WO2006035524A1 - 微小電極製造方法及びその製造方法によって作製された微小電極 - Google Patents

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Takuya Matsumoto
Shinji Matsui
Kenichiro Nakamatsu
Kaoru Ojima
Tomoji Kawai
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/60—Forming conductive regions or layers, e.g. electrodes
    • H10K71/611—Forming conductive regions or layers, e.g. electrodes using printing deposition, e.g. ink jet printing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a nanoscale microelectrode and a microelectrode produced by the method.
  • the surface of the molecular structure on the substrate can be controlled, for example, the orientation of the molecular structure having nanoscale (hereinafter referred to as “nanomolecular structure” or simply “molecular structure”) can be controlled.
  • nanoscale hereinafter referred to as “nanomolecular structure” or simply “molecular structure”.
  • an electrode having a gap width that is smaller than the size of the nanomolecular structure is a generic term. (Referred to as “microelectrodes”).
  • a bottom contact type There are two methods for manufacturing a microelectrode, called a bottom contact type and a top contact type.
  • the bottom contact type is a method in which an electrode structure is produced on a substrate and then the molecular structure is developed on the electrode.
  • the top contour type is a method in which the molecular structure is developed on the substrate and then the electrode structure is produced. It is.
  • the top contact type has higher electrical conductivity (see Non-Patent Document 1). Therefore, it is a very important issue whether the electrode is manufactured before the molecular structure or after that.
  • the top contact type nanogap electrode which has the same gap size as a nanomolecular structure that has little influence on the formation of the nanomolecular structure, is very useful for molecular devices that utilize a structure in which the molecular structure is developed on a flat substrate surface Useful to it is conceivable that.
  • a step is formed between the electrode and the substrate, so that the molecular structure placed on the electrode is deformed and the original function of the molecule is not exhibited (see Fig. 7).
  • organic molecules often develop solution forces on the electrode, but if there is a step, the solution accumulates in that area, and after the solvent evaporates, molecular aggregates remain. This is from here.
  • the molecules here When the molecules here are dispersed, they cannot be connected to the electrode, which is a major obstacle when forming a molecular scale device.
  • the affinity between the electrode and the molecular self-organization structure may vary depending on the location, which may cause a problem that the self-organization structure on the electrode cannot be developed. Arise. Therefore, it is necessary to avoid molecular deformation and molecular aggregation at the electrode edge by placing a molecular structure on a flat substrate and forming an electrode on it as in the top contact type.
  • the microfabrication technology that has been used in silicon semiconductors uses harsh reaction conditions such as resist, electron beam irradiation, and etching processes for electrode formation, so organic molecules cannot withstand these processes. ,.
  • Non-Patent Document 2 describes a method for producing a top contact type electrode (gold electrode) by transfer.
  • a pattern is formed on one substrate, and gold is deposited thereon by vapor deposition.
  • SiO is formed on the other substrate, and SAM (self-assembled
  • MPTMs (3-mer captopr opyltrimethoxysilane: Aldrich Chemical Co.) is formed as a monolayer. Then, gold is transferred to the other substrate using the bonding force of S (sulfur) and gold. In this case, if chemical treatment is performed on the other substrate in order to transfer gold as an electrode, care must be taken because molecules and chemical substances may react.
  • Non-patent literature l Appl. Phys. Lett. 82 (2003) 793.
  • Non-Patent Document 2 J. AM. CHEM. SOC. 2002, 124, 7654-7655
  • An object of the present invention is to provide a method for producing a good microelectrode without affecting molecules and a microelectrode produced by the production method.
  • an organic molecule is disposed on the first substrate, and the second substrate is disposed.
  • a release material is applied onto the formed desired pattern, an electrode material is attached onto the release material, and the surface of the second substrate on which the electrode material is attached and the organic molecules on the first substrate are arranged.
  • the electrode material is transferred onto the first substrate in close contact with the placed surface.
  • FIG. 1A is a diagram showing a flow of a microelectrode manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a diagram showing a flow of a microelectrode manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1C is a diagram showing a flow of a microelectrode manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1D is a diagram showing a flow of a microelectrode manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1E is a diagram showing a flow of a microelectrode manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a diagram showing an example of an electrode having a line width of 500 nm manufactured by the procedure of FIG.
