JP2003185832A - Particulate structure and method of making particulate structure - Google Patents
Particulate structure and method of making particulate structureInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、フォトニック結晶
を構成する微粒子構造体および微粒子構造体の作成方法
に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fine particle structure constituting a photonic crystal and a method for producing the fine particle structure.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、屈折率の違う物質を光の波長程度
の周期で組み合わせることによってまったく伝搬されな
い光のエネルギー領域（フォトニックバンドギャップ）
を持つ微粒子構造体が開発されている。このような微粒
子構造体は、フォトニック結晶とも呼ばれ、光デバイス
や電磁波フィルターに応用できる材料として注目されて
いる。また、自然界ではオパールが一種のフォトニック
結晶となっていることが知られており、微粒子が高度に
規則配列して結晶構造を形成する微粒子構造体をオパー
ル結晶ともいう。2. Description of the Related Art In recent years, an energy region of light (photonic bandgap) that is not propagated at all by combining substances having different refractive indexes with a cycle of about the wavelength of light
Have been developed. Such a fine particle structure is also called a photonic crystal and has attracted attention as a material applicable to optical devices and electromagnetic wave filters. In addition, it is known that opal is a kind of photonic crystal in the natural world, and a fine particle structure in which fine particles are highly regularly arranged to form a crystal structure is also called an opal crystal.
【０００３】従来の微粒子構造体の作成方法には、横方
向堆積法と呼ばれる方法と、縦方向堆積法と呼ばれる方
法がある。横方向堆積法は、基板の表面に沿って微粒子
膜を二次元的に成長させていくもので、基板上に粒子層
を１〜数層配列させることに適している。また、縦方向
堆積法は、図１７（ａ）〜（ｃ）に示すように、基板１
７２を微粒子の分散液１７１中に静置し、分散液中の微
粒子１７４を基板１７２上に沈降、堆積させることによ
って微粒子構造体１７３を得るものである。縦方向堆積
法は、横方向堆積法に比較して膜厚が厚い微粒子構造体
１７３を作成することができる。As a conventional method of forming a fine particle structure, there is a method called a lateral deposition method and a method called a vertical deposition method. The lateral deposition method two-dimensionally grows a fine particle film along the surface of a substrate, and is suitable for arranging one to several particle layers on the substrate. In addition, the vertical deposition method uses the substrate 1 as shown in FIGS.
The fine particle structure 173 is obtained by allowing 72 to stand still in the fine particle dispersion 171 and allowing the fine particles 174 in the dispersion to settle and deposit on the substrate 172. The vertical deposition method can produce the fine particle structure 173 having a larger film thickness than the horizontal deposition method.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た横方向堆積法、縦方向堆積法は、いずれも微粒子が最
密に充填されようとする現象を利用して微粒子構造体を
作成するものであるため、微粒子構造体の結晶形が面心
立方晶となる。また、縦方向堆積法にあっては、基板上
で微粒子が二次元的に最密充填構造となろうとするた
め、通常（１１１）配向以外の微粒子構造体が得られな
い（（１１１）配向微粒子構造体の中に六方最密充填構
造のドメインや面心立方晶の他の面がドメインになる場
合もある。しかし、このような状態は、微粒子の結晶成
長時にできた欠陥によって発生するものである）。However, both of the lateral deposition method and the vertical deposition method described above utilize the phenomenon that the particles are about to be packed most closely to produce the particle structure. Therefore, the crystal form of the fine particle structure is face-centered cubic. Further, in the vertical deposition method, since the fine particles tend to have a two-dimensional close-packed structure on the substrate, a fine particle structure other than the normal (111) orientation cannot be obtained ((111) oriented fine particles). In some cases, the hexagonal close-packed structure domains and other faces of face-centered cubic crystals may become domains in the structure, but such a state is caused by defects created during crystal growth of fine particles. is there).
【０００５】また、一般的にフォトニック結晶としては
結晶方位に依存した特性が用いられる。ところが、横方
向堆積法、縦方向堆積法は、いずれも方向性が決まらな
い基板面内で微粒子の凝集が起こる場合、作成される微
粒子構造体の結晶学的な方位を制御することができない
といった不具合がある。In general, a photonic crystal has characteristics depending on the crystal orientation. However, the horizontal deposition method and the vertical deposition method cannot control the crystallographic orientation of the formed fine particle structure when the fine particles aggregate in the plane of the substrate whose directionality is not determined. There is a defect.
