JP2967112B2 - 有機薄膜の製造方法 - Google Patents
有機薄膜の製造方法Info
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- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
- B05D1/18—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by dipping
- B05D1/185—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by dipping applying monomolecular layers
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- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、III −Ｖ族化合物
半導体基板上に２次元的に規則正しく配列した有機累積
膜を製造する方法に関するものである。
半導体基板上に２次元的に規則正しく配列した有機累積
膜を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】有機単分子膜あるいは有機累積膜として
は、従来より、ラングミュアー・ブロジェット(Langmui
r Blodgett) 膜（以下、ＬＢ膜と呼ぶ。）とセルフアセ
ンブル膜(Self-Assembled Monolaiyer) が知られている
(Abraham Ulman : An Intorduction to Ultrathin Orga
nic Films From Langmuir-Blodgett to Self-Assembly,
Academic Press 1991)。
は、従来より、ラングミュアー・ブロジェット(Langmui
r Blodgett) 膜（以下、ＬＢ膜と呼ぶ。）とセルフアセ
ンブル膜(Self-Assembled Monolaiyer) が知られている
(Abraham Ulman : An Intorduction to Ultrathin Orga
nic Films From Langmuir-Blodgett to Self-Assembly,
Academic Press 1991)。
【０００３】ＬＢ膜は、親水性の原子団と疎水性の原子
団を併せ持つ、両親媒性分子を水面上に単分子膜として
展開し（Ｌ膜）、それを固体基板に移し取って幾層にも
累積したもので、この手法を開発した Langmuir と Blo
dgett の名前を冠してＬＢ膜と称している。一方、セル
フアセンブル膜は、分子の末端の官能基が基板構成原子
と選択的に化学吸着することにより得られる膜である。
従って、その吸着機構の性質上、単分子膜のみが自己組
織化された状態で形成されることから、セルフアセンブ
ル膜（Self-Assembled Monolayer）と呼ばれている。
団を併せ持つ、両親媒性分子を水面上に単分子膜として
展開し（Ｌ膜）、それを固体基板に移し取って幾層にも
累積したもので、この手法を開発した Langmuir と Blo
dgett の名前を冠してＬＢ膜と称している。一方、セル
フアセンブル膜は、分子の末端の官能基が基板構成原子
と選択的に化学吸着することにより得られる膜である。
従って、その吸着機構の性質上、単分子膜のみが自己組
織化された状態で形成されることから、セルフアセンブ
ル膜（Self-Assembled Monolayer）と呼ばれている。
【０００４】また、出来たセルフアセンブル膜の外側の
末端基の種類を選ぶことにより、累積膜も形成すること
が可能である。これら分子膜は、分子同士のファン・デ
ル・ワールス力により二次元的な分子集合体を形成して
おり、これらの方法を用いて分子のパッキングを規則的
な配列、即ち、二次元結晶を創製することができる。そ
して、この特徴を生かして種々の電子デバイス、光デバ
イス等を構築することができる。
末端基の種類を選ぶことにより、累積膜も形成すること
が可能である。これら分子膜は、分子同士のファン・デ
ル・ワールス力により二次元的な分子集合体を形成して
おり、これらの方法を用いて分子のパッキングを規則的
な配列、即ち、二次元結晶を創製することができる。そ
して、この特徴を生かして種々の電子デバイス、光デバ
イス等を構築することができる。
【０００５】上記ＬＢ膜は、膜と基板の疎水性・親水性
の違いを利用して、水面上に展開した膜を基板上に移し
取るので、膜自体の結晶性は、膜を展開しそれを圧縮し
た時点で決まる。そのため、膜の結晶性は、基板の種類
に依存せず、あらゆる基板に膜を形成することができ
る。しかしながら、ＬＢ膜の性質上、基板と単分子膜間
の相互作用は極めて弱く、複雑なデバイスを構築する上
で、耐酸アルカリ性、耐久性等に弱いという欠点を有し
ている。
の違いを利用して、水面上に展開した膜を基板上に移し
取るので、膜自体の結晶性は、膜を展開しそれを圧縮し
た時点で決まる。そのため、膜の結晶性は、基板の種類
に依存せず、あらゆる基板に膜を形成することができ
る。しかしながら、ＬＢ膜の性質上、基板と単分子膜間
の相互作用は極めて弱く、複雑なデバイスを構築する上
で、耐酸アルカリ性、耐久性等に弱いという欠点を有し
ている。
【０００６】一方、セルフアセンブル膜は、ＬＢ膜の上
記の欠点は無いが、分子の官能基と基板との化学吸着を
利用するので、その組み合わせに制約があり、これま
で、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化銀、雲母、金、
銅、ＧａＡｓ等の基板上で、単分子膜が実現されてい
る。ＧａＡｓ基板上に限れば、ＧａＡｓ基板を塩酸処理
でＡｓ終端化した後、窒素雰囲気中でＳＨ基を含む有機
分子の溶融液を表面に塗布し、約１００℃で５時間保持
する方法でのみセルフアセンブル膜が得られているのが
現状である。
記の欠点は無いが、分子の官能基と基板との化学吸着を
利用するので、その組み合わせに制約があり、これま
で、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化銀、雲母、金、
銅、ＧａＡｓ等の基板上で、単分子膜が実現されてい
る。ＧａＡｓ基板上に限れば、ＧａＡｓ基板を塩酸処理
でＡｓ終端化した後、窒素雰囲気中でＳＨ基を含む有機
分子の溶融液を表面に塗布し、約１００℃で５時間保持
する方法でのみセルフアセンブル膜が得られているのが
現状である。
【０００７】しかしながら、上記のセルフアセンブル膜
では、ＧａＡｓ上のＡｓ終端面を用いるので、その表面
はアモルファス化しており、得られたセルフアセンブル
膜の二次元結晶化率が極めて悪いこと、即ち、膜質がＬ
Ｂ膜に比べさほど良くないという欠点を有していた。こ
の膜質の良否は、その単分子膜に特徴的な機能性を発現
する量子効率に直接関係するので、デバイス作製上大き
な影響を与えることになる。さらに、この様にセルフア
センブル膜はＬＢ膜に比べ多くの利点を備えながら、 I
II−Ｖ族化合物半導体上のセルフアセンブル膜の多層膜
の例は、今までに極めて少なく、シリコン酸化膜上や金
基板上に限られていたというのが現状である。セルフア
センブル膜の多くの利点を引き継いだ状態でかつ多層膜
を形成することは、より複雑な単分子膜では実現できな
い特性を発現でき、また多層膜化することで機能性の増
幅作用が期待されるので、極めて重要な技術である。
では、ＧａＡｓ上のＡｓ終端面を用いるので、その表面
はアモルファス化しており、得られたセルフアセンブル
膜の二次元結晶化率が極めて悪いこと、即ち、膜質がＬ
Ｂ膜に比べさほど良くないという欠点を有していた。こ
の膜質の良否は、その単分子膜に特徴的な機能性を発現
する量子効率に直接関係するので、デバイス作製上大き
な影響を与えることになる。さらに、この様にセルフア
