JP3259844B2 - Anisotropic nanocomposite and a manufacturing method thereof - Google Patents

Anisotropic nanocomposite and a manufacturing method thereof

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【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】 本発明は非線形光学効果、偏光特性、光起電力効果等を有する異方性ナノ複合材料およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates are those non-linear optical effect, the polarization characteristics, relates to an anisotropic nanocomposite and a manufacturing method thereof photovoltaic effect or the like.

【0002】 [0002]

【従来の技術】ナノメートルオーダーの構造単位(金属粒子や半導体微結晶等)を分散させた複合材料は、非線形光学効果や偏光特性を利用した応用が検討されている。 Composites BACKGROUND ART nanometer structural units of the (metal particles or semiconductor nanocrystals, etc.) are dispersed is applied by using a nonlinear optical effect and polarization characteristics has been studied.

【0003】ここで、非線形光学効果とは次のような現象をいう。 [0003] In this case, it refers to a phenomenon such as the following is a non-linear optical effect. 電場E、振動数ωの光が物質に入射すると、 When an electric field E, the light of frequency [ω enters the material,
物質内に電場Eに比例して誘起された振動数ωの正負の電荷が分離した分極状態の波、すなわち分極波が生じ、 Wave polarized state positive and negative charges are separated in proportion to the electric field E induced vibration frequency omega, i.e. polarization wave is generated in the material,
これが波源となって振動数ωの光が発生する。 This is the light of the vibration number ω is generated a wave source. これが通常の光と物質との相互作用であり、入射光と出射光の振動数は同じである。 This is the interaction with the normal light and matter, the frequency of the incident light and the outgoing light is the same. ところが、物質によっては電場E、 However, the electric field by the material E,
振動数ωの入射光に対して電場E nに比例して誘起された分極波がかなり強く発生する場合がある。 Sometimes polarized waves induced in proportion to the electric field E n with respect to the incident light of frequency [ω is quite strongly generated. このような物質を非線形光学媒質という。 Such materials as the nonlinear optical medium. この場合、入射した光の振動数のn倍の光(入射光とは色の異なる光)が発生したり、光の強さ(電場)の自乗によって屈折率が変化したりするなど、特異な現象が起きる。 In this case, or frequency of n times the light of the light (light of different color from the incident light) is generated which is incident, such as the refractive index by the square of the intensity of light (field) to changes or specific phenomenon occurs. これらを総称して非線形光学効果という。 Collectively referred to as non-linear optical effect. 非線形光学効果は、レーザー光の波長変換や光論理素子への応用が検討されている。 Nonlinear optical effect, application to wavelength conversion and optical logic element of the laser beam has been studied. このような非線形光学効果は、以下に記載する量子閉じ込め効果と深く関連している。 Such non-linear optical effect is associated deeply with the quantum confinement effect described below. すなわち、金属や半導体の微粒子のサイズがナノメートルオーダーになってくると(以後ナノ粒子と記載する)、電子や正孔、励起子など、光と物質との相互作用に関係する物質中の量子の自由な行動が妨げられ、バルク状態とは異なった特異な現象が生じる。 That is, if the size of the metal or semiconductor fine particles becomes the order of nanometers (described hereinafter as nanoparticles), electrons and holes, such as excitons, quantum of substance related to the interaction between light and matter free action is hindered, peculiar phenomenon occurs that is different from the bulk state. これを量子閉じ込め効果という。 This is called a quantum confinement effect. このような量子閉じ込め効果が発生すると、強い非線形光学効果が発現することが知られている。 When such a quantum confinement effect occurs, it is known that a strong non-linear optical effect is exhibited. このため、上記のような微粒子の分散された媒質や、ナノメートルオーダーの構造特徴を有する物質が非線形光学材料として有望視され、検討が進められている。 Therefore, the dispersed medium and was fine particles as described above, substances having structural features on the order of nanometers is promising as a nonlinear optical material has been studied.

【0004】例えば、非線形光学効果を有するナノ粒子分散複合材料が、ガラスとナノ粒子原料を混ぜ合わせて溶かした後、適当な温度での再熱処理によりガラス中にナノ粒子を析出させて製造され(NEW GLASS [0004] For example, nanoparticle dispersed composite material having a nonlinear optical effect, were dissolved by mixing glass and nanoparticle material, it is prepared by precipitating the nanoparticles in glass by reheat treatment at an appropriate temperature ( NEW GLASS
Vol. Vol. 3,No. 3, No. 4,41(1989))、あるいはガラスとナノ粒子原料を同時に蒸着し、基板上に両物質を堆積させると、ガラスからなる薄膜中にナノ粒子が析出することがあり、この現象のみ、あるいはさらに再熱処理を組み合わせてナノ粒子分散複合材料を製造したりしている。 4, 41 (1989)), or by depositing glass nanoparticles material simultaneously when depositing both material on a substrate, may nanoparticles precipitated in the thin film made of glass, this phenomenon only, or even have or produce nanoparticles dispersed composite material by combining a re-heat treatment. (光技術コンタクト Vol.27,No. (Light technology contact Vol.27, No.
7 389(1989))。 7 389 (1989)).

【0005】ところで、このようなナノメートルオーダーの構造単位、例えば微粒子が分散された媒質においては、各微粒子が発現する非線形光学効果が互いに強め合うように働かなければ、全体として強い非線形光学効果が発現しない。 [0005] Such nanometer structural units, in a medium, for example fine particles are dispersed, have to work as a non-linear optical effects each particle is expressed intensify each other, a strong nonlinear optical effect as a whole do not express. 例えば、上記のような手法で製造されているナノ粒子分散複合材料では、ナノ粒子のサイズのバラツキが大きく、結晶軸も揃っていない。 For example, the nanoparticle dispersed composite material is manufactured in the manner described above, a large variation in the size of the nanoparticles, not aligned the crystal axis. このため、非線形光学効果等の特性にもバラツキが生じている(科学技術庁研究開発局総合研究課監修、昭和63年度科学技術庁委託調査研究報告「物質・材料の極微少領域における素機能の計測・評価・制御技術に関する調査」)。 For this reason, the non-linear optical effects, such as properties to have occurred is a variation also (Science and Technology Agency Research and Development Bureau Research Division of supervision, fiscal 1988 Science and Technology Agency commissioned research report "original in a very small area of ​​Materials function research on measurement and evaluation and control technology ").

【0006】 [0006]

【発明が解決しようとする課題】少なくとも1種以上のナノメートルオーダーの物質を、その配向方向を揃えて間隔をおいて多数分散させた複合材料およびその製造方法を提供することを課題とする。 At least one or more materials on the order of nanometers [0008], and to provide a composite material and a manufacturing method thereof were many dispersed at intervals aligned the alignment direction.

【0007】 [0007]

【課題を解決するための手段】(第1発明の構成) 本発明は、 基板と該基板上に形成された膜とからなり、 Means for Solving the Problems] (Configuration of the first aspect) The present invention is composed of a film formed on a substrate and the substrate on,
該膜は少なくとも1種のナノ粒子で構成され、該ナノ粒 The membrane is composed of at least one kind of nanoparticles, said nanoparticles
子は該基板表面より立ち上がり、その断面形状の短径部 Child rising from the substrate surface, the short diameter of the cross section
の距離(厚さ)の平均が1〜9nmの間にありかつ長径 There and major axis average distance (thickness) between the 1~9nm
部の距離(長さ)の平均が10〜90nmの間にある断 Sectional average distance parts (length) is between 10~90nm
面異方的であり、該ナノ粒子は互いに該長径部の方向に Plane is anisotropic in the direction of the nanoparticles together the long diameter portion
配向するとともに該長径部の方向及び該短径部の方向に In direction and the short diameter portion of the long diameter portion with aligned
間隙をおいて分散していることを特徴とする異方性ナノ複合材料に関するものである。 It relates to an anisotropic nanocomposite material characterized in that the dispersion at a gap.

【0008】(第2発明の構成) 本発明は、減圧容器内において、基板の面法線に対し3 [0008] (Configuration of Second Invention) The present invention, the vacuum container odor Te, 3 to the surface normal of the base plate
0〜89度傾斜した方向を中心とする方向から一方の物質を、それと30度以上異なる方向を中心とする方向から他方の物質を該基板面上に同時に蒸着することを特徴とする異方性ナノ複合材料の製造方法に関するものである。 Anisotropy, characterized in that simultaneously depositing one material from the direction around 0 to 89 degrees inclined direction therewith from direction around the direction different from 30 degrees or more other substances on the substrate surface a method for producing a nanocomposite.

