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コンビナトリアル分子層エピタキシー装置 実績あり

国内特許コード P110004568
整理番号 A051P52
掲載日 2011年7月21日
出願番号 特願平10-258967
公開番号 特開2000-086388
登録番号 特許第3018000号
出願日 平成10年9月11日(1998.9.11)
公開日 平成12年3月28日(2000.3.28)
登録日 平成12年1月7日(2000.1.7)
発明者
  • 鯉沼 秀臣
  • 川崎 雅司
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 コンビナトリアル分子層エピタキシー装置 実績あり
発明の概要 【課題】 分子層ごとにエピタキシャル成長して無機系超構造、金属や有機系超構造を形成するとともに、短時間で効率的な物質探索をするためのコンビナトリアル分子層エピタキシー装置を提供する。
【解決手段】 真空チャンバー2と、超高真空ポンプ4と、複数の基板5を保持し回転可能な基板ホルダー6と、基板ホルダー6を加熱するランプヒーター8と、基板ホルダー6に対向して設けられた回転可能なターゲットテーブル10,10と、複数の異なる固体原料のターゲット12と、これらのターゲット12を気化するエキシマレーザー光13,13と、レーザー光を真空チャンバー2内に導入する窓16,16と、薄膜成長基板上の分子層エピタキシャル成長をその場でモニターする反射高速電子線回折の電子銃18と、RHEEDのスクリーン17とを備えている。
従来技術、競合技術の概要


近時、ランタン・バリウム・銅酸化物系超伝導体が発見され、高温超伝導酸化物の薄膜形成技術が格段の進歩をとげるにつれ、金属材料、無機材料及び有機材料など様々な新機能物質の探索及び研究が行われている。高温超伝導酸化物の薄膜形成では、ペロブスカイトなどの酸化物機能材料自体が多成分の複酸化物を基にしているため、成分の最適化や薄膜作製条件と特性との相関関係を理論的に予測することが困難であり、試行錯誤的に最適化を図らざるを得ない。
このような中で、X.-D.Xiangらは多元スパッタリング法による薄膜形成を基板上の特定の場所をマスクで覆うマスクパターンニング技術と組み合わせ、多数の無機物質を並行して合成する無機材料のコンビナトリアル薄膜合成により酸化物高温超伝導体の探索を行い、多元系物質の機能探索に威力を発することを示している(X.-D.Xiangら、Science., 268、1738(1995))。
またG.Bricenoらは超巨大磁気抵抗(CMR)材料の探索のために、コバルト酸化物をベースとする新材料のLnx y CoO3-δ(Ln=La,Y、M=Ba,Sr,Ca,Pb)をコンビナトリアル合成法で組成の異なる128個の試料をスパッタ蒸着し、酸素雰囲気中での焼結後に磁気抵抗を測定して、CoO2 をベースとする複酸化物も最大磁気抵抗比72%CMRを示すことを明らかにし、焼結条件を変えたわずか2回のコンビナトリアル合成で、Co系CMR材料の発見と最適化を行っている。

産業上の利用分野


この発明は、分子層ごとにエピタキシャル成長する無機系超構造、金属や有機系超構造を形成するのに利用し、特に短時間で効率的な物質探索をするためのコンビナトリアル分子層エピタキシー装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
基板を加熱する加熱手段と、複数の基板を保持し成長位置に搬送する基板ホルダーと、この基板ホルダーの成長位置にある基板に対して薄膜組成の原料を供給する多原料供給手段と、基板表面にガスを供給するガス供給手段と、基板表面での単分子層ごとのエピタキシャル成長をその場で観察するその場観察手段と、を圧力制御可能な高真空室内に備え、
上記各基板ごとに成長温度、圧力及び供給原料を制御し、系統的に上記その場観察手段に基づいて分子層ごとのエピタキシャル成長をした物質群を合成するコンビナトリアル分子層エピタキシャル成長装置。

【請求項2】
前記多原料供給手段が、ターゲットテーブルに装填した複数の異なる固体原料のターゲットをエキシマレーザーで気化し前記各基板上に狙い通りの組成の薄膜を形成するようにしたレーザー分子線エピタキシーであることを特徴とする、請求項1に記載のコンビナトリアル分子層エピタキシャル成長装置。

【請求項3】
前記多原料供給手段がレーザー分子線エピタキシーであって、前記その場観察手段が反射高速電子線回折であることを特徴とする、請求項1に記載のコンビナトリアル分子層エピタキシャル成長装置。

【請求項4】
前記多原料供給手段がレーザー分子線エピタキシーであって、前記基板がα-Al2 3 、YSZ、MgO、SrTiO3 、LaAlO3 、NdGaO3 、YAlO3 、LaSrGaO4 、NdAlO3 、Y2 5 、SrLaAlO4 、CaNdAlO4 、Si及び化合物半導体のいずれかであることを特徴とする、請求項1に記載のコンビナトリアル分子層エピタキシャル成長装置。

【請求項5】
前記多原料供給手段がレーザー分子線エピタキシーであって、ターゲットの固体原料が高温超伝導体、発光材料、誘電体、強誘電体、巨大磁気抵抗材料及び酸化物のいずれかであることを特徴とする、請求項1に記載のコンビナトリアル分子層エピタキシャル成長装置。

【請求項6】
前記多原料供給手段がガスソース有機金属を流量制御してノズルにより前記各基板に吹き付けて供給するガスソース分子線エピタキシーであることを特徴とする、請求項1に記載のコンビナトリアル分子層エピタキシャル成長装置。

【請求項7】
前記多原料供給手段がガスソース分子線エピタキシーであって、前記その場観察手段が光を利用した反射率差分光法、表面光吸収法及び表面光干渉法のいずれかの方式に基づくものであることを特徴とする、請求項1に記載のコンビナトリアル分子層エピタキシャル成長装置。

【請求項8】
前記多原料供給手段がガスソース分子線エピタキシーであって、前記基板がSi及び化合物半導体であることを特徴とする、請求項1に記載のコンビナトリアル分子層エピタキシャル成長装置。

【請求項9】
前記基板が、基板表面を原子レベルで平坦化し最表面原子層を特定した基板であることを特徴とする、請求項1に記載のコンビナトリアル分子層エピタキシャル成長装置。

【請求項10】
前記高真空室が成長室であって、アニール室と、余熱加熱室とを備え、前記加熱手段と前記基板ホルダーとを一体的に上記成長室、アニール室及び余熱加熱室へ搬送し独立して真空チャンバーを形成することを特徴とする、請求項1に記載のコンビナトリアル分子層エピタキシャル成長装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 単一分子・原子レベルの反応制御 領域
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