JP5125195B2 - 量子ドットの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、量子ドットの製造方法に関するものである。

量子ドットとは一般に、半導体や金属などの導電体からなる数ナノメートルないし数十ナノメートル程度の微小な塊であり、電子やホールを３次元的に閉じ込めることができる。このような閉じ込め効果により、量子ドットの中では電子やホールの運動が量子化され、離散的なエネルギー準位が形成される。このような量子ドットを複数並べて形成することにより、エネルギー効率及び温度安定性に優れた量子ドットレーザなどの実現が可能となる。

特許文献１には、単電子トランジスタ（ＳＥＴ：Single-ElectronTransistor）においてシリコン量子ドットを形成する方法が開示されている。また、特許文献２には、シリコン等の半導体またはＡｕ等の金属からなる複数の量子ドットを有する量子ドットアレイの製造方法が開示されている。
特開２００５−１９７７０１号公報 特開２００６−１７９８５８号公報

本発明者は、カーボンナノチューブなどのカーボン材料による量子ドットを実現する方法について研究している。カーボン材料による量子ドットを基材上に形成するためには、量子ドットの下地となる鉄などの触媒層を基材上に設ける。このとき、量子ドットの大きさに応じて触媒層を小さな点状（直径数十ｎｍ程度）に、且つ均等な大きさに形成するとよい。これにより、基材上においてカーボン材料を触媒層上に選択的に成長させ、カーボン材料による量子ドットを好適に実現することができる。しかし、従来においては、触媒層をこのように小さく且つ均等な大きさに形成することは極めて困難であった。

本発明は、上記した問題点を鑑みてなされたものであり、カーボン材料による量子ドットの下地となる触媒層を小さく且つ均等な大きさに形成できる量子ドットの製造方法を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明による量子ドットの製造方法は、基材の表面に量子ドットを製造する方法であって、表面上に触媒材料を物理蒸着することにより、触媒材料を含む触媒層を量子ドットに対応する複数の領域に形成する触媒層形成工程と、触媒層上にカーボン材料を成長させてカーボン材料による量子ドットを形成する量子ドット形成工程とを備え、触媒層形成工程の際に、複数の領域の寸法に応じた大きさの複数の開口部を有する多孔部材と、触媒材料からなる蒸着源及び基材の間を遮断するシャッタ機構とを蒸着源及び基材の間に配置し、触媒材料の蒸発を開始した後の所定の第１のタイミングでシャッタ機構を開き、第１のタイミングより後の所定の第２のタイミングでシャッタ機構を閉じることを特徴とする。

本発明者は、触媒層を小さく且つ均等な大きさに形成できない原因を次のように突き止めた。すなわち、量子ドットを実現する触媒層は極めて小さいので、このような触媒層を基材上に蒸着形成する際には、蒸着時の触媒粒子の大きさにばらつきがあると触媒層が均等な大きさにならない。また、触媒粒子に大きいものが混ざっていると、触媒層を小さく揃えることが困難となる。

この問題点を解決するために、上記した量子ドットの製造方法においては、触媒層を形成する際に、量子ドットに対応する複数の領域の寸法に応じた大きさの複数の開口部を有する多孔部材を、蒸着源及び基材の間に配置している。これにより、蒸着源から基材上へ移動する触媒粒子のうち多孔部材の開口部より大きなものは多孔部材によってその移動が妨げられるので、基材上に到達する触媒粒子を小さなものに限定できる。

また、上記した量子ドットの製造方法においては、触媒層を形成する際に、シャッタ機構を蒸着源及び基材の間に配置し、触媒材料の蒸発を開始した後の所定の第１のタイミングでシャッタ機構を開き、第１のタイミングより後の所定の第２のタイミングでシャッタ機構を閉じている。触媒粒子の飛行速度はその質量（すなわち大きさ）と相関があるので、触媒材料の蒸発を開始してから暫くは触媒粒子が過小（或いは過大）となり易く、また、触媒材料の蒸発を開始してから或る程度の時間が経過すると触媒粒子が過大（或いは過小）となり易い。従って、触媒材料の蒸発を開始してから所定の第１のタイミングまでの期間、及び所定の第２のタイミング以降の期間においてシャッタ機構により触媒粒子を遮断することにより、基材上に到達する触媒粒子の大きさを均等にできる。

すなわち、上記した量子ドットの製造方法によれば、基材上に到達する触媒粒子を小さなものに限定し、且つ触媒粒子の大きさを均等にできるので、カーボン材料による量子ドットの下地となる触媒層を小さく且つ均等な大きさに形成できる。