【発明の効果】(第1発明の効果) According to the present invention (the effect of the first aspect of the present invention)

【0009】本発明に係るナノ複合材料は、少なくとも1種以上のナノメートルオーダーの微細な物質(ナノ粒 [0009] Nanocomposite materials according to the present invention, at least one or more of nanometer order fine material (nanoparticles
子)が三次元領域(三次元空間)に間隔を置いて多数分散し、しかもそれらの物質が異方的で(その断面形状の方向で距離が異なり)、その配列方向が揃っている(一 Child) is dispersed number at intervals in the three-dimensional region (three-dimensional space), yet these materials is an anisotropic (different distances in the direction of its cross-sectional shape), the arrangement direction are aligned (one
方向に配向している)ので、ナノ粒子に基づく非線形光学効果を強調することができる。 Since the oriented direction), it is possible to emphasize the non-linear optical effects based on nanoparticles. この結果、光双安定性、位相共役波発生等の高効率な材料として用いることも可能である。 As a result, optical bistability, can be used as a highly efficient material such as a phase conjugate wave generation.

【0010】また本複合材料は優れた偏光特性を示す。 [0010] This composite material exhibits excellent polarization characteristics.
従来の平行に配列した導体ワイヤーより構成される(ワイヤー)グリッド偏光子では、ワイヤーの間隔が入射光の波長より短い時、偏光子として作用し、ワイヤーに対して平行な偏光成分は反射し、垂直な偏光成分は透過するという原理を用いている。 In the conventional parallel composed of conductor wires arranged (wire) grid polarizer, the interval of wire is shorter than the wavelength of the incident light, and acts as a polarizer, polarization component parallel to the wires is reflected, polarized component perpendicular uses a principle that transmission. しかし、上記ワイヤー間隔は、レーザーの2光束干渉により形成される干渉縞をフォトレジストに記録するホログラフィック露光法とイオンビームエッチング法を用いてもせいぜい数100nm However, the wire spacing is at most a few 100nm be used holographic exposure method and an ion beam etching method for recording interference fringes formed by two-beam interference of the laser in the photoresist
オーダーであり、使用できる波長範囲は近赤外領域までで、可視光領域にすることは難しい。 The order, the wavelength range can be used up to the near infrared region, it is difficult to visible light region. 本複合材料は、ナノメートルオーダーの構造のため、グリット偏光子と同じ原理に基づき、より短波長まで使用できる偏光板とすることができる。 This composite material, because of the structure of nanometer order can be based on the same principle as grit polarizer, a more polarizers can be used to short wavelength.

【0011】また、ナノメートルオーダーの厚さの、2 [0011] In addition, the thickness of nanometer order, 2
種類の半導体を用いて本発明に係るナノ複合材料を構成した場合、偏平なナノメートルオーダーの異方性粒子が交互に密接して光起電力素子を構成し、丁度微細なヘテロ接合太陽電池が無数に直列接続したような効果を生じ、電流出力を落とさずに、大電圧を発生できる高出力太陽電池を構成できる。 Case where the nano-composite material according to the present invention using a type of semiconductor, flat nanometer anisotropic particles closely alternately constitute a photovoltaic element, just fine heterojunction solar cell countless produce effects as connected in series, without reducing the current output can be configured with high output solar cell can generate large voltage. また、本複合材料は複屈折性を発現することもできる。 Further, the composite material may also express birefringence. (第2発明の効果) (Effect of the second invention)

【0012】本発明の製造方法によれば、従来不可能であった異方性を有するナノメートルオーダーの寸法がほぼ揃った粒子を配向性を持たせて多数分散させた異方性ナノ複合材料を製造することができる。 According to the manufacturing method of the present invention, the anisotropic nanocomposite dimension of nanometer order having anisotropy was conventionally impossible is substantially uniform particles are dispersed numerous made to have orientation it can be produced. また、本製造方法は、複雑な工程によらず気相から膜として基板上に析出させた時点で異方性ナノ複合材料を形成でき、簡易である。 Further, the method, when precipitated on the substrate as a film from the vapor phase without depending on complicated step can form an anisotropic nanocomposite is a simplified. また、大面積化も可能である。 Further, it can have a large area.

【実施例】(第1発明の具体例) EXAMPLES (Examples of the first invention)

【0013】前記第1発明をさらに具体化した具体例について説明する。 [0013] will be described specific examples further embodying the first invention. 本具体例に係る異方性ナノ複合材料は、少なくとも1種以上の物質を用いる。 Anisotropic nanocomposite according to this example, using at least one or more substances. その組織は、 The organization,
無機質の酸化物質、(MgO、Al 23 、SiO、S Oxidants inorganic, (MgO, Al 2 O 3 , SiO, S
iO 2 TiO 2 、V 25 、CuO、ZnO、Ge iO 2 TiO 2, V 2 O 5, CuO, ZnO, Ge
2 、ZnO 2 、Nb 25 、MoO 3 、In 23 O 2, ZnO 2, Nb 2 O 5, MoO 3, In 2 O 3,
SnO 2 、HfO 2 、Ta 25 、WO 3 、Bi SnO 2, HfO 2, Ta 2 O 5, WO 3, Bi
23 、La 23 、CeO 2等)フッ化物質(CaF 2 O 3, La 2 O 3 , CeO 2 , etc.) fluoride material (CaF
2 、CeF 2 、MgF 2等)、半導体(CdS、CdS 2, CeF 2, MgF 2, etc.), semiconductor (CdS, CdS
e、CdTe、GaAs、Ge、ZnTe、ZnS e, CdTe, GaAs, Ge, ZnTe, ZnS
等)、金属(Fe、Co、Ni、Au、Ag、Al、P Etc.), metals (Fe, Co, Ni, Au, Ag, Al, P
t、Ca等)から構成される。 t, consisting of Ca, etc.). 通常は、これら各組成の2種類の物質を次に例示するように組み合わせて用いる。 Typically, using a combination of two substances each of these compositions as will be illustrated. 一つの物質が酸化物又はフッ化物であり、他の物質が半導体又は金属である場合。 One material is the oxide or fluoride, if the other material is a semiconductor or metal. かかる組成の複合材料は非線形光学効果等を示す。 Composite material having such a composition exhibits non-linear optical effect or the like. 一つの物質が半導体であり、他の物質も同様に半導体であるが初めの物質とは異なる半導体である場合。 If one material is a semiconductor, a semiconductor different and although early material other materials are likewise semiconductor. かかる組成の複合材料は、光起電力素子等として用いることができる。 Composite material having such a composition can be used as a photovoltaic element or the like. 一つの物質が酸化物又はフッ化物であり、他の物質が金属である場合。 One material is the oxide or fluoride, if other material is a metal. この組み合わせの複合材料は偏光板等として用いることができる。 Composites of this combination can be used as a polarizing plate or the like. 一つの物質が酸化物又はフッ化物であり、他の物質が一の物質と同様の酸化物又はフッ化物であるが、一の物質として使用したものとは異なる酸化物又はフッ化物である場合。 If one material is an oxide or fluoride, although other materials are similar oxide or fluoride and one substance, which is different oxides or fluoride as that used as a single substance. この様な組成の2種類のナノメートルオーダーの物質が三次元領域に多数分散した複合材料は、複屈折性を示し、位相板等に用いることができる。 Composite two substances of nanometer order in such compositions has many dispersed in a three-dimensional region, exhibit birefringence, can be used for the phase plate.

【0014】また、 前記物質は、基板面上に形成され Further, the material is formed on the substrate surface
る。 That. この物質の形態は、異方的であって、その寸法は、 Form of this material is an anisotropic, the dimensions,
厚さすなわち基板に平行に切断した断面の短辺の寸法の The thickness or cross-section taken parallel to the substrate size of the short side
平均が1〜9nmの間にあり、長さすなわち基板に平行に切 The average is between 1~9Nm, length or parallel to the switching to the substrate
断した断面の長辺の寸法の平均が10〜90nmの間にあることが必要である。 The average dimensions of the cross and long side of the cross-section is required to be between 10 to 90 nm. また、この異方性物質は、その配向方向が揃っていなければならない。 In addition, the anisotropic material, the orientation direction must be aligned. 配向していなければ偏光特性、非線形光学効果を発現させることができない。 Polarization characteristics if not aligned, it is impossible to express the nonlinear optical effect.
その構造の代表例を模式的に図1〜3に、また写真で図8 Figure 8 Representative examples of the structure schematically in Figures 1-3, also a photograph
〜10、図13に示す。 10, shown in FIG. 13.

