JP6260449B2 - 量子ドットアレイの製造装置及び製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、量子ドットアレイの製造装置及び製造方法に関する。
量子ドットアレイを含む太陽光発電装置の変換効率は理論的には６０％以上にまで高められるとされ、太陽光発電装置の実用化の期待が高まっている。量子ドットに吸収される光の波長は量子ドットの直径に依存する。このため、直径が異なる複数の量子ドットを含ませることにより種々の波長の光を電力に変換することができる。
しかしながら、従来、所望の直径の量子ドットを所望の間隔で安定して形成することは容易でない。このため、量子ドットアレイの特性が安定しない。
L. A. Nesbit, Appl. Phys. Lett. 46, 38 (1985)
本発明の目的は、所望の直径及び間隔の量子ドットを安定して形成することができる量子ドットアレイの製造装置及び製造方法を提供することにある。
量子ドットアレイの製造装置の一態様は、複数の量子ドットが配列した量子ドット層を含む量子ドットアレイを製造する装置であって、この一態様には、シリコン化合物膜に熱処理を施した場合に当該シリコン化合物膜から得られる、直径が当該シリコン化合物膜の厚さと等しい複数の量子ドットの間隔と、当該熱処理の条件を反映するパラメータと、当該シリコン化合物膜の組成と、の関係を示す関係式を記憶した記憶手段と、量子ドット層内での量子ドットの直径及び間隔を取得する取得手段と、前記関係式に基づき、前記取得手段により取得された直径及び間隔からシリコン化合物膜の組成及び熱処理の条件を計算する計算手段と、前記計算手段により計算された前記組成を備えたシリコン化合物膜を、前記取得手段により取得された前記直径と等しい厚さで形成するプラズマ化学気相成長装置と、前記計算手段により計算された前記熱処理の条件で、前記プラズマ化学気相成長装置により形成されたシリコン化合物膜の熱処理を行う熱処理装置と、が含まれている。
量子ドットアレイの製造方法の一態様は、複数の量子ドットが配列した量子ドット層を含む量子ドットアレイを製造する方法であって、シリコン化合物膜に熱処理を施した場合に当該シリコン化合物膜から得られる、直径が当該シリコン化合物膜の厚さと等しい複数の量子ドットの間隔と、当該熱処理の条件を反映するパラメータと、当該シリコン化合物膜の組成と、の関係を示す関係式に基づき、形成しようとする量子ドット層内での量子ドットの直径及び間隔からシリコン化合物膜の組成及び熱処理の条件を計算する。前記組成を備えたシリコン化合物膜を、プラズマ化学気相成長装置を用いて前記直径と等しい厚さで形成し、前記熱処理の条件で、前記プラズマ化学気相成長装置により形成されたシリコン化合物膜の熱処理を行う。
上記の量子ドットアレイの製造装置等によれば、適切な関係式を用いてシリコン化合物膜の組成及び熱処理の条件を得るため、所望の直径及び間隔の量子ドットを安定して形成することができる。
以下、実施形態について添付の図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、実施形態に係る量子ドットアレイの製造装置の構成を示すブロック図である。