また、量子ドットの製造方法は、カーボン材料がカーボンナノチューブであることを特徴としてもよい。直径が数ｎｍ〜数十ｎｍであるカーボンナノチューブを用いることにより、微細な量子ドットを好適に形成できる。

また、量子ドットの製造方法は、触媒材料が鉄、コバルト、及びニッケルのうち少なくとも一つを含むことを特徴としてもよい。これにより、カーボン材料を触媒層上に好適に成長させ得る。

また、量子ドットの製造方法は、シャッタ機構が、蒸着源と基材との間に並置された第１及び第２のシャッタ部材を含み、触媒材料の蒸発を開始してから第１のタイミングまでは第１のシャッタ部材によって蒸着源及び基材の間を遮断し、第２のタイミングの後は第２のシャッタ部材によって蒸着源及び基材の間を遮断することを特徴としてもよい。このように複数のシャッタ部材によってシャッタ機構を構成することにより、第１のタイミングと第２のタイミングとの間（すなわち蒸着粒子が基材へ移動可能な時間）が例えば数百ミリ秒といった僅かな時間であっても、シャッタ機構の開閉動作を素早く実行できる。

また、量子ドットの製造方法は、多孔部材が複数の網材を重ねて構成されていることを特徴としてもよい。これにより、一枚の網材を用いる場合と比較して多孔部材の開口部の内径をより小さくできる。

また、量子ドットの製造方法は、複数の領域の平均径が２０ナノメートル以下であることを特徴としてもよい。上記した量子ドットの製造方法によれば、このような小さな領域に触媒層を好適に形成できる。

本発明による量子ドットの製造方法によれば、カーボン材料による量子ドットの下地となる触媒層を小さく且つ均等な大きさに形成できる。

以下、添付図面を参照しながら本発明による量子ドットの製造方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

＜実施の形態＞
図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る量子ドットの製造方法を含む、量子ドット素子の製造方法の一実施形態を示す図である。本実施形態による量子ドット素子の製造方法は、基材の表面上に量子ドットが形成された素子（半導体レーザ素子や光起電力素子など）を製造する方法であって、図１（ａ）に示すように基材１０の表面１０ａ上に触媒層１２を形成する工程（触媒層形成工程）と、図１（ｂ）に示すように触媒層１２上にカーボン材料による量子ドット１４を形成する工程（量子ドット形成工程）と、図１（ｃ）に示すように基材１０の表面１０ａおよび量子ドット１４を高バンドギャップ層１６で覆う工程（高バンドギャップ層形成工程）とを含んでいる。

各工程において、基材１０は、例えばグラファイト等の導電体またはシリコン等の半導体からなる基板である。或いは、基材１０は、導電体や半導体からなる基板上に各種半導体層が形成された基板生産物であってもよい。図１（ａ）の触媒層形成工程では、基材１０の表面１０ａ上に鉄、コバルト、ニッケル等の触媒材料を物理蒸着（ＰＶＤ）することにより、触媒材料を含む触媒層１２を表面１０ａ上の複数の点状の領域に形成する。このとき、各触媒層１２は、後の工程において形成される量子ドット１４に対応する大きさ及び間隔で形成される。すなわち、触媒層１２が形成される領域の直径の平均は数ナノメートル〜数十ナノメートルであり、好ましくは２０［ｎｍ］以下である。また、触媒層１２が形成される領域同士の間隔の平均も数ナノメートル〜数十ナノメートルであり、好ましくは２０［ｎｍ］以下である。

図１（ｂ）の量子ドット形成工程では、触媒層１２上にカーボン材料を成長させることにより量子ドット１４を形成する。カーボン材料としては、直径が数ｎｍ〜数十ｎｍであるカーボンナノチューブが最も好ましく、微細な量子ドット１４を好適に形成できる。各量子ドット１４の一端は表面１０ａ上の触媒層１２（図１（ａ）参照）に固着しており、他端は表面１０ａと交差する方向（概ね法線方向）に延びている。量子ドット１４を構成するカーボンナノチューブとしては、単層構造のカーボンナノチューブのほか、同軸多層構造のカーボンナノチューブでも良く、いわゆるカーボンナノホーンといった形状を呈していてもよい。なお、化学気相成長（ＣＶＤ）法を用いてカーボンナノチューブを成長させる場合、触媒層１２の構成材料としては鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、及びニッケル（Ｎｉ）のうち少なくとも一種類の元素を含む金属が好適である。