  • FIG. 2B is a diagram showing an example of an electrode having a line width of 500 nm manufactured by the procedure of FIG. 1A to FIG. 1E.
  • FIG. 3A is a diagram showing a pattern example of a microelectrode manufactured by the method of FIG.
  • FIG. 3B is a diagram showing a pattern example of a microelectrode fabricated by the method of FIG.
  • FIG. 4A is a diagram in which electrical characteristics between end portions of one electrode pattern are measured.
  • FIG. 4B is a diagram in which electrical characteristics between the end portions of one electrode pattern are measured.
  • Fig. 5A shows molecular structure (nanotubes) dispersed and immobilized (arranged) before electrode formation. It is a figure which shows the circuit structure for measuring the electrical resistance in a case.
  • FIG. 5B is a diagram showing a result of measurement by the circuit of FIG. 5A.
  • FIG. 6 is a diagram showing a connection form of a nanotube and an electrode.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a problem in manufacturing a bottom contact type electrode.
  • FIG. 8 is a view showing an optical microscope image of an electrode transferred onto an organic substance (polyaline) by the manufacturing method according to the present embodiment, (a) is a view showing an optical microscope image of the electrode, (B) is (a
  • FIG. 9 is a view showing an optical microscopic image of an electrode transferred onto sapphire by the manufacturing method according to the present embodiment.
  • FIGS. 1A to 1E are diagrams showing a flow of a microelectrode manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
  • a top contact type microelectrode is intended.
  • the electrode is formed by transfer.
  • a substrate 1 serving as an electrode transfer mold (hereinafter referred to as “first substrate”) and a substrate 4 to be transferred (hereinafter referred to as “second substrate”) are prepared.
  • a pattern is formed on one surface of the first substrate 1 (mold fabrication: FIG. 1A).
  • the pattern is formed on the Si substrate by electron beam lithography, for example.
  • the molecular structure is preliminarily arranged on one surface of the second substrate 4.
  • a molecular layer may be formed on one surface of the first substrate 1.
  • the release material 2 is applied onto the formed pattern by spin coating so that the electrode material is easily transferred to the second substrate 4 (application of the release material: Fig. 1B). Adhere on release material 2 (electrode material adhesion: Fig. 1C).
  • gold is most preferable as a material that best satisfies the above conditions, it is not limited to gold, and for example, platinum, copper, aluminum, and the like can be used. Further, by using gold as the electrode material 3, the fixing property of the electrode on the substrate can be increased by utilizing a self-organized film having a thiol group. Similar reactions are also directed at precious metals such as platinum and palladium, and copper, but at present, the reaction of gold and thiols is the reaction that links the organic molecular layer with the most well-studied reaction.
  • a pattern was formed on 2 2 by electron beam lithography. Note that pattern formation is not limited to electron beam lithography, and other known semiconductor technologies (such as etching) may be used.
  • Electrode material adhesion Gold was deposited on the 40 nm release material 2 as an electrode material 3 by vapor deposition.
  • the electrode material 3 can be attached by sputtering or the like.
  • the electrode material 3 is formed on the side wall of the recess (groove) of the pattern. It is preferable to adopt a method that does not adhere to 3. Therefore, it is preferable to employ an adhesion method by vapor deposition as a method for adhering the electrode material 3 to the first substrate 1.
  • FIGS. 2A and 2B show an electrode having a line width of 500 nm manufactured by the above procedure.
  • FIG. 2A is an electrode pattern image observed with an optical microscope
  • FIG. 2B is an electrode pattern image observed with an AFM (atomic force microscope).
  • AFM atomic force microscope
  • FIGS. 3A and 3B show pattern examples of microelectrodes manufactured by the above method.
  • FIG. 3A is an optical microscope image
  • FIG. 3B is an AFM image. Electrical characteristics were measured using this electrode pattern.
  • FIG. 4A and FIG. 4B are diagrams in which electrical characteristics between the end portions of one electrode pattern are measured.
  • FIG. 4A is a measurement circuit diagram
  • FIG. 4B is a graph showing the measurement results.
  • the vertical axis represents the current value
  • the horizontal axis represents the bias voltage.
  • the electrical resistance of the electrode is about 1 kilohm, and the IV curve at that time shows good ohmic characteristics.
