JPH05200278A - 超微粒子製造装置 - Google Patents
超微粒子製造装置Info
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- JPH05200278A JPH05200278A JP36051791A JP36051791A JPH05200278A JP H05200278 A JPH05200278 A JP H05200278A JP 36051791 A JP36051791 A JP 36051791A JP 36051791 A JP36051791 A JP 36051791A JP H05200278 A JPH05200278 A JP H05200278A
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- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 粒径の揃った超微粒子の結晶粉末を得る。
【構成】 原料ガスＧにレーザ光Ｌ１を照射してブレー
クダウンにより超微粒子Ｂを製造する装置において、ホ
トダイオード等よりなる発光状態検出手段３８によりブ
レークダウンによる発光４０の強度や発光域の長さ等の
発光状態を検出する。そして、この検出結果に基づい
て、制御手段１９は、発光状態が所望の状態を維持する
ようにレーザ発振器１８の出力を制御する。これにより
ブレークダウンするガス分子の量は時間的に一定とな
り、粒径サイズの均一な超微粒子Ｂが得られる。
クダウンにより超微粒子Ｂを製造する装置において、ホ
トダイオード等よりなる発光状態検出手段３８によりブ
レークダウンによる発光４０の強度や発光域の長さ等の
発光状態を検出する。そして、この検出結果に基づい
て、制御手段１９は、発光状態が所望の状態を維持する
ようにレーザ発振器１８の出力を制御する。これにより
ブレークダウンするガス分子の量は時間的に一定とな
り、粒径サイズの均一な超微粒子Ｂが得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超微粒子製造装置の改
良に関する。
良に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、物質を非常に小さくして元の固体
と比較したとき、重量当りの表面積の大きさによって元
の固体とは特性上異なった状態となる、いわゆる超微粒
子が注目されている。この超微粒子とは、例えば粒径１
〜１０ｎｍの範囲の粒子のことを称し、いわゆる体積効
果や表面効果が現われて元の固体とは全く違ったふるま
いをする物質の新しい状態となる。このように元の固体
とはまったく違ったふるまいをする超微粒子を、例えば
半導体材料、金属材料、絶縁材料等により形成すること
により、今までとは性質の異なった全く新しいデバイス
の誕生が期待される。例えば、磁性材の超微粒子は、ハ
イ保磁力（Ｈｃ）テープ材、超超微粒子はハイμのヘッ
ド材の素材として利用が期待され、光学材（誘電体材）
の超微粒子は、非線形光学材として利用が期待されてい
る。特に、半導体材料、例えばシリコンを超微粒子結晶
粉末化（例えば２０ｎｍ以下）すると、量子効果が現わ
れて電子の波動性により発光現象、トンネル現象、超高
速化現象が発生し、新しい電子デバイスの出現が期待さ
れる。
と比較したとき、重量当りの表面積の大きさによって元
の固体とは特性上異なった状態となる、いわゆる超微粒
子が注目されている。この超微粒子とは、例えば粒径１
〜１０ｎｍの範囲の粒子のことを称し、いわゆる体積効
果や表面効果が現われて元の固体とは全く違ったふるま
いをする物質の新しい状態となる。このように元の固体
とはまったく違ったふるまいをする超微粒子を、例えば
半導体材料、金属材料、絶縁材料等により形成すること
により、今までとは性質の異なった全く新しいデバイス
の誕生が期待される。例えば、磁性材の超微粒子は、ハ
イ保磁力（Ｈｃ）テープ材、超超微粒子はハイμのヘッ
ド材の素材として利用が期待され、光学材（誘電体材）
の超微粒子は、非線形光学材として利用が期待されてい
る。特に、半導体材料、例えばシリコンを超微粒子結晶
粉末化（例えば２０ｎｍ以下）すると、量子効果が現わ
れて電子の波動性により発光現象、トンネル現象、超高
速化現象が発生し、新しい電子デバイスの出現が期待さ
れる。
【０００３】例えば、Ｓｉ（シリコン）の超微粒子を適
用したデバイスを例にとると、シリコンは、従来にあっ
ては発光ダイオードとしては使用することができないも
のと考えられていたが、例えば粒径５ｎｍ以下の超微粒
子にすることにより光学的なフォトルミネセンス効果を
生じ、発光することが確認されている。また、このよう
な発光現象が電流注入、すなわち電気的な作用により現
われるとすれば、シリコン自体がＬＳＩと非常に材料的
な相性が良好であることからＬＳＩチップ間の高速コネ
クションとしての光コネクション分野への応用が期待さ
れると共に平面ディスプレイ分野への応用等も期待され
る。
用したデバイスを例にとると、シリコンは、従来にあっ
