JPH04342499A - 有機導電性単結晶膜およびそれを用いた三次元構造製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電荷移動錯体からなる
有機導電性単結晶膜と、それを利用した三次元構造の製
造法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アモルファス基板上に結晶性膜を
成長させる方法としては、主に溶融法と固相法があり、
これらの方法は無機物の膜形成に適用されている。

【０００３】上記溶融法による結晶成長法には、結晶粒
の向きを揃えるために、基板に微細な溝構造を作り、そ
の基板上に堆積したアモルファス層をレーザ光等で溶融
して単結晶を成長させるグラフォエピタキシーと、種結
晶を最初から設けておくラテラルシーディングエピタキ
シーがある。

【０００４】また、固相法による結晶成長法には横方向
種付け構造を用いる方法、あるいは上部に可動のヒータ
を用いる方法等様々な方法がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の溶融法による結晶成長法では、■結晶性膜を構
成する物質をレーザ光等で溶融する必要があり、その際
の温度勾配の制御が困難である、■作製した結晶性膜に
熱膨張係数の差により生ずる欠陥が存在する、■本法に
よって溶融できない物質あるいは耐熱性の低い物質には
適用できない、などの問題があった。

【０００６】また、固相法による結晶成長法では、■結
晶成長に長時間を要する、■結晶成長方法の制御が複雑
である、などの問題があり、本法により十分な結晶性膜
の成長が得られたという報告は未だ為されていない。

【０００７】更に、上記した結晶性膜の成長法は、いず
れも結晶性膜に無機物を用いた場合に適用される方法で
、従来、上記方法は結晶膜に有機薄膜を用いた場合には
用いられていない。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
熱分解温度が低いため溶融法などの適用が不可能であっ
た有機物電荷移動錯体（以下、ＣＴ錯体と略記する。）
を、アモルファス基板で結晶成長を可能にする為に提案
されたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は微細な溝構造あるいは段差を有する基板上
に電荷移動錯体を真空蒸着して成る有機導電性単結晶膜
を形成する。

【００１０】また、前記有機導電性単結晶膜をエピタキ
シャル成長基板として用い、その上に、絶縁体単結晶膜
・半導体単結晶膜等を形成することを特徴とする三次元
構造の製造法を発明の要旨とするものである。

【００１１】

【作用】本発明は、微細な溝構造あるいは段差を有する
基板上に電荷移動錯体を真空蒸着して成る有機導電性単
結晶膜をエピタキシャル成長基板として用い、その上に
、絶縁体単結晶膜・半導体単結晶膜等を形成する構成と
したので、上記基板上での構造の三次元化を図ることが
できる。

【００１２】

【実施例】次に、本発明の有機導電性単結晶膜およびそ
れを用いた三次元構造製造法の一実施例を図面を用いて
詳細に説明する。なお、以下に述べる実施例は一つの例
示であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更
あるいは変更を行い得ることは言うまでもない。

【００１３】（１）１０ｎｍ間隔で１ｎｍの段差のある
ＳｉのＯＦＦ基板１（以下、ＳｉＯＦＦ基板１と略記す
る。）上に、ＳｉＯ２熱酸化膜２を成膜した。次に、こ
のＳｉＯ２熱酸化膜２を成膜したＳｉＯＦＦ基板１を真
空槽内に導入し、先にＳｉＯＦＦ基板１上に成膜された
ＳｉＯ２熱酸化膜２上に、電荷移動錯体（以下、ＣＴ錯
体と略記する。）であるテトラチアフルバレン−テトラ
シアノキノジメタン錯体（以下、ＴＴＦ−ＴＣＮＱ錯体
と略記する。）を分子蒸着法（ＭＢＤ法）を用いて形成
した。これにより、図１（ａ）に示すように、アモルフ
ァスＳｉＯ２熱酸化膜２上にＴＴＦ−ＴＣＮＱ膜（層）
３を形成した。

【００１４】なお、上記基板としてＳｉＯＦＦ基板１を
用いるのは、段差を結晶の成長方向の制御に用いるため
である。

【００１５】上記操作においてＳｉＯＦＦ基板の形状を
保った、平坦なＳｉＯ２熱酸化膜を作製するには、Ｓｉ
ＯＦＦ基板上に形成されている自然酸化膜をまずフッ素
で取り除いた後、Ｈ２ＳＯ４＋Ｈ２Ｏ２＋Ｈ２Ｏ溶液（
以下、Ｐ溶液と略記する。）により熱酸化膜を形成し、
更にその後、熱酸化膜のフッ酸による除去、Ｐ溶液によ
る熱酸化膜の作製を３回繰り返して行う方法が好適であ
る。