本実施形態に係る量子ドットアレイの製造装置１００には、記憶部１０１、取得部１０２、計算部１０３、プラズマ化学気相成長（プラズマＣＶＤ）装置１０４及び熱処理装置１０５が含まれる。記憶部１０１は、シリコン酸化膜に熱処理を施した場合に当該シリコン酸化膜から得られる、直径が当該シリコン酸化膜の厚さと等しい複数の量子ドットの間隔と、当該熱処理の条件を反映するパラメータと、当該シリコン酸化膜の組成と、の関係を示す関係式を記憶している。取得部１０２は、量子ドット層内での量子ドットの直径及び間隔を取得する。計算部１０３は、記憶部１０１に記憶された関係式に基づき、取得部１０２により取得された直径及び間隔からシリコン酸化膜の組成及び熱処理の条件を計算する。プラズマＣＶＤ装置１０４は、計算部１０３により計算された組成を備えたシリコン酸化膜を、取得部１０２により取得された直径と等しい厚さで形成する。熱処理装置１０５は、取得部１０２により取得された熱処理の条件で、プラズマＣＶＤ装置により形成されたシリコン酸化膜の熱処理を行う。
次に、記憶部１０１が記憶した関係式について説明する。
ＳｉＯx（０＜ｘ＜２）が熱処理によりＳｉ及びＳｉＯ2に分離すると仮定すると、この反応は次の式で表される。
ＳｉＯx→（１−ｘ／２）Ｓｉ＋（ｘ／２）ＳｉＯ2
ＳｉＯx→（１−ｘ／２）Ｓｉ＋（ｘ／２）ＳｉＯ2
従って、ＳｉＯx膜からＳｉ量子ドット及びＳｉＯ2膜が形成される場合、Ｓｉ量子ドット及びＳｉＯ2膜の総体積ＶLに占めるＳｉ量子ドットの体積Ｖの割合（Ｖ／ＶL）は次の式１で表される。ここでは、１ｍｏｌのＳｉＯ2の体積ＶSiO2が１ｍｏｌのＳｉの体積ＶSiの２倍であると近似している。
また、図２に示すように、ＳｉＯx膜から厚さがｄのＳｉＯ2膜２０１及び２次元的に規則的に配列した直径がｄのＳｉ量子ドット２０２が形成されている場合、割合（Ｖ／ＶL）は、Ｓｉ量子ドット２０２のピッチａを用いて次の式２で表すことができる。
従って、式１及び式２から下記の式３が導き出される。
従って、例えば、ｘが０．５の場合のＳｉ量子ドット２０２の直径ｄ1、ｘが１．０の場合のＳｉ量子ドット２０２の直径ｄ2、ｘが１．５の場合のＳｉ量子ドット２０２の直径ｄ3は、下記の式４で表される。
従って、直径ｄは下記の式５の近似式で表すことができる。
また、Ｓｉ量子ドット２０２の間隔ｂは下記の式６で表される。
直径ｄ1は熱処理の条件に依存するため、熱処理の条件が決まっていれば、Ｓｉ量子ドット２０２の直径ｄ及び間隔ｂはＳｉＯxの組成で調整することができる。１１００℃で１５分間の熱処理を行った場合の直径ｄ1は、熱処理の条件を反映するパラメータの一例である。逆に、ＳｉＯxの組成が決まっていれば、Ｓｉ量子ドット２０２の直径ｄ及び間隔ｂは熱処理の条件で調整することができる。つまり、Ｓｉ量子ドット２０２の直径ｄ及び間隔ｂの組み合わせは、ＳｉＯxの組成及び熱処理の条件の組み合わせで調整することができる。
本実施形態では、記憶部１０１が式５の関係式及び式６の関係式を記憶している。
次に、量子ドットアレイの製造装置１００の動作、すなわち、量子ドットアレイの製造装置１００を用いた量子ドットアレイの製造方法について説明する。図３は、量子ドットアレイの製造方法を示すフローチャートである。
先ず、取得部１０２が、量子ドット層内での量子ドットの直径及び間隔を取得する（ステップＳ３０１）。量子ドットの直径及び間隔は、例えば量子ドットアレイの設計情報に含まれ、この取得は、例えばオペレータによる入力により行われる。
次いで、計算部１０３が、記憶部１０１に記憶されている関係式（式５及び式６）に基づき、取得部１０２により取得された直径及び間隔からＳｉＯx膜（０＜ｘ＜２）の組成及び熱処理の条件を計算する（ステップＳ３０２）。
