Top > Search of International Patents > HETEROEPITAXIAL STRUCTURE AND METHOD FOR PRODUCING SAME, METAL LAYERED PRODUCT CONTAINING HETEROEPITAXIAL STRUCTURE AND METHOD FOR PRODUCING SAME, AND NANOGAP ELECTRODE AND METHOD FOR PRODUCING NANOGAP ELECTRODE

HETEROEPITAXIAL STRUCTURE AND METHOD FOR PRODUCING SAME, METAL LAYERED PRODUCT CONTAINING HETEROEPITAXIAL STRUCTURE AND METHOD FOR PRODUCING SAME, AND NANOGAP ELECTRODE AND METHOD FOR PRODUCING NANOGAP ELECTRODE meetings

Foreign code F200010184
File No. J1035-03WO
Posted date Jul 28, 2020
Country WIPO
International application number 2019JP034167
International publication number WO 2020071025
Date of international filing Aug 30, 2019
Date of international publication Apr 9, 2020
Priority data
  • P2018-187109 (Oct 2, 2018) JP
  • P2019-005299 (Jan 16, 2019) JP
Title HETEROEPITAXIAL STRUCTURE AND METHOD FOR PRODUCING SAME, METAL LAYERED PRODUCT CONTAINING HETEROEPITAXIAL STRUCTURE AND METHOD FOR PRODUCING SAME, AND NANOGAP ELECTRODE AND METHOD FOR PRODUCING NANOGAP ELECTRODE meetings
Abstract This heteroepitaxial structure includes: a first metal part having a polycrystalline structure; and a second metal part on the first metal part. The second metal part has an island-like structure on the first metal part. The second metal part is provided so as to correspond to at least one crystal grain that is exposed at the surface of the first metal part. The second metal part and at least one crystal grain form a heteroepitaxial boundary. The first metal part preferably contains at least one element selected from among platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rd), ruthenium (Ru), osmium (Os) and iridium (Ir). The second metal part is preferably gold (Au).
Outline of related art and contending technology BACKGROUND ART
Electrolytic plating and electroless plating is widely used industrially and in one of the techniques, has been used in various applications. For example, by plating gold by the producer of the electronic component electrode is processed and the technology is becoming pervasive. Gold (Au) is chemically very stable metal, widely used electronic components. For example, in electronic components, good wettability of solder or wire bonding can be made, are used as an electrode material. (Au) coating of gold can be formed by electrolytic plating. However, since the soft metal gold (Au), gold (Au) coating may be formed by electrolytic plating, the substrate surface (Co) cobalt, nickel (Ni) or the like of the hard plating film is formed are realized.
Plating technique is known from the past, various studies have currently been made. For example, platinum (Pt) gold (Au) by electrolytic plating on the coating growth layer of the research has been reported (see Non-Patent Document 1). In addition, spherical platinum (Pt) on the surface of the seed layer, gold chloride (III) the gold (Au) is reduced from the deposit has been disclosed a technique (see Patent Document 1).
Scope of claims (In Japanese)[請求項1]
 多結晶構造を有する第1金属部と、
 前記第1金属部上の第2金属部と、を有し、
 前記第2金属部は、前記第1金属部上で島状構造を有し、
 前記第2金属部は、前記第1金属部の表面に露出する少なくとも一つの結晶粒に対応して設けられ、
 前記第2金属部と前記少なくとも一つの結晶粒とは、ヘテロエピタキシャル界面を形成する、
ことを特徴とするヘテロエピタキシャル構造体。

[請求項2]
 前記第1金属部が、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rd)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)から選ばれた一種の金属元素を含み、前記第2金属部が金(Au)である、請求項1に記載のヘテロエピタキシャル構造体。

[請求項3]
 前記第1金属部がパラジウム(Pd)であり、前記第2金属部が金(Au)であり、背第1金属部と前記第2金属部との界面に前記第1金属部と前記第2金属部の固溶体を含む、請求項1に記載のヘテロエピタキシャル構造体。

[請求項4]
 前記島状構造は、山型状又は半球状の形状を有する、請求項1に記載のヘテロエピタキシャル構造体。

[請求項5]
 請求項1乃至請求項4のいずれか一項の記載のヘテロエピタキシャル構造体の上に、前記第2金属部を覆う第3金属部を有する、ことを特徴とするヘテロエピタキシャル構造を含む金属積層体。

