JP4093344B2

JP4093344B2 - Method for producing nano-fine structure

Info

Publication number: JP4093344B2
Application number: JP2002084042A
Authority: JP
Inventors: 精治竹田; 耕平植田
Original assignee: New Industry Research Organization NIRO
Current assignee: New Industry Research Organization NIRO
Priority date: 2002-03-25
Filing date: 2002-03-25
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2022-03-25
Also published as: JP2003277200A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＳｉやＳｉＣ等の半導体基板表面の任意の位置にナノ微細構造体を形成することができるナノ微細構造体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＡｕとＳｉによって形成されるナノ触媒によって自己組織化成長するＳｉナノウィスカーは、一般のＳｉにない、可視発光現象やコンダクタンス等の特性によって、近年活発に研究開発がなされている。
【０００３】
例えば、特開平５−３２００００号公報に開示されているＳｉ針状結晶の製造方法がある。このものは、Ｓｉ基板上の所望の位置にＳｉと合金をつくる金属層を形成する。そして、この基板を〔ＳｉＣｌ₄〕／〔Ｈ₂〕の混合ガス中に適正な基板の位置に設置し〔ＳｉＣｌ₄〕／〔Ｈ₂〕の適正なモル比でＶＬＳ成長法によって針状結晶を成長させるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ＶＬＳ成長させる際にＳｉ基板と合金をつくる金属を溶融する必要があるが、この際に、金属が溶融し、基板上を移動してしまい、当初配置した所望の位置から金属が移動してしまうことがあり、ナノスケールでの正確な位置決めができないでいた。
【０００５】
そこで、本発明者らは、鋭意研究の結果、基板表面を水素終端し、その後、金属層を形成することで、前述の特開平５−３２００００号公報に開示されている方法に比較して容易にかつ高アスペクト比の針状結晶を形成できることを見出し、ＡＰＰＬＩＥＤＰＨＹＳＩＣＳＬＥＴＴＥＲＳ（Ｖｏｌ．７３，Ｎｏ．２５，２１Ｄｅｃ．１９９８，ｐ．３７００−３７０２）に発表した。
【０００６】
ところが、依然としてナノスケールでの位置決め制御が可能な自己組織化結晶の形成が困難であった。
【０００７】
本発明は、高品質のナノ微細構造体を所望の位置にナノスケールで位置決め制御可能なナノ微細構造体の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明者らは、引き続き鋭意研究を行い、基板表面を水素終端し、その水素終端した表面の水素原子を選択的に除去し、その水素原子が除去された部分に金属層を形成させてＶＬＳ成長させる。すると、表面の水素原子を除去していない部分が、マスクの役割を果たし、溶融時の金属の移動を拘束することによって、当初配置した所望の位置から金属が移動せずにその場で自己組織化結晶を成長させ、所望の位置にナノスケールで位置決めできるとともに、任意の形状のナノ微細構造体を形成できることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
すなわち、本発明のナノ微細構造体の製造方法は、基板表面を水素終端し、その表面の水素原子を選択的に除去して基板を露出させ、露出した基板表面に基板と合金を形成する金属を接触させるように配置し、表面の水素原子が脱離せず、かつ、金属が溶融する温度に加熱してＶＬＳ成長を行い、基板表面にナノ微細構造体を形成するものである。また、水素終端した基板表面の水素原子を、任意のパターンとなるように電子ビームで除去した後、基板表面に基板と合金を形成する金属を被覆して基板と金属とを接触させるものである。また、水素終端した基板表面に、基板と合金を形成する金属からなる金属イオンビームを照射して、基板表面の水素原子を選択的に除去するとともに、金属を基板と接触させるように配置するものである。また、基板が、Ｓｉ、ＳｉＣのいずれかであるものである。また、基板と合金を形成する金属が、Ａｕ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｇｄ、Ｍｇ、Ｏｓのいずれかであるものである。中でも、Ａｕ、Ｆｅが基板との共晶温度が基板表面の水素終端の水素原子の脱離温度よりも低いことから好ましい。
【００１０】