例えば、非特許文献１には、ＳｉＯ0.72の熱処理を１１００℃で１５分間行った場合に直径が５ｎｍのＳｉ量子ドットが得られたことが記載されている。この場合、直径ｄ1の値は５．６２６となる。従って、例えば、熱処理を１１００℃で１５分間行う場合、間隔ｂを１．５ｎｍとするためには、ｘの値を１．１６とすればよく、間隔ｂを２．５ｎｍとするためには、ｘの値を１．４９ｎｍとすればよい。
その後、プラズマＣＶＤ装置１０４が、計算部１０３により計算された組成を備えたＳｉＯx膜を、取得部１０２により取得された量子ドットの直径と等しい厚さで形成する（ステップＳ３０３）。プラズマＣＶＤ装置１０４は、例えば高周波プラズマ（ＲＦプラズマ）ＣＶＤ装置である。ＳｉＯx膜の形成では、例えば、シラン（ＳｉＨ4）及び一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）の混合ガスが原料ガスとして用いられる。プラズマＣＶＤ装置１０４のチャンバ内の圧力は、例えば５３Ｐａ〜８０Ｐａであり、ＳｉＯx膜を形成する基板の温度は、例えば４００℃〜５００℃である。
ＳｉＯx膜のｘの値は、例えば、ＲＦプラズマの出力を一定とし、かつ混合ガスの流量比（ＳｉＨ4の流量／Ｎ2Ｏの流量）を変化させるか、又は、混合ガスの流量比を一定とし、かつＲＦプラズマの出力を変化させることで調整することができる。
前者の場合、例えば、ＲＦプラズマの出力を１０Ｗ〜１００Ｗの間のある一定値とする。また、Ｎ2Ｏの流量を例えば２００ｓｃｃｍとしつつ、ＳｉＨ4の流量を、ｘの値が０．５の場合は５０ｓｃｃｍ、ｘの値が１．０の場合は４０ｓｃｃｍ、ｘの値が１．５の場合は３３ｓｃｃｍとする。
後者の場合、例えば、Ｎ2Ｏの流量を２００ｓｃｃｍとし、ＳｉＨ4の流量を４０ｓｃｃｍとする。また、ＲＦプラズマの出力を、ｘの値が０．５の場合は２０Ｗ、ｘの値が１．０の場合は６０Ｗ、ｘの値が１．５の場合は１００Ｗとする。
続いて、熱処理装置１０５が、計算部１０３により計算された条件で、プラズマＣＶＤ装置１０４により形成されたＳｉＯx膜の熱処理を行う（ステップＳ３０４）。例えば、１１００℃で１５分間の熱処理を行う。
この熱処理の結果、ＳｉＯx膜からＳｉＯ2膜及び２次元的に規則的に配列したＳｉ量子ドットが形成される。ＳｉＯx膜の組成及び熱処理の条件が適切に計算されているため、形成されるＳｉ量子ドットの直径及び間隔は所望のものとなる。
次に、上記の製造装置１００を用いて、Ｓｉ基板上に３つの量子ドット層を含む量子ドットアレイを製造する方法について説明する。ここでは、Ｓｉ基板に近い量子ドット層ほど、当該量子ドット層に含まれるＳｉ量子ドットの直径が大きいものとする。
先ず、設計情報に基づいて、形成しようとする量子ドット層の各々内での量子ドットの直径及び間隔を取得部１０２が取得する。
次いで、計算部１０３が、記憶部１０１に記憶されている関係式（式５及び式６）に基づき、取得部１０２により取得された直径及び間隔から、各量子ドット層に共通の熱処理の条件及び量子ドット層毎のＳｉＯx膜（０＜ｘ＜２）の組成を計算する。ここでは、基板側から順にｘの値がｘ１、ｘ２、ｘ３となっているとする。つまり、最も基板側にＳｉＯx1膜を形成し、その上方にＳｉＯx2膜を形成し、その上方にＳｉＯx3膜を形成するものとする。Ｓｉ基板に近い量子ドット層ほど、当該量子ドット層に含まれるＳｉ量子ドットの直径が大きいので、ｘ１＜ｘ２＜ｘ３の関係が成り立つ。
その後、プラズマＣＶＤ装置１０４が、計算部１０３により計算された組成を備えたＳｉＯx1膜、ＳｉＯx2膜及びＳｉＯx3膜を、それぞれ取得部１０２により取得された量子ドットの直径と等しい厚さで形成する。本実施形態では、更に、隣り合う量子ドット層を離間するＳｉＯ2膜も形成する。
