柱12を構成するダイヤモンドは、電子ビーム照射、X線照射、光励起、電流注入、加熱などの励起手段に対して発光特性を有し、かつ発生する光のスペクトル全体はブロードであったり、急峻であったりするが、特に光度が強くなる波長(発光ピーク波長λ[nm])を有する。なお、発光効率が劣ることになるが、発光ピーク波長に代えて他の波長成分に合わせて柱状体(四角柱12)の断面形状を設計し、所望の波長成分の光を取り出すことも考えられる。
n:任意の正の整数
まず、第2実施形態の微細加工ダイヤモンド素子(ダイヤモンド素子2)の構造を説明する。図2は、ダイヤモンド素子2を簡略化した模式図である。ダイヤモンド素子2は、基板21と、基板21上に等間隔に配列されており、ダイヤモンドから成ると共に側面が平坦面である複数の六角柱22(微細突起)を備えている。六角柱22を構成するダイヤモンドは、電子ビーム照射、X線照射、光励起、電流注入、加熱などの励起手段に対して発光特性を有し、かつ発生する光のスペクトル全体はブロードであったり、急峻であったりするが、特に光度が強くなる波長(発光ピーク波長λ[nm])を有する。なお、発光効率が劣ることになるが、発光ピーク波長に代えて他の波長成分に合わせて柱状体(六角柱22)の断面形状を設計し、所望の波長成分の光を取り出すことも考えられる。
n:任意の正の整数
六角柱22の幅w2(下記式(8)で表されるように、最長対角線の長さで定義される。)は、六角柱22の高さの1/2以下(アスペクト比が2以上)であり、かつ500nm以下になるように調整されている。
まず、第3実施形態の微細加工ダイヤモンド素子(ダイヤモンド素子3)の構造を説明する。図3は、ダイヤモンド素子4を簡略化した模式図である。ダイヤモンド素子3は、基板31と、基板31上に等間隔に配列されており、ダイヤモンドから成る複数の円柱32(微細突起)を備えている。円柱32を構成するダイヤモンドは、電子ビーム照射、X線照射、光励起、電流注入、加熱などの励起手段に対して発光特性を有し、かつ発生する光のスペクトル全体はブロードであったり、急峻であったりするが、特に光度が強くなる波長(発光ピーク波長λ[nm])を有する。なお、発光効率が劣ることになるが、発光ピーク波長に代えて他の波長成分に合わせて柱状体(円柱32)の断面形状を設計し、所望の波長成分の光を取り出すことも考えられる。
n:任意の正の整数
m:任意の正の整数
γ:ダイヤモンド中における電子又は正孔のドブロイ波長[nm]
a:長辺の長さ[nm]
k:短辺の長さの長辺の長さに対する比
まず、(100)ダイヤモンド基板にAl膜をスパッタリングや蒸着法で形成する。Al膜の厚さは500Å〜2μm程度で、パターニングサイズや突起の高さに応じて決定する。Alとダイヤモンドのエッチング比が10以上であるので、5μm以下の高さの突起の場合は、0.5μmの厚さのAlで十分であった。
(100)ダイヤモンド基板上にフォトリソグラフィーにより等間隔に整列された円形Alマスクを形成し、RIEを施した。その結果、整列した円柱状に近い針状突起が形成された。図9に、円形Alマスクを用いて形成された突起を示す。針状のように見えるのは、Alマスクが非常に小さかったこと、小さいマスクであるにも関わらず非常に深くエッチングすることができたことによる。円形Alマスクが大きい場合は、見た目も円柱の突起ができる。
反応室内に(100)ダイヤモンド基板に近接して(5cm以内に)マスク材料となる金属を配置した上、このダイヤモンド基板にRIEを施した。マスク材料の破片がダイヤモンド基板上に付着し、マイクロマスクとして機能した。その結果、ランダムに配列された針状突起が形成された。図12に、マイクロマスクを用いて形成された突起を示す。本実施例の方法によって形成されるマイクロマスクのサイズは非常に小さいため、突起は実施例2の場合よりも細く、配列の細かいものになった。特に細いものは一辺が10nm以下になった。
(111)ダイヤモンド基板に、実施例2と同じエッチング及びプラズマ処理(ただし、処理時間は約30分)を施した。その結果、六角柱が形成された。図15に本実施例の六角柱を示す。図16に本実施例の六角柱の端面を示す。図16に示すように、正六角形からずれることもあるが正六角形にすることもできた。側面は低指数面ではないが、エッチングで形成される面よりもきれいな平坦面であった。
(110)ダイヤモンド基板に、実施例2と同じエッチング及びプラズマ処理(ただし、処理時間は約30分)を施した。その結果、四角柱又は六角柱が形成された。図18に本実施例の四角柱又は六角柱を示す。図19に本実施例の四角柱又は六角柱の端面を示す。図16に示すように、正六角形からずれることもあるが正六角形にすることもできた。Alのサイズや形状を一定に制御することによって正六角形の均一な形状でも可能である。側面は2つの面は(100)面である。残りの面は(100)面又はその他の必ずしも低指数面ではない結晶面が現れたが、エッチングで形成される面よりもきれいな平坦面であった。
実施例2と同様のエッチングプロセスにより、円柱状の柱状体を備える微細加工ダイヤモンド素子を形成した。試料1として、発光ピーク波長が500nmとなるようにホウ素、窒素などの含有量が調整されたダイヤモンド基板が用いられた。また、試料2として、発光ピーク波長が400nmとなるようにホウ素、窒素などの含有量が調整されたダイヤモンド基板が用いられた。
試料1の微細加工ダイヤモンド素子のカソードルミネッセンス(波長500nmの分光成分)を観察したところ、基板も強い光度を示したが、柱状体の光度は更に強かった。
(実験結果2)
試料1の微細加工ダイヤモンド素子のカソードルミネッセンス(波長400nmの分光成分)を観察したところ、基板も柱状体も光らなかった。
(実験結果3)
試料2の微細加工ダイヤモンド素子のカソードルミネッセンス(波長500nmの分光成分)を観察したところ、基板は暗いが、柱状体の光度は強かった。
(実験結果4)