センブル膜はＬＢ膜に比べ多くの利点を備えながら、 I
II−Ｖ族化合物半導体上のセルフアセンブル膜の多層膜
の例は、今までに極めて少なく、シリコン酸化膜上や金
基板上に限られていたというのが現状である。セルフア
センブル膜の多くの利点を引き継いだ状態でかつ多層膜
を形成することは、より複雑な単分子膜では実現できな
い特性を発現でき、また多層膜化することで機能性の増
幅作用が期待されるので、極めて重要な技術である。
【０００８】これまで得られているセルフアセンブル多
層膜は、基板が単結晶のシリコンを用いているにもかか
わらず、非晶質なシリコン酸化膜上に形成するため、得
られた多層膜においてそのラテラルな方向の構造の秩序
性が損なわれていたり、それゆえ２次元的なドメイン構
造を有し、ピンホールの多い膜しか得られていないのが
現状であった。
層膜は、基板が単結晶のシリコンを用いているにもかか
わらず、非晶質なシリコン酸化膜上に形成するため、得
られた多層膜においてそのラテラルな方向の構造の秩序
性が損なわれていたり、それゆえ２次元的なドメイン構
造を有し、ピンホールの多い膜しか得られていないのが
現状であった。
【０００９】また、それを解決するための手段として、
金の単結晶上を用いたり、雲母劈開面上にＥＢ蒸着法で
作製した薄膜単結晶金基板を用いることで、表面を原子
レベルで平坦で、かつ原子が規則正しく配列した構造
（√３×２３構造）を有する基板を用意して、その基板
上に多層膜を形成する試みがなされた。しかしながら、
この場合においては、表面構造が原子のパッキング密度
が高いバルクとは異なる再配列構造（√３×２３構造）
を示し、かつ Herringboneという長周期構造を持つた
め、その上にセルフアセンブル単分子膜及び多層膜を形
成する際に表面の過剰の金原子が生まれ、窪み（depres
sion）が形成され、かつ数１０ｎｍの大きさのドメイン
構造を持った膜しか得られなかった。それ故、これらの
有機膜の絶縁特性やＩ−Ｖ特性は悪いという問題があっ
た。得られた有機膜の性能を改善するためには、原子レ
ベルで平坦でかつ緻密でピンホールのない２次元的な秩
序性を持った有機超格子多層膜を得ることが必要であ
り、そのような有機膜あるいはその製造方法が求められ
ていた。
金の単結晶上を用いたり、雲母劈開面上にＥＢ蒸着法で
作製した薄膜単結晶金基板を用いることで、表面を原子
レベルで平坦で、かつ原子が規則正しく配列した構造
（√３×２３構造）を有する基板を用意して、その基板
上に多層膜を形成する試みがなされた。しかしながら、
この場合においては、表面構造が原子のパッキング密度
が高いバルクとは異なる再配列構造（√３×２３構造）
を示し、かつ Herringboneという長周期構造を持つた
め、その上にセルフアセンブル単分子膜及び多層膜を形
成する際に表面の過剰の金原子が生まれ、窪み（depres
sion）が形成され、かつ数１０ｎｍの大きさのドメイン
構造を持った膜しか得られなかった。それ故、これらの
有機膜の絶縁特性やＩ−Ｖ特性は悪いという問題があっ
た。得られた有機膜の性能を改善するためには、原子レ
ベルで平坦でかつ緻密でピンホールのない２次元的な秩
序性を持った有機超格子多層膜を得ることが必要であ
り、そのような有機膜あるいはその製造方法が求められ
ていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的課題
は、 III−Ｖ族化合物半導体基板上に膜作製用分子を選
択的に化学吸着させることにより、欠陥の少ない良質で
かつ強固な有機単分子膜を作製し、さらにその単分子膜
上に化学吸着を利用して異なる種類の有機分子を累積す
ることにより、膜厚の制御を分子長単位で可能にし、原
子レベルで平坦、緻密で、ラテラル方向に配列秩序を持
ち、ピンホールのない極めて良質な有機薄膜の製造方法
を提供することにある。
は、 III−Ｖ族化合物半導体基板上に膜作製用分子を選
択的に化学吸着させることにより、欠陥の少ない良質で
かつ強固な有機単分子膜を作製し、さらにその単分子膜
上に化学吸着を利用して異なる種類の有機分子を累積す
ることにより、膜厚の制御を分子長単位で可能にし、原
子レベルで平坦、緻密で、ラテラル方向に配列秩序を持
ち、ピンホールのない極めて良質な有機薄膜の製造方法
を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の有機薄膜の製造方法は、基本的には、劈開し
た III−Ｖ族化合物半導体基板を、末端基にＳＨ基誘導
体をもつ両親媒性有機分子を含む溶液または融液に浸漬
して、劈開面上に有機分子を化学吸着させることによ
り、第１の有機単分子膜を形成し、これを金属イオンを
含む溶液中に浸漬して単分子膜表面に金属イオンを吸着
させ、あるいは化学処理により表面官能基をＯＨ基に変
成せしめた後、その金属イオンあるいはＯＨ基に選択的
に化学吸着する官能基を持つ有機分子を含む溶液中に浸
漬することにより、上記第１の有機単分子膜上にさらに
有機単分子膜を累積することを特徴とするものである。
上記方法においては、第１の有機単分子膜上にさらに有
機単分子膜を累積形成する工程を繰り返すことにより、
膜厚を有機分子長単位で制御しながら、有機膜間の結合
力の強い、しかも膜の面内方向が規則正しく配列した累
積膜を形成することができる。
の本発明の有機薄膜の製造方法は、基本的には、劈開し
た III−Ｖ族化合物半導体基板を、末端基にＳＨ基誘導
体をもつ両親媒性有機分子を含む溶液または融液に浸漬
して、劈開面上に有機分子を化学吸着させることによ
り、第１の有機単分子膜を形成し、これを金属イオンを
含む溶液中に浸漬して単分子膜表面に金属イオンを吸着
させ、あるいは化学処理により表面官能基をＯＨ基に変
成せしめた後、その金属イオンあるいはＯＨ基に選択的
に化学吸着する官能基を持つ有機分子を含む溶液中に浸
漬することにより、上記第１の有機単分子膜上にさらに
有機単分子膜を累積することを特徴とするものである。
上記方法においては、第１の有機単分子膜上にさらに有
機単分子膜を累積形成する工程を繰り返すことにより、
膜厚を有機分子長単位で制御しながら、有機膜間の結合
力の強い、しかも膜の面内方向が規則正しく配列した累
積膜を形成することができる。
【００１２】このような本発明の方法によれば、 III−
Ｖ族化合物半導体基板の劈開面を用い、末端にＳＨ基を
有する分子との選択的な化学吸着現象を利用するので、
良質でかつ基板に強固に接着された、ラテラル方向及び
垂直方向の両方向に規則正しく配列した単分子膜並びに
累積多層膜が形成される。従って、膜の持つ機能性を最
大限に発現させることが出来、かつ耐酸アルカリ性、耐
久性、信頼性を有し、絶縁特性、Ｉ−Ｖ特性の良好な膜
を作製することができる。
Ｖ族化合物半導体基板の劈開面を用い、末端にＳＨ基を
有する分子との選択的な化学吸着現象を利用するので、
良質でかつ基板に強固に接着された、ラテラル方向及び
垂直方向の両方向に規則正しく配列した単分子膜並びに
累積多層膜が形成される。従って、膜の持つ機能性を最
大限に発現させることが出来、かつ耐酸アルカリ性、耐
久性、信頼性を有し、絶縁特性、Ｉ−Ｖ特性の良好な膜
を作製することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明に係る有機薄膜の製造方法
において、劈開した III−Ｖ族化合物半導体基板上に第
１の有機単分子膜を形成するに際しては、上述したよう
に、まず、末端基にＳＨ基誘導体をもつ両親媒性有機分
子を希釈した有機溶媒、あるいは上記ＳＨ基を含む有機
分子の原液もしくは溶融状態の液体中に、 III−Ｖ族化
合物半導体基板の劈開により得られた清浄表面を露出さ
せることにより、劈開面上に有機分子を化学吸着させ、
その分子の単分子膜を形成する。この両親媒性有機分子
を含む溶液または融液に対する劈開面の露出は、半導体
基板を不活性ガス等の制御された雰囲気中で劈開し、ま
たは大気中で劈開して素早く両親媒性有機分子を含む溶