ては発光ダイオードとしては使用することができないも
のと考えられていたが、例えば粒径５ｎｍ以下の超微粒
子にすることにより光学的なフォトルミネセンス効果を
生じ、発光することが確認されている。また、このよう
な発光現象が電流注入、すなわち電気的な作用により現
われるとすれば、シリコン自体がＬＳＩと非常に材料的
な相性が良好であることからＬＳＩチップ間の高速コネ
クションとしての光コネクション分野への応用が期待さ
れると共に平面ディスプレイ分野への応用等も期待され
る。
【０００４】ところで、例えば発光素子等に使用するた
めの量子効果を十分に発揮するような超微粒子を製造す
るための方法としては蒸発・凝縮法、触媒反応法、プラ
ズマ法、レーザ法等が提案されているが、その中で特に
レーザ法が注目されている。しかしながら、品質の良好
な、例えば粒径２０ｎｍ以下の結晶化超微粒子を製造す
ることは非常に困難であった。
めの量子効果を十分に発揮するような超微粒子を製造す
るための方法としては蒸発・凝縮法、触媒反応法、プラ
ズマ法、レーザ法等が提案されているが、その中で特に
レーザ法が注目されている。しかしながら、品質の良好
な、例えば粒径２０ｎｍ以下の結晶化超微粒子を製造す
ることは非常に困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者は、
例えばシリコンの粒径２０ｎｍ以下の超微粒子を得るた
めに試みに図３に示すような超微粒子製造装置を検討し
た。すなわち水平方向に設置した反応容器２内に原料ガ
ス例えばシラン（ＳｉＨ4 ）を導入し、この中に集光レ
ンズ４で絞ったレーザ光Ｌを照射すると集光レンズ４の
焦点、すなわち集光位置Ｐのシランがブレークダウン現
象により分解されてシリコン原子が分離、凝集して超微
粒子（クラスタ）が基板６上に堆積形成されることにな
る。ところで、超微粒子を用いた発光素子等のデバイス
の実現及びその性質の向上、すなわち量子効果を十分に
発揮させるためには、製造された超微粒子の粒径を揃え
ることが必要であるが、上記したような製造装置にあっ
ては、解離した原子が凝集するときに種々の個数で結合
して凝集することから粒径の大きさが変動し、例えば３
ｎｍ〜４０ｎｍの範囲に分布するという改善点があっ
た。また、凝集した超微粒子が光圧によって横方向に飛
散されたりして、粒径の大小の超微粒子が混在するとい
う改善点も有していた。
例えばシリコンの粒径２０ｎｍ以下の超微粒子を得るた
めに試みに図３に示すような超微粒子製造装置を検討し
た。すなわち水平方向に設置した反応容器２内に原料ガ
ス例えばシラン（ＳｉＨ4 ）を導入し、この中に集光レ
ンズ４で絞ったレーザ光Ｌを照射すると集光レンズ４の
焦点、すなわち集光位置Ｐのシランがブレークダウン現
象により分解されてシリコン原子が分離、凝集して超微
粒子（クラスタ）が基板６上に堆積形成されることにな
る。ところで、超微粒子を用いた発光素子等のデバイス
の実現及びその性質の向上、すなわち量子効果を十分に
発揮させるためには、製造された超微粒子の粒径を揃え
ることが必要であるが、上記したような製造装置にあっ
ては、解離した原子が凝集するときに種々の個数で結合
して凝集することから粒径の大きさが変動し、例えば３
ｎｍ〜４０ｎｍの範囲に分布するという改善点があっ
た。また、凝集した超微粒子が光圧によって横方向に飛
散されたりして、粒径の大小の超微粒子が混在するとい
う改善点も有していた。
【０００６】更に、超微粒子の形成時に原料ガスの濃度
変化によりブレークダウン光の強度が変化してしまい、
ガス濃度が濃ければレーザ光を沢山吸収して強い光を発
生し、生成超微粒子の粒径が大きくなり、逆に、ガス濃
度が薄ければレーザ光を吸収するガス分子が少なくなっ
てレーザ光によるブレークダウン発光が弱くなり、生成
超微粒子の粒径が小さくなり、結果的にこのような理由
に起因して生成超微粒子の粒径の大きさが均一にならな
かった。そこで、大きな粒径の超微粒子を採集する場合
には集光位置Ｐの付近の真下に基板４を設置し、小さな
粒径の超微粒子を採集する場合には集光位置Ｐから水平
方向へ離れた位置に基板６を設置することも考えられる
が、この方法では超微粒子の粒径の分別力は十分ではな
く、粒径の大きさの異なる超微粒子が少量混在し、粒径
のサイズを揃えることができないという改善点がある。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に
解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、粒
径の揃った超微粒子の結晶粉末を製造できる超微粒子製
造装置を提供することにある。
変化によりブレークダウン光の強度が変化してしまい、
ガス濃度が濃ければレーザ光を沢山吸収して強い光を発
生し、生成超微粒子の粒径が大きくなり、逆に、ガス濃
度が薄ければレーザ光を吸収するガス分子が少なくなっ
てレーザ光によるブレークダウン発光が弱くなり、生成
超微粒子の粒径が小さくなり、結果的にこのような理由
に起因して生成超微粒子の粒径の大きさが均一にならな
かった。そこで、大きな粒径の超微粒子を採集する場合