量子ドット１４を構成するカーボンナノチューブの製法としては、例えばレーザ蒸着法、抵抗加熱法、プラズマ法、熱ＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、電子線蒸着法など、主に気相成長によりカーボンナノチューブを形成する方法が好適である。好ましくは、不活性ガス若しくは水素ガス存在下に反応ガスを導入する乾式法が好ましく、より好ましくはメタン等の反応ガスを熱分解し、炭素ラジカルを発生させ、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）のうち少なくとも一つを含む金属からなる触媒層１２上を起点としてカーボンナノチューブとして成長させる方法が好ましい。また、カーボンナノチューブ形成後、熱処理を行うことによりｓｐ２結合の割合を調整し、量子ドット１４の形状やバンドギャップ値、抵抗率などの電気的特性を調整するとよい。

図１（ｃ）の高バンドギャップ層形成工程では、量子ドット１４より高いバンドギャップ値を有する材料により基材１０の表面１０ａおよび量子ドット１４を覆うことにより、高バンドギャップ層１６を形成する。高バンドギャップ層１６の構成材料としては量子ドット１４と同様にカーボン系の材料が好ましく、量子ドット１４がカーボンナノチューブにより構成されている場合には、例えばダイヤモンドやアモルファスカーボンが好適である。このように、高バンドギャップ層１６及び量子ドット１４を共にカーボン材料で構成することにより、高バンドギャップ層１６と量子ドット１４との界面の乱れ（格子不整合）を抑制し、結晶欠陥を低減して量子ドット素子の発光効率や起電力発生効率を高めることができる。この高バンドギャップ層形成工程の後、他の半導体層や電極等を形成することにより、量子ドット素子が完成する。

次に、本実施形態における触媒層形成工程（図１（ａ））について、更に詳細に説明する。図２は、触媒層形成工程において好適に用いられるＰＶＤ装置２０の構成を概略的に示す側面断面図である。本実施形態のＰＶＤ装置２０は、例えば電子ビーム（ＥＢ）蒸着装置や真空アーク蒸着装置である。

図２に示すように、ＰＶＤ装置２０において、触媒層１２の形成対象である基材１０は真空容器２２に収容される。真空容器２２は、その内部を気密に保持し、排気ポンプ２４に接続された配管から排気されることによって真空状態を維持する。また、真空容器２２内において、基材１０の表面１０ａと対向する位置には蒸着源Ｓが配置される。蒸着源Ｓは触媒層１２の構成材料（触媒材料）からなり、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、及びニッケル（Ｎｉ）のうち少なくとも一つを主に含むことが好ましい。この蒸着源Ｓの近傍には、加熱源として例えば電子銃やアーク放電用電極などが設置される。そして、電子ビームや放電アーク等によって蒸着源Ｓが加熱され、触媒材料が蒸発して触媒粒子Ｐとなり、触媒粒子Ｐは基材１０の表面１０ａへ向けて移動する。

本実施形態のＰＶＤ装置２０においては、蒸着源Ｓと基材１０との間にシャッタ機構２６及び多孔部材２８が配置されている。ここで、図３は、基材１０、シャッタ機構２６、及び多孔部材２８の相対位置関係を示す斜視図である。なお、理解を容易にするため図３においては基材１０がシャッタ機構２６の下方に描かれており、実際とは上下逆の図になっている。

シャッタ機構２６は、蒸着源Ｓと基材１０との間を遮断する。図３に示すように、シャッタ機構２６は２枚のシャッタ板２６ａ，２６ｂによって構成され、シャッタ板２６ａ及び２６ｂは蒸着源Ｓと基材１０との間に並置されている。なお、シャッタ板２６ａは本実施形態における第１のシャッタ部材であり、シャッタ板２６ｂは本実施形態における第２のシャッタ部材である。シャッタ板２６ａ，２６ｂは、各々単独で蒸着源Ｓから基材１０への触媒粒子Ｐの移動を遮ることができ、また各々独立して開閉可能に構成されている。更に好ましくは、図３に矢印で示すようにシャッタ板２６ａと２６ｂとが互いに逆方向に開くとよい。シャッタ板２６ａ，２６ｂの材質としては、例えばアルミニウムが好適である。