このように、基板表面を水素終端して、その表面の水素原子を選択的に除去し、除去した部分に選択的に金属層を形成することによって、基板と金属とが接触し、ＶＬＳ成長法によって自己組織化結晶が成長する。水素終端した表面の水素原子を除去したパターン形状によって、ＶＬＳ成長して形成される自己組織化結晶の形状を従来の針状のみならず、円筒状、直方体状等の各種形状に成長させることが可能となる。また、これらをナノスケールで位置決め制御することが可能となる。
【００１１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態の一例を説明する。
【００１２】
先ず、所定の結晶方位のＳｉ単結晶基板１を準備する。この基板１の表面をアセトン等で脱脂した後、この基板１の表面に形成されている自然酸化膜を除去するとともに、表面を水素終端することを目的に化学溶液に浸漬する。使用する化学溶液は、自然酸化膜を除去できるものであれば特に限定されず、例えば、ＮＨ₄Ｆ（４０重量％、ｐＨ：７〜８）等の溶液を使用することができる。これによって、表面を水素終端することができる。
【００１３】
次いで、この基板１の水素終端された表面２の水素原子を選択的に任意のパターン３となるように除去し、水素原子を除去し、基板１を露出させて基板１と合金を形成する金属を配置する。
【００１４】
基板１の水素終端された表面２の水素原子を選択的に除去する方法としては、電子ビーム等によって所望のパターンを描画することによって、水素終端の水素原子を選択的に除去する方法が例示できる。このとき、電子ビームに代えて、例えば、Ａｕ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｇｄ、Ｍｇ、Ｏｓ等の金属、好ましくはＡｕ、Ｆｅからなる金属イオンビームを照射して、所望のパターン３を描画することもできる。このように金属イオンビームを照射した場合、表面２の水素原子が除去するとともに、照射された金属イオンがその部分に配置することが可能となる。電子ビーム等で、水素原子を除去した場合は、基板１と金属とを直接接触させるために、表面の水素原子を除去して所望のパターン３を描画した後、水素終端された表面２に金属を蒸着等によって被覆する。これらいずれの場合であっても、水素終端された表面２の水素原子が、金属と基板との直接の接触を防止するマスクとしての役割を果たす。
【００１５】
このようにして、基板１の表面を水素終端し、その水素終端した表面２の一部の水素原子を選択的に除去してパターン３を描画した後に、基板１と合金を形成し得る金属を配置して、ＶＬＳ成長を行う。なお、ＶＬＳ成長法については、Ｒ．Ｓ．ＷａｇｎｅｒａｎｄＷ．Ｃ．Ｅｌｌｉｓ：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．４，Ｎｏ．５，ｐｐ．８９（１９６４）、Ｇｉｖａｒｇｉｚｏｖ，Ｊ．Ｃｒｙｓｔ．Ｇｒｏｗｔｈ，Ｎｏ．３１，ｐｐ．２０（１９７５）、Ｒ．Ｓ．Ｗａｇｎｅｒ，Ｗ．Ｃ．Ｅｌｌｉｓ：ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙｏｆＡＩＭＥ，１９６５，Ｖｏｌｕｍｅ２３３，ｐｐ．１０５３〜１０６４、「結晶工学ハンドブック」（共晶工学ハンドブック編集委員会編、共立出版）、に述べられている。
【００１６】
この、ＶＬＳ成長時には、水素終端した水素原子が脱離せず、かつ、金属と基板１とが反応する温度に加熱保持する必要がある。基板１として、例えば、Ｓｉを使用し、金属にＡｕを使用した場合は、ＳｉとＡｕとの共晶温度である４００℃以上であって、水素原子の脱離が開始する４８５℃以下で熱処理することが好ましい。また、基板１としてＳｉＣを使用した場合は、ＳｉＣと合金を形成する金属である例えば、Ｆｅを使用した場合は、ＦｅとＳｉＣとの共晶温度（約１１００℃）よりも高く、水素原子の脱離開始温度である１２００℃以下で熱処理することが好ましい。水素終端した表面２の水素原子が脱離してしまうと、表面に配置された金属が溶融した場合に抑制するマスク効果がなくなり、金属が溶融した際に初期の配置場所から移動してしまい、ナノスケールでの位置決め制御ができなくなる。
【００１７】
ＶＬＳ成長によって、パターン３に配置された金属は、溶融した場合であっても、周囲の水素終端の水素原子によって表面上の移動を抑制されるため、図２のように、先端部に金属と基板との合金５を形成し、その下位に自己組織化結晶４となるナノ微細構造体を形成する事が可能となる。このナノ微細構造体は、図２に示すような構造体に限定されるものではなく、ウィスカー状のものは勿論であるが、円筒形、中空円筒形等、形成するパターンに合わせて種々の形状の自己組織化結晶を形成することができる。また、ＶＬＳ成長時に、途中で供給ガスの種類を変えることによって、形成される自己組織化結晶４の結晶構造を変化させることも可能である。すなわち、同一構造体において、先端部の合金５の直下部分をｐ型に、途中その下位部分をｎ型となるようにＶＬＳ成長時の供給ガスの種類を変化させることで、ナノサイズの半導体素子を適宜形成することができる。
【００１８】