試料2の微細加工ダイヤモンド素子のカソードルミネッセンス(波長400nmの分光成分)を観察したところ、基板の光度は強かったが、逆に柱状体は暗かった。
Claims (5)
- 反応室中にダイヤモンド基板に近接して金属を設置した上、前記反応室中で前記ダイヤモンド基板に対してリアクティブイオンエッチングを行うエッチングステップを含む
ことを特徴とする微細加工ダイヤモンド素子作製方法。 - 前記エッチングステップにおいて、前記反応室中に、反応ガスとしてCF4の流量比が3%以下であるCF4/O2ガスが導入される
ことを特徴とする請求項1記載の微細加工ダイヤモンド素子作製方法。 - 直径500nm以下の整列された微細Alドットをダイヤモンド基板にパターニングし、
CF4の流量比が3%以下であるCF4/O2ガスが導入された反応室中で前記ダイヤモンド基板をリアクティブイオンエッチングする
ことを特徴とする微細加工ダイヤモンド素子作製方法。 - 前記エッチングステップにより微細突起が形成された前記ダイヤモンド基板を、主として水素から成るガスのプラズマに曝すダイヤモンド結晶面形成ステップを更に含む
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の微細加工ダイヤモンド素子作製方法。 - 基板上に、ダイヤモンドを含んで成ると共に最大外径が50nm以下である断面四角形の柱状体が少なくとも一つ形成されており、
前記柱状体の断面における長辺及び短辺の長さが下記式(9)及び(10);
n:任意の正の整数
m:任意の正の整数
γ:前記ダイヤモンド中における電子又は正孔のドブロイ波長[nm]
a:前記長辺の長さ[nm]
k:前記短辺の長さの前記長辺の長さに対する比
で表される関係式を満たすものである
ことを特徴とする微細加工ダイヤモンド素子。
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JP2008241736A JP2009055045A (ja) | 2008-09-19 | 2008-09-19 | 微細加工ダイヤモンド素子及び微細加工ダイヤモンド素子作製方法 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2002276425A Division JP2004114162A (ja) | 2002-09-20 | 2002-09-20 | 微細加工ダイヤモンド素子及び微細加工ダイヤモンド素子作製方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2009055045A true JP2009055045A (ja) | 2009-03-12 |
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ID=40505767
Family Applications (1)
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JP2008241736A Pending JP2009055045A (ja) | 2008-09-19 | 2008-09-19 | 微細加工ダイヤモンド素子及び微細加工ダイヤモンド素子作製方法 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2009055045A (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0376170A (ja) * | 1989-08-17 | 1991-04-02 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | ダイヤモンドを用いた電子装置の作製方法 |
JPH08264837A (ja) * | 1995-03-28 | 1996-10-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 発光素子および発光ダイオードおよびレーザダイオード |
JPH08310897A (ja) * | 1995-05-16 | 1996-11-26 | Sumitomo Electric Ind Ltd | フラ−レン単結晶ウエハ及びその製造方法 |
JP2002226290A (ja) * | 2000-11-29 | 2002-08-14 | Japan Fine Ceramics Center | ダイヤモンド加工体の製造方法、及び、ダイヤモンド加工体 |
-
2008
- 2008-09-19 JP JP2008241736A patent/JP2009055045A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0376170A (ja) * | 1989-08-17 | 1991-04-02 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | ダイヤモンドを用いた電子装置の作製方法 |
JPH08264837A (ja) * | 1995-03-28 | 1996-10-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 発光素子および発光ダイオードおよびレーザダイオード |
JPH08310897A (ja) * | 1995-05-16 | 1996-11-26 | Sumitomo Electric Ind Ltd | フラ−レン単結晶ウエハ及びその製造方法 |
JP2002226290A (ja) * | 2000-11-29 | 2002-08-14 | Japan Fine Ceramics Center | ダイヤモンド加工体の製造方法、及び、ダイヤモンド加工体 |
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