多孔部材２８は、複数の開口部を有する部材であり、本実施形態では図３に示すようにメッシュ状（網状）に形成されている。多孔部材２８の複数の開口部は、基材１０の表面１０ａにおいて触媒層１２が形成される複数の領域（図１（ｂ）参照）の寸法に応じた大きさに形成されている。具体的には、多孔部材２８の開口部の内径（または一辺の長さ）の平均は数ナノメートル〜数十ナノメートルであり、好ましくは２０［ｎｍ］以下である。また、開口部同士の間隔の平均も数ナノメートル〜数十ナノメートルであり、好ましくは２０［ｎｍ］以下である。このような多孔部材２８は、例えばシリコン基板にリソグラフィーやエッチングを施すことにより形成される。なお、図３において、多孔部材２８はシャッタ機構２６と基材１０との間に配置されているが、多孔部材２８は蒸着源Ｓとシャッタ機構２６との間に配置されてもよい。言い換えれば、シャッタ機構２６は多孔部材２８と基材１０との間に配置されてもよい。

続いて、ＰＶＤ装置２０を用いた触媒層形成工程について説明する。図４は、触媒層形成工程の流れを示すフローチャートである。まず、基材１０をＰＶＤ装置２０の真空容器２２内の基材ホルダにセットするとともに、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、及びニッケル（Ｎｉ）のうち少なくとも一つを主に含む触媒材料からなる蒸着源Ｓを、真空容器２２内の所定位置に収容する（ステップＳ１）。そして、真空容器２２を気密状態にしてその内部を真空に保ち、シャッタ板２６ａを閉じて蒸着源Ｓと基材１０との間を遮断すると共にシャッタ板２６ｂを開いた状態としたのち（ステップＳ２）、電子ビームや放電アーク等を蒸着源Ｓに照射して蒸着源Ｓを加熱する（ステップＳ３）。なお、このステップＳ３においては、電子ビームや放電アーク等をパルス状（パルス幅は１ミリ秒ないし１秒）に照射することが好ましい。また、鉄（Ｆｅ）からなる蒸着源Ｓに電子ビームを照射する場合には、電子ビームのエネルギーを例えば１５［ｋｅＶ］とするとよく、鉄（Ｆｅ）からなる蒸着源Ｓにアーク放電を行う場合には、アーク電圧を例えば１００［Ｖ］とし、蒸着源Ｓをカソードとするとよい。これにより触媒材料が蒸発して触媒粒子Ｐが発生し、この触媒粒子Ｐは基材１０へ向けて移動するが、シャッタ板２６ａに妨げられて基材１０には到達しない。

続いて、触媒材料の蒸発を開始した後の所定の第１のタイミングでシャッタ板２６ａを開く（ステップＳ４）。このとき、触媒粒子Ｐのうち多孔部材２８の開口部の内径より小さい径を有するもののみ、多孔部材２８の開口部を通過して基材１０の表面１０ａに到達する。こうして、基材１０の表面１０ａに触媒層１２が形成される。この後、第１のタイミングより後の所定の第２のタイミングでシャッタ板２６ｂを閉じる（ステップＳ５）。これにより、触媒粒子Ｐはシャッタ板２６ｂに妨げられ、基材１０に到達しなくなる。また、このステップＳ５では、シャッタ板２６ａは開いた状態のままである。

ここで、所定の第１のタイミングとは、触媒材料の蒸発を開始してから触媒粒子Ｐの大きさが所定の範囲内に収まるタイミングを指し、前述した加熱条件の場合、例えば１００ミリ秒といった時間である。また、所定の第２のタイミングとは、第１のタイミングを過ぎてから触媒粒子Ｐの大きさが所定の範囲内に収まらなくなるタイミングを指し、前述した加熱条件の場合、例えば３００ミリ秒といった時間である。これら第１及び第２のタイミングは、所望の大きさの触媒層１２が形成されるように、電子ビームや放電アーク等のパルスタイミングに対して最適なタイミングに設定される。ステップＳ５の後、蒸着源Ｓの加熱を停止して触媒層形成工程を終了する（ステップＳ６）。なお、必要に応じて上記ステップＳ３〜Ｓ６を複数回繰り返してもよい。

本実施形態による量子ドットの製造方法により得られる効果について説明する。上述したように、カーボン材料による量子ドット１４を基材１０の表面１０ａに形成するためには、量子ドット１４の下地となる鉄などの触媒層１２を表面１０ａ上に設け、量子ドット１４の大きさに応じて触媒層１２を小さな点状（直径数十ｎｍ程度）に、且つ均等な大きさに形成するとよい。これにより、表面１０ａにおいてカーボン材料を触媒層１２上に選択的に成長させ、カーボン材料による量子ドット１４を好適に実現することができる。