【０００６】ここで、（１１１）配向以外の微粒子構造
体が得られない理由、基板面内の結晶学的方位が制御で
きない理由について縦方向堆積法を例にして述べる。図
１７に示した縦方向堆積法では、分散液１７１が入った
容器１７５の底に基板１７２を静置する。分散液１７１
は、水に球形の微粒子１７４や有機溶媒などを分散させ
たものである（図１７（ａ））。微粒子１７４は、分散
液１７１中で次第に沈降し、堆積中に互いの斥力で規則
構造（結晶構造）を形成する（図１７（ｂ））。Here, the reason why a fine particle structure other than the (111) orientation cannot be obtained and the reason why the crystallographic orientation in the plane of the substrate cannot be controlled will be described by taking the vertical deposition method as an example. In the vertical deposition method shown in FIG. 17, the substrate 172 is left standing on the bottom of a container 175 containing the dispersion liquid 171. Dispersion 171
Is a dispersion of spherical fine particles 174 and an organic solvent in water (FIG. 17A). The fine particles 174 gradually settle in the dispersion liquid 171, and form a regular structure (crystal structure) by mutual repulsive force during deposition (FIG. 17B).
【０００７】このとき、微粒子１７４は、分散液１７１
において境界条件を定める基板１７２の面上で二次元的
な最密充填構造をとる。図１８は、二次元的な最密充填
構造を示す図であって、（ａ）、（ｂ）は二次元的最密
充填構造の上面図であり、（ｃ）は斜視図である。面内
の方位が決まっていない状態で最密充填構造をとる場
合、微粒子は、例えば（ａ）、（ｂ）に示すいずれの状
態にもなり得る。さらに、場合によっては、基板１７２
上の複数の箇所でそれぞれ方向の異なる最密充填構造が
形成され、マルチドメインが形成される。図１９は、方
向が異なるドメインＡ、ドメインＢが同一の面上に形成
された状態を示している。At this time, the fine particles 174 are dispersed in the dispersion liquid 171.
A two-dimensional close-packed structure is formed on the surface of the substrate 172 that defines the boundary condition at. FIG. 18 is a diagram showing a two-dimensional close-packed structure, in which (a) and (b) are top views of the two-dimensional close-packed structure, and (c) is a perspective view. When the close-packed structure is adopted in the state where the in-plane orientation is not determined, the fine particles can be in any of the states shown in (a) and (b), for example. Further, in some cases, the substrate 172
A close-packed structure having different directions is formed at a plurality of upper positions to form a multi-domain. FIG. 19 shows a state in which domains A and B having different directions are formed on the same surface.
【０００８】また、平面上で形成された微粒子の最密充
填構造は、面心立方晶の（１１１）面と同じ粒子配置を
持つことが知られている。そして、２層目以降の微粒子
が（１１１）面でなる１層目の微粒子膜上に積み重なっ
ていくために（１１１）面（図中の２００１も（１１
１）面）となり、微粒子によって形成される規則構造
（結晶構造）が（１１１）配向した面心立方構造とな
る。（１１１）配向した面心立方構造を、図２０に示
す。なお、図２０の規則構造は、分散液１７１を蒸発さ
せた後に得られるものである。It is known that the close-packed structure of fine particles formed on a plane has the same grain arrangement as that of the (111) plane of face-centered cubic crystal. Then, since the fine particles of the second and subsequent layers are piled up on the fine particle film of the first layer made of the (111) plane, the (111) plane (also 2001 in the figure
1) plane), and the ordered structure (crystal structure) formed by the fine particles becomes a (111) oriented face-centered cubic structure. A face-centered cubic structure with (111) orientation is shown in FIG. The ordered structure of FIG. 20 is obtained after the dispersion liquid 171 is evaporated.
【０００９】本発明は上述の問題点を解決するために成
されたものであり、微粒子構造体の基板面内での方向お
よび面方位を制御し、（１１１）配向以外の面心立方構
造を有する微粒子構造体を形成することによって所望の
特性が得られる微粒子構造体および微粒子構造体の作成
方法を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and controls the direction and the plane orientation of the fine particle structure in the plane of the substrate to form a face-centered cubic structure other than the (111) orientation. An object of the present invention is to provide a fine particle structure that can obtain desired characteristics by forming the fine particle structure and a method for producing the fine particle structure.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決し、
目的を達成するため、請求項１に記載の発明にかかる微
粒子構造体は、結晶性の基板表面を加工することによっ
て顕在化された結晶学的方位が（１１１）である面を含
む領域に形成され、面心立方晶のオパール結晶の結晶形
を持つことを特徴とする。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems,
In order to achieve the object, the fine particle structure according to the invention of claim 1 is formed in a region including a plane having a crystallographic orientation (111) which is revealed by processing a surface of a crystalline substrate. It is characterized by having a face-centered cubic opal crystal form.