図４Ａ乃至図４Ｂは、量子ドットアレイを製造する方法を工程順に示す断面図である。例えば、図４Ａ（ａ）に示すように、Ｓｉ基板４０１上にＳｉＯ2膜４０２を形成し、図４Ａ（ｂ）に示すように、ＳｉＯ2膜４０２上にＳｉＯx1膜４０３を形成する。更に、図４Ａ（ｃ）〜（ｇ）に示すように、ＳｉＯx1膜４０３上にＳｉＯ2膜４０４を形成し、ＳｉＯ2膜４０４上にＳｉＯx2膜４０５を形成し、ＳｉＯx2膜４０５上にＳｉＯ2膜４０６を形成し、ＳｉＯ2膜４０６上にＳｉＯx3膜４０７を形成し、ＳｉＯx3膜４０７上にＳｉＯ2膜４０８を形成する。
続いて、熱処理装置１０５が、取得部１０２により取得された条件で、プラズマＣＶＤ装置１０４により形成されたＳｉＯ2膜４０２、ＳｉＯx1膜４０３、ＳｉＯ2膜４０４、ＳｉＯx2膜４０５、ＳｉＯ2膜４０６、ＳｉＯx3膜４０７及びＳｉＯ2膜４０８の熱処理を行う。この熱処理の結果、図４Ｂ（ｈ）に示すように、ＳｉＯx1膜４０３から２次元的に規則的に配列したＳｉ量子ドット４１１が形成され、ＳｉＯx2膜４０５から２次元的に規則的に配列したＳｉ量子ドット４１２が形成され、ＳｉＯx3膜４０７から２次元的に規則的に配列したＳｉ量子ドット４１３が形成される。ＳｉＯx1膜４０３から形成されたＳｉ量子ドット４１１が量子ドット層４２１に含まれ、ＳｉＯx2膜４０５から形成されたＳｉ量子ドット４１２が量子ドット層４２２に含まれ、ＳｉＯx3膜４０７から形成されたＳｉ量子ドット４１３が量子ドット層４２３に含まれる。また、ＳｉＯx1膜４０３、ＳｉＯx2膜４０５及びＳｉＯx3膜４０７からＳｉＯ2膜も形成され、これらとＳｉＯ2膜４０２、ＳｉＯ2膜４０４、ＳｉＯ2膜４０６及びＳｉＯ2膜４０８とを含むＳｉＯ2膜４１４が得られる。
ＳｉＯx1膜４０３、ＳｉＯx2膜４０５及びＳｉＯx3膜４０７の各々の組成及び熱処理の条件が適切に計算されているため、形成されるＳｉ量子ドット４１１、４１２及び４１３の直径及び間隔は所望のものとなる。
非特許文献１の記載を参考に直径ｄ1の値として５．６２６を用いる場合、ｘの値とＳｉ量子ドットの直径ｄとの関係、すなわち式５のグラフは図５に示すものとなる。図５中の直線Ｌ１が、直径ｄ1の値が５．６２６の場合の式５のグラフを示している。Ｓｉ量子ドットの直径は、熱処理の温度が高くなるほど、また時間が長くなるほど大きくなり、熱処理の温度が低くなるほど、また時間が短くなるほど小さくなる。従って、熱処理の温度を１１００℃超としたり、時間を１５分間超とする場合には、直線Ｌ２で示すようなグラフが得られ、熱処理の温度を１１００℃未満としたり、時間を１５分間未満とする場合には、直線Ｌ３で示すようなグラフが得られる。
本実施形態では、ＳｉＯ0.5膜から形成されるＳｉ量子ドットの直径ｄ1が、熱処理の条件により定まる定数として用いられているが、他の組成のシリコン酸化膜から形成されるＳｉ量子ドットの直径が熱処理の条件により定まる定数として用いられてもよい。すなわち、ＳｉＯa膜（０＜ａ＜２）をある特定の条件で熱処理することで形成されるＳｉ量子ドットの直径が明らかになっている場合に、ＳｉＯa膜から形成されるＳｉ量子ドットの直径を、熱処理の条件により定まる定数として用いてもよい。また、実験的にＳｉＯb膜（０＜ｂ＜２）をある特定の条件で熱処理することで形成されるＳｉ量子ドットの直径を求めた上で、ＳｉＯb膜から形成されるＳｉ量子ドットの直径を、熱処理の条件により定まる定数として用いてもよい。
