WO2006049189A1

WO2006049189A1 - 有機単分子層の形成方法および機能素子の製造方法

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Publication number: WO2006049189A1
Application number: PCT/JP2005/020153
Authority: WO
Inventors: Kohei Uosaki; Satoru Takakusagi
Original assignee: Hokkaido University NUC
Current assignee: Hokkaido University NUC
Priority date: 2004-11-02
Filing date: 2005-10-27
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2007-05-02

Abstract

Ｓｉ、ＧｅおよびＣからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化ｎ型半導体基板を作用電極に用い、その水素終端化ｎ型半導体基板の表面に水素終端化ｎ型半導体基板のエネルギーギャップ以上の光子エネルギーを有する光を選択的に照射しながら、グリニャール試薬を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、水素終端化ｎ型半導体基板の表面に有機単分子層を所定のパターンに形成する。

Description

明細 .書有機単分子層の形成方法および機能素子の製造方法技術分野

この発明は、有機単分子層の形成方法および機能素子の製造方法に関し、例えば、水素終端化 S i基板上への有機単分子層の形成に適用して好適なものである。背景技術

水素終端化 S i表面上へ S i— C結合を介して構築した有機単分子層は、配向性および安定性に優れていることから、新しい機能性分子デバイス構築への応用が期待される。現在までに報告されている有機単分子層の形成方法には、熱反応（例えば、 M. E. Quayum, T. Kondo, S. ihonyanagi, D. Miyamoto and K. Uosaki, Chem. Lett. , 2 (2002)

208(文献 1 ))、光反応、電気化学的手法などがある。

このうちグリニャール（Grignard) 試薬を用いた有機単分子層の電気化学的形成は、他の手法では溶液プロセスでの導入が難しい炭素鎖長の短い分子層を構築することができるため、近年いくつかの報告例がある（例えば、 S. Fellah, A. Teyssot, F. Ozanam, J. -N. Chazal viel, J. Vigneron and A. Etcheberry, Langmuir, 18 (2002) 5851 (文献 2))。

また、ジァゾニゥム塩の電気化学的還元により水素終端化 S i ( 1 1 1 ) 表面上にフユニル分子層を形成する報告例がある（P. Allongu e， C. Henry de Vi 1 leneuve, G. Cherouvr ler, R. Corte s， M. -C. B ernard, Journal of Electroanalytical Chemistry 550-551 (2003) 16 1 - 174 (文献 3 ) )。

しかしながら、上記文献 2、 3で報告された有機単分子層の形成方法は、詳細については不明な点が多く、実用化には程遠いと考えられる。

そこで、この発明が解決しょうとする課題は、有機単分子層を S i 基板に代表される半導体基板上に容易にしかも高い配向性で形成することができる有機単分子層の形成方法および機能素子の製造方法を提供することである。発明の開示

上記課題を解決するために、第 1の発明は、

G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、または、 S i と G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素とからなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 p型半導体基板を作用電極に用い、グリニャール試薬を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 p型半導体基板の表面に有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする有機単分子層の形成方法である。

第 1の発明は、

S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 n型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に上記水素終端化 n型半導体基板のエネルギーギヤッブ以上の光子エネルギーを有する光を照射しながら、グリニャ一ル試薬を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする有機単分子層の形成方法である。

第 3の発明は、

S i：、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 n型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に上記水素終端化 n型半導体基板のエネルギーギヤップ以上の光子エネルギーを有する光を選択的に照射しながら、グリニャール試薬を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に所定のパターンの有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする有機単分子層の形成方法である。

第 4の発明は、

有機単分子層を用いる機能素子の製造方法において、

G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、または、 S i と G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素とからなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 p型半導体基板を作用電極に用い、グリニャール試薬を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 p型半導体基板の表面に上記有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とするものである。

第 5の発明は、

有機単分子層を用いる機能素子の製造方法において、

S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 n型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に上記水素終端化 n型半導体基板のエネルギーギヤップ以上の光子エネルギーを有する光を照射しながら、グリニャール試薬を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とするものである。

第 6の発明は、

有機単分子層を用いる機能素子の製造方法において、

S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 n型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に上記水素終端化 n型半導体基板のエネルギーギャップ以上の光子エネルギ一を有する光を選択的に照射しながら、グリニャール試薬を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に所定のパタ一ンの有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とするものである。

第 7の発明は、

G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、または、 S i と G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素とからなり、ダイァモンド型構造を有する水素終端化 n型半導体基板を作用電極に用い、ジァゾ化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする有機単分子層の形成方法である。

第 8の発明は、

S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種め元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 p型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 P型半導体基板の表面に上記水素終端化 P型半導体基板のエネルギーギヤップ以上の光子エネルギーを有する光を照射しながら、ジァゾ化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 p型半導体基板の表面に有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする有機単分子層の形成方法である。

第 9の発明は、

S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 p型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 p型半導体基板の表面に上記水素終端化 P型半導体基板のエネルギーギャップ以上の光子エネルギーを有する光を選択的に照射しながら、ジァゾ化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 p型半導体基板の表面に所定のパターンの有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする有機単分子層の形成方法である。

第 1 0の発明は、

有機単分子層を用いる機能素子の製造方法において、

G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、または、 S i と G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素とからなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 n型半導体基板を作用電極に用い、ジァゾ化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に上記有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とするものである。

第 1 1の発明は、

有機単分子層を用いる機能素子の製造方法において、

S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 p型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 P型半導体基板の表面に上記水素終端化 p型半導体基板のエネルギーギャップ以上の光子エネルギ一を有する光を照射しながら、ジァゾ化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 P型半導体基板の表面に有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とするものである。