  • the electrical resistance between adjacent electrodes was higher than the measurement limit.
  • FIG. 5A and FIG. 5B show the results of measuring the electrical resistance when the molecular structure (nanotubes) is dispersed and fixed (arranged) before the electrodes are formed.
  • FIG. 6 is a diagram showing a connection form of the nanotube and the electrode.
  • FIG. 5A is a measurement circuit diagram
  • FIG. 5B is a graph showing the measurement results.
  • the vertical axis is the current value
  • the horizontal axis is the bias voltage. From Fig. 5B, an energy gap was observed reflecting the electronic properties of the nanotubes.
  • FIG. 8 is a view showing an optical microscope image of an electrode transferred onto an organic substance (polyaline) by the manufacturing method according to the present embodiment.
  • (a) is a diagram showing an optical microscope image of the electrode
  • (b) is an enlarged view of the vicinity of the center of (a).
  • FIG. 9 is a diagram showing an optical microscope image of the electrode transferred onto sapphire by the manufacturing method according to the present embodiment.
  • the microelectrode formed as described above has good ohmic characteristics, and can be sufficiently used as an electrode.
  • an electrode that destroys the molecular structure can be formed.
  • the microelectrode produced in this embodiment can realize a wiring with a very small contact resistance and low power loss. Therefore, a good top contact type microelectrode can be manufactured according to the present invention.
  • the conventional problems as described above can be solved.
  • Molecular electronics is being applied to computers that can be folded like paper, such as new computing systems that perform netfook-type information processing, such as the brain.
  • the present invention relates to a fundamental technology that supports all of these molecular devices, and its application covers a wide range of devices using molecules, and the possibilities are extremely wide.
  • the mold is disposable, and in the above embodiment, it is necessary to make the mold from 1 for each transfer. Therefore, it is preferable to prepare a template, transfer the mold to a general polymer material such as PDMS, mass-produce the mold, apply a release material on the mold, perform gold vapor deposition, and transfer the mold. As a result, many molds can be easily and inexpensively made from one template.