[請求項6]
 前記第2金属部は、前記第1金属部の表面に複数個が離散して配置されている、請求項5に記載のヘテロエピタキシャル構造を含む金属積層体。

[請求項7]
 前記第2金属部は、前記第1金属部の表面に単位面積当たり50個/μm 2以上、2000個/μm 2以下の密度で分散されている、請求項6に記載のヘテロエピタキシャル構造を含む金属積層体。

[請求項8]
 前記第1金属部の表面積に対し、前記第2金属部が前記第1金属部と接する合計面積の割合は、0.1以上0.8以下である、請求項6に記載のヘテロエピタキシャル構造を含む金属積層体。

[請求項9]
 前記第3金属部は、前記第2金属部と同種の金属、又は異種の金属、若しくは合金である、請求項5乃至請求項8のいずれか一項に記載のヘテロエピタキシャル構造を含む金属積層体。

[請求項10]
 多結晶構造を有する第1金属部を、第1金属部と異なる種類の第2の金属の金属イオン、酸化剤としてのハロゲン元素のイオン、及び還元剤を含む無電解めっき液に浸漬し、
 前記第1金属部の表面を前記酸化剤と前記還元剤とにより還元しつつ、電気化学的置換反応により前記第2の金属の金属イオンから還元された金属を、前記第1金属部の少なくとも一つの結晶粒の還元された表面に対応してヘテロエピタキシャル成長させる、
ことを特徴とするヘテロエピタキシャル構造体の作製方法。

[請求項11]
 前記ヘテロエピタキシャル成長により、前記少なくとも一つの結晶粒とヘテロエピタキシャル界面を形成し、前記第1金属部の表面で島状構造を有する第2金属部を形成する、請求項10に記載のヘテロエピタキシャル構造体の作製方法。

[請求項12]
 前記第1金属部が白金であり、前記金属イオンが、金イオン(Au 、Au 3+)であり、前記ハロゲン元素のイオンがヨウ素イオン(I 、I 3 )であり、前記還元剤が、L(+)-アスコルビン酸(C 6H 8O 6)である、請求項10又は請求項11に記載のヘテロエピタキシャル構造体の作製方法。

[請求項13]
 前記無電解めっき液は、純水で500倍以上に希釈されている、請求項10乃至請求項12のいずれか一項に記載のヘテロエピタキシャル構造体の作製方法。

[請求項14]
 前記第1金属部を、前記無電解めっき液に浸漬する前に、ヨードチンキとL(+)-アスコルビン酸(C 6H 8O 6)に浸漬させる、請求項12又は請求項13に記載のヘテロエピタキシャル構造体の作製方法。

[請求項15]
 請求項11乃至請求項14のいずれか一項に記載のヘテロエピタキシャル構造体を作製した後、前記第1金属部の上に前記第2金属部を覆う第3金属部を形成することを特徴とするヘテロエピタキシャル構造を含む金属積層体の作製方法。

[請求項16]
 前記第2金属部は、前記第1金属部の表面に複数個が離散するように形成する、請求項15に記載のヘテロエピタキシャル構造を含む金属積層体の作製方法。

[請求項17]
 前記第2金属部は、前記第1金属部の表面に単位面積当たり50個/μm 2以上、2000個/μm 2以下の密度で分散するように形成する、請求項16に記載のヘテロエピタキシャル構造を含む金属積層体の作製方法。

[請求項18]
 前記第3金属部を、前記第2金属部と同種の金属又は異種の金属で形成する、請求項15乃至請求項17のいずれか一項に記載のヘテロエピタキシャル構造を含む金属積層体の作製方法。

[請求項19]
 多結晶構造を有する第1金属部と、前記第1金属部上の第2金属部と、をそれぞれ含む第1電極及び第2電極を有し、
 前記第1金属部は幅20nm以下の線状パターンを有し、
 前記第2金属部は、前記第1金属部の前記線状パターンの一端に少なくとも配置され、
 前記第2金属部は、前記第1金属部上で島状構造を有し、前記第1金属部の表面に露出する少なくとも一つの結晶粒に対応してヘテロエピタキシャル界面を形成し、
 前記第1電極に属する前記第2金属部と、前記第2電極に属する前記第2金属部との間隔が5nm以下である、
ことを特徴とするナノギャップ電極。