【0015】図1は2種類の物質( ナノ粒子を形成する [0015] Figure 1 is formed of two materials (nanoparticles
黒色部2と白色部3で表現)が密接して多数分散し、黒色部のナノ粒子の平均的厚さが数nm、平均的長さが数10nmである場合である。 Black unit expressed by 2 white portion 3) is closely many dispersed, the average thickness of several nm nanoparticles black portion, which is when the average length is several 10 nm. 1は基板である。 1 is a substrate.

【0016】図2はナノ粒子を形成する平均的厚さ数n [0016] Figure 2 is an average thickness of several n to form nanoparticles
m、平均的長さ数10nm、高さは基板面から膜表面に至る物質が空隙を介して多数分散している。 m, the average length of several 10 nm, the height of the substance reaching the membrane surface from the substrate surface are dispersed number via a gap. ナノ粒子 Nanoparticles
が、 2種類の板状の物質が対向して貼り合わされた状態となっている場合である。 There two types of plate-like material is if it is a state of being bonded to face.

【0017】図3はナノ粒子を形成する平均的厚さ数n [0017] Figure 3 is an average thickness of several n to form nanoparticles
m、平均的長さ10nm、高さは基板面から膜表面に至る物質が互いにその一部が密接して基板面法線に対し傾斜して多数分散している場合である。 m, the average length 10 nm, the height is the case where a part substance to reach the film surface from the substrate surface from each other are dispersed numerous inclined relative closely substrate surface normal. また、 各ナノ粒子 In addition, each nanoparticle
2種類の板状の物質が互いに対向して貼り合わされた1対の形となっており、長さ方向において隣合った一対の物質からなるナノ粒子間に間隔が形成されている The two plate-like has become a form of a pair of material is bonded to face each other, are intervals between the nanoparticles comprising a pair of substances Tonaria' in the longitudinal direction is formed

【0018】また、図8〜10および図13は膜面の構造を示したものであり、比較的暗い部分として見えるナ [0018] Figures 8-10 and 13, is shown the structure of the film surface, Na appear as relatively darker portion
ノ粒子と、比較的明るい部分として見えるナノ粒子が交互に基板面上を埋め尽くしている。 And Bruno, nanoparticles appear as a relatively bright portion is filled the upper substrate surface alternately. 各ナノ粒子からなる Each consisting of nanoparticles
各領域は種々の形状を有しており、それらの形状を全体的に平均して捉えると縦方向に延びた平均的厚さが数n Each region has a different shape, number n average thickness extending longitudinally the catch by averaging their shape overall
m、平均的長さが数10nmである。 m, the average length of a few 10 nm. また、前記各領域を個々に捉えた場合、大部分その形状は平均的厚さが数nm、平均的長さが数10nmである。 Further, when capturing the each region individually, mostly shape is several nm average thickness, the average length of a few 10 nm.

【0019】前記第2発明をさらに具体化した具体例について説明する。 [0019] will be described specific examples further embodying the second invention.

【0020】本具体例に係る異方性ナノ複合材料の製造方法は、図4に示すような装置を用いて実施する。 The manufacturing method of an anisotropic nanocomposite material according to the present embodiment is performed using an apparatus as shown in FIG.

【0021】減圧容器8のほぼ中央に基板1が設置される。 The substrate 1 substantially in the center of the vacuum container 8 is placed. 該基板は、加熱装置11によって適宜加熱される。 The substrate is heated appropriately by the heating device 11.
ナノメートルオーダーの複合構造を持つ物質の蒸着は、 Deposition of material having a composite structure of nanometer order,
小型スパッタ蒸発源4および7によって行う。 Carried out by a small sputtering evaporation sources 4 and 7.

【0022】小型スパッタ蒸発源4は、基板の面法線2 The compact sputtering evaporation source 4, the surface of the substrate normal 2
0に対し30〜89度傾斜した方向30に設置され、その方向30と基板面内方位で30度以上異なり、基板面法線20に対し−89〜89度傾斜した方向6に小型スパッタ蒸発源7を設置する。 0 to be installed in a direction 30 inclined 30 to 89 degrees, unlike in the direction 30 and the substrate surface in the direction 30 degrees or more, a small sputtering evaporation source in a direction 6 which is inclined -89~89 degrees to the substrate surface normal 20 7 to install. 例えば、スパッタ蒸発源7 For example, a sputter evaporation source 7
は基板の面法線20と方向30の張る平面上でスパッタ蒸発源4と反対側に基板面法線20に対し0〜89度傾けて設置する。 It is placed inclined 0 to 89 degrees relative to the substrate surface normal 20 on the opposite side of the sputtering evaporation source 4 in the plane spanned by the surface normal 20 and the direction 30 of the substrate. 両スパッタ蒸発源で放電を行って、ターゲット12から三次元物質を基板面上に同時に蒸着し、 The discharging is performed both sputtering evaporation sources, and simultaneously deposited from the target 12 a three-dimensional material on a substrate surface,
膜を形成する。 To form a film. スパッタ蒸発源4および7の投入電力比を変えると形成されるナノメートルオーダーの複合構造を持つ物質の数密度を変えずに厚さを変化させることができる。 It is possible to change the thickness without changing the number density of the material having a composite structure of nanometer order formed with changing the input power ratio of the sputter evaporation sources 4 and 7. また、両スパッタ蒸発源への投入電力比を変えると蒸着物質の傾斜角度を変化させることもできる。 It is also possible to vary the inclination angle of the deposition material changing the input power ratio to both sputter evaporation source. その際、両スパッタ蒸発源の間の角度を変えずに基板面法線を基板面法線20と方向30の張る平面内で傾けるとナノメートルオーダーの複合構造の傾斜角度をゼロにすることができる。 At that time, that the inclination angle of the composite structure of the substrate surface normal without changing the angle of the order of nanometers is tilted in the plane spanned by the normal of a substrate surface 20 and the direction 30 between the two sputter evaporation sources to zero it can.

【0023】基板は2種類の蒸着物質の融点の低い方の [0023] towards the substrate is a low of two types of deposition material melting point
1/3以下の温度に加熱する。 1/3 is heated to a temperature of less than or equal to. この範囲内の高い温度で加熱すると蒸着物質が基板上で移動し易くなり、ナノメートルオーダーの物質はお互いに密接しやすくなる。 The deposition material is heated at a high temperature of within the range tends to move on the substrate, substances nanometer order can easily close to each other. 逆に低い温度で蒸着を行うと図2の如く空隙が多くなる。 When vapor deposition is performed at a temperature lower conversely increased is as void of FIG.

【0024】また、両スパッタ蒸発源から同一の物質を蒸着した場合は図6に示すように該物質からナノメートルオーダーの物質が空隙を介して多数分散した構造となる。 Further, when depositing the same material from both sputter evaporation source material on the order of nanometers from the material as shown in FIG. 6 the number dispersed structure via a gap. (実施例1) (Example 1)

【0025】本発明に係る異方性ナノ複合材料を製造し、その特性を調べた。 [0025] The anisotropic nanocomposite material according to the present invention were prepared and examined its characteristics.

【0026】異方性ナノ複合材料は図4に示した装置を用いて製造した。 The anisotropic nanocomposite was prepared using the apparatus shown in FIG. 減圧容器8内の中央部に設けた基板1 Substrate provided at the center portion of the vacuum container 8 1
の面法線20に対し70度傾斜した方向30にSiO 2 SiO 2 in the direction 30 relative to the surface normal 20 inclined 70 degrees
ターゲットを搭載した小型スパッタ蒸発源4を設置し、 Established a small sputtering evaporation source 4 mounted with the target,
20と30の張る平面上で基板の面法線20に対し方向30と反対側に70度傾斜した方向6にCdTeターゲットを搭載した小型スパッタ蒸発源7を設置する。 20 and to 30 surface normal 20 of the substrate on the plane spanned by installing a small sputtering evaporation source 7 equipped with a CdTe target direction 6 inclined 70 degrees to the side opposite to the direction 30. 密閉容器内のAr濃度を5×10 -3 mmHgとし、両スパッタ蒸発源で放電を開始した。 The Ar concentration in the closed vessel was 5 × 10 -3 mmHg, and starts discharging at both sputtering evaporation sources. SiO 2ターゲットへの投入電力を220W、CdTeターゲットへの投入電力を180Wとし、10分間の蒸着を行い、加熱装置11によって150℃に加熱した基板面上にSiO 2とCdT 220W input power to the SiO 2 target, the input power to the CdTe target and 180 W, performs deposition of 10 minutes, SiO 2 and CdT on the substrate surface which is heated to 0.99 ° C. by the heating device 11
eを同時に蒸着した。 It was deposited e at the same time.