  • a general polymer material such as PDMS
  • a metal surface may be used.
  • an electrode can be formed without affecting the molecular structure on the first substrate.
  • tantalum oxide for example, tantalum oxide, sapphire, organic layer (thick film), lipid thin film, metal oxide, nitrogen oxide, silicon dioxide (SiO 2)
  • GaAs gallium arsenide
  • compound semiconductors can be used.
  • the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements.
  • the problems described in the column of problems to be solved by the invention can be solved, and the effects of the invention can be described.
  • a configuration in which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
  • a microelectrode having excellent characteristics can be formed without deforming or destroying the molecular structure.

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Description

明 細 書
微小電極製造方法及びその製造方法によって作製された微小電極 技術分野
[0001] 本発明はナノスケールの微小電極の製造方法及びその製造方法によって作製さ れた微小電極に関する。
背景技術
[0002] 近年、微細加工技術'分子合成技術の発達により、単体もしくは数個の分子の機能 を用いたデバイスの作製が求められて ヽる。有機分子は機能を示す最小の単位であ り、合成化学の技術により様々な特性を有する分子をァボガドロ数単位で大量生産 できるという利点が有る。そして、分子は、その構造により基板上で自己組織ィ匕構造 と呼ばれる特徴的な自己集合構造をとることが知られている。また基板上への展開条 件により、ナノスケールを有する分子構造 (以下、「ナノ分子構造」或いは、単に「分子 構造」と称する)を配向 '配列制御ができるなど、基板上の分子構造に関して表面科 学は大きなバックグラウンドを持っており、分子デバイスへの技術応用が有望である。
[0003] このようなナノ分子構造を直接利用したデバイスを作製するためには、このナノ分子 構造のサイズを下回るような間隙幅を持つ電極 (本明細書において、このような微小 な電極を総称して「微小電極」と称する）が必要である。
[0004] 微小電極の作製には、ボトムコンタクト型とトップコンタクト型と呼ばれる 2つの方法 がある。
ボトムコンタクト型は、基板上に電極構造を作製し、その後、電極上に分子構造を 展開する方式であり、トップコンタ外型は、分子構造を基板上に展開した後に、電極 構造を作製する方式である。なお、ボトムコンタクト型とトップコンタクト型とを比較する と、トップコンタクト型の方が、電気伝導度が高いという報告がある (非特許文献 1参照 )。従って、電極を分子構造より先に作製するか、或いはその後に作製するかは非常 に重要な問題である。特に、ナノ分子構造の形成に影響が少なぐナノ分子構造と同 程度のギャップサイズを有するトップコンタクト型のナノギャップ電極は、分子構造を 平坦な基板表面に展開した構造を利用した分子デバイスにとって非常に有用である と考えられる。また、ボトムコンタクト型については、電極と基板との間に段差ができる ため、電極の上に置いた分子構造が変形してしまい、分子本来の機能が発揮されな い（図 7参照)。更に、有機分子は、溶液力も電極上に展開されることが多いが、段差 があると、その部分に溶液がたまり、溶媒が蒸発した後に、分子の凝集体が残ってし まう。これ〖こより。ここの分子が分散した状態で、電極に接続することができず、分子ス ケールデバイスを形成するときの大きな障害になる。また、ボトムコンタクト型において は、電極と分子の自己組織ィ匕構造との親和性が、場所によって異なる場合があり、こ れにより、電極上の自己組織ィ匕構造の展開が出来ないという問題も生じる。従って、 トップコンタクト型のように、平坦な基板上に分子構造を置き、その上に電極を形成す ることで、分子の変形や電極エッジにおける分子凝集を避けることが必要である。し かし、シリコン半導体で利用されてきた微細加工技術では、電極形成に、レジスト、電 子線照射、エッチング工程などの激しい反応条件を用いるため、有機分子はこれらの 工程に耐えることができな 、。
[0005] このような、条件を用いることなく電極を形成する方法として、トップコンタクト型の電 極 (金電極)を転写によって作製する方法が非特許文献 2に記載されている。
この方法では、まず、一方の基板にパターンを形成して、その上に金を蒸着により 堆積する。他の基板上には SiOを形成し、その上に SAM (self-assembled
2