第 1 Iの発明は、

有機単分子層を用いる機能素子の製造方法において、

S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 p型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 p型半導体基板の表面に上記水素終端化 P型半導体基板のエネルギーギヤップ以上の光子エネルギーを有する光を選択的に照射しながら、ジァゾ化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 p型半導体基板の表面に所定のパターンの有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とするものである。

第 1 3の発明は、

G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、または、 S i と G eおよび Cからなる群より選ばれだ少なくとも一種の元素とからなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 p型半導体基板を作用電極に用い、酸化反応により活性種が生成される有機化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 p型半導体基板の表面に有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする有機単分子層の形成方法である。

第 1 4の発明は、

S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 n型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に上記水素終端化 n型半導体基板のエネルギーギヤップ以上の光子エネルギーを有する光を照射しながら、酸化反応により活性種が生成される有機化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 n 型半導体基板の表面に有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする有機単分子層の形成方法である。

第 1 5の発明は、

S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 n型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に上記水素終端化 n型半導体基板のエネルギーギヤップ以上の光子エネルギーを有する光を選択的に照射しながら、酸化反応により活性種が生成される有機化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に所定のパターンの有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする有機単分子層の形成方法である。第 1 6の発明は、

有機単分子層を用いる機能素子の製造方法において、

G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、または、 S i と G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素とからなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 p型半導体基板を作用電極に用い、酸化反応により活性種が生成される有機化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 p型半導体基板の表面に上記有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とするものである。

第 1 7の発明は、

有機単分子層を用いる機能素子の製造方法において、

S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 n型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に上記水素終端化 n型半導体基板のエネルギーギャップ以上の光子エネルギーを有する光を照射しながら、酸化反応により活性種が生成される有機化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 n 型半導体基板の表面に有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とするものである。

第 1 8の発明は、

有機単分子層を用いる機能素子の製造方法において、

S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくと-も一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 n型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に上記水素終端化 n型半導体基板のエネルギーギヤップ以上の光子エネルギーを有する光を選択的に照射しながら、酸化反応により活性種が生成される有機化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に所定のパターンの有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とするものである。

第 1 9の発明は、

G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、または、 S i と G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素とからなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 n型半導体基板を作用電極に用い、還元反応により活性種が生成される有機化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする有機単分子層の形成方法である。

第 2 0の発明は、

S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 p型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 P型半導体基板の表面に上記水素終端化 P型半導体基板のエネルギーギヤップ以上の光子エネルギーを有する光を照射しながら、還元反応により活性種が生成される有機化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 p 型半導体基板の表面に有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする有機単分子層の形成方法である。

第 2 1の発明は、

S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 p型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 p型半導体基板の表面に上記水素終端化 P型半導体基板のエネルギーギヤップ以上の光子エネルギーを有する光を選択的に照射しながら、還元反応により活性種が生成される有機化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 P型半導体基板の表面に所定のパターンの有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする有機単分子層の形成方法である。第 2 2の発明は、

有機単分子層を用いる機能素子の製造方法において、

G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、または、 S i と G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素とからなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 n型半導体基板を作用電極に用い、還元反応により活性種が生成される有機化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に上記有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とするものである。

第 2 3の発明は、

有機単分子層を用いる機能素子の製造方法において、 S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 P型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 P型半導体基板め表面に上記水素終端化 p型半導体基板のエネルギーギャップ以上の光子エネルギーを有する光を照射しながら、還元反応により活性種が生成される有機化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 P 型半導体基板の表面に有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とするものである。

第 4の発明は、

有機単分子層を用いる機能素子の製造方法において、

S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 p型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 P型半導体基板の表面に上記水素終端化 P型半導体基板のエネルギーギャップ以上の光子エネルギーを有する光を選択的に照射しながら、還元反応により活性種が生成される有機化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 P型半導体基板の表面に所定のパターンの有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とするものである。

第 1〜第 2 4の発明において、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、または、 S i と G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素とからなる半導体基板は、具体的には、 G e基板、 C (ダイァモンド）基板、 S i C基板、 S i G e _x 基板（ただし、 0く Xく 1 ) などである。また、 S i、 G eおよび C からなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなる半導体基板は、具体的には、 S i基板、 G e基板、 C (ダイァモンド）基板、 S i C 基板、 S i n G Θ , 基板（ただし、 0 < x < 1 ) などである。この半導体基板としては、好ましくは単結晶のものが用いられる。 p型または n型半導体基板の表面を水素終端化（H—）しているのは、表面のダングリングボンドを不活性化し、酸化などを防止するためである。この半導体基板の面方位は必要に応じて選ばれるが、好適には（ 1 1 1 ) 面方位のものが用いられる。水素終端化 p型半導体基板または水素終端化 n型半導体基板を作用電極として用いる場合、対極および参照電極は、必要に応じて最適なものが選ばれる。水素終端化 p型半導体基板または水素終端化 n型半導体基板のェネルギ一ギヤップ以上の光子エネルギーを有する光としては、各種のランプ光源やレーザ光源などによる光を用いることができる。この光の照射により、水素終端化 P型半導体基板または水素終端化 II型半導体基板中に電子一正孔対が生成される。この光を水素終端化 p型半導体基板または水素終端化 n型半導体基板の表面に選択的に照射するためには、この光を透過しない物質からなるマスクを用いてもよいし、レ一ザ光を走査してもよい。マスクを回折格子状に構成し、単色性の光をこのマスクに照射することにより、回折パターンの形状に光を照射することができ、結果として、この回折パターンの形状に有機単分子層を形成することができる。回折格子として種々のものを用いることにより、種々のパ夕一ン形状の有機単分子層を形成することができる。

第 1〜第 6の発明において、グリニャール試薬は、 R M g X ( Rは炭化水素基、 Xはハロゲン）型有機マグネシウム化合物の総称であり、 Rが脂肪族の場合は Xが C i、 B r、 Iのもの、 Rが芳香族の場合は Xが B rか Iのものが一般的である。