液または両親媒性有機分子の原液を融解した融液に浸漬
し、あるいは、上記基板を両親媒性有機分子を含む溶液
または融液中で劈開することにより行うのが好ましい。
なお、その他の制御された雰囲気中で劈開後、同様な溶
液等に浸漬することができる。
において、劈開した III−Ｖ族化合物半導体基板上に第
１の有機単分子膜を形成するに際しては、上述したよう
に、まず、末端基にＳＨ基誘導体をもつ両親媒性有機分
子を希釈した有機溶媒、あるいは上記ＳＨ基を含む有機
分子の原液もしくは溶融状態の液体中に、 III−Ｖ族化
合物半導体基板の劈開により得られた清浄表面を露出さ
せることにより、劈開面上に有機分子を化学吸着させ、
その分子の単分子膜を形成する。この両親媒性有機分子
を含む溶液または融液に対する劈開面の露出は、半導体
基板を不活性ガス等の制御された雰囲気中で劈開し、ま
たは大気中で劈開して素早く両親媒性有機分子を含む溶
液または両親媒性有機分子の原液を融解した融液に浸漬
し、あるいは、上記基板を両親媒性有機分子を含む溶液
または融液中で劈開することにより行うのが好ましい。
なお、その他の制御された雰囲気中で劈開後、同様な溶
液等に浸漬することができる。
【００１４】さらに具体的に説明すると、上記第１の有
機単分子膜を形成する両親媒性有機分子としては、他端
にＣＯＯＨ基やＰＯ3 Ｈ2 基を有する有機分子を用いる
ことができ、これによって形成した第１の有機単分子膜
上にさらに有機単分子膜を累積するに際しては、上記基
板を金属イオンを含む溶液中に浸漬した後、一端にＳＨ
基を有し他端にＣＯＯＨ基を有する両親媒性分子を含む
溶液、あるいは両端にＰＯ3 Ｈ2 基を有する両親媒性分
子を含む溶液に浸漬し、有機単分子膜を累積させる。さ
らに多層に累積させるには、この工程を繰り返せばよ
い。
機単分子膜を形成する両親媒性有機分子としては、他端
にＣＯＯＨ基やＰＯ3 Ｈ2 基を有する有機分子を用いる
ことができ、これによって形成した第１の有機単分子膜
上にさらに有機単分子膜を累積するに際しては、上記基
板を金属イオンを含む溶液中に浸漬した後、一端にＳＨ
基を有し他端にＣＯＯＨ基を有する両親媒性分子を含む
溶液、あるいは両端にＰＯ3 Ｈ2 基を有する両親媒性分
子を含む溶液に浸漬し、有機単分子膜を累積させる。さ
らに多層に累積させるには、この工程を繰り返せばよ
い。
【００１５】また、上記劈開した III−Ｖ族化合物半導
体基板を、一端にＳＨ基誘導体を持ち他端にＣＯＯＣＨ
3 基またはＣＨ2 ＝ＣＨ基を持つ両親媒性有機分子を含
む溶液に浸漬して、劈開面上に有機分子を化学吸着させ
ることにより、第１の有機単分子膜を形成することがで
き、この場合には、さらに有機単分子膜を累積させるに
際し、その基板を有機溶媒に溶かし込んだＬｉＡｌＨ4
溶液及び希塩酸で処理し、あるいは、有機溶媒に溶かし
込んだＢ2 Ｈ6 溶液及び水酸化ナトリウムと過酸化水素
の混合溶液で処理することにより、表面官能基をＯＨ基
に変成せしめた後、一端にＣＯＯＣＨ3 基またはＣＨ2
＝ＣＨ基を有し他端にＳｉＣｌ3 基を有する両親媒性分
子を含む溶液に浸漬し、第１の有機単分子膜上にさらに
有機単分子膜を累積させる。
体基板を、一端にＳＨ基誘導体を持ち他端にＣＯＯＣＨ
3 基またはＣＨ2 ＝ＣＨ基を持つ両親媒性有機分子を含
む溶液に浸漬して、劈開面上に有機分子を化学吸着させ
ることにより、第１の有機単分子膜を形成することがで
き、この場合には、さらに有機単分子膜を累積させるに
際し、その基板を有機溶媒に溶かし込んだＬｉＡｌＨ4
溶液及び希塩酸で処理し、あるいは、有機溶媒に溶かし
込んだＢ2 Ｈ6 溶液及び水酸化ナトリウムと過酸化水素
の混合溶液で処理することにより、表面官能基をＯＨ基
に変成せしめた後、一端にＣＯＯＣＨ3 基またはＣＨ2
＝ＣＨ基を有し他端にＳｉＣｌ3 基を有する両親媒性分
子を含む溶液に浸漬し、第１の有機単分子膜上にさらに
有機単分子膜を累積させる。
【００１６】末端基にＳＨ基誘導体をもつ両親媒性有機
分子として、１５−メルカプトヘキサデシルカルボン酸
（ＳＨ (ＣＨ2)15ＣＯＯＨ）を使って有機薄膜を形成す
る場合に、例えば、純エタノールで１０ｍＭに希釈した
１５−メルカプトヘキサデシルカルボン酸溶液中で III
−Ｖ族化合物半導体基板を劈開してそのまま浸漬すると
きは、一般的にその浸漬時間は１時間〜１０日間とする
ことができるが、２時間〜３日間とするのが好ましく、
４時間〜１日間とするのがより好ましい。加熱により溶
融状態とした１５−メルカプトヘキサデシルカルボン酸
中で III−Ｖ族化合物半導体基板を劈開する場合には、
その劈開後に、基板を数十分〜１０日程度そのままの状
態に保持させるが、その保持時間は、２時間〜３日程度
が好ましく、さらに約４〜５時間程度が一層好ましい。
なお、ここでは、１５−メルカプトヘキサデシルカルボ
ン酸を用いて単分子膜を得る場合について述べている
が、他のＳＨ基を有する分子の膜を形成する場合につい
ても、一般的に上述したところを適用することができ
る。
分子として、１５−メルカプトヘキサデシルカルボン酸
（ＳＨ (ＣＨ2)15ＣＯＯＨ）を使って有機薄膜を形成す
る場合に、例えば、純エタノールで１０ｍＭに希釈した
１５−メルカプトヘキサデシルカルボン酸溶液中で III
−Ｖ族化合物半導体基板を劈開してそのまま浸漬すると
きは、一般的にその浸漬時間は１時間〜１０日間とする
ことができるが、２時間〜３日間とするのが好ましく、
４時間〜１日間とするのがより好ましい。加熱により溶
融状態とした１５−メルカプトヘキサデシルカルボン酸
中で III−Ｖ族化合物半導体基板を劈開する場合には、
その劈開後に、基板を数十分〜１０日程度そのままの状
態に保持させるが、その保持時間は、２時間〜３日程度
が好ましく、さらに約４〜５時間程度が一層好ましい。
なお、ここでは、１５−メルカプトヘキサデシルカルボ
ン酸を用いて単分子膜を得る場合について述べている
が、他のＳＨ基を有する分子の膜を形成する場合につい
ても、一般的に上述したところを適用することができ
る。
【００１７】上記第１の単分子膜を形成した後、有機多
層膜を III−Ｖ族化合物半導体劈開面上に作製した該セ
ルフアセンブル膜上に累積するに際し、例えば、純エタ
ノールで１ｍＭに希釈した銅アセテート（ (ＣＨ3 ＣＯ
Ｏ)2Ｃｕ）溶液に III−Ｖ族化合物半導体基板を浸漬す
る場合、一般的にその浸漬時間は１秒〜１０分とするこ
とができるが、１０秒〜５分間とするのが好ましく、３
０秒〜１分間とするのがより好ましい。基板を取り出し
て純エタノールで超音波洗浄したのち、第２層目の有機
分子膜を累積するに際し、例えば純エタノールで１０ｍ
Ｍに希釈した１５−メルカプトヘキサデシルカルボン酸
溶液にＣｕイオンで処理したセルフアセンブル膜ＧａＡ
ｓ基板を浸漬する場合、一般的にその浸漬時間は３０分
〜１０日間とすることができるが、４０分〜１日間とす
るのが好ましく、１〜４時間とするのがより好ましい。
層膜を III−Ｖ族化合物半導体劈開面上に作製した該セ
ルフアセンブル膜上に累積するに際し、例えば、純エタ
ノールで１ｍＭに希釈した銅アセテート（ (ＣＨ3 ＣＯ
Ｏ)2Ｃｕ）溶液に III−Ｖ族化合物半導体基板を浸漬す
る場合、一般的にその浸漬時間は１秒〜１０分とするこ
とができるが、１０秒〜５分間とするのが好ましく、３
０秒〜１分間とするのがより好ましい。基板を取り出し
て純エタノールで超音波洗浄したのち、第２層目の有機
分子膜を累積するに際し、例えば純エタノールで１０ｍ
Ｍに希釈した１５−メルカプトヘキサデシルカルボン酸
溶液にＣｕイオンで処理したセルフアセンブル膜ＧａＡ
ｓ基板を浸漬する場合、一般的にその浸漬時間は３０分
〜１０日間とすることができるが、４０分〜１日間とす
るのが好ましく、１〜４時間とするのがより好ましい。
【００１８】第２層目以降も同様な条件で、基板を銅ア
セテート溶液と１５−メルカプトヘキサデシルカルボン
酸溶液に交互に浸漬することにより、所定の厚さの累積