には集光位置Ｐの付近の真下に基板４を設置し、小さな
粒径の超微粒子を採集する場合には集光位置Ｐから水平
方向へ離れた位置に基板６を設置することも考えられる
が、この方法では超微粒子の粒径の分別力は十分ではな
く、粒径の大きさの異なる超微粒子が少量混在し、粒径
のサイズを揃えることができないという改善点がある。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に
解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、粒
径の揃った超微粒子の結晶粉末を製造できる超微粒子製
造装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、レーザ発振器からのレーザ光を、超微
粒子用の原料ガスに照射してブレークダウンによる発光
を生ぜしめて超微粒子を形成する超微粒子製造装置にお
いて、前記ブレークダウンによる発光状態を検出する発
光状態検出手段と，前記発光状態検出手段からの検出結
果に基づいて、前記発光状態が所望の状態を維持するよ
うに前記レーザ発振器を制御する制御手段とを備えるよ
うに構成したものである。
解決するために、レーザ発振器からのレーザ光を、超微
粒子用の原料ガスに照射してブレークダウンによる発光
を生ぜしめて超微粒子を形成する超微粒子製造装置にお
いて、前記ブレークダウンによる発光状態を検出する発
光状態検出手段と，前記発光状態検出手段からの検出結
果に基づいて、前記発光状態が所望の状態を維持するよ
うに前記レーザ発振器を制御する制御手段とを備えるよ
うに構成したものである。
【０００８】
【作用】本発明は以上のように構成したので、レーザ発
振器から発射されたパルス状のレーザ光は反応容器内の
原料ガスに集光されて、エネルギ集中により発光の伴う
ブレークダウン現象が発生して超微粒子が生成される。
このブレークダウンの発光状態、例えば発光の強度、発
光域の長さは発光状態検出手段により検出されて、例え
ばマイクロコンピュータ等よりなる制御手段へ入力され
る。この制御手段は、この検出結果に基づいて上記発光
状態が所望の状態を維持するように、例えば所定の発光
強度或いは所定の長さの発光域を維持するように上記レ
ーザ発振器の出力等を制御する。これにより、ブレーク
ダウンが安定的に生ぜしめられ、粒径の均一な超微粒子
を生成することが可能となる。
振器から発射されたパルス状のレーザ光は反応容器内の
原料ガスに集光されて、エネルギ集中により発光の伴う
ブレークダウン現象が発生して超微粒子が生成される。
このブレークダウンの発光状態、例えば発光の強度、発
光域の長さは発光状態検出手段により検出されて、例え
ばマイクロコンピュータ等よりなる制御手段へ入力され
る。この制御手段は、この検出結果に基づいて上記発光
状態が所望の状態を維持するように、例えば所定の発光
強度或いは所定の長さの発光域を維持するように上記レ
ーザ発振器の出力等を制御する。これにより、ブレーク
ダウンが安定的に生ぜしめられ、粒径の均一な超微粒子
を生成することが可能となる。
【０００９】
【実施例】以下に、本発明に係る超微粒子製造装置の一
実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明に
係る超微粒子製造装置を示す概略構成図である。図３に
示す装置と同一部分については同一符号を付す。図示す
るようにこの超微粒子製造装置は、例えば透明な石英ガ
ラス等により円筒体状に成形された反応容器８を有して
おり、この反応容器８の両端には例えばステンレス等よ
りなるキャップ部９，１１が図示しないＯリング等を介
して気密に取り付けられている。このキャップ部のう
ち、一方のキャップ部９の中央には外方へ円筒状に突出
させたレーザ光導入部１０が形成されると共に、このレ
ーザ光導入部１０の端部には、レーザ光を内部へ導入す
るための、例えば石英ガラス等により構成されたレーザ
光導入窓１２が取り付けられている。
実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明に
係る超微粒子製造装置を示す概略構成図である。図３に
示す装置と同一部分については同一符号を付す。図示す
るようにこの超微粒子製造装置は、例えば透明な石英ガ
ラス等により円筒体状に成形された反応容器８を有して
おり、この反応容器８の両端には例えばステンレス等よ
りなるキャップ部９，１１が図示しないＯリング等を介
して気密に取り付けられている。このキャップ部のう
ち、一方のキャップ部９の中央には外方へ円筒状に突出
させたレーザ光導入部１０が形成されると共に、このレ
ーザ光導入部１０の端部には、レーザ光を内部へ導入す
るための、例えば石英ガラス等により構成されたレーザ
光導入窓１２が取り付けられている。
【００１０】上記レーザ光導入窓１２の外側には、例え
ば炭酸ガスレーザ等のレーザ光Ｌ１を発するレーザ発振
器１８及びこのレーザ光Ｌ１を集光する集光レンズ２０
が設けられると共に、上記レーザ発振器１８には例えば