第 7〜第 1 2の発明において、ジァゾ化合物は、ジァゾ基 = N ₂ を有する一般式 R C H N ₂ または R ₂ C N ₂ 型の化合物であり、芳香族ァミンから誘導されるジァゾニゥム塩と関連化合物も含む。第 1 3〜第 24の発明において、酸化反応により活性種（ラジカルなど）が生成される有機化合物または還元反応により活性種（ラジ力ルなど）が生成される有機化合物としては種々のものを用いることができ、上記のグリニヤール試薬またはジァゾ化合物はその代表例である。この有機化合物の他の例としては、ハロゲン化アルキル（alkyl halide) RX (Rはアルキル基、 Xはハロゲン）ゃシクロプロぺニゥム（cyclopropenium) が挙げられる。ハロゲン化アルキルを用いた場

¾ 1/し

RX+ e—→R · +X_

によりラジカル R ·が発生する。シクロプロべ二ゥムを用いた場合に

によりラジカルが発生する。

第 4〜第 6、第 1 0〜第 1 2、第 1 6〜第 1 8および第 2 2〜第 2 4の発明において、機能素子は、最も広義に解釈するものとし、およそ有機単分子層を用いるものであれば、どのようなものであってもよく、機能および用途とも問わないが、具体的には各種の分子エレクトロニクス素子、太陽電池、水素発生装置、分子認識装置、 DNAチップなどのほか、例えばマイクロコンタクトプリンティング用スタンプの錡型（マスター）なども含まれる。例えば、有機単分子層の他端に官能基（一 NH₂ 、 -COOHなど）を導入することにより、機能性構造体（ナノ粒子、金属錯体、生体分子など）を制御性よく基板表面に固定することができる。この発明によれば、水素終端化 p型半導体基板または水素終端化 n 型半導体基板を作用電極に用い、水素終端化 n型半導体基板を用いる場合にはさらに光を照射しながら、グリニャール試薬を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、一端が S i、 G eまたは Cと共有結合した有機単分子層を電気化学的または光電気化学的に容易にしかも高い配向性で形成することができる。

また、この発明によれば、水素終端化 n型半導体基板または水素終端化 P型半導体基板を作用電極に用い、水素終端化 p型半導体基板を用いる場合にはさらに光を照射しながら、ジァゾ化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、一端が S i、 G eまたは Cと共有結合した有機単分子層を電気化学的または光電気化学的に容易にしかも高い配向性で形成することができる。

また、この発明によれば、水素終端化 p型半導体基板または水素終端化 n型半導体基板を作用電極に用い、水素終端化 n型半導体基板を用いる場合にはさらに光を照射しながら、酸化反応により活性種が生成される有機化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、一端が S i、 G eまたは Cと共有結合した有機単分子層を電気化学的または光電気化学的に容易にしかも高い配向性で形成することができる。

また、この発明によれば、水素終端化 n型半導体基板または水素終端化 p型半導体基板を作用電極に用い、水素終端化 p型半導体基板を用いる場合にはさらに光を照射しながら、還元反応により活性種が生成される有機化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、一端が S i、 G eまたは Cと共有結合した有機単分子層を電気化学的または光電気化学的に容易にしかも高い配向性で形成することができる。図面の簡単な説明

第 1図は、この発明の第 1の実施形態による有機単分子層の形成方法における反応機構を示す略線図、第 2図は、この発明の第 1の実施形態による有機単分子層の形成方法に用いる装置を示す略線図、第 3 図は、第 2図に示す装置において用いるマスクの一例を示す略線図、第 4図は、この発明の第 2の実施形態による有機単分子層の形成方法の実施例 2における電流電位曲線を示す略線図、第 5図は、この発明の第 3の実施形態による有機単分子層の形成方法の実施例 3において得られた試料の S E M像を示す写真、第 6図は、この発明の第 3の実施形態による有機単分子層の形成方法の実施例 4において得られた試料の S E M像を示す写真、第 7図は、この発明の第 3の実施形態による有機単分子層の形成方法の実施例 5において得られた試料の S E M 像を示す写真、第 8図は、この発明の第 4の実施形態による有機単分子層の形成方法の実施例 6における電流電位曲線を示す略線図、第 9 図は、この発明の第 4の実施形態による有機単分子層の形成方法の実施例 6において得られた試料の S E M像を示す写真、第 1 0図および第 1 1図は、この発明の第 4の実施形態による有機単分子層の形成方法の実施例 6において得られた試料の高分解能 S E M像を示す写真、第 1 2図は、この発明の第 5の実施形態による有機単分子層の形成方法における反応機構を示す略線図、第 1 3図は、この発明の第 6の実施形態によるマイクロコンタクトプリンティング用スタンプのマスタ一の製造方法を示す略線図である。発明を実施するための最良の形態

以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。まず、この発明の第 1の実施形態による有機単分子層の形成方法について説明する。

この第 1の実施形態においては、 p型 H—半導体基板を作用電極に用いる。この p型 H—半導体基板は、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、または、 S i と G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する。電解液として、グリニャール試薬を含む溶液を用いる。そして、この電解液に作用電極として p型 H—半導体基板を接触させ、さらにこの電解液中に所定の対極および参照電極を浸漬し、参照電極に対して p型 H—半導体基板を所定の電位に設定することにより、電極反応を行わせる。この結果、 p型 H—半導体基板の表面の G e、 C などに、使用するグリニャール試薬に含まれる Rの末端の Cが共有結合する。このとき、 p型 H—半導体基板の表面の原子配列に従い、高い配向性で有機単分子層が形成される。