膜を得ることができる。なお、ここでは、１５−メルカ
プトヘキサデシルカルボン酸を用いて多層膜を累積する
場合について述べているが、他の有機分子累積膜を形成
する場合についても、一般的に上述したところを適用す
ることができる。また、上記の例では、いずれも溶液濃
度を１０ｍＭに限定した場合について述べたが、上記の
ような有機分子膜を得るためには、濃度に応じて浸漬時
間を調節する必要がある。
セテート溶液と１５−メルカプトヘキサデシルカルボン
酸溶液に交互に浸漬することにより、所定の厚さの累積
膜を得ることができる。なお、ここでは、１５−メルカ
プトヘキサデシルカルボン酸を用いて多層膜を累積する
場合について述べているが、他の有機分子累積膜を形成
する場合についても、一般的に上述したところを適用す
ることができる。また、上記の例では、いずれも溶液濃
度を１０ｍＭに限定した場合について述べたが、上記の
ような有機分子膜を得るためには、濃度に応じて浸漬時
間を調節する必要がある。
【００１９】上記有機薄膜の製造において、両親媒性有
機分子を含む溶液の希釈溶液は、予め真空脱気により溶
媒中に溶け込んでいる酸素ガスを取り除き、あるいは、
両親媒性有機分子を溶かし込む溶媒に予め酸化マグネシ
ウム等の乾燥剤を投入して水分を除去した後、その乾燥
剤を除去しておくことが望ましい。また、有機分子をそ
のまま用いる場合は、予めクロマトグラフィー等を用い
て再抽出することにより純度を高めることが好ましく、
それが常温で固体状態を取っている場合には、その温度
を融点程度に上昇させることが必要であり、溶融する場
合は窒素などの不活性ガス雰囲気中で行うことがより好
ましい。
機分子を含む溶液の希釈溶液は、予め真空脱気により溶
媒中に溶け込んでいる酸素ガスを取り除き、あるいは、
両親媒性有機分子を溶かし込む溶媒に予め酸化マグネシ
ウム等の乾燥剤を投入して水分を除去した後、その乾燥
剤を除去しておくことが望ましい。また、有機分子をそ
のまま用いる場合は、予めクロマトグラフィー等を用い
て再抽出することにより純度を高めることが好ましく、
それが常温で固体状態を取っている場合には、その温度
を融点程度に上昇させることが必要であり、溶融する場
合は窒素などの不活性ガス雰囲気中で行うことがより好
ましい。
【００２０】以下に、本発明の実施例と共に、さらに具
体的な好ましい実施の形態を例示する。 ［実施の形態１］図１は、本発明に基づいて有機多層薄
膜を製造する実施の形態の一例を説明するためのもので
ある。同図において、第１槽１は、エタノール溶媒１０
ｍＭ１５−メルカプトヘキサデシルカルボン酸（ＳＨ
(ＣＨ2)15ＣＯＯＨ）溶液を満たした容器であり、有機
薄膜の製造に際しては、まず、ＧａＡｓ基板４をこの第
１槽の溶液中で劈開する。基板４の劈開は、例えば、基
板４の表面の２ケ所にマークを付しておき、そのマーク
を結ぶラインに沿ってカッターで切断するなどの手段に
より行われる。１５−メルカプトヘキサデシルカルボン
酸としては、粉体状のものを用いてもよいし、液状のも
のを用いてもよい。１５−メルカプトヘキサデシルカル
ボン酸を化学吸着するときの溶液の温度は、室温でもよ
いし、加熱されたものでもよい。溶媒は、エタノール溶
液以外の有機溶媒を用いてもよいし、純水であってもよ
いが、有機溶媒が好ましい。そして、劈開した面に酸化
物が成長してセルフアセンブル膜の形成を妨げるのを避
けるために、溶液を脱気や脱水することが望ましい。
体的な好ましい実施の形態を例示する。 ［実施の形態１］図１は、本発明に基づいて有機多層薄
膜を製造する実施の形態の一例を説明するためのもので
ある。同図において、第１槽１は、エタノール溶媒１０
ｍＭ１５−メルカプトヘキサデシルカルボン酸（ＳＨ
(ＣＨ2)15ＣＯＯＨ）溶液を満たした容器であり、有機
薄膜の製造に際しては、まず、ＧａＡｓ基板４をこの第
１槽の溶液中で劈開する。基板４の劈開は、例えば、基
板４の表面の２ケ所にマークを付しておき、そのマーク
を結ぶラインに沿ってカッターで切断するなどの手段に
より行われる。１５−メルカプトヘキサデシルカルボン
酸としては、粉体状のものを用いてもよいし、液状のも
のを用いてもよい。１５−メルカプトヘキサデシルカル
ボン酸を化学吸着するときの溶液の温度は、室温でもよ
いし、加熱されたものでもよい。溶媒は、エタノール溶
液以外の有機溶媒を用いてもよいし、純水であってもよ
いが、有機溶媒が好ましい。そして、劈開した面に酸化
物が成長してセルフアセンブル膜の形成を妨げるのを避
けるために、溶液を脱気や脱水することが望ましい。
【００２１】ＧａＡｓ基板４は、前記第１槽１の溶液中
で劈開後、そのまま該溶液中に数時間（例えば４時間）
浸漬した後に溶液中から取り出し、第２槽２に満たした
純エタノールで洗浄して、表面に付着した過剰な１５−
メルカプトヘキサデシルカルボン酸分子を除去する。次
に、この基板を、第３槽３に入ったエタノール希釈１ｍ
Ｍ銅アセテート（ (ＣＨ3 ＣＯＯ)2Ｃｕ）溶液に１０分
程度浸漬する。銅アセテートとしては、粉体状のものを
用いてもよいし、液状のものを用いてもよい。銅アセテ
ートを化学吸着するときの溶液の温度は、室温でもよい
し、加熱されたものでもよい。溶媒は、エタノール溶液
以外の有機溶媒を用いてもよいし、純水であってもよい
が、有機溶媒が好ましい。そして、基板界面の酸化によ
るセルフアセンブル膜の脱離を避けるために、溶液を脱
気や脱水することが望ましい。次に、上記ＧａＡｓ基板
４を第３槽３の溶液中から取り出し、第２槽の純エタノ
ール中に移して超音波洗浄し、銅クラスター等の表面に
付着した過剰なＣｕイオンを除去する。
で劈開後、そのまま該溶液中に数時間（例えば４時間）
浸漬した後に溶液中から取り出し、第２槽２に満たした
純エタノールで洗浄して、表面に付着した過剰な１５−
メルカプトヘキサデシルカルボン酸分子を除去する。次
に、この基板を、第３槽３に入ったエタノール希釈１ｍ
Ｍ銅アセテート（ (ＣＨ3 ＣＯＯ)2Ｃｕ）溶液に１０分
程度浸漬する。銅アセテートとしては、粉体状のものを
用いてもよいし、液状のものを用いてもよい。銅アセテ
ートを化学吸着するときの溶液の温度は、室温でもよい
し、加熱されたものでもよい。溶媒は、エタノール溶液
以外の有機溶媒を用いてもよいし、純水であってもよい
が、有機溶媒が好ましい。そして、基板界面の酸化によ
るセルフアセンブル膜の脱離を避けるために、溶液を脱
気や脱水することが望ましい。次に、上記ＧａＡｓ基板
４を第３槽３の溶液中から取り出し、第２槽の純エタノ
ール中に移して超音波洗浄し、銅クラスター等の表面に
付着した過剰なＣｕイオンを除去する。
【００２２】次に、ＧａＡｓ基板４を再び第１槽１の１
５−メルカプトヘキサデシルカルボン酸溶液に戻し、約
２時間浸漬し、表面がＣｕイオンで覆われたＧａＡｓ基
板４の上に、さらに１５−メルカプトヘキサデシルカル
ボン酸分子の１層を均一に吸着させる。その後、このＧ
ａＡｓ基板４に対し、第２槽→第３槽→第２槽→第１槽
とサイクリックに上述の工程を繰り返すことにより、１
５−メルカプトヘキサデシルカルボン酸分子を１層ずつ
累積することができる。図２は、上記の工程により積層
した１層から５層までの各表面の光電子分光法によるＧ
ａ，Ａｓ，Ｃｕ，Ｏ，Ｃ，Ｓの表面組成の変化を表した
グラフである。繰り返し回数を増やすに従い、Ｃｕ，
Ｓ，は一定であるが、Ｃ，Ｏが増加するのに対して、Ｇ
ａ，Ａｓが減少し、１５−メルカプトヘキサデシルカル
ボン酸分子が１層ずつ積層していく様子が分かる。ま
た、得られた５層累積膜を原子間力顕微鏡で観察したと
ころ、緻密でかつピンホールのない原子レベルで平坦な
ものであることが分かった。なお、本実施の形態では、
ＧａＡｓ基板を使う場合について説明したが、他の III
−Ｖ族化合物半導体基板、ＧａＰ，ＧａＳｂ，ＩｎＰ，
ＩｎＡｓ，ＩｎＳｂ等の基板でも、同様な方法を適用す
ることによって、劈開面上に緻密でピンホールのない極
めて均一な多層膜を積層することができる。
