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陽極酸化アルミナ膜を具備する構造体およびその製造方法並びにその利用 UPDATE

国内特許コード P06P003835
掲載日 2006年5月12日
出願番号 特願2004-309992
公開番号 特開2005-220436
登録番号 特許第4631047号
出願日 平成16年10月25日(2004.10.25)
公開日 平成17年8月18日(2005.8.18)
登録日 平成22年11月26日(2010.11.26)
優先権データ
  • 特願2004-000499 (2004.1.5) JP
発明者
  • 新宮原 正三
  • 清水 智弘
出願人
  • 国立大学法人広島大学
発明の名称 陽極酸化アルミナ膜を具備する構造体およびその製造方法並びにその利用 UPDATE
発明の概要 【課題】 陽極酸化アルミナ膜を利用する磁気記録媒体や発光素子等の性能を向上するために、ナノホール内部に埋め込まれた物質の結晶性を制御する。
【解決手段】 本発明の構造体は、少なくとも、基板と、当該基板上に陽極酸化アルミナ膜とを具備する構造体であって、当該陽極酸化アルミナ膜に形成されているナノホール33が前記基板31まで貫通し、前記基板がナノホール33の底部に露出しており、前記ナノホール33の底部に露出している前記基板31の表面は、酸化膜37が除去された、基板の清浄表面である。
【選択図】図8
従来技術、競合技術の概要


アルミニウムを酸性電解液中で陽極酸化することにより形成される、陽極酸化アルミナ膜は、膜面に垂直なナノオーダーのサイズを有するナノホールが規則的に配列した構造を有する。このナノホールに半導体、磁性体、有機物等種々の物質を埋め込むことにより、規則的な配列を有する柱状のナノ構造体の作製が可能となることから、陽極酸化アルミナ膜の様々な分野での応用が試みられている。特に、かかるポーラスアルミナ膜のナノホール中に磁性体や半導体を埋め込み、垂直磁気記録媒体や発光素子等の機能素子として利用しようという試みが活発になされている(例えば、非特許文献1、2参照。)。



例えば、磁気デイスクなどの磁気記録媒体においては、記録密度の高密度化に対応する垂直磁気記録方式が採用されようとしている。将来の垂直磁気記録媒体の面記録密度は1.5×1011ビット/cm(1テラ(1×1012)ビット/平方インチ)に達することが予想されており、それに対応可能な磁区のサイズは25nm程度以下である。垂直磁気記録媒体としては、強磁性体の連続薄膜が有力候補であるが、連続薄膜では磁区サイズを均一に数十ナノメートル程度にそろえることが困難である。これを実現するには、個々の磁区がそれぞれ分離した磁性ナノ構造体となったものが最も制御性が高い。そのために、陽極酸化アルミナ膜を用いて強磁性ナノ粒子やナノ細線を同一平面上に二次元配列した磁気記録媒体の形成が盛んに検討されている(例えば、特許文献1参照。)。
【特許文献1】
特開2002-175621公報(平成14年(2002)6月21日公開)
【非特許文献1】
Journal of Applied Physics, vol.73, 1993年,p.5391
【非特許文献2】
Applied Physics Letters, vol.83, 2003年,p.3347

産業上の利用分野


本発明は、陽極酸化アルミナ膜を具備する構造体およびその製造方法並びにその利用に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
少なくとも、基板と、当該基板上に陽極酸化アルミナ膜とを具備する構造体であって、
当該陽極酸化アルミナ膜に形成されているナノホールが前記基板まで貫通し、前記基板がナノホールの底部に露出しており、
前記ナノホールの底部に露出している前記基板の表面は、酸化膜が除去された、基板の清浄表面であって、
前記陽極酸化アルミナ膜は、600℃以上、1200℃以下の温度で、熱処理されていることを特徴とする構造体。

【請求項2】
前記陽極酸化アルミナ膜は、水素分圧が133Pa以下である不活性ガス雰囲気中、または水素分圧が133Pa以下である真空中で、600℃以上、1200℃以下の温度で、熱処理されていることを特徴とする請求項1に記載の構造体。