マイクロコンピュータ等よりなる制御手段１９が接続さ
れており、レーザ光のパルス間隔やパルス振幅等のレー
ザ強度を適宜調整し得るように構成されている。また、
上記一方のキャップ部９には、反応容器８内の圧力を検
知する圧力計２２が接続される。また、他方のキャップ
部１１の上部には、例えばシランガス（ＳｉＨ4 ）のよ
うな原料ガスをキャリアガスと共に、或はキャリアガス
なしで導入するガス導入管２４が接続され、この導入管
２４にはガス導入バルブ２６が介設されて原料ガスの供
給を制御するように構成されている。
ば炭酸ガスレーザ等のレーザ光Ｌ１を発するレーザ発振
器１８及びこのレーザ光Ｌ１を集光する集光レンズ２０
が設けられると共に、上記レーザ発振器１８には例えば
マイクロコンピュータ等よりなる制御手段１９が接続さ
れており、レーザ光のパルス間隔やパルス振幅等のレー
ザ強度を適宜調整し得るように構成されている。また、
上記一方のキャップ部９には、反応容器８内の圧力を検
知する圧力計２２が接続される。また、他方のキャップ
部１１の上部には、例えばシランガス（ＳｉＨ4 ）のよ
うな原料ガスをキャリアガスと共に、或はキャリアガス
なしで導入するガス導入管２４が接続され、この導入管
２４にはガス導入バルブ２６が介設されて原料ガスの供
給を制御するように構成されている。
【００１１】更に、このキャップ部１１の中央には、外
方へ突出させて例えば石英よりなる観察窓２８が取り付
けられると共に、この外側には遮光板３２を設けてレー
ザ光Ｌ１の透過を防止している。また、このキャップ部
１１の下部には、図示しない真空ポンプやフィルタ等に
接続されたガス排気管３４が連結されると共に、このガ
ス排気管３４には排気を制御する排気バルブ３６が介設
されている。そして、上記レーザ光Ｌ１の集光する集光
位置Ｐに対応する反応容器の半径方向外方、例えば横方
向には、本発明の特長とする発光状態検出手段３８が上
記集光位置Ｐに臨ませて設けられており集光位置Ｐの近
傍におけるブレークダウン現象の発光４０の強度を検出
し得るように構成されている。この発光状態検出手段３
８としては、光の強度を検出し得る素子、例えばホトダ
イオードまたはこれと同様な機能を有する素子或いは装
置であるならばどのようなものにも限定されない。
方へ突出させて例えば石英よりなる観察窓２８が取り付
けられると共に、この外側には遮光板３２を設けてレー
ザ光Ｌ１の透過を防止している。また、このキャップ部
１１の下部には、図示しない真空ポンプやフィルタ等に
接続されたガス排気管３４が連結されると共に、このガ
ス排気管３４には排気を制御する排気バルブ３６が介設
されている。そして、上記レーザ光Ｌ１の集光する集光
位置Ｐに対応する反応容器の半径方向外方、例えば横方
向には、本発明の特長とする発光状態検出手段３８が上
記集光位置Ｐに臨ませて設けられており集光位置Ｐの近
傍におけるブレークダウン現象の発光４０の強度を検出
し得るように構成されている。この発光状態検出手段３
８としては、光の強度を検出し得る素子、例えばホトダ
イオードまたはこれと同様な機能を有する素子或いは装
置であるならばどのようなものにも限定されない。
【００１２】そして、この発光状態検出手段３８は前記
制御手段１９へ電気的に接続されており、検出結果を制
御手段１９へ入力し得るように構成されている。この制
御手段１９は、前述のようにマイクロコンピュータ等に
より構成されており、入力された検出結果に基づいて、
発光状態、例えば発光４０の強度が所定の値を維持する
ように上記レーザ発振器１８の出力を制御し得るように
構成されている。
制御手段１９へ電気的に接続されており、検出結果を制
御手段１９へ入力し得るように構成されている。この制
御手段１９は、前述のようにマイクロコンピュータ等に
より構成されており、入力された検出結果に基づいて、
発光状態、例えば発光４０の強度が所定の値を維持する
ように上記レーザ発振器１８の出力を制御し得るように
構成されている。
【００１３】次に、以上のように構成された装置の動作
について説明する。まず、反応容器８の底部の、発光状
態検出手段３８への光を遮断しない位置に処理すべき基
板４２を設置する。そして反応容器８のキャップ部１１
に設けたガス排気管３４を介して内部雰囲気を排出する
ことにより高真空にし、排気バルブ３６を閉じる。次
に、ガス導入管２４のガス導入バルブ２６を開にするこ
とにより搬送されてきた原料ガスＧ例えばシランガスを
反応容器８内へ所定の圧力になるまで導入し、このガス
導入バルブ２６を閉じてガスを封入する。そして、レー
ザ発振器１８を駆動することによりパルス状のレーザ光
Ｌ１を発射し、これを集光レンズ２０、レーザ光導入窓
１２を介して反応容器８内へ導入する。
について説明する。まず、反応容器８の底部の、発光状
態検出手段３８への光を遮断しない位置に処理すべき基
板４２を設置する。そして反応容器８のキャップ部１１
に設けたガス排気管３４を介して内部雰囲気を排出する
ことにより高真空にし、排気バルブ３６を閉じる。次
に、ガス導入管２４のガス導入バルブ２６を開にするこ
とにより搬送されてきた原料ガスＧ例えばシランガスを
