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公開番号2024103310
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-01
出願番号2023007578
出願日2023-01-20
発明の名称ナノワイヤ構造体
出願人国立大学法人京都大学
代理人個人
主分類H10N 60/00 20230101AFI20240725BHJP()
要約【課題】新規なナノワイヤ構造体を提供する。
【解決手段】ナノワイヤ構造体1は、基板2と、基板上に配置されたナノワイヤ層3と、を備える。ナノワイヤ層は、厚さ方向に単層であると共に、接合、ループ、スパイラル及び配列からなる群から選択される少なくとも1つのナノワイヤ構造を有する。接合において接合点から延びるナノワイヤ並びにループ及びスパイラルを構成するナノワイヤは、15nm以下の幅を有する。配列は、少なくとも50nm×50nmの第1の領域を有し、第1の領域では、3以上のナノワイヤが互いに離間して延びており、隣接するナノワイヤの平均間隔Apは30nm以下であり、隣接するナノワイヤの間隔の変動は、平均間隔Apに対する最大間隔と最小間隔との差Dpの比Dp/Apにより表して0.3以下、及び前記差Dpにより表して1nm以下、から選ばれる少なくとも1つの状態にある。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項１】
基板と、前記基板上に配置されたナノワイヤ層と、を備え、
前記ナノワイヤ層は、
厚さ方向に単層であると共に、
接合、ループ、スパイラル及び配列からなる群から選択される少なくとも１つのナノワイヤ構造を有しており、
前記接合において接合点から延びるナノワイヤ、並びに、前記ループ及び前記スパイラルを構成するナノワイヤは、１５ｎｍ以下の幅を有し、
前記配列は、少なくとも５０ｎｍ×５０ｎｍの第１の領域を有し、前記第１の領域では、
３以上のナノワイヤが互いに離間して延びており、
隣接する前記ナノワイヤの平均間隔Ａｐは３０ｎｍ以下であり、
隣接する前記ナノワイヤの間隔の変動は、
（Ｉ）前記平均間隔Ａｐに対する最大間隔と最小間隔との差Ｄｐの比Ｄｐ／Ａｐにより表して０．３以下、及び、
（II）前記差Ｄｐにより表して１ｎｍ以下、
からなる群から選択される少なくとも１つの状態にある、
ナノワイヤ構造体。
続きを表示（約 810 文字）【請求項２】
前記ループは分岐を有さない、請求項１に記載のナノワイヤ構造体。
【請求項３】
前記接合点から延びる少なくとも１つの前記ナノワイヤ、並びに、前記ループ及び前記スパイラルを構成する前記ナノワイヤの長さは１μｍ以上である、請求項１に記載のナノワイヤ構造体。
【請求項４】
前記配列に含まれる前記３以上のナノワイヤの幅は１５ｎｍ以下である、請求項１に記載のナノワイヤ構造体。
【請求項５】
前記配列に含まれる少なくとも１つの前記ナノワイヤの長さは１μｍ以上である、請求項１に記載のナノワイヤ構造体。
【請求項６】
前記配列は、長さ１００ｎｍ以上にわたって互いに離間して延びる前記３以上のナノワイヤを含む、請求項１に記載のナノワイヤ構造体。
【請求項７】
前記少なくとも１つのナノワイヤ構造に含まれるナノワイヤは単結晶構造を有する、請求項１に記載のナノワイヤ構造体。
【請求項８】
前記少なくとも１つのナノワイヤ構造に含まれるナノワイヤの幅の方向と、前記単結晶構造の単位格子が有する結晶軸が延びる方向とが一致しており、
前記ナノワイヤは、前記結晶軸の長さの整数倍の幅を有する、請求項７に記載のナノワイヤ構造体。
【請求項９】
前記ナノワイヤ層は、前記少なくとも１つのナノワイヤ構造に含まれるナノワイヤの側面に接するベース部を有し、
前記ベース部は、前記ナノワイヤに含まれる第１の材料と同じ組成を有するが相の状態が異なる第２の材料を含む、請求項１に記載のナノワイヤ構造体。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのナノワイヤ構造に含まれるナノワイヤは、一次元結晶構造を有する遷移金属化合物を含む、請求項１に記載のナノワイヤ構造体。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノワイヤ構造体に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