なお、基板表面を水素終端する以外にも、基板表面に酸化物層を形成し、この酸化物層に所定のパターンを形成し酸化物マスクとする。そして、この酸化物層表面に基板と合金を形成する金属を配置し、金属が溶融する温度に加熱して、この金属を酸化物層が形成されていない基板と接触させてＶＬＳ成長を行い、合金を触媒として自己組織化結晶を形成させた後に、この酸化物マスクを除去してナノ微細構造体を作製することもできる。例えば、所定のパターンを有する酸化物マスクの作製方法としては、フォトリソグラフィ法等がある。この場合、表面のパターン形成部以外のＳｉＯ₂等の酸化物層がマスクとなり、金属が溶融した際に溶融金属の基板表面上での移動が抑制され、所望の位置に位置決めされたナノ微細構造体を形成することが可能となる。
【００１９】
また、自己組織化結晶はＶＬＳ成長法以外にも、レーザアブレッション法や、ＣＶＤ法等によって成長させることも可能である。
【００２０】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
結晶方位が（１１１）のＳｉ単結晶基板の表面をアセトンで洗浄、脱脂後、ＮＨ₄Ｆ（４０重量％、ｐＨ：７〜８）溶液中に浸漬し、表面を水素終端した。この表面を水素終端したＳｉ基板の表面に、図１に示すような１本の直線をＡｕの金属イオンビームによって描画した。これによって、水素終端した表面の一部の水素原子を選択的に除去し、その部分にＡｕを配置した。次いで、水素終端した基板の表面の一部の水素原子をＡｕに置換したものを、雰囲気制御が可能な炉内にセットする。そして、室温で１×１０^-4Ｐａ以下の圧力下で、５００℃で1時間熱処理を行った。その後、ＳｉＨ₄ガスを５００℃、１×１０⁴Ｐａで３分間供給した。これによって、基板表面には、図２に示すように、先端部にＡｕ−Ｓｉの合金５が形成される。このＶＬＳ成長時において、供給されるＳｉＨ₄ガスの余剰のＳｉが、Ａｕ−Ｓｉの合金５を触媒として、その下位部分にＳｉ結晶４を形成していく。この自己組織化するＳｉ結晶４の成長によって先端部の合金５が持ち上げられ、図２に示すような形状のナノ微細構造体の製造が可能となる。このナノ微細構造体の成長方向は、基板の結晶方位に依存する。すなわち、本実施例の場合においては、基板の結晶方位が（１１１）面であるため、このナノ微細構造体は（１１２）方向に成長するようになる。図２に示すナノ微細構造体は、その側面が直線的に図示しているが、微視的に見た場合、ジグザグ状になっている。
【００２１】
このように、基板表面を水素終端し、その水素原子の一部を選択的に除去した後に基板と合金を形成する金属を基板と接触するように配置することによって、その周囲の水素終端された部分が、金属が溶融した時に基板表面を移動しないようにその動きを拘束させることができる。このため、ナノスケールで位置決め制御が可能となる。また、基板をＮＨ₄Ｆ等によって洗浄するだけで表面を水素終端することができ、フォトレジスト法等のように酸化物マスク等を形成する必要もない。このため、製造工程数を低減することが可能となる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成されており、基板表面を水素終端し、その表面の水素原子を選択的に除去して、その部分に金属を配置することによって基板と金属とを直接接触させて合金を形成させ、その合金を触媒として自己組織化結晶を成長させるものである。このため、所定形状のナノ微細構造体をナノスケールで位置決め制御することが可能となる。また、結晶の形成時に供給ガスの種類を変更することで、成長する結晶の結晶構造を途中で変化させることも可能であり、各種半導体素子としての可能性もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るナノ微細構造体の製造方法を説明するための図である。
【図２】本発明に係るナノ微細構造体の製造方法で形成されるナノ微細構造体の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１基板
２水素終端された表面
３パターン
４自己組織化結晶（Ｓｉ結晶）
５合金[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a nanostructure, which can form a nanostructure at an arbitrary position on the surface of a semiconductor substrate such as Si or SiC.
[0002]
[Prior art]
In recent years, research and development has been actively conducted on Si nanowhiskers that are self-organized and grown by a nanocatalyst formed of Au and Si due to characteristics such as visible light emission phenomenon and conductance that are not found in general Si.