第 1図に p型 H—半導体基板の表面に有機単分子層が形成されるとき'の反応機構を示す。ただし、半導体基板は G e基板とする。反応機構は以下の通りである。（ 1 ) 初期段階としてグリニャール試薬が陽極酸化され、ラジカル（R · ) が発生する。（ 2 ) R ·が G e基板表面の終端水素を引き抜き、 G eラジカルが発生する。（ 3 ) G eラジカルと R ' とが反応し、 G e— C結合を介して Rが G e基板表面に固定される。これは半導体基板が S i基板である場合と同様である（文献 2参照）。

第 2図に上記の反応に用いる装置の一例を模式的に示す。第 2図に示すように、この装置においては、反応槽 1の側面に円筒 2が取り付けられている。この円筒 2の底面には開口 3が設けられており、この開口 3を通じて反応槽 1の内部と連通している。反応槽 1の内部には. グリニヤ一ル試薬またはジァゾ化合物を含む溶液 4が入れられている。この第 1の実施形態においては、グリニャール試薬を含む溶液 4を用いる。円筒 2の内部には基板 5が 0—リング 6によりシールされた状態で取り付けられており、その表面が溶液 4と接触している。この第 1の実施形態においては、基板 5は p型 H—半導体基板である。基板 5の裏面にはォ一ミックコンタクト 7が形成されており、このォ一ミックコンタクト 7が作用電極 8に接続されている。溶液 4には対極 9 および参照電極 1 0が浸漬されている。反応槽 1の側面の、基板 5と対向する部位には透明窓 1 1が取り付けられている。そして、反応槽 1の外部に設けられた光源 1 2からの光 1 3をこの透明窓 1 1 を通して基板 5の表面に照射することができるようになつている。光源 1 2 としては、ランプ光源ゃレ一ザ光源が用いられる。透明窓 1 1には、必要に応じてマスク 1 4が設けられる。マスク 1 4の一例としてメッシュを第 3図に示す。

〈実施例 1〉

実施例 1では、作用電極である基板 5に p型 H— G e ( 1 1 1 ) 単結晶基板（B ド一プ、抵抗率 1 — 1 0 Ω · cm、ォーミックコンタクト（ I n— Z n))、参照電極 1 0に A g線、対極 9に P t板を用いた。溶液 4には、 C ₁₈H₃₇M g C 1 /THF (テトラヒドロフラン）溶液を用いた。電気化学反応により、 G e ( 1 1 1 ) 表面に G e— C結合を介してォクタデシル（C ₁₈H₃₇) 単分子層が結合した。電気化学反応は、高純度 A r雰囲気下グローブボックス内で行った。

この第 1の実施形態によれば、ォクタデシル単分子層などの有機単分子層を p型 G e基板などの p型半導体基板上に容易にしかも高い配向性で形成することができる。

次に、この発明の第 2の実施形態による有機単分子層の形成方法について説明する。

この第 2の実施形態においては、 n型 H—半導体基板を作用電極に用いる。この n型 H 半導体基板は、 S i、 Geおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する。電解液として、グリニャール試薬を含む溶液を用いる。そ.して、この電解液に作用電極として n型 H—半導体基板を接^ ¾させ、さらにこの電解液中に所定の対極および参照電極を浸漬し、この n型 H 一半導体基板のエネルギーギヤップ以上の光子エネルギーを有する光をこの n型 H—半導体基板に照射しながら参照電極に対して n型 H— 半導体基板を所定の電位に設定することにより、電極反応を行わせる。この結果、 n型 H—半導体基板の表面の S i、 Geまたは Cに、使用するグリニヤール試薬に含まれる Rの末端の Cが共有結合する。このとき、 n型 H—半導体基板の表面の原子配列に従い、高い配向性で有機単分子層が形成される。

〈実施例 2〉

実施例 2では、作用電極である基板 5に n型 H_S i ( 1 1 1 ) 単結晶基板（Pドープ、抵抗率 1— 1 0Ω · cm、ォーミックコンタクト（ I n— G a))、参照電極 1 0に Ag線、対極 9に P t板を用いた。溶液 4には、 C _I8H₃₇Mg C 1 /THF溶液を用いた。この n型 H— S i ( 1 1 1 ) 単結晶基板に照射する光の光源には、 4 0 0 nm以下の波長をカツトしたキセノンランプ（ 2 0 0 mW) を用いた。光電気化学反応により、ォクタデシル単分子層が S i一 C結合を介して S i ( 1 1 1 ) 表面に結合した。光電気化学反応は、高純度 A r雰囲気下グロ一ブボックス内で行った。

第 4図は 0. 5M C ₁₈H₃₇M g C 1 /THF溶液を用いた場合に得られた電流電位曲線である。この第 2の実施形態によれば、ォクタデシル単分子層などの有機単分子層を n型 S i基板などの n型半導体基板上に容易にしかも高い配向性で形成することができる。

次に、この発明の第 3の実施形態による有機単分子層の形成方法について説明する。

この第 3の実施形態においては、 n型 H—半導体基板を作用電極に用いる。この n型 H—半導体基板は、 S i、 Geおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する。電解液として、グリニャール試薬を含む溶液を用いる。そして、この電解液に作用電極として n型 H—半導体基板を接触させ、さらにこの電解液中に所定の対極およぴ参照電極を浸漬し、この n型 H —半導体基板のエネルギーギヤップ以上の光子エネルギ一を有する光をマスクを用いてこの n型 H—半導体基板に選択的に照射しながら参照電極に対して n型 H—半導体基板を所定の電位に設定することにより、電極反応を行わせる。この結果、光が照射された領域の n型 H— 半導体基板の表面の S i、 G eまたは Cに、使用するグリニャール試薬に含まれる Rの末端の Cが共有結合する。このとき、 n型 H—半導体基板の表面の原子配列に従い、高い配向性で有機単分子層が選択的に形成される。