しかし、従来においては、触媒層１２をこのように小さく且つ均等な大きさに形成することは極めて困難であった。すなわち、量子ドット１４を実現する触媒層１２は極めて小さいので、このような触媒層１２を基材１０上に蒸着形成する際には、蒸着時の触媒粒子Ｐの大きさにばらつきがあると触媒層１２が均等な大きさにならない。また、触媒粒子Ｐに大きいものが混ざっていると、触媒層１２を小さく揃えることが困難となる。

本実施形態による量子ドットの製造方法においては、触媒層１２を形成する際に、量子ドット１４に対応する複数の領域の寸法に応じた大きさの複数の開口部を有する多孔部材２８を、蒸着源Ｓと基材１０との間に配置している。これにより、蒸着源Ｓから基材１０へ向けて移動する触媒粒子Ｐのうち多孔部材２８の開口部より大きなものは多孔部材２８によってその移動が妨げられるので、基材１０に到達する触媒粒子Ｐを小さなものに限定して、小さな触媒層１２を好適に形成できる。

また、触媒材料の蒸発を開始してから暫くは、飛行速度が速い過小な触媒粒子Ｐが基材１０に多く到達するか、或いは触媒材料の蒸発が安定せずに過大な触媒粒子Ｐが基材１０に多く到達するといった現象が現れる。逆に、触媒材料の蒸発を開始してから或る程度の時間が経過すると、飛行速度が遅い過大な触媒粒子Ｐが基材１０に多く到達するか、或いは触媒材料の蒸発が安定して過小な触媒粒子Ｐが基材１０に多く到達するといった現象が現れる。このように、触媒粒子Ｐの大きさは触媒材料の蒸発を開始してからの経過時間と相関があり、触媒材料の蒸発を開始してから暫くは触媒粒子が過小（或いは過大）となり易く、また、触媒材料の蒸発を開始してから或る程度の時間が経過すると触媒粒子が過大（或いは過小）となり易い。

本実施形態による量子ドットの製造方法においては、触媒層１２を形成する際に、シャッタ機構２６を蒸着源Ｓと基材１０との間に配置し、所定の第１のタイミングでシャッタ機構２６を開き、第１のタイミングより後の所定の第２のタイミングでシャッタ機構２６を閉じている。このように、触媒材料の蒸発を開始してから所定の第１のタイミングまでの期間、及び所定の第２のタイミング以降の期間においてシャッタ機構２６により触媒粒子Ｐを遮断することにより、基材１０上に到達可能な触媒粒子Ｐの大きさを均等にして、触媒層１２を均等な大きさに形成できる。

また、本実施形態のように、触媒層１２を構成する触媒材料は鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、及びニッケル（Ｎｉ）のうち少なくとも一つを含むことが好ましい。これにより、カーボン材料を触媒層１２上に好適に成長させ得る。なお、触媒層１２を構成する材料は、これら以外にもカーボン材料の成長触媒となり得るものであればよい。

また、本実施形態のように、シャッタ機構２６は、蒸着源Ｓと基材１０との間に並置された複数のシャッタ板２６ａ，２６ｂを含み、触媒材料の蒸発を開始してから第１のタイミングまではシャッタ板２６ａによって蒸着源Ｓ及び基材１０の間を遮断し、第２のタイミングの後はシャッタ板２６ｂによって蒸着源Ｓ及び基材１０の間を遮断することが好ましい。このように複数のシャッタ板２６ａ，２６ｂによってシャッタ機構２６を構成することにより、第１のタイミングと第２のタイミングとの時間間隔が例えば数百ミリ秒といった僅かな時間であっても、シャッタ機構２６の開閉動作を素早く実行できる。

＜変形例＞
図５及び図６は、上記実施形態による量子ドットの製造方法の変形例として、多孔部材３０及び３２をそれぞれ示す図である。上述した量子ドットの製造方法においては、図３に示した多孔部材２８に代えて、多孔部材３０または３２を用いてもよい。