[0003]
For example, there is a method for producing Si needle crystals as disclosed in JP-A-5-320,000. This forms a metal layer that forms an alloy with Si at a desired position on the Si substrate. Then, the needle-like crystals by VLS growth method at a proper molar ratio of the substrate [SiCl _4] / [H _2] mixing was placed in a position proper substrate during gas [SiCl _4] / [H _2] It is something to grow.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, it is necessary to melt the metal that forms an alloy with the Si substrate when VLS is grown. At this time, the metal melts and moves on the substrate, and the metal moves from the desired initial position. Therefore, accurate positioning at the nanoscale has been impossible.
[0005]
Therefore, as a result of intensive studies, the inventors of the present invention can easily compare with the method disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 5-30000 by terminating the substrate surface with hydrogen and then forming a metal layer. In addition, it was found that a high-aspect-ratio needle-like crystal can be formed, and published in APPLIED PHYSICS LETTERS (Vol. 73, No. 25, 21 Dec. 1998, p. 3700-3702).
[0006]
However, it is still difficult to form self-assembled crystals that can be controlled in nanoscale positioning.
[0007]
An object of this invention is to provide the manufacturing method of the nano microstructure which can position-control a high quality nano microstructure to a desired position on a nano scale.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have continued intensive studies, hydrogen-terminated the substrate surface, selectively removing hydrogen atoms on the hydrogen-terminated surface, and portions where the hydrogen atoms have been removed. A metal layer is formed on the substrate and VLS is grown. Then, the portion of the surface where hydrogen atoms have not been removed acts as a mask, and restrains the movement of the metal during melting, so that the metal does not move from the desired initial position and self-organizes on the spot. The present inventors have found that a crystallized crystal can be grown and positioned on a nanoscale at a desired position, and a nanostructure having an arbitrary shape can be formed.
[0009]
That is, the method for producing a nanostructure of the present invention is a metal that terminates a substrate surface with hydrogen, selectively removes hydrogen atoms on the surface to expose the substrate, and forms an alloy with the substrate on the exposed substrate surface. Are placed in contact with each other, heated to a temperature at which the surface hydrogen atoms are not desorbed and the metal melts, and VLS growth is performed to form a nanostructure on the substrate surface. In addition, hydrogen atoms on the substrate surface terminated with hydrogen are removed with an electron beam so as to form an arbitrary pattern, and then the substrate surface is coated with a metal that forms an alloy with the substrate to bring the substrate and the metal into contact with each other. . In addition, the surface of the hydrogen-terminated substrate is irradiated with a metal ion beam made of a metal that forms an alloy with the substrate to selectively remove hydrogen atoms on the surface of the substrate and to place the metal in contact with the substrate. It is. Further, the substrate is one of Si and SiC. The metal forming the alloy with the substrate is any one of Au, Fe, Pt, Ni, Pd, Cu, Gd, Mg, and Os. Among these, Au and Fe are preferable because the eutectic temperature with the substrate is lower than the desorption temperature of the hydrogen terminal hydrogen atom on the substrate surface.
[0010]
In this way, the surface of the substrate is terminated with hydrogen, hydrogen atoms on the surface are selectively removed, and a metal layer is selectively formed on the removed portion, whereby the substrate and the metal are brought into contact with each other. As a result, self-assembled crystals grow. The shape of the self-assembled crystal formed by VLS growth can be grown not only in the conventional needle shape but also in various shapes such as a cylindrical shape and a rectangular parallelepiped shape by the pattern shape from which hydrogen atoms on the hydrogen-terminated surface are removed. It becomes possible. Moreover, it becomes possible to control the positioning of these on the nanoscale.
[0011]
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0012]
First, a Si single crystal substrate 1 having a predetermined crystal orientation is prepared. After degreasing the surface of the substrate 1 with acetone or the like, the natural oxide film formed on the surface of the substrate 1 is removed, and the surface is immersed in a chemical solution for the purpose of terminating the surface with hydrogen. The chemical solution to be used is not particularly limited as long as the natural oxide film can be removed. For example, a solution such as NH ₄ F (40 wt%, pH: 7 to 8) can be used. Thereby, the surface can be hydrogen-terminated.
[0013]
Next, the hydrogen atoms on the surface 2 of the substrate 1 terminated with hydrogen are selectively removed so as to have an arbitrary pattern 3, the hydrogen atoms are removed, and the substrate 1 is exposed to form an alloy with the substrate 1. Place.