〈実施例 3 >

実施例 3では、作用電極である基板 5に n型 H— S i ( 1 1 1 ) 単結晶基板（Pド一プ、抵抗率 1一 1 0 Ω · cm. ォ一ミックコンタクト（ I n— G a))、参照電極 1 0に Ag線、対極 9に P t板を用いた , 溶液 4には、 0. 5M C₁₈H₃₇Mg C 1 /THF溶液を用いた。この n型 H— S i ( 1 1 1 ) 単結晶基板に照射する光の光源には、 Nd ： YAGレ一ザ一（ 1 0 Hz、 5 3 2 n m、 3 0 0 mW) を用いた。マスク 1 4としては、マイクロメートルスケールの周期的なホールおよびバーを持つ透過型電子顕微鏡（TEM) 観察用 Cuグリッド（ 5

0メッシュ（ピッチ 5 0 0 wm、ホール寸法 4 5 0 wm、バ一寸法 5 0 m))を n型 H— S i ( 1 1 1 ) 単結晶基板の前面に置いた。光電気化学反応により、 n型 H— S i ( 1 1 1 ) 単結晶基板の光が照射された領域において、ォクタデシル単分子層が S i一 C結合を介して S

1 ( 1 1 1 ) 表面に結合した。光電気化学反応は、'高純度 A r雰囲気下グロ一ブボックス内で行った。

このときの電流電位曲線は第 4図と同じである。

第 5図は、上記のようにして光電気化学反応を行った n型 H— S i ( 1 1 1 ) 単結晶基板の表面の走査型電子顕镞鏡（S EM) 像を示す。ただし、 n型 H— S i ( 1 1 1 ) 単結晶基板は参照電極 1 0に対して + 2. 0 Vの電位に設定し、 3 0 0秒間保持した。第 5図より、 n型 H- S i ( 1 1 1 ) 単結晶基板上の、マスク 1 4により光が照射されなかった領域（メッシュのバーに対応する領域）にはォクタデシル単分子層は形成されておらず、光が照射された領域（メッシュのホールに対応する領域）にのみォクタデシル単分子層が形成されていることがわかる。

〈実施例 4〉

実施例 4では、作用電極である基板 5に n型 H— S i ( 1 1 1 ) 単結晶基板（Pドープ、抵抗率 1— 1 0Ω · cm、ォ一ミックコンタクト（ I n— G a))、参照電極 1 0に Ag線、対極 9に P t板を用いた。溶液 4には、 0. 5M C₁₈H₃₇Mg C 1 /THF溶液を用いた。この n型 H— S i ( 1 1 1 ) 単結晶基板に照射する光の光源には、 Nd ： YAGレーザー（ 1 0 Hz、 5 3 2 n m、 3 0 0 mW) を用いた。マスク 1 4としては、マイクロメートルスケールの周期的なホールおよびバ一を持つ T E M観察用 C 11グリッド（ 4 0 0メッシュ（ピッチ 6 3〃m、ホール寸法 3 0 wm、バー寸法 3 3〃m))を n型 H— S i ( 1 1 1 ) 単結晶基板の前面に置いた。光電気化学反応により、 n型 H- S i ( 1 1 1 ) 単結晶基板の光が照射された領域において、ォクタデシル単分子層が S i—C結合を介して S i ( 1 1 1 ) 表面に結合した。光電気化学反応は、高純度 A r雰囲気下グローブボックス内で行った。

このときの電流電位曲線は第 4図と同じである。

第 6図は、上記のようにして光電気化学反応を行った n型 H— S i ( 1 1 1 ) 単結晶基板の表面の S EM像を示す。ただし、 n型 H— S i ( 1 1 1 ) 単結晶基板は参照電極 1 0に対して + 2. 0 Vの電位に設定し、 3 0 0秒間保持した。第 6図より、 n型 H— S i ( 1 1 1 ) 単結晶基板上の、マスク 1 4により光が照射されなかった領域（メッシュのバーに対応する領域）にはォクタデシル単分子層は形成されておらず、光が照射された領域（メッシュのホールに対応す.る領域）にのみォクタデシル単分子層が形成されていることがわかる。

〈実施例 5 >

実施例 5では、作用電極である基板 5に n型 H— S i ( 1 1 1 ) 単結晶基板（Pドープ、抵抗率 1— 1 0 Ω · c m、ォ一ミックコンタクト（ I n— G a))、参照電極 1 0に Ag線、対極 9に P t板を用いた。溶液 4には、 0. 5 M C₁₈H₃₇Mg C 1 ZTHF溶液を用いた。この n型 H— S i ( 1 1 1 ) 単結晶基板に照射する光の光源には、 Nd ： Y AGレーザ一（ 1 0 H z、 5 3 2 nm、 3 0 0 mW) を用いた。マスク 1 4としては、直径 1. 0 mmの単孔の T EM観察用 C uグリッドを n型 H— S i ( 1 1 1 ) 単結晶基板の前面に置いた。光電気化学反応により、 n型 H— S i ( 1 1 1 ) 単結晶基板の光が照射された領域において、ォクタデシル単分子層が S i—C結合を介して S i ( 1 1 1 ) 表面に結合した。光電気化学反応は、高純度 A r雰囲気下グローブボックス内で行つた。

このときの電流電位曲線は第 4図と同じである。

第 7図は、上記のようにして光電気化学反応を行った n型 H— S i ( 1 1 1 ) 単結晶基板の表面の S E M像を示す。ただし、作用電極は参照電極に対して + 2 . 0 Vの電位に設定し、 3 0 0秒間保持した。次に、この発明の第 4の実施形態による有機単分子層の形成方法について説明する。