反応容器８内へ所定の圧力になるまで導入し、このガス
導入バルブ２６を閉じてガスを封入する。そして、レー
ザ発振器１８を駆動することによりパルス状のレーザ光
Ｌ１を発射し、これを集光レンズ２０、レーザ光導入窓
１２を介して反応容器８内へ導入する。
【００１４】するとレーザ光Ｌ１の集光位置Ｐにおいて
は、シランガス（ＳｉＨ4 ）がブレークダウン現象によ
り分解、活性化し、活性化したＳｉ原子群は凝集して超
微粒子Ｂとなって薄い煙状に反応容器８内を浮遊する。
すなわち、レーザ光の照射によりシランガス分子が励起
分離され、この励起分離された分子、原子が定常状態に
なるときに鋭い発光４０を生ずる。この発光強度は、ブ
レークダウンされた原料ガスの分子の量により定まるも
のであり、この発光強度は発光状態検出手段３８により
検出され、その検出結果は、制御手段１９へ入力される
ことになる。この制御手段１９には、予め生成されるべ
き超微粒子の目標とする粒径の大きさが入力されてお
り、この目標とする粒径の大きさに対応する発光強度を
維持するように上記レーザ発振器１８のレーザ出力、例
えばパルス幅やパルス振幅を制御する。
は、シランガス（ＳｉＨ4 ）がブレークダウン現象によ
り分解、活性化し、活性化したＳｉ原子群は凝集して超
微粒子Ｂとなって薄い煙状に反応容器８内を浮遊する。
すなわち、レーザ光の照射によりシランガス分子が励起
分離され、この励起分離された分子、原子が定常状態に
なるときに鋭い発光４０を生ずる。この発光強度は、ブ
レークダウンされた原料ガスの分子の量により定まるも
のであり、この発光強度は発光状態検出手段３８により
検出され、その検出結果は、制御手段１９へ入力される
ことになる。この制御手段１９には、予め生成されるべ
き超微粒子の目標とする粒径の大きさが入力されてお
り、この目標とする粒径の大きさに対応する発光強度を
維持するように上記レーザ発振器１８のレーザ出力、例
えばパルス幅やパルス振幅を制御する。
【００１５】このようにブレークダウンの発光強度を所
定の値に維持することにより、ブレークダウンする分子
の量は時間的に一定に維持され、従って、生成される超
微粒子Ｂの粒径の大きさは一定に維持されることにな
る。このように、粒径の均一になされた超微粒子Ｂは次
第に沈降して基板４２上に堆積して採集される。一般的
には量子効果を有効に発揮させるためには、光学的に応
用する場合は粒径が２ｎｍ〜２０ｎｍの範囲、電子デバ
イスに用いる場合は１０ｎｍ前後であり、本実施例にあ
っては、発光強度を適宜選択することにより粒径約２０
ｎｍ以下の粒径の均一な半導体の超微粒子を製造するこ
とができる。
定の値に維持することにより、ブレークダウンする分子
の量は時間的に一定に維持され、従って、生成される超
微粒子Ｂの粒径の大きさは一定に維持されることにな
る。このように、粒径の均一になされた超微粒子Ｂは次
第に沈降して基板４２上に堆積して採集される。一般的
には量子効果を有効に発揮させるためには、光学的に応
用する場合は粒径が２ｎｍ〜２０ｎｍの範囲、電子デバ
イスに用いる場合は１０ｎｍ前後であり、本実施例にあ
っては、発光強度を適宜選択することにより粒径約２０
ｎｍ以下の粒径の均一な半導体の超微粒子を製造するこ
とができる。
【００１６】また、上記実施例はシリコンのような半導
体のみならず、金属材、絶縁体（光学材）等の超微粒子
を製造するときにも適用することができ、また、原料ガ
スとしてはシランに限定されず気相化合物となり得るも
のであればどのようなガスでも使用することができる。
尚、上記実施例にあっては、横方面に向けてレーザ光Ｌ
１を照射する場合について説明したが、これに限定され
ず、例えば上下方向からレーザ光Ｌ１を照射するように
してもよい。尚、上記実施例にあっては、発光状態検出
手段として、例えばホトダイオード等を用い、発光状態
として発光強度を検出するように構成したが、これに限
定されず、例えば図２に示すように発光状態として発光
域の長さを検出するようにしてもよい。図２は本発明に
係る超微粒子製造装置の変形例を示し、図１に示す装置
と同一部分には同一符号を付す。
体のみならず、金属材、絶縁体（光学材）等の超微粒子
を製造するときにも適用することができ、また、原料ガ
スとしてはシランに限定されず気相化合物となり得るも
のであればどのようなガスでも使用することができる。
尚、上記実施例にあっては、横方面に向けてレーザ光Ｌ
１を照射する場合について説明したが、これに限定され
ず、例えば上下方向からレーザ光Ｌ１を照射するように
してもよい。尚、上記実施例にあっては、発光状態検出
手段として、例えばホトダイオード等を用い、発光状態
として発光強度を検出するように構成したが、これに限
定されず、例えば図２に示すように発光状態として発光
域の長さを検出するようにしてもよい。図２は本発明に
係る超微粒子製造装置の変形例を示し、図１に示す装置
と同一部分には同一符号を付す。
【００１７】すなわち、反応容器８内の集光位置Ｐの近
傍においては、レーザ光Ｌ１の進行方向に沿って長いブ
レークダウンの発光域５０を生ずる場合があり、発光状
態としてこの発光域の長さＲを検出する。この場合、発