５−メルカプトヘキサデシルカルボン酸溶液に戻し、約
２時間浸漬し、表面がＣｕイオンで覆われたＧａＡｓ基
板４の上に、さらに１５−メルカプトヘキサデシルカル
ボン酸分子の１層を均一に吸着させる。その後、このＧ
ａＡｓ基板４に対し、第２槽→第３槽→第２槽→第１槽
とサイクリックに上述の工程を繰り返すことにより、１
５−メルカプトヘキサデシルカルボン酸分子を１層ずつ
累積することができる。図２は、上記の工程により積層
した１層から５層までの各表面の光電子分光法によるＧ
ａ，Ａｓ，Ｃｕ，Ｏ，Ｃ，Ｓの表面組成の変化を表した
グラフである。繰り返し回数を増やすに従い、Ｃｕ，
Ｓ，は一定であるが、Ｃ，Ｏが増加するのに対して、Ｇ
ａ，Ａｓが減少し、１５−メルカプトヘキサデシルカル
ボン酸分子が１層ずつ積層していく様子が分かる。ま
た、得られた５層累積膜を原子間力顕微鏡で観察したと
ころ、緻密でかつピンホールのない原子レベルで平坦な
ものであることが分かった。なお、本実施の形態では、
ＧａＡｓ基板を使う場合について説明したが、他の III
−Ｖ族化合物半導体基板、ＧａＰ，ＧａＳｂ，ＩｎＰ，
ＩｎＡｓ，ＩｎＳｂ等の基板でも、同様な方法を適用す
ることによって、劈開面上に緻密でピンホールのない極
めて均一な多層膜を積層することができる。
【００２３】［実施の形態２］図３は、本発明に基づい
て有機多層薄膜を製造する実施の形態の他の一例を説明
するためのものである。同図において、第１槽１１は、
エタノール溶媒１ｍＭ１５−メルカプトヘキサデシルフ
ォスフォン酸（ＰＯ3 Ｈ2(ＣＨ2)15ＳＨ）溶液を満たし
た容器であり、有機薄膜の製造に際しては、まず、Ｇａ
Ｓｂ基板１５をこの第１槽１１の溶液中で劈開する。基
板１５の劈開は、実施の形態１の場合と同様にして行う
ことができる。上記１５−メルカプトヘキサデシルフォ
スフォン酸としては、粉体状のものを用いてもよいし、
液状のものを用いてもよい。１５−メルカプトヘキサデ
シルフォスフォン酸を化学吸着するときの溶液の温度
は、室温でもよいし加熱されたものでもよい。溶媒は、
エタノール溶液以外の有機溶媒を用いてもよいし、純水
であってもよいが、有機溶媒が好ましい。そして、劈開
した面に酸化物が成長してセルフアセンブル膜の形成を
妨げるのを避けるために、溶液を脱気や脱水することが
望ましい。
て有機多層薄膜を製造する実施の形態の他の一例を説明
するためのものである。同図において、第１槽１１は、
エタノール溶媒１ｍＭ１５−メルカプトヘキサデシルフ
ォスフォン酸（ＰＯ3 Ｈ2(ＣＨ2)15ＳＨ）溶液を満たし
た容器であり、有機薄膜の製造に際しては、まず、Ｇａ
Ｓｂ基板１５をこの第１槽１１の溶液中で劈開する。基
板１５の劈開は、実施の形態１の場合と同様にして行う
ことができる。上記１５−メルカプトヘキサデシルフォ
スフォン酸としては、粉体状のものを用いてもよいし、
液状のものを用いてもよい。１５−メルカプトヘキサデ
シルフォスフォン酸を化学吸着するときの溶液の温度
は、室温でもよいし加熱されたものでもよい。溶媒は、
エタノール溶液以外の有機溶媒を用いてもよいし、純水
であってもよいが、有機溶媒が好ましい。そして、劈開
した面に酸化物が成長してセルフアセンブル膜の形成を
妨げるのを避けるために、溶液を脱気や脱水することが
望ましい。
【００２４】ＧａＳｂ基板１５は、前記第１槽１１の溶
液中で劈開後、そのまま該溶液中に数時間（例えば５時
間）浸漬した後に溶液中から取り出し、第２槽１２に満
たした純エタノールで洗浄して、表面に付着した過剰な
１５−メルカプトヘキサデシルフォスフォン酸分子を除
去する（以上、ステップ１）。次に、基板１５を第３槽
１３に入ったエタノール希釈１ｍＭジルコニウムアセテ
ート（ (ＣＨ3 ＣＯＯ)4Ｚｒ）溶液に１０分程度浸漬す
る。ジルコニウムアセテートとしては、粉体状のものを
用いてもよいし、液状のものを用いてもよい。ジルコニ
ウムアセテートを化学吸着するときの溶液の温度は、室
温でもよいし、加熱されたものでもよい。溶媒は、エタ
ノール溶液以外の有機溶媒を用いてもよいし、純水であ
ってもよいが、有機溶媒が好ましい。そして、基板界面
の酸化によるセルフアセンブル膜の脱離を避けるため
に、溶液を脱気や脱水することが望ましい。次に、上記
ＧａＳｂ基板１５を第３槽１３の溶液中から取り出し、
第２槽の純エタノール中に移して超音波洗浄し、表面に
付着した過剰なＺｒイオンを除去する。
液中で劈開後、そのまま該溶液中に数時間（例えば５時
間）浸漬した後に溶液中から取り出し、第２槽１２に満
たした純エタノールで洗浄して、表面に付着した過剰な
１５−メルカプトヘキサデシルフォスフォン酸分子を除
去する（以上、ステップ１）。次に、基板１５を第３槽
１３に入ったエタノール希釈１ｍＭジルコニウムアセテ
ート（ (ＣＨ3 ＣＯＯ)4Ｚｒ）溶液に１０分程度浸漬す
る。ジルコニウムアセテートとしては、粉体状のものを
用いてもよいし、液状のものを用いてもよい。ジルコニ
ウムアセテートを化学吸着するときの溶液の温度は、室
温でもよいし、加熱されたものでもよい。溶媒は、エタ
ノール溶液以外の有機溶媒を用いてもよいし、純水であ
ってもよいが、有機溶媒が好ましい。そして、基板界面
の酸化によるセルフアセンブル膜の脱離を避けるため
に、溶液を脱気や脱水することが望ましい。次に、上記
ＧａＳｂ基板１５を第３槽１３の溶液中から取り出し、
第２槽の純エタノール中に移して超音波洗浄し、表面に
付着した過剰なＺｒイオンを除去する。
【００２５】次に、ＧａＳｂ基板１５を第４槽１４に入
れられたエタノール溶媒１ｍＭオクタデシルビスフォス
フォン酸（ＰＯ3 Ｈ2(ＣＨ2)18ＰＯ3 Ｈ2 ）溶液に投入
して、約４時間浸漬し、表面がＺｒイオンで覆われたＧ
ａＳｂ基板１５のセルフアセンブル膜の上に、さらにオ
クタデシルビスフォスフォン酸分子の１層を吸着させる
（以上、ステップ２）。この後、第２槽１２における洗
浄を経て上記ステップ２（第３槽１３への浸漬以降）の
工程を繰り返すことにより、オクタデシルビルフォスフ
ォン酸分子を１層ずつ累積することができる。上記の工
程を５回繰り返し、エリプソメトリーによってその膜厚
を測定したところ、約１４ｎｍとなり、確かに１層のメ
ルカプトヘキサデシルフォスフォン酸とオクタデシルビ
スフォスフォン酸が４層形成されていることが確かめら
れた。なお、本実施の形態では、ＧａＳｂ基板を使った
場合について説明したが、他のIII−Ｖ族化合物半導体
基板、ＧａＰ，ＧａＡｓ ＩｎＰ，ＩｎＡｓ，ＩｎＳｂ
等の基板でも、同様な方法を適用することによって、劈
開面上に多層膜を積層することができる。
れられたエタノール溶媒１ｍＭオクタデシルビスフォス
フォン酸（ＰＯ3 Ｈ2(ＣＨ2)18ＰＯ3 Ｈ2 ）溶液に投入
して、約４時間浸漬し、表面がＺｒイオンで覆われたＧ
ａＳｂ基板１５のセルフアセンブル膜の上に、さらにオ
クタデシルビスフォスフォン酸分子の１層を吸着させる
（以上、ステップ２）。この後、第２槽１２における洗
浄を経て上記ステップ２（第３槽１３への浸漬以降）の
工程を繰り返すことにより、オクタデシルビルフォスフ
ォン酸分子を１層ずつ累積することができる。上記の工
程を５回繰り返し、エリプソメトリーによってその膜厚
を測定したところ、約１４ｎｍとなり、確かに１層のメ
ルカプトヘキサデシルフォスフォン酸とオクタデシルビ
スフォスフォン酸が４層形成されていることが確かめら
れた。なお、本実施の形態では、ＧａＳｂ基板を使った
場合について説明したが、他のIII−Ｖ族化合物半導体
基板、ＧａＰ，ＧａＡｓ ＩｎＰ，ＩｎＡｓ，ＩｎＳｂ
等の基板でも、同様な方法を適用することによって、劈
開面上に多層膜を積層することができる。
【００２６】［実施の形態３］図４は、本発明に基づい
て有機多層薄膜を製造する実施の形態の他の一例を説明
するためのものである。同図において、第１槽２１は、
メルカプトヘキサデシルアセテート（ＣＨ3 ＣＯＯ (Ｃ
Ｈ2)15ＳＨ）溶液を満たした容器であり、有機薄膜の製