【請求項3】
前記陽極酸化アルミナ膜は、水素分圧が133Pa以下であって、且つ、酸素分圧が133Pa以下である不活性ガス雰囲気中、または水素分圧が133Pa以下であって、且つ、酸素分圧が133Pa以下である真空中で、600℃以上、1200℃以下の温度で、熱処理されていることを特徴とする請求項1に記載の構造体。

【請求項4】
前記陽極酸化アルミナ膜は、30℃における、1.16wt%フッ化水素酸中の腐食速度が、120nm/分以下であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の構造体。

【請求項5】
前記陽極酸化アルミナ膜は、赤外分光スペクトルにおいて、波数1400~1600cm-1での吸収帯が欠失していることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の構造体。

【請求項6】
前記陽極酸化アルミナ膜は、赤外分光スペクトルにおいて、波数100から100cm-1での吸収帯が欠失していることを特徴とする請求項1~のいずれか1項に記載の構造体。

【請求項7】
前記基板は、単結晶基板であることを特徴とする請求項1~のいずれか1項に記載の構造体。

【請求項8】
前記基板は、II-VI族化合物半導体、III-V族化合物半導体およびIV族元素を含む半導体からなる群より選択される少なくとも1つの半導体を含むことを特徴とする請求項1~のいずれか1項に記載の構造体。

【請求項9】
前記ナノホールに半導体または金属が埋め込まれていることを特徴とする請求項1~のいずれか1項に記載の構造体。

【請求項10】
前記半導体または金属は、ナノホールの底部で前記基板に直接接しており、基板から、配向性を有するように結晶成長していることを特徴とする請求項に記載の構造体。

【請求項11】
前記半導体は、II-VI族化合物半導体、III-V族化合物半導体およびIV族元素を含む半導体からなる群より選択される少なくとも1つの半導体であることを特徴とする請求項9または10に記載の構造体。

【請求項12】
前記金属は、V(バナジウム)、Cr(クロム)、Mn(マンガン)、Fe(鉄)、Co(コバルト)、及びNi(ニッケル)からなる群より選択される少なくとも1つの元素を含むことを特徴とする請求項または10に記載の構造体。

【請求項13】
請求項11に記載の構造体を含むことを特徴とする半導体素子

【請求項14】
請求項12に記載の構造体を含むことを特徴とする磁気記録媒体

【請求項15】
少なくとも、基板と、当該基板上に陽極酸化アルミナ膜とを具備する構造体であって、
当該陽極酸化アルミナ膜に形成されているナノホールが前記基板まで貫通し、前記基板がナノホールの底部に露出しており、
前記ナノホールの底部に露出している前記基板の表面は、酸化膜が除去された、基板の清浄表面であることを特徴とする構造体の製造方法であって、
基板上に形成されたアルミニウム膜またはアルミニウムを主成分として含む合金膜を、前記ナノホールが前記基板に到達するまで陽極酸化し陽極酸化アルミナ膜に転換する陽極酸化工程と、
得られた陽極酸化アルミナ膜のナノホール底部に存在する底部バリア層を、エッチングにより除去する底部バリア層除去工程と、
底部バリア層が除去された陽極酸化アルミナ膜を600℃以上、1200℃以下の温度で熱処理する熱処理工程と、
熱処理後にエッチングにより、前記ナノホール底部に存在する基板の酸化膜を除去し、ナノホール底部に基板の清浄表面を露出させる基板酸化膜除去工程と
を含むことを特徴とする構造体の製造方法

【請求項16】
前記熱処理工程は、酸素分圧が133Pa以下であって、且つ、水素分圧が133Pa以下である不活性ガス雰囲気中、または酸素分圧が133Pa以下であって、且つ、水素分圧が133Pa以下である真空中で行われることを特徴とする請求項15に記載の構造体の製造方法。

【請求項17】
さらに、前記陽極酸化工程の前に、基板上にアルミニウム膜またはアルミニウムを主成分として含む合金膜を形成するアルミニウム膜形成工程を含むことを特徴とする請求項15または16に記載の構造体の製造方法。

【請求項18】
さらに、前記ナノホールに半導体または金属を埋め込む、充填物質埋め込み工程を含むことを特徴とする請求項15~17のいずれか1項に記載の構造体の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2004309992thum.jpg
出願権利状態 登録


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