【0027】形成された膜を走査電顕(SEM)、透過電顕(TEM)によって観察したところ、異方性ナノ複合構造が形成されており、それを模式的に図1に示した。 The formed film scanning electron microscope (SEM), was observed with a transmission electron microscope (TEM), are anisotropic nanocomposite structure formed showed it schematically in Figure 1. 黒色で示した部分は偏平で、平均的厚さは3nm、 Portion shown in black a flat, average thickness of 3 nm,
平均的な幅は20nm、高さは約500nmで、膜厚全体を貫通している。 Average width 20 nm, a height of about 500 nm, extends through the entire thickness. この黒色の物質は、入射方向に直角に配向し、かつ基板面法線に対し、蒸着源4側に6度傾斜していた。 Substances of this black, oriented perpendicular to the incident direction, and with respect to the substrate surface normal was inclined 6 degrees to the evaporation source 4 side.

【0028】この膜表面からのX線回析によってその組成を調べたところ、CdTeに対応する回折線が検出された。 [0028] Examination of the composition by X-ray diffraction from the film surface, a diffraction line corresponding to the CdTe was detected.

【0029】該異方性ナノ複合材料の表面から、プローブ光を入射し、直線偏光として光吸収スペクトルを測定した。 [0029] from the surface of the anisotropic nanocomposite, incident probe light, the light absorption spectrum was measured as linearly polarized light. 結果を図5に示す。 The results are shown in Figure 5. プローブ光の偏光方向と、C The polarization direction of the probe light, C
dTeからなる三次元領域に存在する物質の配向方向が、一致する場合の透過光強度が曲線1、直交する場合の透過光強度が曲線2である。 The alignment direction of the material present in the three-dimensional region consisting dTe is, the transmitted light intensity curve 1 in the case of matching, the transmitted light intensity in the case of orthogonal is curve 2. 比較のためにCdTe多結晶体の吸収スペクトルを曲線3に示す。 For comparison shows an absorption spectrum of a CdTe polycrystal in curve 3.

【0030】図から明らかなように曲線1は多結晶体の曲線3に近いが、曲線2の吸収端は曲線1のそれよりも高エネルギー側にシフトしている。 [0030] Curve 1 As apparent from the figure is close to the curve 3 of the polycrystalline body, the absorption edge of the curve 2 is shifted to the higher energy side than that of curve 1. これは本実施例に係る異方性ナノ複合構造による量子閉じ込め効果の異方性を反映したものである。 This is a reflection of the anisotropy of the quantum confinement effect by anisotropic nanocomposite structure according to the present embodiment. このように本異方性ナノ複合材料の寸法がほぼ揃いかつ、結晶軸の方向が揃っているので高い効果の非線形光学効果の発現が可能となり、この材料にレーザー光を入射したところ各ナノ粒子から発生した高調波の間に位相差がほとんど生じないため高調波を高い効率で発生させることができた。 Thus substantially aligned and dimensioned for the anisotropic nanocomposite, since the direction of the crystal axis is aligned enables expression of non-linear optical effect of highly effective, each nanoparticle was incident laser light on the material phase difference between the harmonics generated from it could be generated with high efficiency harmonics because hardly. (実施例2) (Example 2)

【0031】本実施例は異方性ナノ複合材料を光学偏光板、すなわちランダムな偏光の光から直線偏光を取り出す基本的光学要素に適用した例を示す。 [0031] This example illustrates an optical polarizer anisotropic nanocomposite, i.e. an example of applying the basic optical elements taking out linearly polarized light from the light of random polarization.

【0032】実施例1と同一の装置を用い小型スパッタ蒸発源4にSiO 2ターゲットを用い、小型スパッタ蒸発源7にAlターゲットを搭載し、両ターゲットへの投入電力をそれぞれ200W、基板を室温に保った以外は実施例1と同一条件で基板上にSiO 2およびAlを同時蒸着した。 [0032] Using the SiO 2 target small sputtering evaporation source 4 using the same apparatus as in Example 1, equipped with an Al target in a small sputtering evaporation source 7, 200 W of input power to both targets, respectively, the substrate to room temperature It was co-deposited SiO 2 and Al on a substrate other than kept example 1 under the same conditions.

【0033】形成された膜の構造をSEMならびにTE [0033] SEM the structure of the formed film, as well as TE
Mで調べたところ異方性ナノ複合構造を有しており、その構造を模式的に図2に示した。 Has an anisotropic nanocomposite structure was examined in M, showed the structure schematically in Figure 2. 該構造は平均的な厚さが5nm、平均的長さが30nm、高さは約1,500 The structure 5nm median thickness, average length of 30 nm, a height of approximately 1,500
nmで基板面から膜表面に到る物質が三次元領域に存在し、その物質が平均的幅5nmの空隙を介して多数分散していた。 Substances leading to the film surface from the substrate surface is present in the three-dimensional region in nm, the substance was dispersed number with a gap of the average width 5 nm. この物質の各々はほぼ同一厚さの板状のSi Each of the material substantially the same thickness of the plate-shaped Si
2とAlが貼り合わされた形となっている。 O 2 and Al has become bonded to each other form. また、入射方向に直角な方向に配向している。 Moreover, it is oriented in a direction perpendicular to the incident direction. 異方性ナノメートルオーダーの物質が配向しているため、可視光に対し優れた偏光特性を示した。 Since the material of the anisotropic nanometer order is oriented exhibited excellent polarization characteristics to visible light.

【0034】従来、偏光板としては、ポリビニルアルコール等の高分子の膜を一方向へ引張、径をnm以下としランダムな方向に向いていたこの高分子をその方向に並ばせ異方性を持たせ、これをヨード、メチレンブルー等の二色性をもつ染料で染め、ガラス又はプラスチックの板に貼り付けたもの(二色性型偏光子)がある。 [0034] Conventionally, as a polarizing plate, tensile polymer film such as polyvinyl alcohol in one direction, and the diameter and nm or less have anisotropy was lined up this polymer was facing in a random direction in that direction so, this is iodo, dyed with a dye having a dichroic such as methylene blue, there is pasted a plate of glass or plastic (dichroic polarizer). この二色性型偏光子は偏光特性がそれほど良くなく、また熱に弱い上、紫外線劣化等の樹脂特有の問題を有していた。 The dichroic polarizers not good polarizing properties so, also on heat sensitive, had a resin specific problems of ultraviolet deterioration.

【0035】また、半導体微細加工技術を用い、SiO [0035] In addition, using the semiconductor microfabrication technology, SiO
2等の基板表面に数100nm周期の周期的条溝を蝕刻し、その溝の側面に斜めから数nmの厚さのAl等の金属を蒸着した後、溝以外の平面に付着したAlをイオンミリングを用いて除去し、アスペクト比の大きな偏光子(グレーティング型偏光素子)を製造している。 Etching the periodic grooves having 100nm periods on the surface of the substrate 2 and the like, after depositing a few nm thick metal such as Al from the diagonal to the side surface of the groove, the Al deposited on the plane other than the trench ions with milling to remove manufactures large polarizer of aspect ratio (grating type polarizing element). このグレーティング型偏光素子は、周期的条溝を、光の干渉縞を利用してフォトレジストをホログラフィック露光して作るため、大面積化は困難である。 The grating type polarizer, periodic grooves, to make by holographic exposure of the photoresist by using interference fringes of light, large area is difficult. また、プロセスが複雑なため、コストが高く、ディスプレイなどへの応用には向かない。 Moreover, because the process is complicated, costly and not suitable for applications such as a display. さらに条溝の周期と近い可視光の短波長領域では、光が散乱してしまい、効率が落ちる。 The shorter wavelength region of the groove period and near visible light, light will be scattered, the efficiency drops.

【0036】本実施例に係る異方性ナノ複合材料は、優れた偏光特性を示し、無機物質を使用しているため耐久性にも優れている。 The anisotropic nanocomposite material according to the present embodiment exhibits excellent polarization characteristics and excellent durability due to the use of inorganic materials. また、偏光板を本実施例に係る製造方法で製造すると、従来の寸法の場合に比較し、一回の成膜で薄膜型偏光板が形成でき、低コストで簡易であるとともに、大面積化にも問題がない。 Further, when manufactured by the method according to the polarizing plate to the embodiment, compared to the conventional size, it can be formed a thin film-type polarizing plate in a single film, as well as a simple and low-cost, large area to there is no problem. (実施例3) (Example 3)

【0037】本実施例は、異方性ナノ複合材料を光の照射によって起電力を発生する光起電力素子に適用した例を示す。 [0037] This example shows an example of applying the anisotropic nanocomposite photovoltaic element that generates an electromotive force by light irradiation.