【００１１】この請求項１に記載の発明によれば、結晶
性の基板表面を加工して面を顕在化することによってオ
パール結晶を形成する面に方向を持たせることができ
る。また、（１１１）面を含む領域と接する面にオパー
ル結晶を形成することができる。According to the first aspect of the invention, the surface on which the opal crystal is formed can be oriented by processing the surface of the crystalline substrate to reveal the surface. Further, an opal crystal can be formed on a surface that is in contact with a region including the (111) plane.
【００１２】請求項２に記載の発明にかかる微粒子構造
体は、結晶性の基板表面を加工することによって顕在化
された結晶学的方位が（１１１）である面を含む領域と
接して形成され、面心立方晶の逆オパール結晶の結晶形
を持つことを特徴とする。A fine particle structure according to a second aspect of the present invention is formed in contact with a region including a plane having a crystallographic orientation (111) which is revealed by processing a surface of a crystalline substrate. , Has a crystal form of a face-centered cubic inverse opal crystal.
【００１３】この請求項２に記載の発明によれば、結晶
性の基板表面を加工して面を顕在化することによって逆
オパール結晶を形成する面に方向を持たせることができ
る。また、（１１１）面を含む領域と接する面に逆オパ
ール結晶を形成することができる。According to the second aspect of the present invention, by processing the surface of the crystalline substrate to reveal the surface, the surface on which the inverse opal crystal is formed can be oriented. In addition, an inverse opal crystal can be formed on a surface that is in contact with a region including the (111) plane.
【００１４】請求項３に記載の発明にかかる微粒子構造
体は、（１００）配向結晶性基板の（１１１）面を含む
領域上に形成され、（１００）配向のオパール結晶の結
晶形または（１００）配向の逆オパール結晶の結晶形を
持つことを特徴とする。A fine particle structure according to a third aspect of the present invention is formed on a region including a (111) plane of a (100) oriented crystalline substrate and has a crystal form of (100) oriented opal crystal or (100). ) It has a crystal form of an inverted opal crystal with an orientation.
【００１５】この請求項３に記載の発明によれば、（１
００）配向結晶性基板の（１１１）面を含む領域上に
（１００）配向のオパール結晶の結晶形または（１０
０）配向の逆オパール結晶の結晶形を持つ微粒子構造体
を形成することができる。According to the invention of claim 3, (1
A crystal form of (100) -oriented opal crystal or (10) on a region including a (111) plane of a (00) -oriented crystalline substrate.
It is possible to form a fine particle structure having a crystal form of 0) oriented inverse opal crystals.
【００１６】請求項４に記載の発明にかかる微粒子構造
体は、（１１０）配向結晶性の基板の（１１１）面を含
む領域上に形成され、（１１０）配向のオパール結晶の
結晶形または（１１０）配向の逆オパール結晶の結晶形
を持つことを特徴とする。A fine particle structure according to a fourth aspect of the present invention is formed on a region including a (111) plane of a (110) oriented crystalline substrate, and has a crystal form of an (110) oriented opal crystal or ( It is characterized by having a crystal form of an inverted opal crystal having a 110) orientation.
【００１７】この請求項４に記載の発明によれば、（１
１０）配向結晶性基板の（１１１）面を含む領域上に
（１１０）配向のオパール結晶の結晶形または（１１
０）配向の逆オパール結晶の結晶形を持つ微粒子構造体
を形成することができる。According to the invention of claim 4, (1
10) A crystalline form of (110) -oriented opal crystals or (11) on the region including the (111) plane of the oriented crystalline substrate.
It is possible to form a fine particle structure having a crystal form of 0) oriented inverse opal crystals.
【００１８】請求項５に記載の発明にかかる微粒子構造
体は、前記基板がシリコン基板であることを特徴とす
る。A fine particle structure according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that the substrate is a silicon substrate.
【００１９】この請求項５に記載の発明によれば、請求
項１〜４のいずれか一つに記載された微粒子構造体にシ
リコン基板を用いることができる。According to the invention of claim 5, a silicon substrate can be used for the fine particle structure according to any one of claims 1 to 4.
【００２０】請求項６に記載の発明にかかる微粒子構造
体は、前記基板がＳＯＩ（siliconon insulator）基板
であることを特徴とする。A fine particle structure according to a sixth aspect of the present invention is characterized in that the substrate is an SOI (silicon on insulator) substrate.
【００２１】この請求項６に記載の発明によれば、請求
項１〜４のいずれか一つに記載された微粒子構造体にＳ
ＯＩ（silicon on insulator）基板を用いることができ
る。According to the invention of claim 6, the fine particle structure according to any one of claims 1 to 4 has S.
An OI (silicon on insulator) substrate can be used.
