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シリコンナノ粒子の製造方法及び装置 UPDATE 新技術説明会

国内特許コード P200016975
整理番号 2594
掲載日 2020年6月24日
出願番号 特願2015-209337
公開番号 特開2017-081770
登録番号 特許第6614651号
出願日 平成27年10月23日(2015.10.23)
公開日 平成29年5月18日(2017.5.18)
登録日 令和元年11月15日(2019.11.15)
発明者
  • 閻 紀旺
出願人
  • 学校法人慶應義塾
発明の名称 シリコンナノ粒子の製造方法及び装置 UPDATE 新技術説明会
発明の概要 【課題】原料コストの安価な材料を用いて、安価で大量生産に適したプロセスで、粒子サイズや結晶構造が均一であるシリコンナノ粒子を製造可能とする。
【解決手段】透明な上基板(例えばガラス板)40を通して廃シリコン粉末10にパルスレーザ30からレーザを照射し、レーザ照射による加熱作用とプラズマ12の発生によって廃シリコン粉末10の一部を蒸発させ、結晶化されたシリコンナノ粒子14を前記上基板40の下面に堆積させる。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要

シリコンナノ粒子は、サイズや結晶構造に応じて光学的・電気的特性を制御できるため、次世代太陽電池やデータ記憶素子、量子コンピューターなどのデバイスの高効率化と高機能化に使用される需要が増加している。したがって、サイズや結晶構造を安定して制御できるシリコンナノ粒子製造プロセスが必要不可欠である。

これまでに、イオン注入法、プラズマCVDによるシリコンナノ粒子合成法(非特許文献1)や、化学析出法、電気化学エッチング法(特許文献1)によりシリコン粉末あるいはシリコンウエハからシリコンナノ粒子を製造する方法が提案されている。また、エキシマレーザーアブレーション法によるナノ粒子堆積方法(特許文献2)も提案されている。更に、パルスレーザを用いる方法も提案されている(非特許文献2)。

産業上の利用分野

本発明は、シリコンナノ粒子の製造方法及び装置に係り、特に、産業廃棄物から極めて低いコストで、次世代太陽電池やメモリ素子の原料であるシリコン(Si)ナノ粒子を効率よく製造することが可能なシリコンナノ粒子の製造方法及び装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
透明な上基板を通して廃シリコン粉末にパルスレーザを照射し、
レーザ照射による加熱作用とプラズマ発生によって廃シリコン粉末の一部を蒸発させ、
結晶化されたシリコンナノ粒子を前記上基板の下面に堆積させることを特徴とするシリコンナノ粒子の製造方法。

【請求項2】
前記パルスレーザから照射されるレーザビームが廃シリコン粉末上を走査するようにされていることを特徴とする請求項1に記載のシリコンナノ粒子の製造方法。

【請求項3】
前記レーザビームの廃シリコン粉末に対する照射角度が所定範囲とされていることを特徴とする請求項1又は2に記載のシリコンナノ粒子の製造方法。

【請求項4】
前記パルスレーザから照射されるレーザビームの累積パルス数を変えることにより、茶色、緑色、又は灰色のシリコンナノ粒子を生成することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のシリコンナノ粒子の製造方法。

【請求項5】
廃シリコン粉末が堆積される下基板と、
パルスレーザと、
該パルスレーザで発生したレーザビームを透過させると共に、レーザ照射による加熱作用とプラズマ発生によって蒸発し、結晶化されたシリコンナノ粒子を下面に堆積させる透明な上基板と、
を備えたことを特徴とするシリコンナノ粒子の製造装置。

【請求項6】
前記下基板及び上基板を走査するステージを更に備えたことを特徴とする請求項5に記載のシリコンナノ粒子の製造装置。

【請求項7】
少なくとも前記下基板及び上基板を収容する容器と、
該容器にガスを供給する手段と、
前記ガスの流量を制御する手段と、
を更に備えたことを特徴とする請求項5又は6に記載のシリコンナノ粒子の製造装置。

【請求項8】
前記上基板がガラス板とされていることを特徴とする請求項5乃至7のいずれかに記載のシリコンナノ粒子の製造装置。

【請求項9】
前記パルスレーザから照射されるレーザビームの累積パルス数を制御する手段を更に備えたことを特徴とする請求項5乃至8のいずれかに記載のシリコンナノ粒子の製造装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2015209337thum.jpg
出願権利状態 登録
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