【0038】実施例1と同一の装置を用い、小型スパッタ蒸発源4にCdSターゲットを、他の小型スパッタ蒸発源7にCdTeターゲットを搭載し、基板を室温に保持し、CdSターゲットの投入電力を220W、CdT [0038] Using the same apparatus as in Example 1, a CdS target small sputtering evaporation source 4, equipped with a CdTe target other small sputtering evaporation source 7, the substrate is held in a room temperature, the input power of the CdS target 220W, CdT
eターゲットの投入電力を180Wとした以外は、実施例1と同一条件で基板上にCdSとCdTeを同時に蒸着した。 Except that the input power of the e target with 180W was deposited CdS and CdTe simultaneously on the substrate under the same conditions as in Example 1.

【0039】形成された膜の構造をSEMならびにTE [0039] SEM the structure of the formed film, as well as TE
Mで調べたところ、異方性ナノ複合構造を有しており、 Was examined by M, it has an anisotropic nanocomposite structure,
その構造を模式的に図3に示した。 The structure is schematically shown in FIG. この構造は平均的厚さ5nm、平均的長さ30nm、高さは約500nmで基板面から膜表面にわたり三次元領域に多数分散しており、該物質はその偏平な方向が入射方向に直角な方向になるように配列し、かつ基板面法線に対し、蒸発源4側に5度傾斜していた。 This structure has an average thickness 5 nm, average length 30 nm, it is dispersed numerous three-dimensional domain over height the film surface from the substrate surface at about 500 nm, the substance perpendicular to its flat direction incident direction arranged such that the direction and relative to the substrate surface normal, was 5 degree inclined to the evaporation source 4 side. また、該物質は蒸着粒子の入射面に直角な方向に互いにその一部が密接して連なっている。 Moreover, the material part to each other in a direction perpendicular to the plane of incidence of the vapor deposition particles are continuous closely. この物質はほぼ同じ厚さの板状のCdSとCdTe This material approximately the same thickness of the plate-like CdS and CdTe
が貼り合わさった形を呈する。 Exhibit is pasted together form.

【0040】本実施例に係る異方性ナノ複合材料を用いた光起電力素子は、非常に大きな短絡電流を取り出すことができた。 The photovoltaic element using the anisotropic nanocomposite material according to the present embodiment, could be taken a very large short-circuit current.

【0041】従来、光起電力素子として、特開昭59− [0041] Conventionally, as a photovoltaic element, JP-A-59-
129479公報には、ガラス基板上に透明電極、Cd 129479 In Japanese, a transparent electrode on a glass substrate, Cd
S、CdTe、対電極の各薄膜を上記順序で積層し、ガラス側からの光照射により光起電力を発生する光電池が提案されている。 S, CdTe, each thin film of the counter electrode are laminated in the above order, by the light irradiation from the glass side photoelectric cell for generating a photovoltaic is proposed. この光電池は、開路起電圧が750m This photovoltaic cell, HirakiroOkoshi voltage is 750m
Vと小さく、電圧を得るためには多数の積層板を直列接続しなければならず、大面積が必要となる欠点があった。 Small as V, and a number of laminates in order to obtain a voltage must be connected in series, there is a disadvantage that a large area becomes necessary. また、特公昭60−9179公報には、ガラス基板上に厚さ数100nmのCdTeを斜め蒸着した異方性ナノ複合材料を用いた光起電力素子が提案されている。 Further, JP-B-60-9179, Japanese, the CdTe thickness of several 100nm on a glass substrate using an anisotropic nanocomposite material obliquely deposited photovoltaic element has been proposed.
この斜め蒸着して配向性を持たせたCdTe膜表面に、基板法線と蒸着粒子の入射方向を含む平面(入射面)に直角な方向に伸びた金電極を任意の間隔で2本蒸着した基本構成で、電極間隔1cmあたり100V以上の光起電力を発生させ得るが、大電流を取り出せない欠点があった。 This oblique deposited CdTe film surface which gave orientation by, and the gold electrode extending in a direction perpendicular to the plane (incidence plane) including the incident direction of the evaporation particles substrate normal and two deposited at any interval in the basic configuration, but the above photovoltaic per electrode gap 1 cm 100 V can be generated, there is a problem that can not eject the large current.

【0042】本実施例によって製造した膜に、従来のC [0042] The present examples produced membranes, conventional C
dTe光起電力素子と同様な構成で電極を配置し、光起電力素子とし、光を照射したところ、開路電圧は電極間隔1cm当たり約40V、短絡電流は同じ形状のCdT The electrodes are arranged in dTe similar to the photovoltaic device structure, a photovoltaic device was irradiated with light, the open circuit voltage is approximately per electrode spacing 1 cm 40V, the short-circuit current CdT the same shape
e起電力素子の約200倍となった。 It was about 200 times that of e electromotive force element. その機構は不明であるが、CdTe起電力素子と同様、CdS/CdTe Although the mechanism is unclear, as with CdTe electromotive force element, CdS / CdTe
型光電池が直列接続された形となったためと考えられ、 Type photovoltaic cell is considered to be because become series-connected form,
短絡電流が大きくとれる理由はCdSの光導電性のためと考えられる。 Why the short-circuit current, can be increased is probably because the photoconductive CdS. (実施例4) (Example 4)

【0043】本実施例4は、異方性ナノ複合材料を光学位相板、すなわち、物質の複屈折性を利用し、〔直線偏光→円偏光(特に 1/4波長板と呼ばれる)〕、あるいは、〔直線偏光→それと相直交する直線偏光(特に 1/2 [0043] the fourth embodiment, the optical phase plate anisotropic nanocomposite, i.e., by utilizing birefringence of a substance, [linearly polarized light → circularly polarized light (particularly referred to as a quarter-wave plate)], or , [linearly polarized light → thereto phases orthogonal linear polarization (especially 1/2
波長板と呼ばれる)〕など光の偏光状態の変換を行う基本光学要素に適用した例を示す。 An example of applying the basic optical element for converting the polarization state of light, such as referred to)] wave plate.

【0044】実施例1と同一の装置を用い、小型スパッタ蒸発源4および7ともにTa 25のターゲットを搭載し、基板を室温に保持し、両ターゲットへの投入電力を200Wとし、放電時間を30分とした以外は、実施例と同一の条件で基板上にTa 25膜を蒸着した。 [0044] Using the same apparatus as in Example 1, equipped with targets of small sputtering evaporation sources 4 and 7 are both Ta 2 O 5, to hold the substrate to room temperature, the input power to both the target and 200 W, discharge time except that the 30 minutes were deposited the Ta 2 O 5 film on a substrate under the same conditions as in example.

【0045】形成された膜の構造をSEMおよびTEM [0045] The structure of the formed film SEM and TEM
で調べたところ、異方性ナノ複合構造を有しており、その構造を模式的に図6に示した。 In Examination has anisotropic nanocomposite structure, showing the structure schematically in Figure 6. すなわち、平均的厚さ5nm、平均的長さ30nm、膜厚に相当する高さは1,500nmである物質が基板に垂直に平均的幅3n That is, the average thickness 5 nm, average length 30 nm, the height is perpendicular to the average width of material to the substrate at 1,500nm corresponding to thickness 3n
mの空隙を介して多数分散していた。 Were many dispersed through the gap m. また、この異方性を有する物質はその偏平な方向が蒸着物質の入射方向に直角になるように配向していた。 Furthermore, substances having the anisotropic its flat direction was oriented such that the perpendicular to the incident direction of the deposition material.

【0046】本実施例に係る異方性ナノ複合材料薄膜は、良好な複屈折性を示し、単層でもその複屈折性は基板面法線方向に最大であった。 The anisotropic nanocomposite film according to the present embodiment exhibits good birefringence, its birefringence in a single layer had a maximum in the normal direction of the substrate surface.