monolayer)として MPTMs ( 3~mer captopr opyltrimethoxysilane： Aldrich Chemical Co.製)を形成している。そして、 S (硫黄)と金の結合力を利用して、金を他方の基板 に転写している。この場合において、電極である金を転写するために、他方の基板に 化学処理を行うと、分子と化学物質とが反応する可能性があるので、注意が必要であ る。
非特許文献 l :Appl. Phys. Lett. 82 (2003) 793.
非特許文献 2 : J. AM. CHEM. SOC. 2002, 124, 7654-7655
発明の開示
[0006] 本発明は、分子に影響を与えずに良好な微小電極を製造する方法及びその製造 方法によって作製された微小電極を提供することを目的とする。
[0007] 本発明の局面に係る発明は、第 1の基板上に有機分子を配置し、第 2の基板上に 形成された所望のパターン上に剥離材を塗布し、前記剥離材上に電極材料を付着 させ、第 2の基板の電極材料が付着された面と、前記第 1の基板上の有機分子が配 置された面とを密着させて前記電極材料を前記第 1の基板上に転写することを特徴 とする。これにより、熱、有機溶剤、化学反応など分子を劣化させるプロセスを用いる ことなく、トップコンタクト型の電極を形成することができ、そのプロセスは、極めて簡単 である。
図面の簡単な説明
[図 1A]図 1Aは、本発明の一実施形態に係る微小電極の製造方法の流れを示す図 である。
[図 1B]図 1Bは、本発明の一実施形態に係る微小電極の製造方法の流れを示す図 である。
[図 1C]図 1Cは、本発明の一実施形態に係る微小電極の製造方法の流れを示す図 である。
[図 1D]図 1Dは、本発明の一実施形態に係る微小電極の製造方法の流れを示す図 である。
[図 1E]図 1Eは、本発明の一実施形態に係る微小電極の製造方法の流れを示す図 である。
[図 2A]図 2Aは、図 1の手順で作製された 500nmのライン幅を有する電極例を示す 図である。
[図 2B]図 2Bは、図 1 Aから図 1Eの手順で作製された 500nmのライン幅を有する電 極例を示す図である。
[図 3A]図 3Aは、図 1の方法で作製した微小電極のパターン例を示す図である。
[図 3B]図 3Bは、図 1の方法で作製した微小電極のパターン例を示す図である。
[図 4A]図 4Aは、 1つの電極パターンについて、その端部間の電気特性を測定した図 である。
[図 4B]図 4Bは、 1つの電極パターンについて、その端部間の電気特性を測定した図 である。
[図 5A]図 5Aは、電極の形成前に分子構造 (ナノチューブ)を分散固定化 (配置)した 場合の電気抵抗を測定するための回路構成を示す図である。
[図 5B]図 5Bは、図 5Aの回路で測定した結果を示す図である。
[図 6]図 6は、ナノチューブと電極の接続形態を示す図である。
[図 7]図 7は、ボトムコンタクト型の電極製造の問題点を説明するための図である。
[図 8]図 8は、有機物 (ポリア-リン)上へ本実施形態による製造方法で転写した電極 の光学顕微鏡像を示す図であって、（a)は電極の光学顕微鏡像を示す図、（b)は（a
)の中心付近を拡大して示した図である。
[図 9]図 9は、サファイア上へ本実施形態による製造方法で転写した電極の光学顕微 鏡像を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0009] 図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図 1Aから図 1Eは、本発明の一 実施形態に係る微小電極の製造方法の流れを示す図である。なお、本発明では、ト ップコンタクト型の微小電極を対象としている。そして、非特許文献 2と同様に、転写 による電極形成を行うようにして ヽる。
まず、電極転写用の型となる基板 1 (以下、「第 1の基板」と称する）と、被転写用の 基板 4 (以下、「第 2の基板」と称する）を用意する。次に、第 1の基板 1の片方の面に パターンを形成する（モールド作製：図 1A)。なお、パターンは、例えば、 Si基板に電 子ビームリソグラフィで形成する。ここで、第 2の基板 4の一方の面にあら力じめ分子 構造を配置しておく。なお、分子構造の配置に代えて、第 1の基板 1の片方の面に分 子層を形成しても良い。
[0010] 次に、電極材料が第 2の基板 4に転写され易くするように、形成されたパターン上に 剥離材 2をスピンコートで塗布した (剥離材塗布：図 1B)後に、電極材料を剥離材 2上 に付着させる (電極材料付着：図 1C)。
[0011] そして、第 1の基板 1の電極材料 3を付着させた面と、第 2の基板 4の分子構造を配 置した面とを圧着させて、電極材料 3を第 2の基板 4に転写させる（転写：図 1D)。こ れにより、トップコンタクト型の電極が形成できる（図 1E)。
[0012] 上記の方法によって作製する電極材料 3には次の条件が必要である。
(a)酸ィ匕しないこと:モールドに薄い金の層を形成して、これを転写するため、酸ィ匕さ れな 、ことが必要条件である。
(b)延性に優れること:ナノサイズの転写を実現するためには、極めて延性に優れ、 基板のナノサイズの凹凸に沿って、金属電極が転写 ·圧着される必要がある。
[0013] 上記条件を最もよく満たす材料として金力もっとも好ましいが、金に限らず、例えば 、白金、銅、アルミニウムなどが使用可能である。また、電極材料 3として金を用いるこ とにより、チオール基を有する自己組織ィ匕膜を利用して、電極の基板上への定着性 を増すことができる。類似反応は白金やパラジウムなどの貴金属、銅などでも方向さ れているが、現状では金とチオールの反応が最もよく研究されている金属と有機分子 層を結びつける反応である。