光状態検出手段３８としては、ホトダイオードやＣＣＤ
検出器等の光検知器５２とこの検知面に発光域５０の長
さを像として結像する結像レンズ５４とにより構成され
ており、ここで検出された結果を制御手段１９へ送出し
得るように構成されている。そして、この制御手段１９
は、検出された発光域の長さＲが所望の値を維持するよ
うにレーザ発振器１８の出力を前記実施例と同様に制御
することになる。この場合にも、前述のように発光の強
度を一定に維持した場合と同様に、粒径の均一な超微粒
子を得ることが可能となる。
傍においては、レーザ光Ｌ１の進行方向に沿って長いブ
レークダウンの発光域５０を生ずる場合があり、発光状
態としてこの発光域の長さＲを検出する。この場合、発
光状態検出手段３８としては、ホトダイオードやＣＣＤ
検出器等の光検知器５２とこの検知面に発光域５０の長
さを像として結像する結像レンズ５４とにより構成され
ており、ここで検出された結果を制御手段１９へ送出し
得るように構成されている。そして、この制御手段１９
は、検出された発光域の長さＲが所望の値を維持するよ
うにレーザ発振器１８の出力を前記実施例と同様に制御
することになる。この場合にも、前述のように発光の強
度を一定に維持した場合と同様に、粒径の均一な超微粒
子を得ることが可能となる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような優れた作用効果を発揮することができる。ブレ
ークダウンによる発光状態を一定に維持するようにした
ので粒径の大きさが均一な超微粒子を得ることができ
る。従って、量子効果を利用した半導体素子、磁性体素
子、非線型光学素子等を製造することができる。
のような優れた作用効果を発揮することができる。ブレ
ークダウンによる発光状態を一定に維持するようにした
ので粒径の大きさが均一な超微粒子を得ることができ
る。従って、量子効果を利用した半導体素子、磁性体素
子、非線型光学素子等を製造することができる。
【図１】本発明に係る超微粒子製造装置を示す概略構成
図である。
図である。
【図２】本発明に係る超微粒子製造装置の変形例を示す
概略構成図である。
概略構成図である。
【図３】本発明者が検討した超微粒子製造装置を示す概
略構成図である。
略構成図である。
８…反応容器、１２…レーザ光導入窓、１８…レーザ発
振器、１９…制御手段、３８…発光状態検出手段、４０
…発光、５０…発光域、５２…光検知器、５４…結像レ
ンズ、Ｂ…超微粒子、Ｇ…原料ガス、Ｌ１…レーザ光、
Ｐ…集光位置、Ｒ…発光域の長さ。
振器、１９…制御手段、３８…発光状態検出手段、４０
…発光、５０…発光域、５２…光検知器、５４…結像レ
ンズ、Ｂ…超微粒子、Ｇ…原料ガス、Ｌ１…レーザ光、
Ｐ…集光位置、Ｒ…発光域の長さ。
【手続補正書】
【提出日】平成５年３月１５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００２】
【従来の技術】近年、物質を非常に小さくして元の固体
と比較したとき、重量当りの表面積の大きさによって元
の固体とは特性上異なった状態となる、いわゆる超微粒
子が注目されている。この超微粒子とは、例えば粒径１
〜１０ｎｍの範囲の粒子のことを称し、いわゆる体積効
果や表面効果が現われて元の固体とは全く違ったふるま
いをする物質の新しい状態となる。このように元の固体
とはまったく違ったふるまいをする超微粒子を、例えば
半導体材料、金属材料、絶縁材料等により形成すること
により、今までとは性質の異なった全く新しいデバイス
の誕生が期待される。例えば、磁性材の超微粒子は、ハ
イ保磁力（Ｈｃ）テープ材、超超微粒子はハイμのヘッ
ド材の素材として利用が期待され、光学材（誘電体材）
の超微粒子は、非線形光学材として利用が期待されてい
る。特に、半導体材料、例えばシリコンを超微粒子結晶
粉末化（例えば１０ｎｍ以下）すると、量子効果が現わ
れて電子の波動性により発光現象、トンネル現象、超高
速化現象が発生し、新しい電子デバイスの出現が期待さ
れる。
と比較したとき、重量当りの表面積の大きさによって元
の固体とは特性上異なった状態となる、いわゆる超微粒
子が注目されている。この超微粒子とは、例えば粒径１
〜１０ｎｍの範囲の粒子のことを称し、いわゆる体積効
果や表面効果が現われて元の固体とは全く違ったふるま
いをする物質の新しい状態となる。このように元の固体
とはまったく違ったふるまいをする超微粒子を、例えば
半導体材料、金属材料、絶縁材料等により形成すること
により、今までとは性質の異なった全く新しいデバイス
の誕生が期待される。例えば、磁性材の超微粒子は、ハ
イ保磁力（Ｈｃ）テープ材、超超微粒子はハイμのヘッ
ド材の素材として利用が期待され、光学材（誘電体材）
の超微粒子は、非線形光学材として利用が期待されてい
る。特に、半導体材料、例えばシリコンを超微粒子結晶
粉末化（例えば１０ｎｍ以下）すると、量子効果が現わ
れて電子の波動性により発光現象、トンネル現象、超高
速化現象が発生し、新しい電子デバイスの出現が期待さ