また、シリコン酸化膜に代えてシリコン炭化膜を用いてもよい。例えば、ＳｉＯx膜（０＜ｘ＜２）に代えて、ＳｉＣy膜（ｙ＜１）を用いてＳｉ量子ドットを形成してもよい。Ｓｉ基板上に複数の量子ドット層を含む量子ドットアレイを製造する場合は、例えば、隣り合う量子ドット層を離間するＳｉＯ2膜に代えてＳｉＣ膜を形成する。このように、シリコン酸化膜以外のシリコン化合物膜を用いてもよい。
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
（付記１）
複数の量子ドットが配列した量子ドット層を含む量子ドットアレイを製造する装置であって、
シリコン化合物膜に熱処理を施した場合に当該シリコン化合物膜から得られる、直径が当該シリコン化合物膜の厚さと等しい複数の量子ドットの間隔と、当該熱処理の条件を反映するパラメータと、当該シリコン化合物膜の組成と、の関係を示す関係式を記憶した記憶手段と、
量子ドット層内での量子ドットの直径及び間隔を取得する取得手段と、
前記関係式に基づき、前記取得手段により取得された直径及び間隔からシリコン化合物膜の組成及び熱処理の条件を計算する計算手段と、
前記計算手段により計算された前記組成を備えたシリコン化合物膜を、前記取得手段により取得された前記直径と等しい厚さで形成するプラズマ化学気相成長装置と、
前記計算手段により計算された前記熱処理の条件で、前記プラズマ化学気相成長装置により形成されたシリコン化合物膜の熱処理を行う熱処理装置と、
を有することを特徴とする量子ドットアレイの製造装置。
複数の量子ドットが配列した量子ドット層を含む量子ドットアレイを製造する装置であって、
シリコン化合物膜に熱処理を施した場合に当該シリコン化合物膜から得られる、直径が当該シリコン化合物膜の厚さと等しい複数の量子ドットの間隔と、当該熱処理の条件を反映するパラメータと、当該シリコン化合物膜の組成と、の関係を示す関係式を記憶した記憶手段と、
量子ドット層内での量子ドットの直径及び間隔を取得する取得手段と、
前記関係式に基づき、前記取得手段により取得された直径及び間隔からシリコン化合物膜の組成及び熱処理の条件を計算する計算手段と、
前記計算手段により計算された前記組成を備えたシリコン化合物膜を、前記取得手段により取得された前記直径と等しい厚さで形成するプラズマ化学気相成長装置と、
前記計算手段により計算された前記熱処理の条件で、前記プラズマ化学気相成長装置により形成されたシリコン化合物膜の熱処理を行う熱処理装置と、
を有することを特徴とする量子ドットアレイの製造装置。
（付記２）
前記関係式は、
前記直径を、前記パラメータ及び前記組成で表した第１の関係式と、
前記間隔を、前記パラメータ及び前記組成で表した第２の関係式と、
を含むことを特徴とする付記１に記載の量子ドットアレイの製造装置。
前記関係式は、
前記直径を、前記パラメータ及び前記組成で表した第１の関係式と、
前記間隔を、前記パラメータ及び前記組成で表した第２の関係式と、
を含むことを特徴とする付記１に記載の量子ドットアレイの製造装置。
（付記３）
前記取得手段は、複数の量子ドット層内での量子ドットの直径及び間隔を取得し、
前記計算手段は、各量子ドット層に共通の熱処理の条件、及び量子ドット層毎の前記シリコン化合物膜の組成を計算することを特徴とする付記１又は２に記載の量子ドットアレイの製造装置。
前記取得手段は、複数の量子ドット層内での量子ドットの直径及び間隔を取得し、
前記計算手段は、各量子ドット層に共通の熱処理の条件、及び量子ドット層毎の前記シリコン化合物膜の組成を計算することを特徴とする付記１又は２に記載の量子ドットアレイの製造装置。
