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コンビナトリアルレーザー分子線エピタキシー装置 実績あり

国内特許コード P110004569
整理番号 A051P53
掲載日 2011年7月21日
出願番号 特願平10-258969
公開番号 特開2000-086389
登録番号 特許第3018001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 コンビナトリアルレーザー分子線エピタキシー装置 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主として無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レーザー分子線エピタキシー装置を提供する。
【解決手段】 コンビナトリアルレーザー分子線エピタキシー装置20は、共通室22、成長室24、アニール室26、余熱加熱室28、ターゲットロードロック室32及び基板ホルダーロードロック室34を備え、これらの各室は真空シールドされ独立して高真空に排気される真空チャンバーとなっている。成長室24には基板ホルダー48に対向して、ターゲット12を装填したターゲットテーブル10と、マスクプレート102とを有し、ターゲット12を気化するエキシマレーザー光13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主として無機系超構造を形成するために利用し、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レーザー分子線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、一以上の基板を保持し成長位置に回転搬送する基板ホルダーと、エキシマレーザーの照射によって気化する複数の異なる固体原料のターゲットと、これらのターゲットを装填し上記基板に対向する位置に上記ターゲットを配置する回転かつ上下移動可能なターゲットテーブルと、上記ターゲットと上記基板との間に配設した移動可能なマスクプレートと、上記基板表面にガスを供給するガス供給手段と、上記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反射高速電子線回折とを圧力制御可能な高真空室内に備え、
上記基板及び上記基板の所定領域のいずれか、あるいは両方に上記マスクプレートにより元素の組み合わせや積層シーケンスが異なる多層膜を系統的に上記反射高速電子線回折に基づいて分子層ごとのエピタキシャル成長で合成する、コンビナトリアルレーザー分子線エピタキシー装置。

【請求項2】
前記マスクプレートが、複数のマスクパターンを有して回転かつ上下移動可能であり異なる上記マスクパターンを順次交換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レーザー分子線エピタキシー装置。

【請求項3】
前記マスクプレートが前記基板に対して水平移動可能なシャッターの可動マスクであり、前記基板及び前記基板の所定領域のいずれか、あるいは両方を上記可動マスクで覆ったりはずしたり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レーザー分子線エピタキシー装置。

【請求項4】
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レーザー分子線エピタキシー装置。

【請求項5】
前記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レーザー分子線エピタキシー装置。

【請求項6】
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レーザー分子線エピタキシー装置。

【請求項7】
前記高真空室内の前記ターゲットテーブルに、高真空を保持したまま前記ターゲットを装填するためのターゲットロードロック室を備えたことを特徴とする、請求項1に記載のコンビナトリアルレーザー分子線エピタキシー装置。

【請求項8】
前記高真空室に加え、共通室と、薄膜成長後の基板をアニールするアニール室と、薄膜成長前に前記基板を高真空かつ所定温度で加熱しておく余熱加熱室とを備え、上記共通室内にて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に回転搬送し独立して真空シール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レーザー分子線エピタキシー装置。

【請求項9】
前記共通室に、高真空を保持したまま前記基板ホルダーを交換するための基板ホルダーロードロック室を備えたことを特徴とする、請求項8に記載のコンビナトリアルレーザー分子線エピタキシー装置。

【請求項10】
前記加熱手段がランプヒーターであり、このランプヒーターの焦点位置に前記基板ホルダーを配置したことを特徴とする、請求項1又は8に記載のコンビナトリアルレーザー分子線エピタキシー装置。
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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