図５に示す多孔部材３０は、４枚の網材３０ａ〜３０ｄを重ねて構成されている。各網材３０ａ〜３０ｄの開口部の一辺は例えば８０［ｎｍ］であり、各網材３０ａ〜３０ｄを互いに２０［ｎｍ］ずつずらして重ねることにより、多孔部材３０として一辺２０［ｎｍ］の開口部を実現している。このように、複数の網材を重ねて多孔部材を構成することによって、一枚の網材を用いる場合と比較して開口部の内径をより小さくできる。すなわち、現在のリソグラフィ技術で可能な開口部の一辺の長さがＬ［ｎｍ］である場合、このような開口部を有する網材をＮ枚重ねることによって、多孔部材の開口部の内径をより小さいＬ／Ｎ［ｎｍ］とすることができる。これにより、数ナノメートル〜２０［ｎｍ］といった極めて小さな触媒層１２を好適に形成できる。例えば、一枚の網材で実現可能な開口部の一辺の長さが１６０［ｎｍ］であれば、網材を８枚以上積み重ねるとよい。

また、図６に示す多孔部材３２は、４枚の網材３２ａ〜３２ｄを重ねて構成されている。各網材３２ａ〜３２ｄの開口部の一辺の長さは図５に示した網材３０ａ〜３０ｄと同様であるが、網材３２ａ〜３２ｄは、網材３０ａ〜３０ｄと比較して線幅が太く形成されている。このように、網材の線幅として適切な幅を選択することによって、触媒層１２同士の間隔を調整することができる。なお、基材１０の表面１０ａにおいて網材の陰になる領域には触媒層１２が形成されないが、複数回に分けて多孔部材３２を移動させながら触媒層１２を形成することにより、表面１０ａの全ての領域に触媒層１２を形成できる。

本発明による量子ドットの製造方法は、上記した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、量子ドットの製造方法に好適に用いられるＰＶＤ装置は、上記実施形態の構成に加え、触媒粒子の帯電量や大きさに応じて飛行時間を変化させる手段（飛行経路に電界を形成する手段など）を更に備えても良い。また、多孔部材の開口部の形状としては、図３、図５及び図６に示したような矩形状以外にも、例えば円形などの様々な形状を適用できる。

本発明に係る量子ドットの製造方法を含む、量子ドット素子の製造方法の一実施形態を示す図である。（ａ）触媒層形成工程を示す図である。（ｂ）量子ドット形成工程を示す図である。（ｃ）高バンドギャップ層形成工程を示す図である。 触媒層形成工程において好適に用いられるＰＶＤ装置の構成を概略的に示す側面断面図である。 基材、シャッタ機構、及び多孔部材の相対位置関係を示す斜視図である。 触媒層形成工程の流れを示すフローチャートである。 多孔部材の変形例を示す図である。 多孔部材の変形例を示す図である。

符号の説明

１０…基材、１２…触媒層、１４…量子ドット、１６…高バンドギャップ層、２０…ＰＶＤ装置、２２…真空容器、２４…排気ポンプ、２６…シャッタ機構、２６ａ，２６ｂ…シャッタ板、２８，３０，３２…多孔部材、Ｐ…触媒粒子、Ｓ…蒸着源。

Claims (5)

1. 基材の表面に量子ドットを製造する方法であって、
   前記表面上に触媒材料を物理蒸着することにより、前記触媒材料を含む触媒層を前記量子ドットに対応する複数の領域に形成する触媒層形成工程と、
   前記触媒層上にカーボン材料を成長させて前記カーボン材料による前記量子ドットを形成する量子ドット形成工程と
   を備え、
   前記触媒層形成工程の際に、前記複数の領域の寸法に応じた大きさの複数の開口部を有する多孔部材と、前記触媒材料からなる蒸着源及び前記基材の間を遮断するシャッタ機構とを前記蒸着源及び前記基材の間に配置し、前記触媒材料の蒸発を開始した後の所定の第１のタイミングで前記シャッタ機構を開き、前記第１のタイミングより後の所定の第２のタイミングで前記シャッタ機構を閉じ、
   前記シャッタ機構が、前記蒸着源と前記基材との間に並置された第１及び第２のシャッタ部材を含み、
   前記触媒材料の蒸発を開始してから前記第１のタイミングまでは前記第１のシャッタ部材によって前記蒸着源及び前記基材の間を遮断し、前記第２のタイミングの後は前記第２のシャッタ部材によって前記蒸着源及び前記基材の間を遮断することを特徴とする、量子ドットの製造方法。
2. 前記カーボン材料がカーボンナノチューブであることを特徴とする、請求項１に記載の量子ドットの製造方法。
3. 前記触媒材料が鉄、コバルト、及びニッケルのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の量子ドットの製造方法。
4. 前記多孔部材が複数の網材を重ねて構成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の量子ドットの製造方法。
5. 前記複数の領域の平均径が２０ナノメートル以下であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の量子ドットの製造方法。

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