（付記４）
前記シリコン化合物膜として、シリコン酸化膜を形成することを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の量子ドットアレイの製造装置。
前記シリコン化合物膜として、シリコン酸化膜を形成することを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の量子ドットアレイの製造装置。
（付記５）
複数の量子ドットが配列した量子ドット層を含む量子ドットアレイを製造する方法であって、
シリコン化合物膜に熱処理を施した場合に当該シリコン化合物膜から得られる、直径が当該シリコン化合物膜の厚さと等しい複数の量子ドットの間隔と、当該熱処理の条件を反映するパラメータと、当該シリコン化合物膜の組成と、の関係を示す関係式に基づき、形成しようとする量子ドット層内での量子ドットの直径及び間隔からシリコン化合物膜の組成及び熱処理の条件を計算する工程と、
前記組成を備えたシリコン化合物膜を、プラズマ化学気相成長装置を用いて前記直径と等しい厚さで形成する工程と、
前記熱処理の条件で、前記プラズマ化学気相成長装置により形成されたシリコン化合物膜の熱処理を行う工程と、
を有することを特徴とする量子ドットアレイの製造方法。
複数の量子ドットが配列した量子ドット層を含む量子ドットアレイを製造する方法であって、
シリコン化合物膜に熱処理を施した場合に当該シリコン化合物膜から得られる、直径が当該シリコン化合物膜の厚さと等しい複数の量子ドットの間隔と、当該熱処理の条件を反映するパラメータと、当該シリコン化合物膜の組成と、の関係を示す関係式に基づき、形成しようとする量子ドット層内での量子ドットの直径及び間隔からシリコン化合物膜の組成及び熱処理の条件を計算する工程と、
前記組成を備えたシリコン化合物膜を、プラズマ化学気相成長装置を用いて前記直径と等しい厚さで形成する工程と、
前記熱処理の条件で、前記プラズマ化学気相成長装置により形成されたシリコン化合物膜の熱処理を行う工程と、
を有することを特徴とする量子ドットアレイの製造方法。
（付記６）
前記関係式は、
前記直径を、前記パラメータ及び前記組成で表した第１の関係式と、
前記間隔を、前記パラメータ及び前記組成で表した第２の関係式と、
を含むことを特徴とする付記５に記載の量子ドットアレイの製造方法。
前記関係式は、
前記直径を、前記パラメータ及び前記組成で表した第１の関係式と、
前記間隔を、前記パラメータ及び前記組成で表した第２の関係式と、
を含むことを特徴とする付記５に記載の量子ドットアレイの製造方法。
（付記７）
前記量子ドットアレイは複数の量子ドット層を有し、
前記シリコン化合物膜の組成及び熱処理の条件を計算する工程は、各量子ドット層に共通の熱処理の条件、及び量子ドット層毎の前記シリコン化合物膜の組成を計算する工程を有することを特徴とする付記５又は６に記載の量子ドットアレイの製造方法。
前記量子ドットアレイは複数の量子ドット層を有し、
前記シリコン化合物膜の組成及び熱処理の条件を計算する工程は、各量子ドット層に共通の熱処理の条件、及び量子ドット層毎の前記シリコン化合物膜の組成を計算する工程を有することを特徴とする付記５又は６に記載の量子ドットアレイの製造方法。
（付記８）
前記シリコン化合物膜として、シリコン酸化膜を形成することを特徴とする付記５乃至７のいずれか１項に記載の量子ドットアレイの製造方法。
