[發明專利]納米結構體的制造方法

有效

• 申請號: 200710092363.2
• 申請日: 2007-02-28
• 公開（公告）號: CN101074486A
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發明（設計）人: 富田忠文;鈴木信也
• 申請（專利權）人: 富士膠片株式會社
• 主分類號: C25D11/04
• 分類號: C25D11/04;C25D11/08;C25F5/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 朱丹

技術領域

本發明涉及納米結構體及其制造方法。?

背景技術

在金屬和半導體的薄膜、細線、點等技術領域中，已知當比某一特征長度小的尺寸時，通過封閉自由電子的運動，就能出現電的、光的和化學的獨特現象。這種現象被稱作“量子力學的尺寸效果(量子尺寸效果)”。現在，應用這種獨特現象的功能材料的研究開發正在盛行。具體地說，具有比幾百nm還微細的結構的材料被稱作“納米結構體”或者“微細結構體”，成為材料開發的對象之一。?

作為這種微細結構體的制造方法，例如，可列舉通過源于光刻、電子射線曝光、X射線曝光等微細圖形形成技術的半導體加工技術直接制作納米結構體的方法。?

其中，關于具有規律的微細結構的納米結構體的制造方法的研究引起了人們的關注，并且進行了很多。?

例如，作為形成以自己規格制造的規律結構的方法，可列舉在電解液中對鋁實施陽極氧化處理得到的陽極氧化鋁膜(陽極氧化被膜)。已知在陽極氧化被膜中，規律地形成了具有幾百nm左右到幾百nm左右直徑的多個微細孔(微孔)。已知利用該陽極氧化被膜自己的規律化，得到完全規律排列時，理論上講，以微孔為中心形成了底面為正六角形的六角柱單元，連接相鄰微孔的線組成正三角形。?

例如，在非專利文獻1中，記載有微孔孔徑偏差在3％以下的陽極氧化被膜。此外，在非專利文獻2中，記載了在陽極氧化被膜中，伴隨著氧化的進行，自然形成微孔的情況。此外，在非專利文獻3中，提出了以多孔陽極氧化被膜作為掩膜，在Si基板上形成Au點陣列的情況。?

作為陽極氧化被膜的材料的最大特征是，選擇在相對于基板表面幾乎垂直方向上、基本上等間隔平行地形成多個微孔的蜂窩結構。此外，能夠比較自由地控制孔徑、孔間隔和孔深度這一點也是其它材料不具備的特征(參見非專利文獻3)。?

作為陽極氧化被膜的應用舉例，已知有納米器件、磁性器件、發光體等各種器件類型。例如，在專利文獻1中，記載了作為磁性器件在微孔內填充磁性金屬Co、Ni，在微孔內填充作為發光材料的ZnO，作為生物傳感器在微孔內填充的酶/抗體的應用例。?

進一步地，在生物傳感器領域，在專利文獻2中，記載了使用在陽極氧化被膜的微孔內部填充金屬的結構體作為喇曼分光分析用樣品臺的例子。?

喇曼散射是入射光(光子)照到粒子散射時，引起和粒子的非彈性沖撞，而使能量變化的散射。喇曼散射光雖然作為分光分析方法使用，但是為了提高分析的靈敏度和精度，使用于測定的散射光的強度增強就成為一個課題。?

作為增強喇曼散射光的現象，已知有面增強共振喇曼散射(SERRS：Surface-Enhanced?Resonance?Raman?Scattering)現象。該現象是使在金屬電極、溶膠、結晶、蒸發膜、半導體等表面上吸收的某種分子的散射相比于溶液中增強的現象，特別地，在金或銀中，可以見到1011～1014倍的顯著增強的效果。雖然SERRS現象的發生機理現在還不明確，但可認為后述面等離子元共振產生影響。在專利文獻2中，作為增強喇曼散射強度的手段，以利用等離子元共振的原理為目的。?

等離子元共振是在對金、銀等貴金屬的表面照射光時，金屬表面變成激勵狀態，引起作為局部電子密度波的等離子體振子波與電磁波相互作用(共振激勵)，形成共振狀態的現象。其中，面等離子元共振(SPR：SurfacePlasmon?Resonance)是在對金屬表面照射光時，金屬表面的自由電子成為勵起的狀態，自由電子集體地振動，產生面等離子元共振波，從而產生強的電場的現象。?

在發生等離子元共振的表面的附近區域、具體地在離表面200nm以內左右的區域，發現達到幾位倍(一個例子中，10⁸～10¹⁰倍)的電場增強，?觀察到各種光學效果顯著提高。例如，光以臨界角以上的角度入射到蒸發了金等薄膜的棱鏡上時，薄膜表面的介電常數變化作為因面等離子元共振現象導致的反射光強度變化，能夠被高靈敏度地檢測出。?

具體地說，使用應用面等離子元共振現象的SPR裝置時，能夠無標記并且實時地進行生物分子間的反應量和結合量的測定和速度論的分析。SPR裝置應用于免疫響應、信號傳輸、蛋白質、核酸等各種各樣物質間相互作用的研究，最近，還發表了利用SPR裝置分析微量二氧芑(dioxin)的論文(參照非專利文獻4)。?

作為增大等離子元共振的方法，檢討了各種方法，已知有使金屬不成為薄膜而成為孤立的粒子，由此使等離子元局部化的方法。例如，在上述專利文獻2中，記載了在規律化的陽極氧化被膜的細孔上設置金屬粒子進行局部化方法。?