JP6328870B2 - ナノ構造物の製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態にかかるナノ構造物の概略的な構造を説明するための説明図である。図1に示すように、ナノ構造物100は、第1基板110aと、第2基板110bと、ナノ構造層120と、接合部130とを含んで構成される。なお第1基板110aと第2基板110bは、あわせて基板110を構成する。
図3は、本実施形態にかかるナノ構造物100の製造方法の処理の流れを説明するためのフローチャートであり、図4は、本実施形態にかかるナノ構造物100の製造方法の処理の流れを説明するための説明図である。図3に示すように、ナノ構造物100の製造方法は、基板製造工程S200と、成膜工程S202と、接合工程S204とを含む。以下、基板製造工程S200、成膜工程S202、接合工程S204について詳述する。
基板製造工程S200は、図4(a)に示すように、第2基板110bに、当該第2基板110bとは異なる物質で構成された第1基板110aを積層して、基板110を製造する工程である。
成膜工程S202は、図4(b)に示すように、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)装置、MOCVD(Metal Organic CVD)装置等を利用して、下部に第2基板110bが積層された第1基板110aの上部表面に、垂直方向(図4中、Z軸方向)に延伸するように複数のナノ構造体122を成膜する工程、すなわちナノ構造層120を成膜する工程である。
接合工程S204は、図4(c)に示すように、ナノ構造層120の第1基板110a側に形成された空隙130aに接合部130を形成することで、ナノ構造体122それぞれを第1基板110aに接合する工程である。
続いて、上記接合工程S204において照射するレーザの波長について説明する。
例えば、第1基板110aがアルミニウム(Al:融点660℃)であり、ナノ構造体122がシリコンナノワイヤ(Si:融点1412℃)である場合、レーザの波長をAlおよびSiが吸収する波長(1127nm以下、例えば523nm)とする。そうすると、ナノ構造体122が溶融または分解される前に、第1基板110aを溶融することが可能となる。また、ナノ構造体122から第1基板110aに伝熱されることになり、効率的に第1基板110aを溶融することができる。
例えば、第1基板110aがシリコン(Si:融点1412℃)であり、ナノ構造体122が窒化ガリウム(GaN:分解温度800℃程度)である場合、レーザの波長をGaNが吸収せず、Siが吸収する波長(365nm以上1127nm未満、例えば523nm)とする。そうすると、レーザは、ナノ構造体122を透過し、第1基板110aに吸収され、第1基板110aのみを溶融することが可能となる。なお、半導体における最大の吸収波長λ(nm)は、以下の数式(1)を用いて、半導体のバンドギャップEg(eV)から算出することができる。
λ(nm)=1240/Eg(eV)
…数式(1)
基板110(実施例では、基板110は、第1基板110aのみで構成した)としてSiを用い、シートプラズマCVD装置で、ナノ構造体122としてのカーボンナノウォールで構成されたナノ構造層120を成膜した。そして、波長527nmのYLFレーザを用いて、エネルギー密度を、1000mJcm−2、1200mJcm−2、1300mJcm−2とし、真空中で、ナノ構造層120が成膜された基板110にパルスレーザ照射(レーザアニール)を行い、ナノ構造物100を得た。
110 …基板
110a …第1基板
110b …第2基板
120 …ナノ構造層
122 …ナノ構造体
130 …接合部
130a …空隙
Claims (1)
- 基板の表面に対して垂直方向に延伸するように、複数のカーボンナノウォールを該基板の表面に成長させてナノ構造層を成膜する工程と、
前記基板および前記カーボンナノウォールが吸収する波長のパルスレーザを真空中で照射し該基板を加熱して溶融し、該基板から当該基板を構成する物質を、前記ナノ構造層の該基板側に形成された空隙に延出させ、該ナノ構造層と該基板とを接合する工程と、
を含み、
前記基板は、シリコン、チタン、タンタル、ジルコン、および、ニオブのうち、いずれか一または複数を含むことを特徴とするナノ構造物の製造方法。
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