造に際しては、まず、ＩｎＳｂ基板２７をこの第１槽２
１の溶液中で劈開する。基板２７の劈開は、実施の形態
１の場合と同様にして行うことができる。メルカプトヘ
キサデシルアセテートとしては、粉体状のものを用いて
もよいし、液状のものを用いてもよい。メルカプトヘキ
サデシルアセテートを化学吸着するときの溶液の温度
は、室温でもよいし、加熱されたものでもよい。溶媒
は、エタノール溶液以外の有機溶媒を用いてもよいし、
純水であってもよいが、有機溶媒が好ましい。そして、
劈開した面に酸化物が成長してセルフアセンブル膜の形
成を妨げるのを避けるために、溶液を脱気や脱水するこ
とが望ましい。
て有機多層薄膜を製造する実施の形態の他の一例を説明
するためのものである。同図において、第１槽２１は、
メルカプトヘキサデシルアセテート（ＣＨ3 ＣＯＯ (Ｃ
Ｈ2)15ＳＨ）溶液を満たした容器であり、有機薄膜の製
造に際しては、まず、ＩｎＳｂ基板２７をこの第１槽２
１の溶液中で劈開する。基板２７の劈開は、実施の形態
１の場合と同様にして行うことができる。メルカプトヘ
キサデシルアセテートとしては、粉体状のものを用いて
もよいし、液状のものを用いてもよい。メルカプトヘキ
サデシルアセテートを化学吸着するときの溶液の温度
は、室温でもよいし、加熱されたものでもよい。溶媒
は、エタノール溶液以外の有機溶媒を用いてもよいし、
純水であってもよいが、有機溶媒が好ましい。そして、
劈開した面に酸化物が成長してセルフアセンブル膜の形
成を妨げるのを避けるために、溶液を脱気や脱水するこ
とが望ましい。
【００２７】ＩｎＳｂ基板２７は、第１槽２１の溶液中
に数時間浸漬した後に該溶液中から取り出し、第２槽２
２の純エタノールで洗浄して、表面に付着した過剰なメ
ルカプトヘキサデシルアセテート分子を除去する（以
上、ステップ１）。次に、この基板２７を、第３槽２３
に入ったテトラヒドロフランに溶かし込んだ１ＭのＬｉ
ＡｌＨ4 溶液に１０分程度浸漬後、さらに第４槽２４に
入った２０％希塩酸溶液に浸漬することにより、表面に
露出しているＣＯＯＣＨ3 基をＯＨ基に変成する。ＣＯ
ＯＣＨ3 基をＯＨ基に変成するときの溶液の温度は、室
温でもよいし、加熱されていてもよい。溶媒は、テトラ
ヒドロフラン溶液以外の有機溶媒を用いてもよいし、純
水であってもよい。そして、基板界面の酸化によるセル
フアセンブル膜の脱離を避けるために、溶液を脱気や脱
水することが望ましい。その後、上記ＩｎＳｂ基板２７
を溶液中から取り出し、第５槽２５の純水で洗浄する。
に数時間浸漬した後に該溶液中から取り出し、第２槽２
２の純エタノールで洗浄して、表面に付着した過剰なメ
ルカプトヘキサデシルアセテート分子を除去する（以
上、ステップ１）。次に、この基板２７を、第３槽２３
に入ったテトラヒドロフランに溶かし込んだ１ＭのＬｉ
ＡｌＨ4 溶液に１０分程度浸漬後、さらに第４槽２４に
入った２０％希塩酸溶液に浸漬することにより、表面に
露出しているＣＯＯＣＨ3 基をＯＨ基に変成する。ＣＯ
ＯＣＨ3 基をＯＨ基に変成するときの溶液の温度は、室
温でもよいし、加熱されていてもよい。溶媒は、テトラ
ヒドロフラン溶液以外の有機溶媒を用いてもよいし、純
水であってもよい。そして、基板界面の酸化によるセル
フアセンブル膜の脱離を避けるために、溶液を脱気や脱
水することが望ましい。その後、上記ＩｎＳｂ基板２７
を溶液中から取り出し、第５槽２５の純水で洗浄する。
【００２８】次に、ＩｎＳｂ基板２７を第６槽２６に入
れたヘキサデカン：四塩化炭素＝４：１の混合比の溶媒
に溶かし込んだ１ｍＭ２３−トリクロロシルトリデカノ
エイト（ＣＨ3 ＣＯＯ (ＣＨ2)22ＳｉＣｌ3 ）溶液に投
入して、約４時間浸漬し、表面がＯＨ基で覆われたセル
フアセンブル膜が形成されているＩｎＳｂ基板２７の上
に、さらに２３−トリクロロシルトリデカノエイトの１
層を吸着させる（以上、ステップ２）。この後、第２槽
２２における洗浄を経て上記ステップ２の工程を繰り返
すことにより、２３−トリクロロシルトリデカノエイト
を１層ずつ累積することができる。上記の工程を１０回
繰り返し、エリプソメトリーによってその膜厚を測定し
たところ、約３６ｎｍとなり、確かに１層のメルカプト
ヘキサデシルアセテートと２３−トリクロロシルトリデ
カノエイトが９層形成されていることが確かめられた。
なお、本実施の形態では、ＩｎＳｂ基板を使った場合に
ついて説明したが、他の III−Ｖ族化合物半導体基板、
ＧａＰ，ＧａＡｓ，ＧａＳｂ，ＩｎＰ，ＩｎＡｓ等の基
板でも、同様な方法を適用することによって、劈開面上
に多層膜を積層することができる。
れたヘキサデカン：四塩化炭素＝４：１の混合比の溶媒
に溶かし込んだ１ｍＭ２３−トリクロロシルトリデカノ
エイト（ＣＨ3 ＣＯＯ (ＣＨ2)22ＳｉＣｌ3 ）溶液に投
入して、約４時間浸漬し、表面がＯＨ基で覆われたセル
フアセンブル膜が形成されているＩｎＳｂ基板２７の上
に、さらに２３−トリクロロシルトリデカノエイトの１
層を吸着させる（以上、ステップ２）。この後、第２槽
２２における洗浄を経て上記ステップ２の工程を繰り返
すことにより、２３−トリクロロシルトリデカノエイト
を１層ずつ累積することができる。上記の工程を１０回
繰り返し、エリプソメトリーによってその膜厚を測定し
たところ、約３６ｎｍとなり、確かに１層のメルカプト
ヘキサデシルアセテートと２３−トリクロロシルトリデ
カノエイトが９層形成されていることが確かめられた。
なお、本実施の形態では、ＩｎＳｂ基板を使った場合に
ついて説明したが、他の III−Ｖ族化合物半導体基板、
ＧａＰ，ＧａＡｓ，ＧａＳｂ，ＩｎＰ，ＩｎＡｓ等の基
板でも、同様な方法を適用することによって、劈開面上
に多層膜を積層することができる。
【００２９】［実施の形態４］図５は、本発明に基づい
て有機多層薄膜を製造する実施の形態のさらに他の一例
を説明するためのものである。同図において、第１槽３
１は、エタノール溶媒１ｍＭ１５−メルカプトヘキサデ
セン（ＣＨ2 ＝ＣＨ（ＣＨ2)14ＳＨ）溶液を満たした容
器であり、有機薄膜の製造に際しては、まず、ＩｎＡｓ
基板３７をこの第１槽３１の溶液中で劈開する。基板３
７の劈開は、実施の形態１の場合と同様にして行うこと
ができる。１５−メルカプトヘキサデセンを化学吸着す
るときの溶液の温度は、室温でもよいし、加熱されたも
のでもよい。溶媒は、エタノール溶液以外の有機溶媒を
用いてもよいし、純水であってもよいが、有機溶媒が好
ましい。そして、劈開した面に酸化物が成長してセルフ
アセンブル膜の形成を妨げるのを避けるために、溶液を
脱気や脱水することが望ましい。
て有機多層薄膜を製造する実施の形態のさらに他の一例
を説明するためのものである。同図において、第１槽３
１は、エタノール溶媒１ｍＭ１５−メルカプトヘキサデ
セン（ＣＨ2 ＝ＣＨ（ＣＨ2)14ＳＨ）溶液を満たした容
器であり、有機薄膜の製造に際しては、まず、ＩｎＡｓ
基板３７をこの第１槽３１の溶液中で劈開する。基板３
７の劈開は、実施の形態１の場合と同様にして行うこと
ができる。１５−メルカプトヘキサデセンを化学吸着す
るときの溶液の温度は、室温でもよいし、加熱されたも
のでもよい。溶媒は、エタノール溶液以外の有機溶媒を
用いてもよいし、純水であってもよいが、有機溶媒が好
ましい。そして、劈開した面に酸化物が成長してセルフ
アセンブル膜の形成を妨げるのを避けるために、溶液を
脱気や脱水することが望ましい。
【００３０】ＩｎＡｓ基板３７は、前記第１槽３１の溶
液中に数時間浸漬した後に該溶液中から取り出し、第２
槽３２の純エタノールで洗浄して、表面に付着した過剰
な１５−メルカプトヘキサデセン分子を除去する（以
上、ステップ１）。次に、この基板３７を、第３槽３３
に入ったテトラヒドロフランに溶かし込んだ１ＭのＢ2
Ｈ6 溶液に１分程度浸漬後、さらに第４槽３４に入った
過酸化水素３０％の０．１Ｍ水酸化ナトリウム混合溶液
に浸漬することにより、表面に露出しているＣＨ2 ＝Ｃ
Ｈ基をＯＨ基に変成する。ＣＨ2 ＝ＣＨ基をＯＨ基に変