れる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】
【実施例】以下に、本発明に係る超微粒子製造装置の一
実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明に
係る超微粒子製造装置を示す概略構成図である。図３に
示す装置と同一部分については同一符号を付す。図示す
るようにこの超微粒子製造装置は、例えば透明な石英ガ
ラス等により円筒体状に成形された反応容器８を有して
おり、この反応容器８の両端には例えばステンレス等よ
りなるキャップ部９，１１が図示しないＯリング等を介
して気密に取り付けられている。このキャップ部のう
ち、一方のキャップ部９の中央には外方へ円筒状に突出
させたレーザ光導入部１０が形成されると共に、このレ
ーザ光導入部１０の端部には、レーザ光を内部へ導入す
るための、例えば石英ガラスまたはＡＲコートされた石
英ガラス等により構成されたレーザ光導入窓１２が取り
付けられている。
実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明に
係る超微粒子製造装置を示す概略構成図である。図３に
示す装置と同一部分については同一符号を付す。図示す
るようにこの超微粒子製造装置は、例えば透明な石英ガ
ラス等により円筒体状に成形された反応容器８を有して
おり、この反応容器８の両端には例えばステンレス等よ
りなるキャップ部９，１１が図示しないＯリング等を介
して気密に取り付けられている。このキャップ部のう
ち、一方のキャップ部９の中央には外方へ円筒状に突出
させたレーザ光導入部１０が形成されると共に、このレ
ーザ光導入部１０の端部には、レーザ光を内部へ導入す
るための、例えば石英ガラスまたはＡＲコートされた石
英ガラス等により構成されたレーザ光導入窓１２が取り
付けられている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】上記レーザ光導入窓１２の外側には、例え
ばレーザ光Ｌ１を発するレーザ発振器１８及びこのレー
ザ光Ｌ１を集光する集光レンズ２０が設けられると共
に、上記レーザ発振器１８には例えばマイクロコンピュ
ータ等よりなる制御手段１９が接続されており、レーザ
光のパルス間隔やパルス振幅等のレーザ強度を適宜調整
し得るように構成されている。また、上記一方のキャッ
プ部９には、反応容器８内の圧力を検知する圧力計２２
が接続される。また、他方のキャップ部１１の上部に
は、例えばシランガス（ＳｉＨ４）のような原料ガスを
キャリアガスと共に、或はキャリアガスなしで導入する
ガス導入管２４が接続され、この導入管２４にはガス導
入バルブ２６が介設されて原料ガスの供給を制御するよ
うに構成されている。
ばレーザ光Ｌ１を発するレーザ発振器１８及びこのレー
ザ光Ｌ１を集光する集光レンズ２０が設けられると共
に、上記レーザ発振器１８には例えばマイクロコンピュ
ータ等よりなる制御手段１９が接続されており、レーザ
光のパルス間隔やパルス振幅等のレーザ強度を適宜調整
し得るように構成されている。また、上記一方のキャッ
プ部９には、反応容器８内の圧力を検知する圧力計２２
が接続される。また、他方のキャップ部１１の上部に
は、例えばシランガス（ＳｉＨ４）のような原料ガスを
キャリアガスと共に、或はキャリアガスなしで導入する
ガス導入管２４が接続され、この導入管２４にはガス導
入バルブ２６が介設されて原料ガスの供給を制御するよ
うに構成されている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｃ２３Ｃ 16/52 7325−4Ｋ
Claims (1)
- 【請求項１】 レーザ発振器からのレーザ光を、超微粒
子用の原料ガスに照射してブレークダウンによる発光を
生ぜしめて超微粒子を形成する超微粒子製造装置におい
て、前記ブレークダウンによる発光状態を検出する発光
状態検出手段と，前記発光状態検出手段からの検出結果
に基づいて、前記発光状態が所望の状態を維持するよう
に前記レーザ発振器を制御する制御手段とを備えるよう
に構成したことを特徴とする超微粒子製造装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36051791A JP3102116B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 超微粒子製造装置 |
| US07/997,288 US5425922A (en) | 1991-12-27 | 1992-12-23 | Apparatus for manufacturing microcrystal particles and manufacturing method for the microcrystal particles |