【0047】従来の無機複屈折薄膜は、基板表面に斜めに蒸着した第1層を形成後、蒸発源に対して基板を反転した後、第2の斜めの蒸着層を形成しており、工程が複雑になる欠点があったが、本実施例では1回の成膜で簡易に製造できる。 [0047] Conventional inorganic birefringent thin, after forming the first layer was deposited obliquely to the substrate surface, after inverting the substrate relative to the evaporation source, forms a second oblique evaporation layer, step Although there is a disadvantage to be complex, it can be manufactured easily in a single film in the present embodiment. (実施例5) (Example 5)

【0048】本実施例は図4に示した装置を一部改良した装置を用い、量子サイズ効果及び光学異方性を期待できる異方性ナノ複合構造の形成例を示す。 [0048] This embodiment uses a device, which is an advanced device shown in FIG. 4, showing an example of formation of anisotropic nanocomposite structure can be expected quantum size effect and the optical anisotropy.

【0049】本実施例5の異方性ナノ複合構造は、図7 The anisotropic nanocomposite structure of the fifth embodiment, FIG. 7
に示した装置を用いて作製した。 It was prepared using the apparatus shown in. 図7の装置に於いては、図1の装置に比べターゲットを基板に近づけ、成膜効率の向上を図った。 It is In the apparatus of FIG 7, closer the target to the substrate as compared to the apparatus of FIG. 1, thereby improving the deposition efficiency. しかしこれにより基板に入射する蒸着物質の入射角の広がりが大きくなってしまう。 But thereby the spread of the angle of incidence of the deposition material to be incident on the substrate is increased. そこで、基板設置位置をA位置からB位置に変更し、基板位置から見込むターゲットの見込み角を最小限に抑えるようにしてある。 Therefore, a substrate holding position is changed from position A to position B, are to minimize the visual angle of the target to expect from the substrate position.

【0050】スパッタ蒸着源7にZnTeターゲットを、スパッタ蒸着源4にSiO 2ターゲットを搭載する。 [0050] The ZnTe target sputter deposition source 7, to mount the SiO 2 target in a sputter deposition source 4. 減圧容器8内のAr濃度を5×10 -3 mmHgとし、両スパッタ蒸発源で放電を開始した。 The Ar concentration in the decompression container 8 and 5 × 10 -3 mmHg, and starts discharging at both sputtering evaporation sources. ZnTeターゲットへの投入電力を10W、SiO 2ターゲットへの投入電力を300Wとし、室温に保った基板面上にZn 10W charge power to the ZnTe target, the input power to SiO 2 target and 300 W, Zn on the substrate surface was maintained at room temperature
TeとSiO 2を同時に蒸着した。 It was deposited Te and SiO 2 at the same time. 蒸着量はZnTeとSiO 2が重量比で1:1となるようにし、入射角はそれぞれ55度とした。 1 at a deposition amount of ZnTe and SiO 2 weight ratio: the 1 become as, the incident angle is respectively 55 [deg.

【0051】図8、図9、図10は形成された膜の透過電子顕微鏡(TEM)像を3段階の観察倍率で示したものである。 [0051] 8, 9, 10 shows a transmission electron microscope (TEM) image of the formed film in three stages of magnification. 観察は膜面法線方向からなされており、蒸着方位は各図とも水平方向であり、ZnTeが左側から、 Observations have been made from the film surface normal direction, deposition azimuth is the horizontal direction in each drawing, the left side ZnTe,
SiO 2が右側から入射している。 SiO 2 is incident from the right side. 図8は膜面が特徴ある微細な構造で一様に埋め尽くされていることを示しており、更に拡大した図9では、比較的暗い部分と比較的明るい部分とが交互に基板面上を埋め尽くしていることが明確に示されていて、前記各領域は種々の形状を呈しているが、全体的に見たそれらの形状並びに個々に捉えた場合の大部分の形状は共に縦方向に延びた平均的幅が数nm、平均的長さが数10nmであり、本発明に係る異方性ナノ複合構造が実現していることを示している。 Figure 8 shows that the film surface is filled uniformly in the fine structure with a characteristic, in FIG. 9 was further expanded, alternating with relatively dark portion and a relatively bright portion on the substrate surface have clearly shown that they fill in, wherein at each region and has a variety of shapes, most of the shape when captured in their shape as well as the individual viewed overall both longitudinally the average width of several nm extending a few 10nm average length, indicates that the anisotropic nanocomposite structure according to the present invention is realized.
更に拡大した図10では、上記縦方向に延びた平均的厚さが数nm、平均的長さが数10nmの比較的暗い領域及びその周囲に格子像が観察され、その格子間隔がZn In Figure 10 were further expanded, the average thickness of several nm extending in the longitudinal direction, the lattice image is observed average length in a relatively dark area and around the several 10 nm, the lattice spacing Zn
Teのそれに対応することから、この領域はナノメートルオーダーのZnTe微結晶から構成されていることがわかる。 Since its corresponding Te, the region is found to be composed of ZnTe crystallites on the order of nanometers.

【0052】一方、比較的明るい領域の中心部には格子像が観察されず、非結晶質に典型的な像であり、SiO Meanwhile, in the center of a relatively bright area lattice image was observed, a typical image on amorphous, SiO
2に対応している。 It corresponds to the two. このような構造では、半導体微粒子ZnTe内で量子閉じ込め効果が生じ、非線形光学効果の発現が期待される。 In this structure, a quantum confinement effect in the semiconductor fine particles ZnTe occurs, the expression of non-linear optical effects are expected. 図11はこの試料内で量子閉じ込め効果が生じ、分光透過スペクトルが正面から蒸着(基板温度250℃)したバルクのZnTeより光子のエネルギーで高エネルギー側にシフトしていることを示す実測データである。 Figure 11 is a quantum confinement effect occurs within this sample, the spectral transmission spectrum is measured data indicating that it is shifted to the high energy side in the photon energy than ZnTe bulk was deposited from the front (substrate temperature 250 ° C.) . 縦軸は透過率Tと光子のエネルギーh The vertical axis transmittance T and the photon energy h
ωの積の自乗、横軸はhωである。 Square of the product of the omega, the horizontal axis is Etchiomega. バルク実測値が実線のカーブであるのに対し、本実施例に係るZnTe−S The bulk Found is solid curve to, ZnTe-S according to this embodiment
iO 2異方性ナノ複合材料の実測値は高エネルギー側にシフトしている。 Found for iO 2 anisotropic nanocomposite is shifted to the high energy side. さらに、異方性ナノ複合構造の偏平な方向にプローブ光の直線偏光を平行になるようにして測定した破線のカーブより、プローブ光の直線偏光方向を垂直になるようにして測定した一点鎖線のカーブの方がシフト量が大きく、量子閉じ込め効果に異方性が反映されていることを示している。 Furthermore, from the anisotropic nanocomposite dashed curves were measured as to be parallel to linearly polarized light of the probe light in the flat direction of the structure, the one-dot chain line, determined as that it is perpendicular to the linear polarization direction of the probe light it is large shift of the curve shows that anisotropy is reflected in the quantum confinement effect. 図12は同試料の分光透過率を、図8の縦方向に直線偏光した入射光で測定した場合と、図8の横方向に直接偏光した入射光で測定した場合とで、別々に示したものである。 Figure 12 is a spectral transmittance of the sample, and when measured with incident light linearly polarized in the vertical direction in FIG. 8, in a case where measured in incident light polarized directly laterally in FIG. 8, shown separately it is intended. 図8に示された構造異方性を反映し、前者の方が透過率が低い。 Reflecting the structural anisotropy shown in Figure 8, the former is a low transmittance. このように、マクロ的な特性も本実施例に係る異方性ナノ複合構造が実現していることを示している。 Thus, macroscopic properties also show that the anisotropic nanocomposite structure according to the present embodiment is realized. (実施例6) (Example 6)

【0053】図7の装置を用いてWとSiの同時蒸着膜を実施例5と同様にして基板面上に形成した。 [0053] was formed on the substrate surface in the same manner as in Example 5 the co-evaporation film of W and Si by using the apparatus shown in FIG. 7. 得られた膜のTEM像を図13に示す。 The TEM image of the film obtained are shown in Figure 13.

【0054】この図では、Wは下方から、Siは上方から蒸着されている。 [0054] In this figure, W is the lower, Si is deposited from above. 図8とは多少異なるが、やはり本発明に係る異方性ナノ複合構造が実現していることを示している。 Although slightly different from that in FIG. 8, it shows that the anisotropic nanocomposite structure also according to the present invention are realized. 同様にしてPtとSiの系や、CuとSiO 2 Similarly and systems Pt and Si, Cu and SiO 2
の系等、多くの物質の組み合わせにおいて実現できた。 Systems such as could be implemented in many combinations of materials.