【００１６】上記ＴＴＦ−ＴＣＮＱ膜３の膜厚は、約１
５０ｎｍとするのが望ましい。これは、上記のようなＴ
ＴＦ−ＴＣＮＱ錯体より成る有機導電性単結晶膜の導電
性は、その膜厚に依存し、かつその最良の導電性を示す
のが膜厚１５０ｎｍ近傍であるからである。

【００１７】ＴＴＦ−ＴＣＮＱ層の成長には、昇華精製
後のＴＴＦ−ＴＣＮＱ結晶を用いる。ＴＴＦ−ＴＣＮＱ
錯体がＭＢＤ法により分解することなしに蒸着可能なこ
とはよく知られている。

【００１８】ＴＴＦ−ＴＣＮＱ層の成長速度は、ＴＴＦ
−ＴＣＮＱソースのセル温度を制御することにより、成
長速度を任意に設定できる。しかし、良質な単結晶膜を
得るためには、ＴＴＦ−ＴＣＮＱのマイグレーションが
ＴＴＦ−ＴＣＮＱの基板上での結晶核発生より十分大き
い成長速度条件のもとで成長を行うことが重要である。

【００１９】基板温度はＴＴＦ−ＴＣＮＱの表面滞在時
間が十分長く、かつ十分にマイグレーションできる温度
に保つことが必要である。

【００２０】以上の条件を満たす成長条件の一つとして
基板温度が室温、成長速度が０．１ｎｍ／ｓの条件があ
る。しかし、この場合ＴＴＦ−ＴＣＮＱ以外の物質の基
板表面への蒸着を抑えるため、真空度を成長前１０−９
Ｔｏｒｒ以下、成長中１０−８Ｔｏｒｒ以下に保つこと
が望ましい。

【００２１】（２）上記実施例１で作製したＴＴＦ−Ｔ
ＣＮＱ単結晶膜を基板として用い、その上に更に第三の
物質をヘテロエピタキシャル成長させた。

【００２２】図１（ｂ）に示すように、前述の実施例１
で作製したＴＴＦ−ＴＣＮＱ／ＳｉＯ２／Ｓｉを基板と
し、更に銅フタロシアニンをヘテロエピタキシャル成長
させた。

【００２３】なお、例えば上記銅フタロシアニンの成長
は、基板温度が室温、成長速度が０．５Ａ／ｓで行うの
が標準的である。

【００２４】銅フタロシアニンの成長は、ＴＴＦ−ＴＣ
ＮＱ成長に用いるＭＢＤ成長室と別に設けたＭＢＤ成長
室で行うことも可能であるが、銅フタロシアニン／ＴＴ
Ｆ−ＴＣＮＱ界面の汚染を避けるため、また、ＴＴＦ−
ＴＣＮＱの表面構造保持のため同一の成長室でＴＴＦ−
ＴＣＮＱの成長終了に引き続き、連続的に成長を行うこ
とが望ましい。

【００２５】本実施例は、ＴＴＦ−ＴＣＮＱ結晶の方向
制御方法としてＳｉＯＦＦ基板を用い、その段差を利用
する方法について述べたが、アモルファス基板にイオン
銃、エッチング等によりパターンを作製し、方向制御を
行っても同様の効果が期待できる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アモルファス基板上に他の分離層を含むことなく直接結
晶構造を持った有機化合物の層を溶融等の加熱操作なし
に作製することが可能となる。

【００２７】また、この有機化合物の層の上に更に別の
層を形成して、複雑な機能を有する三次元素子への利用
も可能である。また、本発明において用いられる、ＣＴ
錯体単結晶膜は導電性を有し、かつ有機物とのマッチン
グも良いため、有機物用の電極として利用することがで
き、無機・有機接合の三次元素子、回路を組み込んだ有
機センサへの利用も可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例を示す図で、（ａ）は
ＳｉＯ２アモルファス基板上にＴＴＦ−ＴＣＮＱ膜を形
成したものを示し、（ｂ）は（ａ）の構造の上に銅フタ
ロシアニン膜を形成したものを示す。

【符号の説明】

１…ＳｉＯＦＦ基板 ２…Ｓｉ熱酸化膜 ３…ＴＴＦ−ＴＣＮＱ膜 ４…銅フタロシアニン膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　微細な溝構造あるいは段差を有する基
   板上に、電荷移動錯体を真空蒸着して成ることを特徴と
   する有機導電性単結晶膜。
2. 【請求項２】　　前記有機導電性単結晶膜をエピタキシ
   ャル成長基板として用い、該基板上に、絶縁体単結晶膜
   ・半導体単結晶膜等を形成することを特徴とする三次元
   構造製造法。