| US08/402,513 US5562771A (en) | 1991-12-27 | 1995-03-10 | Apparatus for manufacturing microcrystal particles and manufacturing method for the microcrystal particles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36051791A JP3102116B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 超微粒子製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05200278A true JPH05200278A (ja) | 1993-08-10 |
| JP3102116B2 JP3102116B2 (ja) | 2000-10-23 |
Family
ID=18469741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36051791A Expired - Fee Related JP3102116B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 超微粒子製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3102116B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010527318A (ja) * | 2007-05-18 | 2010-08-12 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | レーザ熱分解によるシリコンナノ結晶の合成 |
| JP2010241673A (ja) * | 2009-04-06 | 2010-10-28 | Tsti Tech Co Ltd | ポリシリコンの製造装置及び方法 |
| JP2012501290A (ja) * | 2008-08-29 | 2012-01-19 | ダウ コーニング コーポレーション | ナノ粒子を含む繊維およびナノ粒子を製造する方法 |
| JP2013532225A (ja) * | 2010-06-29 | 2013-08-15 | ナノグラム・コーポレイション | シリコン／ゲルマニウム・ナノ粒子インク、ナノ粒子を合成するためのレーザー熱分解反応器、及び関連の方法 |
| JP2015129285A (ja) * | 2007-01-03 | 2015-07-16 | ナノグラム・コーポレイションＮａｎｏＧｒａｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | シリコン／ゲルマニウムによるナノ粒子インク、ドーピングされた粒子、印刷法、及び半導体用途のためのプロセス |
-
1991
- 1991-12-27 JP JP36051791A patent/JP3102116B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015129285A (ja) * | 2007-01-03 | 2015-07-16 | ナノグラム・コーポレイションＮａｎｏＧｒａｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | シリコン／ゲルマニウムによるナノ粒子インク、ドーピングされた粒子、印刷法、及び半導体用途のためのプロセス |
| JP2015129284A (ja) * | 2007-01-03 | 2015-07-16 | ナノグラム・コーポレイションＮａｎｏＧｒａｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | シリコン／ゲルマニウムによるナノ粒子インク、ドーピングされた粒子、印刷法、及び半導体用途のためのプロセス |
| JP2010527318A (ja) * | 2007-05-18 | 2010-08-12 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | レーザ熱分解によるシリコンナノ結晶の合成 |
| JP2012501290A (ja) * | 2008-08-29 | 2012-01-19 | ダウ コーニング コーポレーション | ナノ粒子を含む繊維およびナノ粒子を製造する方法 |
| JP2010241673A (ja) * | 2009-04-06 | 2010-10-28 | Tsti Tech Co Ltd | ポリシリコンの製造装置及び方法 |
| JP2013532225A (ja) * | 2010-06-29 | 2013-08-15 | ナノグラム・コーポレイション | シリコン／ゲルマニウム・ナノ粒子インク、ナノ粒子を合成するためのレーザー熱分解反応器、及び関連の方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3102116B2 (ja) | 2000-10-23 |
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