この第 4の実施形態においては、 n型 H—半導体基板を作用電極に用いる。この n型 H—半導体基板は、 S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する。電解液として、グリニャール試薬を含む溶液を用いる。そして、この電解液に作用電極として n型 H—半導体基板を接触させ、さらにこの電解液中に所定め対極および参照電極を浸漬し、この n型 H —半導体基板のエネルギ一ギヤップ以上の光子エネルギーを有する光をマスクを用いてこの n型 H—半導体基板に選択的に照射しながら、参照電極に対する n型 H—半導体基板の電位を変化させることにより電極反応を行わせる。この結果、光が照射された領域の n型 H—半導体基板の表面の S i、 G eまたは Cに、使用するグリニャール試薬に含まれる Rの末端の Cが共有結合する。このとき、 n型 H—半導体基板の表面の原子配列に従い、高い配向性で有機単分子層が選択的に形成される。これと同時に、光が照射されなかった領域の n型 H—半導体基板の表面に M gが堆積する。

〈実施例 6〉

実施例 6では、作用電極である基板 5に n型 H— S i ( 1 1 1 ) 単結晶基板（Pド一プ、抵抗率 1一 1 0Ω · cm、ォ一ミックコンタクト（ I n_G a))、参照電極 1 0に Ag線、対極 9に P t板を用いた。溶液 4には、 0. 5 M C₁₈H₃₇Mg C 1 /THF溶液を用いた。この n型 H— S i ( 1 1 1 ) 単結晶基板に照射する光の光源には、 Nd ： YAGレーザー（ 1 O.H z、 5 3 2 nm、 3 0 0 mW) を用いた。マスク 1 4としては、マイクロメートルスケールの周期的なホールおよびバ一を持つ TEM観察用 C uグリッド（ 5 0メッシュ（ピッチ 5

0 0 urn, ホール寸法 4 5 0 m、バー寸法 5 0 m))を n型 H— S

1 ( 1 1 1 ) 単結晶基板の前面に置いた。光電気化学反応により、 n 型 H— S i ( 1 1 1 ) 単結晶基板の光が照射された領域において、ォク夕デシル単分子層が S i— C結合を介して S i ( 1 1 1 ) 表面に結合した。また、 n型 H— S i ( 1 1 1 ) 単結晶基板の光が照射されなかった領域において、 Mg層が S i ( 1 1 1 ) 表面に結合した。光電気化学反応は、高純度 A r雰囲気下グロ一ブボックス内で行った。

このときの電流電位曲線を第 8図に示す。

第 9図は、第 8図に示す電位操作により光電気化学反応を行った n 型 H— S i ( 1 1 1 ) 単結晶基板の表面の S EM像を示す。第 9図より、 n型 H— S i ( 1 1 1 ) 単結晶基板上に、マスク 1 4の周期構造を反映してォクタデシル単分子層および M g層が交互に形成されていることがわかる。第 1 0図は第 9図の Mg層の部分の高分解能 S EM 像を示す。また、第 1 1図は第 9図のォクタデシル単分子層の部分の高分解能 S EM像を示す。

この第 4の実施形態によれば、ォクタデシル単分子層などの有機単分子層を n型 S i基板などの n型半導体基板上に容易にしかも高い配向性で、所望のパターンに選択的に形成することができるとともに、これらの有機単分子層の間の領域に M g層を形成することができる。次に、この発明の第 5の実施形態による有機単分子層の形成方法について説明する。

この第 5の実施形態においては、 n型 H—半導体基板を作用電極に用いる。この n型 H—半導体基板は、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、または、 S i と Geおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する。電解液として、ジァゾ化合物を含む溶液を用いる。そして、この電解液に作用電極として n型 H—半導体基板を接触させ、さらにこの電解液中に所定の対極および参照電極を浸漬し、参照電極に対して n型 H—半導体基板を所定の電位に設定することにより、電極反応を行わせる。この結果、 n型 H—半導体基板の表面の G e、 Cなどに、使用するジァゾ化合物に含まれる Rの末端の Cが共有結合する。このとき、 n型 H—半導体基板の表面の原子配列に従い、高い配向性で有機単分子層が形成される。

第 1 2図に n型 H—半導体基板の表面に有機単分子層が形成されるときの反応機構を示す。ただし、半導体基板は G e基板とする。反応機構は以下の通りである。（ 1 ) 1電子還元反応によりジァゾ化合物がラジカル（R ' ) を形成する。（ 2 ) R ·が G e基板表面の終端水素を引き抜き、 Geラジカルが発生する。（ 3 ) Geラジカルと R - とが反応し、 G e—C結合を介して Rが G e基板表面に固定される。〈実施例 7〉

実施例 7では、作用電極である基板 5に n型 H_G e ( 1 1 1 ) 単結晶基板（Pドープ、抵抗率 1一 1 0 Ω · c m、ォ一ミックコンタクト（ I n— G a))、参照電極 1 0に A g線、対極 9に P t板を用いた。溶液 4には、 0. 0 5 M H₂ S〇₄ と 1 mMの

N₂+BF₄一との水溶液を用いた。電気化学反応により、 G e ( 1 1 1 ) 表面に G e— C結合を介してジァゾベンゼン単分子層が結合した。電気化学反応は、高純度 A r雰囲気下グローブボックス内で行った。

この第 5の実施形態によれば、ジァゾベンゼン単分子層などの有機単分子層を n型 G e基板などの n型半導体基板上に容易にしかも高い配向性で形成することができる。

次に、この発明の第 6の実施形態について説明する。この第 6の実施形態においては、機能素子の一例として、マイクロコンタクトプリンティング法（例えば、 A. Kumar, G. M. Whi tes ide et al. , Langmu i r, 10 (1994) 1498) に用いられるスタンプのマスターの製造方法について説明する。