[0014]
As a method for selectively removing hydrogen atoms on the surface 2 of the substrate 1 that is hydrogen-terminated, a method for selectively removing hydrogen atoms that are hydrogen-terminated by drawing a desired pattern with an electron beam or the like can be exemplified. . At this time, instead of the electron beam, for example, a metal ion beam made of a metal such as Au, Fe, Pt, Ni, Pd, Cu, Gd, Mg, Os, preferably Au or Fe, is irradiated to form a desired pattern. 3 can also be drawn. When the metal ion beam is irradiated in this manner, the hydrogen atoms on the surface 2 are removed, and the irradiated metal ions can be arranged in that portion. When the hydrogen atoms are removed by an electron beam or the like, the surface 1 is removed and the desired pattern 3 is drawn in order to bring the substrate 1 and the metal into direct contact with each other. Is coated by vapor deposition or the like. In any of these cases, the hydrogen atoms on the hydrogen-terminated surface 2 serve as a mask that prevents direct contact between the metal and the substrate.
[0015]
In this way, after the surface of the substrate 1 is hydrogen-terminated and part of the hydrogen-terminated surface 2 is selectively removed to draw the pattern 3, a metal that can form an alloy with the substrate 1 is formed. Arrange and perform VLS growth. For the VLS growth method, see R.A. S. Wagner and W.W. C. Ellis: Appl. Phys. Lett. 4, no. 5, pp. 89 (1964), Givargizov, J. et al. Cryst. Growth, No. 31, pp. 20 (1975), R.A. S. Wagner, W.W. C. Ellis: Transactions of the Metallurgical Society of AIME, 1965, Volume 233, pp. 1053-1064, “Crystal Engineering Handbook” (edited by Eutectic Engineering Handbook Editorial Board, Kyoritsu Publishing).
[0016]
During the VLS growth, it is necessary to heat and hold at a temperature at which hydrogen-terminated hydrogen atoms are not desorbed and the metal and the substrate 1 react. For example, when Si is used as the substrate 1 and Au is used as the metal, the eutectic temperature of Si and Au is 400 ° C. or higher, and the heat treatment is performed at 485 ° C. or lower at which desorption of hydrogen atoms starts. It is preferable to do. Further, when SiC is used as the substrate 1, it is a metal that forms an alloy with SiC. For example, when Fe is used, it is higher than the eutectic temperature (about 1100 ° C.) of Fe and SiC, Heat treatment is preferably performed at a desorption start temperature of 1200 ° C. or lower. When the hydrogen atoms on the surface 2 terminated with hydrogen are desorbed, there is no masking effect to suppress when the metal arranged on the surface is melted, and the metal moves from the initial place when the metal is melted. Positioning control with the scale becomes impossible.
[0017]
Even when the metal arranged in the pattern 3 is melted by the VLS growth, the movement of the surface on the surface is suppressed by the surrounding hydrogen-terminated hydrogen atoms. Therefore, as shown in FIG. It is possible to form an alloy 5 with the substrate and form a nano-fine structure that becomes the self-assembled crystal 4 below the alloy 5. This nano-fine structure is not limited to the structure as shown in FIG. 2 and is not limited to a whisker shape, but various shapes such as a cylindrical shape and a hollow cylindrical shape can be formed according to the pattern to be formed. Self-assembled crystals can be formed. In addition, during the VLS growth, it is possible to change the crystal structure of the self-assembled crystal 4 to be formed by changing the type of supply gas in the middle. That is, in the same structure, a nano-sized semiconductor element is obtained by changing the type of supply gas at the time of VLS growth so that the portion immediately below the alloy 5 at the tip is p-type and the lower portion is n-type in the middle. Can be formed as appropriate.
[0018]
In addition to hydrogen termination of the substrate surface, an oxide layer is formed on the substrate surface, and a predetermined pattern is formed on the oxide layer to form an oxide mask. Then, a metal that forms an alloy with the substrate is placed on the surface of the oxide layer, heated to a temperature at which the metal melts, this metal is brought into contact with the substrate on which the oxide layer is not formed, and VLS growth is performed. After forming a self-assembled crystal using an alloy as a catalyst, the oxide mask can be removed to produce a nano-fine structure. For example, a method for manufacturing an oxide mask having a predetermined pattern includes a photolithography method and the like. In this case, an oxide layer such as SiO ₂ other than the pattern forming portion on the surface serves as a mask, and when the metal is melted, the movement of the molten metal on the substrate surface is suppressed, and the nano microstructure is positioned at a desired position. A body can be formed.