微小な幅を有する線状体としてナノワイヤが知られている。ナノワイヤは、微小な幅及び高い形状異方性等の特徴に着目した種々の用途への応用が期待されている。近年、基板上へのナノワイヤの形成が試みられている。ナノワイヤによるナノパターンを基板上に形成することが可能になれば、形成されるナノパターンによっては、例えば、量子コンピューティング等の情報処理技術への応用も考えられる。基板上にナノワイヤを形成する手法として、トップダウン法及びボトムアップ法が知られている。特許文献１及び特許文献２には、ボトムアップ法によるナノワイヤの形成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１０－５９００４号公報
特開２０１１－１３８７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
トップダウン法では、基板上の前駆層を微細加工してナノワイヤを形成する。しかし、代表的なトップダウン法であるナノリソグラフィ法は、数十ｎｍ以下の幅を有するナノワイヤを形成できるほどには解像度が高くない。幅１μｍ未満の線状体をナノワイヤと称することは可能であるものの、ナノワイヤの応用、特に情報処理技術へのナノパターンの応用、を考慮した場合には、数十ｎｍ以下の幅を有するナノワイヤの形成が望まれる。
【０００５】
一方、基板上でナノワイヤを成長させるボトムアップ法では、均一な幅を持つナノワイヤの形成が難しい。また、ナノワイヤの凝集や堆積が生じやすいことから、ボトムアップ法によるナノパターンの形成は困難であった。実際、特許文献１ではサファイア基板上へのＶＯ
2
ナノワイヤの成長が試みられているが、幅の変動が大きなナノワイヤが乱雑に形成されるに留まっている。また、特許文献２ではステンレス基板上へのＳｎＳナノ構造体の成長が試みられているが、ナノワイヤは形成されず、シート（プレート）状のナノ凝集体が形成されるに留まっている。
【０００６】
本発明は、ナノワイヤが基板上に形成されたナノワイヤ構造体であって、新規なナノワイヤ構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、
基板と、前記基板上に配置されたナノワイヤ層と、を備え、
前記ナノワイヤ層は、
厚さ方向に単層であると共に、
接合、ループ、スパイラル及び配列からなる群から選択される少なくとも１つのナノワイヤ構造を有しており、
前記接合において接合点から延びるナノワイヤ、並びに、前記ループ及び前記スパイラルを構成するナノワイヤは、１５ｎｍ以下の幅を有し、
前記配列は、少なくとも５０ｎｍ×５０ｎｍの第１の領域を有し、前記第１の領域では、
３以上のナノワイヤが互いに離間して延びており、
隣接する前記ナノワイヤの平均間隔Ａｐは３０ｎｍ以下であり、
隣接する前記ナノワイヤの間隔の変動は、
（Ｉ）前記平均間隔Ａｐに対する最大間隔と最小間隔との差Ｄｐの比Ｄｐ／Ａｐにより表して０．３以下、及び
（II）前記差Ｄｐにより表して１ｎｍ以下、
からなる群から選択される少なくとも１つの状態にある、
ナノワイヤ構造体、
を提供する。
【０００８】
別の側面から見て、本発明は、
基板と、前記基板上に配置されたナノワイヤ層と、を備え、
前記ナノワイヤ層は、
厚さ方向に単層であると共に、
長さ１μｍ以上及び幅１５ｎｍ以下のナノワイヤを含み、
前記ナノワイヤの幅の変動は、
（ｉ）長さ５０ｎｍの区間を観察したときの平均幅Ａｗに対する最大幅と最小幅との差Ｄｗの比Ｄｗ／Ａｗにより表して０．３以下、及び
（ii）前記差Ｄｗにより表して１ｎｍ以下、
からなる群から選択される少なくとも１つの状態にある、
ナノワイヤ構造体、
を提供する。
【０００９】
別の側面から見て、本発明は、
上記本発明のナノワイヤ構造体を備えるナノ回路、
を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、新規なナノワイヤ構造体が達成される。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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