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金属微粒子配列シート コモンズ

国内特許コード P06P003032
整理番号 N021P17
掲載日 2006年5月12日
出願番号 特願2004-303625
公開番号 特開2006-088310
登録番号 特許第4863428号
出願日 平成16年10月19日(2004.10.19)
公開日 平成18年4月6日(2006.4.6)
登録日 平成23年11月18日(2011.11.18)
優先権データ
  • 特願2004-246402 (2004.8.26) JP
発明者
  • 渡辺 茂
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 金属微粒子配列シート コモンズ
発明の概要 【課題】 10nm以下の金属ドットを配列させたシリコンウエハなど基板及びこのような基板を生産性よく形成させる手段を提供する。
【解決手段】 表面に、径が3~15nmの略円形の疎水性又は親水性の領域を10~50nmの間隔で多数有するミクロ相分離膜上の該略円形領域に、金属微粒子含有球状ミセルを配置させてなる金属微粒子配列シートである。この金属ドットを配列させた基板は、単一電子トランジスタや単一電子メモリ-のような単一電子トンネル果を利用した量子素子に用いることができる。
【選択図】 なし
従来技術、競合技術の概要


両親媒性ブロック共重合体を成膜すると、疎水性又は親水性部分を中心としたドメインを形成し、径が3~15nmの円筒状の親水性ドメインが疎水性基質中に10~50nmの間隔で多数存在する形態をとることが知られている(特許文献1)。このような微小な親水性領域を微小な間隔で有する膜は従来得られておらず、その活用が大いに期待されている。
このような活用例の一つとして基板上に整列した極微小な金属ドットが考えられる。このような金属ドットは、単一電子トンネル効果を利用した素子へ応用できる。
今まで微細加工法として実用的に最も進んだ電子線リソグラフィを採用しても20 nm以下という加工精度を達成することは困難であり、走査型トンネル顕微鏡を用いた単原子操作では生産性に乏しく実用的ではなかった。また、液滴エピタキシー法では、ドットの大きさや密度は制御できても配置までは制御できない。
現在、半導体素子の加工寸法は100 nm以下になりつつあり、近い将来数nmになると予想されている。このようなサイズの半導体素子では、従来の原理による素子動作が困難であり、単一電子トンネル効果を利用した単一電子トランジスタや単一電子メモリのような新たな動作原理に基づく素子の開発が注目されている(非特許文献1、特許文献2)。このような素子を室温で動作させるには、10 nm以下の極微小な金属ドットからなる量子ドットを絶縁体上に配置する必要があり、電子線リソグラフィ-、走査型トンネル顕微鏡による原子操作、液滴エピタキシーなどがの微細加工技術が研究されている。



【特許文献1】
特開2004-124088
【特許文献2】
特開2003-51498
【非特許文献1】
日立評論 vol.86, No.7, 55-58 (2004.7)

産業上の利用分野


この発明は、金属微粒子をナノレベルで二次元的に配置させた高分子シート及びこのシートを用いた金属ドットの二次元超格子を有する金属微粒子配列基板に関する。この金属ドットは、量子ドットとして単一電子トランジスタや単一電子メモリ-のような単一電子トンネル果を利用した量子素子に用いることができる。

特許請求の範囲 【請求項1】
表面に、径が3~15nmの略円形の疎水性又は親水性の領域を10~50nmの間隔で多数有するミクロ相分離膜上の該略円形領域に、金属微粒子含有球状ミセルをそれぞれ1個配置させてなる金属微粒子配列シートであって、該金属微粒子含有球状ミセルが、径が1~5nmの金属微粒子を有機配位子で覆ったコアシェル型球状ミセルであり、前記ミクロ相分離膜上の略円形の領域が親水性の場合には親水性基、前記ミクロ相分離膜上の略円形の領域が疎水性の場合には疎水性基が外側に露出した球状ミセルである、金属微粒子配列シート。

【請求項2】
前記ミクロ相分離膜が、親水性ポリマー成分(A)及び疎水性ポリマー成分(B)の互いに非相溶性のポリマーが共有結合によって結合したブロック共重合体であって、前記親水性ポリマー成分(A)及び前記疎水性ポリマー成分(B)の分子量分布(Mw/Mn)が1.3以下の両親媒性ブロック共重合体から成る請求項1に記載の金属微粒子配列シート。

【請求項3】
前記ブロック共重合体が下記一般式(1)で表される請求項2に記載の金属微粒子配列シート。
一般式(1):CH3(OCH2CH2)mOCOC(CH3)2(CH2C(CH3)COOR)n-X
(式中、m及びnは同一であっても異なっていてもよく、それぞれ5~500の整数であり、Rは、下記一般式(2)又は(3)で表される置換基であり、Xは水素原子又はハロゲン原子を表す。)
一般式(2):-CH2(CH2)CH2O-B-N=N-B-R1
(式中、aは0~20の整数であり、Rは水素又は炭素数1~22のアルキル基、Bはp-フェニレン基を表す。)
一般式(3):-CH2(CH2)CH2O-B-CH=CH-B-R2
(式中、bは0~20の整数であり、Rは水素又は炭素数1~22のアルキル基、Bはp-フェニレン基を表す。)

【請求項4】
前記金属微粒子含有球状ミセルが、径が1~5nmの金属微粒子を、(R3O(R4O)R5S)2(式中、Rは水素原子又はアルキル基、Rは炭素数が2又は3のアルキレン基、cは1~10の整数、Rは炭素数が2~4のアルキレン基を表す。)で表される化合物で覆ったコアシェル型球状ミセルである請求項1~3のいずれか一項に記載の金属微粒子配列シート。

【請求項5】
請求項1~4のいずれか一項に記載の金属微粒子配列シートを基板に積層し、前記ミクロ相分離膜及び前記有機配位子を除去することにより得られる基板上に径が1~5nmの金属微粒子が10~50nmの間隔で多数配列した金属微粒子配列基板。

【請求項6】
基板上に両親媒性ブロック共重合体を含む溶液をキャストしてミクロ相分離膜を形成する段階、金属微粒子含有球状ミセルを分散させた分散液に前記ミクロ相分離膜を浸漬する段階、及び該ミクロ相分離膜をこの分散液から取り出して乾燥させる段階から成り、前記両親媒性ブロック共重合体が、親水性ポリマー成分(A)及び疎水性ポリマー成分(B)の互いに非相溶性のポリマーが共有結合によって結合して形成された、前記親水性ポリマー成分(A)及び前記疎水性ポリマー成分(B)の分子量分布(Mw/Mn)が1.3以下である両親媒性ブロック共重合体であり、前記金属微粒子含有球状ミセルが、径が1~5nmの金属微粒子を有機配位子で覆ったコアシェル型球状ミセルである、径が3~15nmの略円形の疎水性又は親水性の領域を10~50nmの間隔で多数有するミクロ相分離膜上の該略円形領域に該金属微粒子含有球状ミセルがそれぞれ1個配置された金属微粒子配列シートの製法。

【請求項7】
請求項6に記載の金属微粒子配列シートの製法に、更に前記金属微粒子配列シートを基板に積層する段階、及び前記ミクロ相分離膜及び前記有機配位子を除去する段階を含む金属微粒子配列基板の製法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 高度情報処理・通信の実現に向けたナノファクトリーとプロセス観測 領域
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