[請求項20]
 前記第2金属部は結晶方位の異なる複数の結晶領域を含む、請求項19に記載のナノギャップ電極。

[請求項21]
 前記第2金属部は半球状である、請求項19に記載のナノギャップ電極。

[請求項22]
 前記第1金属部が、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rd)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)から選ばれた一種の金属元素を含み、前記第2金属部が金(Au)である、請求項19に記載のナノギャップ電極。

[請求項23]
 前記第1金属部がパラジウム(Pd)であり、前記第2金属部が金(Au)であり、背第1金属部と前記第2金属部との界面に前記第1金属部と前記第2金属部の固溶体を含む、請求項19に記載のナノギャップ電極。

[請求項24]
 前記第2金属部は、前記第1金属部の前記線状パターンの略中心軸上の一端に配置される、請求項19に記載のナノギャップ電極。

[請求項25]
 多結晶構造を有する第1金属部と、前記第1金属部上の第2金属部と、をそれぞれ含む第1電極及び第2電極を有し、
 前記第1金属部は幅15nm以下の線状パターンを有し、
 前記第2金属部は前記第1金属部の表面を連続的に覆い、
 前記第2金属部は前記第1金属部の表面の露出する結晶粒に対応してヘテロエピタキシャル界面を形成する領域を含み、
 前記第1電極と前記第2電極とは、それぞれの一端が相対し間隙をもって配置され、前記間隙の長さが5nm以下である、
ことを特徴とするナノギャップ電極。

[請求項26]
 前記第2金属部は、結晶方位の異なる複数の結晶領域を含む、請求項25に記載のナノギャップ電極。

[請求項27]
 前記第1金属部が、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rd)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)から選ばれた一種の金属元素を含み、前記第2金属部は金(Au)である、請求項25に記載のナノギャップ電極。

[請求項28]
 前記第1金属部がパラジウム(Pd)であり、前記第2金属部が金(Au)であり、背第1金属部と前記第2金属部との界面に前記第1金属部と前記第2金属部の固溶体を含む、請求項25に記載のナノギャップ電極。

[請求項29]
 多結晶構造を有する第1金属部により、幅20nm以下の線状パターンを有し、それぞれの一端が相対し且つ離間して配置される第1電極パターンと第2電極パターンとを形成し、
 前記第1電極パターン及び前記第2電極パターンを、前記第1金属部と異なる種類の第2の金属の金属イオン、酸化剤としてのハロゲン元素のイオン、及び還元剤を含む無電解めっき液に浸漬し、
 前記第1電極パターン及び前記第2電極パターンの表面を、前記酸化剤と前記還元剤とにより還元しつつ、電気化学的置換反応により前記第2の金属の金属イオンから還元された金属が、前記第1電極パターン及び前記第2電極パターンの表面を連続的に覆うようにヘテロエピタキシャル成長させ、
 前記第1電極パターンと前記第2電極パターンとの前記それぞれの一端が相対する間隔を5nm以下に形成する
ことを特徴とするナノギャップ電極の作製方法。

[請求項30]
 前記ヘテロエピタキシャル成長により、前記第1金属部の表面にヘテロエピタキシャル界面を形成する第2金属部を半球状に成長させる、請求項29に記載のナノギャップ電極の作製方法。

[請求項31]
 前記ヘテロエピタキシャル成長により、前記第1金属部の表面を被覆するように第2金属部を成長させる、請求項29に記載のナノギャップ電極の作製方法。

[請求項32]
 前記第1金属部が白金であり、前記金属イオンが、金イオン(Au 、Au 3+)であり、前記ハロゲン元素のイオンがヨウ素イオン(I 、I 3+)であり、前記還元剤が、L(+)-アスコルビン酸(C 6H 8O 6)である、請求項29に記載のナノギャップ電極の作製方法。
  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • JAPAN SCIENCE AND TECHNOLOGY AGENCY
  • Inventor
  • MAJIMA Yutaka
  • CHOI YoonYoung
  • SHIMADA Ikuko
  • TOYAMA Ryo
  • YANG Mingyue
IPC(International Patent Classification)
Please contact us by E-mail or facsimile if you have any interests on this patent.

PAGE TOP

close
close
close
close
close
close