[0014] 上記の方法を用いて実際に電極を作製した。電極材料 3として、金を用いた。具体 的な作製方法は以下のとおりである。
[0015] (1)モールド作製: Si基板を用意し、表面に 200nmの SiO膜を形成した。 SiO膜上
2 2 に電子ビームリソグラフィによりパターンを形成した。なお、パターン形成は、電子ビ 一ムリソグラフィに限らず、その他の公知の半導体技術 (エッチングなど）を用いても 良い。
[0016] (2)剥離材塗布：パターンに剥離材 2 (optoolIDSX (剥離材源液）： Demnumsolve nt (溶媒） = 1 : 1000 ;ダイキン工業製)を塗布した。この場合、図 1Bの凹部と凸部に くまなく剥離材 2が塗布されるようにすることが好ましい。
[0017] (3)電極材料付着：電極材料 3として金を蒸着により 40nm剥離材 2上に付着させた 。この場合において、電極材料 3の付着は、スパッタリング等による付着方法を採用 可能であるが、電極材料 3の転写時におけるノ リなどを少なくするために、パターン の凹部 (溝部）の側壁に電極材料 3が付着しな ヽような方法を採用することが好ま ヽ 。従って、電極材料 3の第 1の基板 1への付着方法として、蒸着による付着方法を採 用することが好ましい。
[0018] (4)転写：電極材料 3を第 2の基板 4に転写するために、電極材料 3の付着面と分子 構造を配置した面とを圧着させた。圧着は、 1分力 4ナて 10000N (これに限らず、分 子構造を破壊しな 、程度の圧力であればよ!、)まで昇圧し、 3分間保持することによ つて行った。なお、温度は室温 (25°C)とし、空気中の分子や塵埃などの影響がなる ベく出な 、ように低真空（10— 3Torr程度）中の環境で行った。
[0019] (5)完成:電極材料 3が第 2の基板 4に欠陥がないように転写されるように、 1分かけて 徐々に第 1の基板 1と第 2の基板 4とを離した。
[0020] 上記の手順で作製された 500nmのライン幅を有する電極を図 2A及び図 2Bに示 す。図 2A及び図 2Bにおいて、図 2Aは光学顕微鏡で観察した電極パターン像であ り、図 2Bは AFM (原子力間顕微鏡)で観察した電極パターン像である。図 2A及び 図 2Bに示すように、上記の方法で作製された電極は、分子構造 (DNA)の破壊もな ぐ欠陥がないことがわかる。このように、基板上に配置した微細な DNA分子を破壊 することなぐ微小電極を作製することが可能である。
[0021] 図 3A及び図 3Bに上記の方法で作製した微小電極のパターン例を示す。図 3A及 び図 3Bにおいても、図 3 Aが光学顕微鏡像であり、図 3Bが AFM像である。この電極 ノターンを使用して、電気特性を測定した。
[0022] 図 4A及び図 4Bは、 1つの電極パターンについて、その端部間の電気特性を測定 した図である。図 4Aは、測定回路図であり、図 4Bは測定結果を表すグラフである。 なお、図 4Aのグラフにおいて、縦軸は電流値であり、横軸はバイアス電圧である。図 4Bより、電極の電気抵抗は約 1キロオームであり、そのときの I V曲線は良好なォー ミック特性を示している。隣接する電極間の電気抵抗は、図示しないが、測定限界よ りも高い値を示した。
[0023] 図 5A及び図 5Bは、電極の形成前に分子構造 (ナノチューブ)を分散固定化 (配置 )した場合の電気抵抗を測定した結果を示す。なお、図 6は、ナノチューブと電極の 接続形態を示す図である。図 5Aは、測定回路図であり、図 5Bは測定結果を表すグ ラフである。なお、図 5Bのグラフにおいて、縦軸は電流値であり、横軸はバイアス電 圧である。図 5Bより、ナノチューブの電子物性を反映して、エネルギーギャップが観 測された。
[0024] 図 8は、有機物 (ポリア-リン)上へ本実施形態による製造方法で転写した電極の光 学顕微鏡像を示す図である。図 8において、（a)は電極の光学顕微鏡像を示す図で あり、（b)は (a)の中心付近を拡大して示した図である。また、図 9は、サファイア上へ 本実施形態による製造方法で転写した電極の光学顕微鏡像を示す図である。図 8と 図 9に示すように、本発明の実施形態によれば、極めて微小な電極、例えば、ナノス ケールの電極を様々な材料上に転写することが出来る。
[0025] 本発明の実施形態によれば、上記のように形成された微小電極は良好なォーミック 特性を有するので、電極として十分に使用可能である。また、分子構造を破壊するこ となぐ電極を形成することができる。また、本実施形態で作成した微小電極は、接触 抵抗が極めて小さぐ電力損失の少ない配線が実現できる。従って、本発明によって 、良好なトップコンタクト型の微小電極を作製することができる。このように、本発明の 実施形態に係る微小電極及びその製造方法によれば、前記したような従来の問題点 を解決することが出来る。なお、分子エレクトロニクスは、紙のように折り曲げ可能なコ ンピュータゃ脳のようなネットフーク型情報処理を行う新しい計算システムなどへ応用 されようとしている。本発明は、これら分子デバイス全てを支える根幹の技術にかんす るもので、用途は分子を用いるデバイス全般に渡り、その可能性は極めて広い。
[0026] 本発明は、上記各実施の形態に限ることなぐその他、実施段階ではその要旨を逸 脱しな 、範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。