成するときの溶液の温度は、室温でもよいし、加熱され
ていてもよい。溶媒は、テトラヒドロフラン溶液以外の
有機溶媒を用いてもよいし、純水であってもよいが、有
機溶媒が好ましい。そして、基板界面の酸化によるセル
フアセンブル膜の脱離を避けるために、溶液を脱気や脱
水することが望ましい。上記ＩｎＡｓ基板３７を前記溶
液中に浸漬した後には、それを溶液中から取り出し、第
５槽３５の純水で洗浄する。
液中に数時間浸漬した後に該溶液中から取り出し、第２
槽３２の純エタノールで洗浄して、表面に付着した過剰
な１５−メルカプトヘキサデセン分子を除去する（以
上、ステップ１）。次に、この基板３７を、第３槽３３
に入ったテトラヒドロフランに溶かし込んだ１ＭのＢ2
Ｈ6 溶液に１分程度浸漬後、さらに第４槽３４に入った
過酸化水素３０％の０．１Ｍ水酸化ナトリウム混合溶液
に浸漬することにより、表面に露出しているＣＨ2 ＝Ｃ
Ｈ基をＯＨ基に変成する。ＣＨ2 ＝ＣＨ基をＯＨ基に変
成するときの溶液の温度は、室温でもよいし、加熱され
ていてもよい。溶媒は、テトラヒドロフラン溶液以外の
有機溶媒を用いてもよいし、純水であってもよいが、有
機溶媒が好ましい。そして、基板界面の酸化によるセル
フアセンブル膜の脱離を避けるために、溶液を脱気や脱
水することが望ましい。上記ＩｎＡｓ基板３７を前記溶
液中に浸漬した後には、それを溶液中から取り出し、第
５槽３５の純水で洗浄する。
【００３１】次に、ＩｎＡｓ基板３７を第６槽３６に入
ったヘキサデカン：四塩化炭素＝４：１の混合比の溶媒
に溶かし込んだ１ｍＭ１５−ヘキサデセニルトリクロロ
シラン（ＣＨ2 ＝ＣＨ (ＣＨ2)14ＳｉＣｌ3 ）溶液に投
入して、約５時間浸漬し、表面がＯＨ基で覆われたセル
フアセンブル膜が形成されたＩｎＡｓ基板３７の上に、
さらに１５−ヘキサデセニルトリクロロシランを１層吸
着させる（以上、ステップ２）。この後、第２槽３２に
おける洗浄を経て上記ステップ２の工程を繰り返すこと
により、１５−ヘキサデセニルトリクロロシランを１層
ずつ累積することができる。上記の工程を２０回繰り返
し、エリプソメトリーによってその膜厚を測定したとこ
ろ、約４５ｎｍとなり、確かに１層の１５−メルカプト
ヘキサデセンと１５−ヘキサデセニルトリクロロシラン
の１９層が形成されていることが確かめられた。なお、
本実施の形態では、ＩｎＡｓ基板を使った場合について
説明したが、他の III−Ｖ族化合物半導体基板、Ｇａ
Ｐ，ＧａＡｓ，ＧａＳｂ，ＩｎＰ，ＩｎＳｂ等の基板で
も、同様な方法を適用することによって、劈開面上に多
層膜を積層することができる。
ったヘキサデカン：四塩化炭素＝４：１の混合比の溶媒
に溶かし込んだ１ｍＭ１５−ヘキサデセニルトリクロロ
シラン（ＣＨ2 ＝ＣＨ (ＣＨ2)14ＳｉＣｌ3 ）溶液に投
入して、約５時間浸漬し、表面がＯＨ基で覆われたセル
フアセンブル膜が形成されたＩｎＡｓ基板３７の上に、
さらに１５−ヘキサデセニルトリクロロシランを１層吸
着させる（以上、ステップ２）。この後、第２槽３２に
おける洗浄を経て上記ステップ２の工程を繰り返すこと
により、１５−ヘキサデセニルトリクロロシランを１層
ずつ累積することができる。上記の工程を２０回繰り返
し、エリプソメトリーによってその膜厚を測定したとこ
ろ、約４５ｎｍとなり、確かに１層の１５−メルカプト
ヘキサデセンと１５−ヘキサデセニルトリクロロシラン
の１９層が形成されていることが確かめられた。なお、
本実施の形態では、ＩｎＡｓ基板を使った場合について
説明したが、他の III−Ｖ族化合物半導体基板、Ｇａ
Ｐ，ＧａＡｓ，ＧａＳｂ，ＩｎＰ，ＩｎＳｂ等の基板で
も、同様な方法を適用することによって、劈開面上に多
層膜を積層することができる。
【図１】本発明の実施の形態１として説明した有機積層
薄膜の製造方法の概略説明図である。
薄膜の製造方法の概略説明図である。
【図２】本発明の実施例において得られた有機積層薄膜
の光電子分光法による表面組成変化を示すグラフであ
る。
の光電子分光法による表面組成変化を示すグラフであ
る。
【図３】本発明の実施の形態２として説明した有機積層
薄膜の製造方法の概略説明図である。
薄膜の製造方法の概略説明図である。
【図４】本発明の実施の形態３として説明した有機積層
薄膜の製造方法の概略説明図である。
薄膜の製造方法の概略説明図である。
【図５】本発明の実施の形態４として説明した有機積層
薄膜の製造方法の概略説明図である。
薄膜の製造方法の概略説明図である。
【符号の説明】 ４，１５，２７，３７ III−Ｖ族化合物半導体基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大野 公隆 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 ラリー エイ．ナガハラ 茨城県つくば市東１−１−４ 工業技術 院 産業技術融合領域研究所内 (72)発明者 徳本 洋志 茨城県つくば市東１−１−４ 工業技術 院 産業技術融合領域研究所内 (56)参考文献 特開 平９−237926（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−273477（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 51/00 C30B 33/00 H01L 21/20
Claims (11)
- 【請求項１】劈開した III−Ｖ族化合物半導体基板を、
末端基にＳＨ基誘導体をもつ両親媒性有機分子を含む溶
液または融液に浸漬して、劈開面上に有機分子を化学吸
着させることにより、第１の有機単分子膜を形成し、こ
れを金属イオンを含む溶液中に浸漬した後、一端にＳＨ
基を有し他端にＣＯＯＨ基を有する両親媒性分子を含む
溶液に浸漬し、上記第１の有機単分子膜上にさらに有機
単分子膜を累積することを特徴とする有機薄膜の製造方
法。 - 【請求項２】劈開した III−Ｖ族化合物半導体基板を、
末端基にＳＨ基誘導体をもつ両親媒性有機分子を含む溶
液または融液に浸漬して、劈開面上に有機分子を化学吸
着させることにより、第１の有機単分子膜を形成し、こ
れを金属イオンを含む溶液中に浸漬した後、両端にＰＯ
3 Ｈ2 基を有する両親媒性分子を含む溶液に浸漬し、上
記第１の有機単分子膜上にさらに有機単分子膜を累積す
ることを特徴とする有機薄膜の製造方法。 - 【請求項３】請求項１または２に記載の方法において、
第１の有機単分子膜を形成する両親媒性有機分子とし
て、他端にＣＯＯＨ基を有する有機分子を用いることを
特徴とする有機薄膜の製造方法。 - 【請求項４】請求項１または２に記載の方法において、
第１の有機単分子膜を形成する両親媒性有機分子とし
て、他端にＰＯ3 Ｈ2 基を有する有機分子を用いること
を特徴とする有機薄膜の製造方法。 - 【請求項５】劈開した III−Ｖ族化合物半導体基板を、
一端にＳＨ基誘導体を持ち他端にＣＯＯＣＨ3 基を持つ
両親媒性有機分子を含む溶液に浸漬して、劈開面上に有
機分子を化学吸着させることにより、第１の有機単分子
膜を形成し、これを有機溶媒に溶かし込んだＬｉＡｌＨ
4 溶液及び希塩酸で処理した後、一端にＣＯＯＣＨ3基
を有し他端にＳｉＣｌ3 基を有する両親媒性分子を含む
溶液に浸漬し、上記第１の有機単分子膜上にさらに有機
単分子膜を累積することを特徴とする有機薄膜の製造方
法。 - 【請求項６】劈開した III−Ｖ族化合物半導体基板を、
一端にＳＨ基誘導体を持ち他端にＣＨ2 ＝ＣＨ基を持つ
両親媒性有機分子を含む溶液に浸漬して、劈開面上に有
機分子を化学吸着させることにより、第１の有機単分子
膜を形成し、これを有機溶媒に溶かし込んだＢ2 Ｈ6 溶
液及び水酸化ナトリウムと過酸化水素の混合溶液で処理
した後、一端にＣＨ2 ＝ＣＨ基を有し他端にＳｉＣｌ3
基を有する両親媒性分子を含む溶液に浸漬し、上記第１
の有機単分子膜上にさらに有機単分子膜を累積すること