この第 6の実施形態においては、マイクロコンタクトプリンティング用スタンプのマスターの基板として p型 H—半導体基板を用いる。この P型 H—半導体基板は、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、または、 S i と G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する。まず、この p型 H—半導体基板の表面の所定領域にのみ、親水性の有機単分子層を形成し、あるいは、親水基を有する有機単分子層をその親水基を外側に向けて形成する。

次に、この親水性の有機単分子層あるいは親水基を有する有機単分子層が形成されていない領域にのみ、第 1の実施形態と同様にして疎水性の有機単分子層を形成し、あるいは、疎水基を有する有機単分子層をその疎水基を外側に向けて形成する。

次に、 p型半導体基板の表面の、親水性の有機単分子層あるいは親水基を有する有機単分子層が形成された領域にのみ、親水性の光硬化性ポリマーを形成する。

次に、この光硬化性ポリマ一が形成された p型半導体基板の表面に光を照射することにより、この光硬化性ポリマーを硬化させる。以上のようにして、マイクロコン夕クトプリンティング用スタンプのマスタ一が製造される。

次に、このマイクロコンタクトプリンティング用スタンプのマスタ一の使用方法の一例について説明する。

上述のようにして製造されたマイクロコンタクトプリンティング用ス夕ンプのマスタ一のパターンを例えばポリジメチルシロキサン（P D M S ) などのスタンプ材に写し取ることでスタンプを作製する。このスタンプに自己組織化膜を作る分子（例えば、チオール、アミノシランなど）の溶液を塗布し、これをプリンティングを行う基板に押し付ける。こうすることで、マスタ一のパターンに従って基板上に自己組織化膜が形成される。具体例を挙げ.ると、例えばアミノシランがスタンプされた基板表面は正の電荷を持つので、負電荷を持つ D N Aを引き付ける。そこで、この基板表面に D N A溶液を塗布すると、 D N Aがアミノシラン膜の上にだけ吸着し、 D N Aのパターンが形成される。

〈実施例 8 > 実施例 8では、作用電極である基板.5に p型 H— G e ( 1 1 1 ) 単結晶基板（Bド一プ、抵抗率 1— 1 0Ω · cm、ォ一ミックコンタクト（ I n— Z n))、参照電極 1 0に Ag線、対極 9に P t板を用いた。この P型 H— Ge ( 1 1 1 ) 単結晶基板を用い、第 1 3図に示す手順でマイクロコンタクトプリンティング用スタンプのマスターを製造した。

まず、溶液 4として、親水基 X (OH、 NH₂ 、 N0₂ など）を有するベンゼンジァゾニゥム塩の溶液を用いる。この溶液 4に p型 H— G e ( 1 1 1 ) 単結晶基板を浸潰し、この p型 H— Ge ( l l l ) 単結晶基板の電位を負にして、この p型 H— Ge ( 1 1 1 ) 単結晶基板のエネルギーギヤップ以上の光子エネルギーを有する光をマスクを用いてこの p型 H_Ge ( 1 1 1 ) 単結晶基板に選択的に照射する。こうして、ベンゼン誘導体単分子層が親水基 Xを外側に向けて所定のパターンで結合した。電気化学反応は、高純度 A r雰囲気下グロ一ブボックス内で行った。

次に、溶液 4として第 1 3図に示すグリニャール試薬を用い、この溶液 4に、上記のベンゼン誘導体単分子層が形成された p型 H— G e ( 1 1 1 ) 単結晶基板を浸潰し、この p型 H— Ge ( 1 1 1 ) 単結晶基板の電位を正にして電気化学反応を行う。こうして、親水基 Xを有するベンゼン誘導体単分子層で覆われていない部分の G e ( 1 1 1 ) 表面に G e— C結合を介して疎水性のベンゼン単分子層が結合した。電気化学反応は、高純度 A r雰囲気下グローブボックス内で行った。次に、上記のようにして有機単分子層が形成された P型 Ge ( 1 1 1 ) 単結晶基板の上に親水性の光硬化性ポリマーを形成した後、これに光を照射して硬化させ、ポリマ一パターンを形成する。親水性の光硬化性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレングリコ一ルジメタクリレ一トを用いる。

以上により、マイクロコンタクトプリンティング用ス夕ンプのマスターが製造された。

この第 6の実施形態によれば、マイクロコンタクトプリンティング用スタンプのマスタ一を p型 G e基板などの p型半導体基板を用いて容易に製造することができる。

以上、この発明の実施形態および実施例について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態および実施例に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。

例えば、上述の実施形態および実施例において挙げた数値、材料、条件、プロセスなどはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、材料、条件、プロセスなどを用いてもよい。

Claims

請求の範囲

1 . G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、または、 S i と G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素とからなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 p型半導体基板を作用電極に用い、グリニャール試薬を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 p型半導体基板の表面に有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする有機単分子層の形成方法。

2 . S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 n型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に上記水素終端化 n型半導体基板のエネルギーギヤップ以上の光子エネルギーを有する光を照射しながら、グリニャール試薬を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする有機単分子層の形成方法。

3 . S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 n型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に上記水素終端化 n型半導体基板のエネルギーギャップ以上の光子エネルギーを有する光を選択的に照射しながら、グリニヤール試薬を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に所定のパタ一ンの有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする有機単分子層の形成方法。

4 . 有機単分子層を用いる機能素子の製造方法において、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、または、 S i と G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素とからなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 p型半導体基板を作用電極に用い、グリニャール試薬を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 p型半導体基板の表面に上記有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする機能素子の製造方法。