【0055】図14、図15はCuとSiO 2の系において実現した本実施例に係る異方性ナノ複合構造による複屈折特性(図14)、偏光特性(図15)を示す。 [0055] Figure 14, Figure 15 is birefringent properties by anisotropic nanocomposite structure according to the present embodiment is realized in the system of Cu and SiO 2 (FIG. 14), indicating the polarization characteristics (Figure 15). 図14は相直交する二つの偏光板間で試料を面内回転させ透過率の変化を回転角に対してプロットしたものである。 Figure 14 is a plot with respect to the rotation angle change in transmittance by the sample rotation plane in two polarization plates of phase quadrature. 各点と原点を結ぶ直線の絶対値が透過光強度を、該直線とx軸とのなす角度が回転角を示す。 The absolute value of the transmitted light intensity of a straight line connecting each point and the origin, the angle between the straight line and the x-axis indicates the rotation angle.

【0056】試料に複屈折性が無ければ、直交する二つの偏光板の効果により透過光は無くなるはずであるが、 [0056] If the birefringence is not in the sample, the transmitted light by the effect of the two polarizing plates perpendicular to but should no,
試料に複屈折性があると、第1の偏光板で直線偏光にされた入射光は、もし試料の複屈折性の起因となっている光学異方性の主軸方向が、直線偏光の方向からずれている場合には、その直線偏光が楕円偏光に変換されるため、第2の偏光板を透過するようになる。 If there is a birefringence in the sample, the incident light into linearly polarized light by the first polarizing plate, if the main axis of the optical anisotropy and has a resulting birefringence of the sample, from the direction of the linearly polarized light If you are displaced, since the linearly polarized light is converted into elliptically polarized light will transmit the second polarizing plate. この効果は上記光学異方性の主軸の方向と直線偏光の方向のずれが4 Direction deviation of this effect above optical anisotropy of the main axis direction and linearly polarized light 4
5度となったときに最大となるので、透過光強度は試料の回転角の45度毎に最大、最小を繰り返し、極座標表示では四葉のクローバ型になる。 Since the maximum when a 5 °, the transmitted light intensity repeats maximum, minimum every 45 ° of rotation angle of the sample, the cloverleaf of quatrefoil in polar coordinates. 図15は波長が63 Figure 15 is a wavelength 63
2.8nmの直線偏光による透過率測定に於いて試料を面内回転させ透過率の変化を回転角に対してプロットしたものである。 It is plotted against the rotation angle of the change in transmittance at a transmittance measurement with a linear polarization of 2.8nm The sample was spun in a plane. 各点と原点を結ぶ直線の絶対値が透過光強度を、該直線とx軸とのなす角度が回転角を示す。 The absolute value of the transmitted light intensity of a straight line connecting each point and the origin, the angle between the straight line and the x-axis indicates the rotation angle. これらのマクロな特性も円にならず、瓢箪形を示し、本実施例に係る異方性を有するナノ複合材料が実現していることを示している。 These macroscopic properties also not a circle indicates a gourd shape, shows that nanocomposites having anisotropy according to the present embodiment is realized.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】 本発明の実施例1において形成された異方性ナノ複合材料の構造を示す模式図である。 1 is a schematic diagram showing the structure of an anisotropic nanocomposite material formed in Example 1 of the present invention.

【図2】 本発明の実施例2において形成された異方性ナノ複合材料の構造を示す模式図である。 Is a schematic diagram showing the structure of an anisotropic nanocomposite material formed in Example 2 of the present invention; FIG.

【図3】 本発明の実施例3において形成された異方性ナノ複合材料の構造を示す模式図である。 3 is a schematic diagram showing the structure of an anisotropic nanocomposite material formed in Example 3 of the present invention.

【図4】 本発明の異方性ナノ複合材料を製造するための装置の一具体例を示す図である。 Is a diagram showing a specific example of an apparatus for producing anisotropic nanocomposite of the present invention; FIG.

【図5】 光子のエネルギーと透過光強度の関係を示す図である。 5 is a diagram showing the relationship between energy and the transmitted light intensity of the photon.

【図6】 本発明の実施例4において形成された異方性ナノ複合材料の構造を示す模式図である。 6 is a schematic diagram showing the structure of an anisotropic nanocomposite material formed in Example 4 of the present invention.

【図7】 本発明の異方性ナノ複合材料を製造するための装置の一具体例を示す図である。 7 is a diagram showing a specific example of an apparatus for producing an anisotropic nanocomposite material of the present invention.

【図8】 本発明の実施例5において形成された異方性ナノ複合材料の粒子構造を示す図である。 8 is a diagram showing the particle structure of the anisotropic nanocomposite material formed in Example 5 of the present invention.

【図9】 本発明の実施例5において形成された異方性ナノ複合材料の粒子構造を示す図である。 9 is a diagram showing the particle structure of the anisotropic nanocomposite material formed in Example 5 of the present invention.

【図10】 本発明の実施例5において形成された異方性ナノ複合材料の粒子構造を示す図である。 10 is a diagram showing the particle structure of the anisotropic nanocomposite material formed in Example 5 of the present invention.

【図11】 本発明の実施例5において形成された異方性ナノ複合材料の光子のエネルギーと、透過率と光子のエネルギーの積の自乗との関係を示す図である。 11 is a graph showing the relationship between the photon energy of the anisotropic nanocomposite material formed in Example 5, the square of the product of the transmittance and the photon energy of the present invention.

【図12】 本発明の実施例5において形成された異方性ナノ複合材料の光子のエネルギーと分光透過率との関係を示す図である。 12 is a diagram showing the relationship between the photon energy and the spectral transmittance of the anisotropic nanocomposite material formed in Example 5 of the present invention.

【図13】 本発明の実施例6において形成された異方性ナノ複合材料の粒子構造を示す図である。 13 is a diagram showing the particle structure of the anisotropic nanocomposite material formed in Example 6 of the present invention.

【図14】 本発明の実施例6において形成された異方性ナノ複合材料の複屈折特性を示す図である。 14 is a diagram illustrating a birefringent properties of the anisotropic nanocomposite material formed in Example 6 of the present invention.

【図15】 本発明の実施例6において形成された異方性ナノ複合材料の偏光特性を示す図である。 15 is a diagram showing the polarization characteristics of the anisotropic nanocomposite material formed in Example 6 of the present invention.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 ・・・ 基板 2 ・・・ CdTe、Al、CdS、空隙 3 ・・・ SiO 2 、CdTe、Ta 25 4、7 ・・・ 小型スパッタ蒸発源 5 ・・・ 真空計 8 ・・・ 減圧容器 9 ・・・ 真空ポンプ 10 ・・・ シャッタ 11 ・・・ 加熱装置 12 ・・・ ターゲット 1 ... substrate 2 ··· CdTe, Al, CdS, voids 3 ··· SiO 2, CdTe, Ta 2 O 5 4,7 ··· compact sputtering evaporation source 5 ... gauge 8 ... vacuum container 9 ... vacuum pump 10 ... shutter 11 ... heater 12 ... target

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野田 正治 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の1株式会社 豊田中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−117225(JP,A) 特開 昭63−465(JP,A) 特開 昭63−255359(JP,A) 特開 昭64−17859(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl. 7 ,DB名) C23C 14/00 - 14/58 JICSTファイル(JOIS) ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (72) inventor Shoji Noda, Aichi Prefecture Aichi-gun Nagakute Oaza Nagakute-shaped side street 1 Co., Ltd. Toyota central in the Institute of address 41 (56) reference Patent Sho 57-117225 (JP, a) Patent Akira 63-465 (JP, a) JP Akira 63-255359 (JP, a) JP Akira 64-17859 (JP, a) (58 ) investigated the field (Int.Cl. 7, DB name) C23C 14/00 - 14/58 JICST file (JOIS)