を特徴とする有機薄膜の製造方法。 - 【請求項７】請求項１ないし６のいずれかに記載の方法
において、III −Ｖ族化合物半導体基板を、不活性ガス
雰囲気中または大気中で劈開して直ちに両親媒性有機分
子を含む溶液または両親媒性有機分子の原液を融解した
融液に浸漬することを特徴とする有機薄膜の製造方法。 - 【請求項８】請求項１ないし６のいずれかに記載の方法
において、III −Ｖ族化合物半導体基板を、両親媒性有
機分子を含む溶液中または両親媒性有機分子の原液を融
解した融液中で劈開することを特徴とする有機薄膜の製
造方法。 - 【請求項９】請求項１ないし８のいずれかに記載の方法
において、両親媒性有機分子を含む溶液を真空脱気して
おくことを特徴とする有機薄膜の製造方法。 - 【請求項１０】請求項１ないし８のいずれかに記載の方
法において、両親媒性有機分子を溶かし込む溶媒に乾燥
剤を投入して水分を除去した後、その乾燥剤を除去して
おくことを特徴とする有機薄膜の製造方法。 - 【請求項１１】請求項１ないし１０のいずれかに記載の
方法において、第１の有機単分子膜上にさらに有機単分
子膜を累積形成する工程を繰り返すことにより、有機膜
を順次累積することを特徴とする有機薄膜の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP8255603A JP2967112B2 (ja) | 1996-09-05 | 1996-09-05 | 有機薄膜の製造方法 |
| DE19738184A DE19738184C2 (de) | 1996-09-05 | 1997-09-02 | Verfahren zur Herstellung organischer dünner Filme |
| US08/924,697 US5970381A (en) | 1996-09-05 | 1997-09-05 | Method for fabricating organic thin film |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8255603A JP2967112B2 (ja) | 1996-09-05 | 1996-09-05 | 有機薄膜の製造方法 |
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|---|---|
| JPH1084147A JPH1084147A (ja) | 1998-03-31 |
| JP2967112B2 true JP2967112B2 (ja) | 1999-10-25 |
Family
ID=17281030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8255603A Expired - Lifetime JP2967112B2 (ja) | 1996-09-05 | 1996-09-05 | 有機薄膜の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP2967112B2 (ja) |
| DE (1) | DE19738184C2 (ja) |
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| US6524874B1 (en) * | 1998-08-05 | 2003-02-25 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming field emission tips using deposited particles as an etch mask |
| US6649138B2 (en) * | 2000-10-13 | 2003-11-18 | Quantum Dot Corporation | Surface-modified semiconductive and metallic nanoparticles having enhanced dispersibility in aqueous media |
| AU2002241579A1 (en) * | 2000-10-24 | 2002-06-11 | Fatemeh Mojtabai | Ordered two-and three-dimensional structures of amphiphilic molecules |
| US6444318B1 (en) * | 2001-07-17 | 2002-09-03 | Surmodics, Inc. | Self assembling monolayer compositions |
| US7071022B2 (en) * | 2003-07-18 | 2006-07-04 | Corning Incorporated | Silicon crystallization using self-assembled monolayers |
| US7115488B2 (en) * | 2003-08-29 | 2006-10-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device |
| JP4654627B2 (ja) * | 2004-07-26 | 2011-03-23 | セイコーエプソン株式会社 | 化学吸着膜の形成方法、及び化学吸着膜 |
| US20060093795A1 (en) * | 2004-11-04 | 2006-05-04 | Eastman Kodak Company | Polymeric substrate having a desiccant layer |
| EP2854158B1 (en) * | 2013-09-27 | 2019-07-10 | IMEC vzw | Layer deposition on III-V semiconductors |
| US12030081B2 (en) | 2019-10-07 | 2024-07-09 | The University Of Chicago | Large lateral scale two-dimensional materials and other thin films, and associated systems and methods |
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| DE4234230C2 (de) * | 1992-10-10 | 2003-08-14 | Covion Organic Semiconductors | Substituierte Thieno[3,2-b]thiophene und ihre Verwendung |
| US5795699A (en) * | 1996-07-15 | 1998-08-18 | Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. | Langmuir-blodgett (LB) films as ARC and adhesion promoters for patterning of semiconductor devices |
-
1996
- 1996-09-05 JP JP8255603A patent/JP2967112B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-09-02 DE DE19738184A patent/DE19738184C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1997-09-05 US US08/924,697 patent/US5970381A/en not_active Expired - Fee Related
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