上記の実施形態では、電極作製時に 1つずつモールドを作製した場合にっ ヽて説 明している。基本的にモールドは使い捨てで、上記の実施形態では、 1回の転写の 度に 1から作製する必要がある。そのため、テンプレートを作製しておき、 PDMSなど の一般的なポリマー材料に型を移してモールドを量産し、このモールドの上に剥離材 を塗布し、金蒸着を行って転写することが好ましい。これにより、 1つのテンプレートか ら多数のモールドを安価かつ簡便に作ることができる。
また、第 1の基板として、半導体基板 (Si)基板を用意し、 SiOを表面に形成した後
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に、分子構造を配置したが、金属の表面を参加したものでも良い。更に、本発明の実 施形態では、第 1の基板上の分子構造などに影響を与えずに電極を形成できるので
、電極を転写するものとして、これ以外に、例えば、タンタル酸化物や、サファイア、有 機層 (厚膜)、脂質薄膜、金属酸化物、窒素酸化物、二酸化シリコン (SiO )
2、ガリウム 砒素（GaAs)、化合物半導体など、あらゆるものが使用可能である。
[0027] さらに、上記各実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数 の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。 [0028] また、例えば各実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除され ても、発明が解決しょうとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述 ベられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明とし て抽出され得る。
産業上の利用可能性
[0029] 本発明によれば、分子構造を変形、破壊することなく、優れた特性を有する微小電 極を形成することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 微小電極の製造方法は、
第 1の基板上に有機分子を配置し、或いは、有機分子層を形成し、
第 2の基板上に形成された所望のパターン上に剥離材を塗布し、
前記剥離材上に電極材料を付着させ、
第 2の基板の電極材料が付着された面と、前記第 1の基板上の有機分子の配置面 又は有機分子層の形成面とを密着させて前記電極材料を前記第 1の基板上に転写 する。
[2] 請求項 1に記載の微小電極製造方法にお！ヽて、前記剥離材上に電極材料を蒸着に より付着させた。
[3] 請求項 1又は請求項 2に記載の微小電極製造方法において、前記電極材料が金又 は白金である。
[4] 請求項 1から請求項 3のいずれか 1項に記載の微小電極製造方法において、前記転 写を行う場合の前記基板に対する圧力は、略 10000Nである。
[5] 請求項 1から請求項 4のいずれか 1項に記載の微小電極製造方法において、前記転 写は、第 1と第 2の基板を密着させて徐々に圧力を加え、最大圧力で所定時間保持 した後、徐々に前記第 1と第 2の基板を離すことを含む。
[6] 請求項 1から請求項 5のいずれか 1項に記載の微小電極製造方法により作製した微 小電極。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KIM C. ET AL: "Nanolithography based on patterned metal transfer and its application to organic electronic devices.", APPLIED PHYSICS LETTERS., vol. 80, no. 21, 27 May 2002 (2002-05-27), pages 4051 - 4053, XP001126502 *
LOO Y.H. ET AL: "Interfacial Chemistries for Nanoscale Transfer Printing.", JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY., vol. 124, no. 26, 3 July 2002 (2002-07-03), pages 7654 - 7655, XP002990027 *
RHEE J. AND LEE H.H. ET AL: "Patterning organic light-emitting diodes by cathode transfer.", APPLIED PHYSICS LETTERS., vol. 81, no. 22, 25 November 2002 (2002-11-25), pages 4165 - 4167, XP001159919 *
SCHMID H. ET AL: "Preparation of Metallic Films on Elastomeric Stamps and Their Application for Contac Processing and Contact Printing.", ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS., vol. 13, no. 2, February 2003 (2003-02-01), pages 145 - 153, XP001143605 *

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