5 . 有機単分子層を用いる機能素子の製造方法において、

S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 n型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に上記水素終端化 n型半導体基板のエネルギーギャップ以上の光子エネルギーを有する光を照射しながら、グリニャール試薬を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする機能素子の製造方法。

6 . 有機単分子層を用いる機能素子の製造方法において、

S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 n型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 n型半導体基板の衾面に上記水素終端化 n型半導体基板のエネルギーギャップ以上の光子エネルギーを有する光を選択的に照射しながら、グリニャール試薬を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に所定のパターンの有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする機能素子の製造方法。

7 . G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、または、 S i と G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素とからなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 n型半導体基板を作用電極に用い、ジァゾ化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする有機単分子層の形成方法。 8 . S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 p型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 p型半導体基板の表面に上記水素終端化 P型半導体基板のエネルギーギャップ以上の光子エネルギーを ' 有する光を照射しながら、ジァゾ化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 p型半導体基板の表面に有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする有機単分子層の形成方法。 9 . S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 p型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 P型半導体基板の表面に上記水素終端化 P型半導体基板のエネルギーギヤップ以上の光子エネルギーを有する光を選択的に照射しながら、ジァゾ化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 p型半導体基板の表面に所定のパターンの有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする有機単分子層の形成方法。

1 0 . 有機単分子層を用いる機能素子の製造方法において、

G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、または、 S i と G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素とからなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 n型半導体基板を作用電極に用い、ジァゾ化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に上記有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする機能素子の製造方法。

1 1 . 有機単分子層を用いる機能素子の製造方法において、 S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 p型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 p型半導体基板の表面に上記水素終端化 P型半導体基板のエネルギーギヤップ以上の光子エネルギーを有する光を照射しながら、ジァゾ化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 p型半導体基板の表面に有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする機能素子の製造方法。 1 2 . 有機単分子層を用いる機能素子の製造方法において、

S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 p型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 p型半導体基板の表面に上記水素終端化 P型半導体基板のエネルギーギャップ以上の光子エネルギーを有する光を選択的に照射しながら、ジァゾ化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 p型半導体基板の表面に所定のパターンの有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする機能素子の製造方法。

1 3 . G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、または、 S' i と G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素とからなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 p型半導体基板を作用電極に用い、酸化反応により活性種が生成される有機化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 p型半導体基板の表面に有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする有機単分子層の形成方法。

1 4 . S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 n型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に上記水素終端化 n型半導体基板のエネルギーギャップ以上の光子エネルギーを有する光を照射しながら、酸化反応により活性種が生成される有機化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする有機単分子層の形成方法。

1 5 . S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 n型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に上記水素終端化 n型半導体基板のエネルギーギャップ以上の光子エネルギーを有する光を選択的に照射しながら、酸化反応により活性種が生成ざれる有機化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に所定のパターンの有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする有機単分子層の形成方法。 1 6 . 有機単分子層を用いる機能素子の製造方法において、

G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、または、 S i と G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素とからなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 p型半導体基板を作用電極に用い、酸化反応により活性種が生成される有機化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 p型半導体基板の表面に上記有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする機能素子の製造方法。

1 7 . 有機単分子層を用いる機能素子の製造方法において、

S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイァモンド型構造を有する水素終端化 n型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に上記水素終端化 n型半導体基板のエネルギーギヤップ以上の光子エネルギーを有する光を照射しながら、酸化反応により活性種が生成される有機化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 n 型半導体基板の表面に有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする機能素子の製造方法。

1 8 . 有機単分子層を用いる機能素子の製造方法において、

S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素 , からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 n型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に上記水素終端化 n型半導体基板のエネルギーギヤップ以上の光子エネルギーを有する光を選択的に照射しながら、酸化反応により活性種が生成される有機化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより.、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に所定のパターンの有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする機能素子の製造方法。

1 9 . G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、または、 S i と G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素とからなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 n型半導体基板を作用電極に用い、還元反応により活性種が生成される有機化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 n型半導体基板の表面に有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする有機単分子層の形成方法。

2 0 . S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 p型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 P型半導体基板の表面に上記水素終端化 P型半導体基板のエネルギーギャップ以上の光子エネルギーを有する光を照射しながら、還元反応により活性種が生成される有機化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 P型半導体基板の表面に有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする有機単分子層の形成方法。

2 1 . S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 p型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 p型半導体基板の表面に上記水素終端化 p型半導体基板のエネルギーギヤップ以上の光子ェネルギーを有する光を選択的に照射しながら、還元反応により活性種が生成される有機化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 P型半導体基板の表面に所定のパターンの有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする有機単分子層の形成方法。

2 2 . 有機単分子層を用いる機能素子の製造方法において、

G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、または、 S i と G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素とからなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 n型半導体基板を作用電極に用い、還元反応により活性種が生成される有機化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、 .上記水素終端化 n型半導体基板の表面に上記有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする機能素子の製造方法。

2 3 . 有機単分子層を用いる機能素子の製造方法において、

S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 p型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 p型半導体基板の表面に上記水素終端化 p型半導体基板のエネルギーギャップ以上の光子エネルギーを有する光を照射しながら、還元反応により活性種が生成される有機化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 p 型半導体基板の表面に有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする機能素子の製造方法。

2 4 . 有機単分子層を用いる機能素子の製造方法において、

S i、 G eおよび Cからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなり、ダイアモンド型構造を有する水素終端化 p型半導体基板を作用電極に用い、上記水素終端化 p型半導体基板の表面に上記水素終端化 p型半導体基板のエネルギーギャップ以上の光子エネルギーを有する光を選択的に照射しながら、還元反応により活性種が生成される有機化合物を含む溶液中で電極反応を行わせることにより、上記水素終端化 P型半導体基板の表面に所定のパターンの有機単分子層を形成するようにしたことを特徴とする機能素子の製造方法。