[0019]
In addition to the VLS growth method, the self-assembled crystal can be grown by a laser ablation method, a CVD method, or the like.
[0020]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples. The present invention is not limited to the following examples.
The surface of the Si single crystal substrate having a crystal orientation of (111) was washed with acetone, degreased, and then immersed in an NH ₄ F (40 wt%, pH: 7 to 8) solution to terminate the surface with hydrogen. A straight line as shown in FIG. 1 was drawn on the surface of the Si substrate whose surface was hydrogen-terminated by a metal ion beam of Au. As a result, part of the hydrogen atoms on the hydrogen-terminated surface was selectively removed, and Au was disposed in that part. Next, a hydrogen atom-terminated substrate surface in which a part of hydrogen atoms is replaced with Au is set in a furnace in which atmosphere control is possible. And it heat-processed at 500 degreeC under the pressure of 1 * 10 <^-4> Pa or less at room temperature for 1 hour. Thereafter, SiH ₄ gas was supplied at 500 ° C. and 1 × 10 ⁴ Pa for 3 minutes. As a result, an Au—Si alloy 5 is formed at the tip of the substrate surface as shown in FIG. During this VLS growth, surplus Si in the supplied SiH ₄ gas forms an Si crystal 4 in the lower part of the alloy using Au—Si alloy 5 as a catalyst. The growth of the self-organized Si crystal 4 raises the alloy 5 at the tip, and it becomes possible to manufacture a nano-fine structure having a shape as shown in FIG. The growth direction of the nano-fine structure depends on the crystal orientation of the substrate. That is, in the case of this example, since the crystal orientation of the substrate is the (111) plane, the nano-fine structure grows in the (112) direction. The side surface of the nano microstructure shown in FIG. 2 is linearly illustrated. However, when viewed microscopically, the nano microstructure has a zigzag shape.
[0021]
In this way, the surface of the substrate was hydrogen-terminated, and after the selective removal of some of the hydrogen atoms, the metal that forms an alloy with the substrate was placed in contact with the substrate, thereby terminating the surrounding hydrogen. The movement can be constrained so that the part does not move on the substrate surface when the metal is melted. For this reason, positioning control can be performed at the nanoscale. Further, the surface can be hydrogen-terminated only by cleaning the substrate with NH ₄ F or the like, and there is no need to form an oxide mask or the like unlike the photoresist method. For this reason, it becomes possible to reduce the number of manufacturing processes.
[0022]
【The invention's effect】
The present invention is configured as described above, and the substrate surface is brought into direct contact with the metal by terminating the surface of the substrate with hydrogen, selectively removing hydrogen atoms on the surface, and placing a metal on the portion. Thus, an alloy is formed, and self-organized crystals are grown using the alloy as a catalyst. For this reason, it becomes possible to control the positioning of a nano-structure of a predetermined shape on a nano scale. Further, by changing the type of supply gas at the time of crystal formation, the crystal structure of the growing crystal can be changed in the middle, and there is a possibility as various semiconductor elements.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a method for producing a nanostructure according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing an example of a nano microstructure formed by the method for manufacturing a nano microstructure according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 substrate 2 hydrogen-terminated surface 3 pattern 4 self-assembled crystal (Si crystal)
5 Alloy

Claims

The substrate surface is terminated with hydrogen, hydrogen atoms on the surface are selectively removed to expose the substrate, and the exposed substrate surface is placed in contact with a metal that forms an alloy with the substrate. And a VLS growth by heating to a temperature at which the metal melts to form a nanostructure on the substrate surface.

After removing hydrogen atoms on the hydrogen-terminated substrate surface with an electron beam so as to form an arbitrary pattern, the substrate surface is covered with a metal that forms an alloy with the substrate, and the substrate and the metal are brought into contact with each other. The method for producing a nanostructure according to claim 1.

The hydrogen-terminated substrate surface is irradiated with a metal ion beam made of a metal that forms an alloy with the substrate to selectively remove hydrogen atoms on the substrate surface and to place the metal in contact with the substrate. The method for producing a nanostructure according to claim 1.

The method for producing a nanostructure according to any one of claims 1 to 3, wherein the substrate is one of Si and SiC.

The method for producing a nanostructure according to any one of claims 1 to 4, wherein the metal that forms an alloy with the substrate is any one of Au, Fe, Pt, Ni, Pd, Cu, Gd, Mg, and Os. .