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】 (57) [the claims]
  1. 【請求項1】 基板と該基板上に形成された膜とからな 1. A ne from the substrate and the base film formed on plate
    り、 該膜は少なくとも1種のナノ粒子で構成され、 該ナノ粒子は該基板表面より立ち上がり、その断面形状 Ri, the film is composed of at least one kind of nanoparticles, the nanoparticles rising from the substrate surface, the cross-sectional shape
    の短径部の距離(厚さの平均が1〜9nmの間にあり The average distance of the short diameter portion (thickness) is between 1~9nm the
    かつ長径部の距離(長さの平均が10〜90nmの間にある断面異方的であり、 該ナノ粒子は互いに該長径部の方向に配向するとともに And the average distance of the major axis portion (length) is a sectional anisotropic lying between 10 to 90 nm, with the nanoparticles are oriented in the direction of the major axis portions to one another
    該長径部の方向及び該短径部の方向に間隙をおいて分散 Dispersing at a gap in the direction of the direction and the short diameter portion of the long diameter portion
    していることを特徴とする異方性ナノ複合材料。 Anisotropic nanocomposite material, characterized by that.
  2. 【請求項2】 前記ナノ粒子は前記短径部の方向に重な Wherein said nanoparticles sounds heavy in the direction of the short diameter portion
    った2種類の物質で形成されている請求項1記載の異方 Two anisotropic according to claim 1, wherein are formed of a material that Tsu
    性ナノ複合材料。 Sex nano-composite material.
  3. 【請求項3】 前記ナノ粒子間の間隙は空間である請求 Wherein gaps between the nanoparticles according a space
    項1又は2記載の異方性ナノ複合材料。 Anisotropic nanocomposite of claim 1 or 2, wherein.
  4. 【請求項4】 前記ナノ粒子間の間隙には前記ナノ粒子 Wherein said the gaps between the nanoparticles Nanoparticles
    を形成する以外の物質が介在する請求項1又は2記載の Except for forming the substance of claim 1 or 2, wherein the intervening
    異方性ナノ複合材料。 Anisotropic nano-composite material.
  5. 【請求項5】 前記ナノ粒子は無機質の酸化物質、フッ Wherein said nanoparticles oxidants inorganic fluoride
    化物質、半導体又は金属で形成されている請求項1、3 Substances, claim formed of a semiconductor or metal 1,3
    又は4記載の異方性ナノ複合材料。 Or 4 anisotropic nanocomposite material according.
  6. 【請求項6】 前記2種類の物質の組合せは、1つの物 6. The combination of the two substances, one thing
    質が酸化物質又はフッ化物質であり他の物質が半導体又 The quality is oxidized substance or fluoride material other substances semiconductor
    は金属である組合せ、一つの物質が半導体であり、他の Is a metal combination, one substance is a semiconductor, other
    物質が異なる半導体である組合せ、又は一つの物質が酸 The combination material is different semiconductor, or one substance is acid
    化物又はフッ化物であり、他の物質が金属である組合 Is a monster or fluoride, union other material is a metal
    せ、である請求項2記載の異方性ナノ複合材料。 It was anisotropic nanocomposite material according to claim 2 wherein the,.
  7. 【請求項7】 前記ナノ粒子を形成する物質と前記間隙 Wherein said the substance forming the nanoparticles gap
    に介在する物質の2種類の物質の組合せは、1つの物質 The combination of two substances intervening substances, one substance
    が酸化物質又はフッ化物質であり他の物質が半導体又は Semiconductor or but a oxidants or fluorinated substances other materials
    金属である組合せ、一つの物質が半導体であり、他の物 The combination is a metal, one material is a semiconductor, other things
    質が異なる半導体である組合せ、又は一つの物質が酸化 Combining the quality is different semiconductor, or one substance is oxidized
    物又はフッ化物であり、他の物質が金属である組合せ、 Objects or a fluoride, a combination other substance is a metal,
    である請求項4記載の異方性ナノ複合材料。 Anisotropic nanocomposite material according to claim 4, wherein it is.
  8. 【請求項8】 前記酸化物質はMgO、Al 2 3 、S Wherein said oxidizing agent is MgO, Al 2 O 3, S
    iO、SiO 2 、TiO 2 、V 2 5 、CuO、Zn iO, SiO 2, TiO 2, V 2 O 5, CuO, Zn
    O、GeO 2 、ZnO 2 、Nb 2 5 、MoO 3 、In O, GeO 2, ZnO 2, Nb 2 O 5, MoO 3, In
    2 3 、SnO 2 、HfO 2 、Ta 2 5 、WO 3 、B 2 O 3, SnO 2, HfO 2, Ta 2 O 5, WO 3, B
    2 3 、La 2 3 、CeO 2 の1種又は2種以上で In i 2 O 3, La 2 O 3, 1 of CeO 2, two or more
    あり、前記フッ化物質はCaF 2 、CeF 2 、MgF 2 There, the fluorinated material is CaF 2, CeF 2, MgF 2
    の1種又は2種以上であり、前記半導体はCdS、Cd And one or more kinds of the semiconductor CdS, Cd
    Se、CdTe、GaAs、Ge、ZnTe、ZnSの Se, CdTe, GaAs, Ge, ZnTe, of ZnS
    1種又は2種以上であり、前記金属はFe、Co、N And one or two or more, the metal is Fe, Co, N
    i、Au、Ag、Al、Pt、Caの1種又は2種以上 i, Au, Ag, Al, Pt, 1 or more kinds of Ca
    である請求項5、6又は7記載の異方性ナノ複合材料。 Anisotropic nanocomposite material according to claim 5, 6 or 7, wherein the.
  9. 【請求項9】 減圧容器内において、基板の面法線に対 9. The reduced pressure vessel, versus the surface normal of the substrate
    し30〜89度傾斜した方向を中心とする方向から一方 While the direction around was 30 to 89 degrees inclined direction
    の物質を、それと30度以上異なる方向を中心とする方 Material, the mutual center same 30 degrees different direction
    向から他方の物質を該基板面上に同時に蒸着することを To simultaneously depositing the other material on the substrate surface from the direction
    特徴とする異方性ナノ複合材料の製造方法。 Method for producing an anisotropic nanocomposite material characterized.
  10. 【請求項10】 前記一方の物質と前記他方の物質とは Wherein said the one material and the other material
    同一物質である請求項9記載の異方性ナノ複合材料の製 Made in anisotropic nanocomposite material according to claim 9, wherein the same material
    造方法。 Production method.
  11. 【請求項11】 前記物質は無機質の酸化物質、フッ化 11. The substance oxidants inorganic fluoride
    物質、半導体又は金属である請求項104記載の異方性 Material, the anisotropy of claim 104 wherein the semiconductor or metal
    ナノ複合材料の製造方法。 Method for producing a nanocomposite.
  12. 【請求項12】 前記一方の物質と前記他方の物質の組 12. the set of the one material the other substance
    合せは、一方の物質が酸化物質又はフッ化物質であり他 Combined is one substance is oxidized substance or fluoride material other
    方の物質が半導体又は金属である組合せ、一方の物質が The combination square of material is a semiconductor or metal, is one of the substances
    半導体であり、他方の物質が異なる半導体である組合 Is a semiconductor, union other substance is a different semiconductor
    せ、又は一方の物質が酸化物又はフッ化物であり、他方 Allowed, or where one substance is an oxide or fluoride, the other
    の物質が金属である組合せ、である請求項9記載の異方 Anisotropically of claim 9, wherein the material is a combination, a metal
    性ナノ複合材料の製造方法。 Method for manufacturing a sexual nanocomposite.
  13. 【請求項13】 前記酸化物質はMgO、Al 2 3 Wherein said oxidizing agent is MgO, Al 2 O 3,
    SiO、SiO 2 、TiO 2 、V 2 5 、CuO、Zn SiO, SiO 2, TiO 2, V 2 O 5, CuO, Zn
    O、GeO 2 、ZnO 2 、Nb 2 5 、MoO 3 、In O, GeO 2, ZnO 2, Nb 2 O 5, MoO 3, In
    2 3 、SnO 2 、HfO 2 、Ta 2 5 、WO 3 、B 2 O 3, SnO 2, HfO 2, Ta 2 O 5, WO 3, B
    2 3 、La 2 3 、CeO 2 の1種又は2種以上で In i 2 O 3, La 2 O 3, 1 of CeO 2, two or more
    あり、前記フッ化物質はCaF 2 、CeF 2 、MgF 2 There, the fluorinated material is CaF 2, CeF 2, MgF 2
    の1種又は2種以上であり、前記半導体はCdS、Cd And one or more kinds of the semiconductor CdS, Cd
    Se、CdTe、GaAs、Ge、ZnTe、ZnSの Se, CdTe, GaAs, Ge, ZnTe, of ZnS
    1種又は2種以上であり、前記金属はFe、Co、N And one or two or more, the metal is Fe, Co, N
    i、Au、Ag、Al、Pt、Caの1種又は2種以上 i, Au, Ag, Al, Pt, 1 or more kinds of Ca
    である請求項11又は12記載の異方性ナノ複合材料の Anisotropic nanocomposite material according to claim 11 or 12, wherein it is
    製造方法。 Production method.
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