前記シリコン化合物膜として、シリコン酸化膜を形成することを特徴とする付記５乃至７のいずれか１項に記載の量子ドットアレイの製造方法。
１００：製造装置
１０１：記憶部
１０２：取得部
１０３：計算部
１０４：プラズマＣＶＤ装置
１０５：熱処理装置
１０１：記憶部
１０２：取得部
１０３：計算部
１０４：プラズマＣＶＤ装置
１０５：熱処理装置
Claims (6)
- 複数の量子ドットが配列した量子ドット層を含む量子ドットアレイを製造する装置であって、
シリコン化合物膜に熱処理を施した場合に当該シリコン化合物膜から得られる、直径が当該シリコン化合物膜の厚さと等しい複数の量子ドットの間隔と、当該熱処理の条件を反映するパラメータと、当該シリコン化合物膜の組成と、の関係を示す関係式を記憶した記憶手段と、
量子ドット層内での量子ドットの直径及び間隔を取得する取得手段と、
前記関係式に基づき、前記取得手段により取得された直径及び間隔からシリコン化合物膜の組成及び熱処理の条件を計算する計算手段と、
前記計算手段により計算された前記組成を備えたシリコン化合物膜を、前記取得手段により取得された前記直径と等しい厚さで形成するプラズマ化学気相成長装置と、
前記計算手段により計算された前記熱処理の条件で、前記プラズマ化学気相成長装置により形成されたシリコン化合物膜の熱処理を行う熱処理装置と、
を有することを特徴とする量子ドットアレイの製造装置。 - 前記関係式は、
前記直径を、前記パラメータ及び前記組成で表した第１の関係式と、
前記間隔を、前記パラメータ及び前記組成で表した第２の関係式と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の量子ドットアレイの製造装置。 - 前記取得手段は、複数の量子ドット層内での量子ドットの直径及び間隔を取得し、
前記計算手段は、各量子ドット層に共通の熱処理の条件、及び量子ドット層毎の前記シリコン化合物膜の組成を計算することを特徴とする請求項１又は２に記載の量子ドットアレイの製造装置。 - 複数の量子ドットが配列した量子ドット層を含む量子ドットアレイを製造する方法であって、
シリコン化合物膜に熱処理を施した場合に当該シリコン化合物膜から得られる、直径が当該シリコン化合物膜の厚さと等しい複数の量子ドットの間隔と、当該熱処理の条件を反映するパラメータと、当該シリコン化合物膜の組成と、の関係を示す関係式に基づき、形成しようとする量子ドット層内での量子ドットの直径及び間隔からシリコン化合物膜の組成及び熱処理の条件を計算する工程と、
前記組成を備えたシリコン化合物膜を、プラズマ化学気相成長装置を用いて前記直径と等しい厚さで形成する工程と、
前記熱処理の条件で、前記プラズマ化学気相成長装置により形成されたシリコン化合物膜の熱処理を行う工程と、
を有することを特徴とする量子ドットアレイの製造方法。 - 前記関係式は、
前記直径を、前記パラメータ及び前記組成で表した第１の関係式と、
前記間隔を、前記パラメータ及び前記組成で表した第２の関係式と、
を含むことを特徴とする請求項４に記載の量子ドットアレイの製造方法。 - 前記量子ドットアレイは複数の量子ドット層を有し、
前記シリコン化合物膜の組成及び熱処理の条件を計算する工程は、各量子ドット層に共通の熱処理の条件、及び量子ドット層毎の前記シリコン化合物膜の組成を計算する工程を有することを特徴とする請求項４又は５に記載の量子ドットアレイの製造方法。
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