【００２２】請求項７に記載の発明にかかる微粒子構造
体は、非結晶層と、該非結晶層と共に基板を構成する
（１１１）配向の結晶層表面を加工して顕在化された
（１１１）面を含む領域と接して形成され、（１１１）
配向のオパール結晶の結晶形または（１１１）配向の逆
オパール結晶の結晶形を持つことを特徴とする。In the fine particle structure according to the invention of claim 7, the (111) plane which has been revealed by processing the non-crystalline layer and the surface of the (111) -oriented crystalline layer which constitutes the substrate together with the non-crystalline layer is processed. Formed in contact with a region including (111)
It is characterized by having a crystal form of an oriented opal crystal or a crystal form of an (111) oriented inverse opal crystal.
【００２３】この請求項７に記載の発明によれば、非結
晶層とともに基板を構成する（１１１）配向の結晶層表
面を加工して（１１１）面を含む領域を顕在化すること
により、結晶層と非結晶層との加工速度の違いを利用し
て（１１１）配向のオパール結晶の結晶形または（１１
１）配向の逆オパール結晶の結晶形を持つ微粒子構造体
を形成することができる。According to the seventh aspect of the invention, the surface of the (111) -oriented crystal layer forming the substrate together with the non-crystalline layer is processed to reveal the region including the (111) plane, thereby crystallizing the crystal. The crystal form of (111) -oriented opal crystals or (11
1) It is possible to form a fine particle structure having a crystal form of oriented inverse opal crystals.
【００２４】請求項８に記載の発明にかかる微粒子構造
体の作成方法は、結晶性の基板表面を加工して（１１
１）面を顕在化する面顕在化工程と、顕在化された前記
（１１１）面に微粒子分散液を展開し、該微粒子分散液
中の微粒子を前記（１１１）面に堆積させる堆積工程
と、前記微粒子分散液の溶媒を堆積した前記微粒子から
除き、堆積された前記微粒子を乾燥させることによって
堆積された前記微粒子をオパール結晶とする結晶化工程
と、を含むことを特徴とする。According to the eighth aspect of the present invention, there is provided a method for producing a fine particle structure, wherein a crystalline substrate surface is processed (11
1) a surface revealing step for revealing a surface, and a deposition step for developing a fine particle dispersion on the revealed (111) surface and depositing fine particles in the fine particle dispersion on the (111) surface, And a crystallization step of removing the solvent of the fine particle dispersion liquid from the deposited fine particles and drying the deposited fine particles to make the deposited fine particles into opal crystals.
【００２５】この請求項８に記載の発明によれば、結晶
性の基板を加工して（１１１）面を顕在化し、顕在化さ
れた（１１１）面に微粒子分散液中の微粒子を堆積させ
る。また、堆積された前記微粒子を乾燥させることによ
って堆積された微粒子をオパール結晶とすることができ
る。According to the eighth aspect of the present invention, the crystalline substrate is processed to reveal the (111) plane, and the fine particles in the fine particle dispersion are deposited on the exposed (111) plane. Further, the deposited fine particles can be made into opal crystals by drying the deposited fine particles.
【００２６】請求項９に記載の発明にかかる微粒子構造
体の作成方法は、結晶性の基板表面を加工して（１１
１）面を顕在化する面顕在化工程と、顕在化された前記
（１１１）面に微粒子分散液を展開し、該微粒子分散液
中の微粒子を前記（１１１）面に堆積させる堆積工程
と、前記微粒子分散液の溶媒を堆積した前記微粒子から
除き、堆積された前記微粒子を乾燥させることによって
堆積された前記微粒子をオパール結晶とする結晶化工程
と、前記オパール結晶を構成する前記微粒子間に微粒子
と異なる材料の物質を充填する異物質充填工程と、異な
る材料の物質が充填された前記オパール結晶から前記微
粒子を除去することによって前記オパール結晶を逆オパ
ール結晶とする逆オパール結晶化工程と、を含むことを
特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a method for producing a fine particle structure, wherein a crystalline substrate surface is processed (11
1) a surface revealing step for revealing a surface, and a deposition step for developing a fine particle dispersion on the revealed (111) surface and depositing fine particles in the fine particle dispersion on the (111) surface, A crystallization step of removing the solvent of the fine particle dispersion liquid from the deposited fine particles and drying the deposited fine particles to form the fine particles deposited as opal crystals, and fine particles between the fine particles forming the opal crystals. A different substance filling step of filling a substance of a different material with, and an inverse opal crystallization step of removing the fine particles from the opal crystal filled with a substance of a different material to make the opal crystal an inverse opal crystal. It is characterized by including.
【００２７】この請求項９に記載の発明によれば、結晶
性の基板を加工して（１１１）面を顕在化し、顕在化さ
れた（１１１）面に微粒子分散液を中の微粒子を堆積さ
せる。また、堆積された前記微粒子を乾燥させることに
よって堆積された微粒子をオパール結晶とする。さら
に、オパール結晶の微粒子間に微粒子と異なる材料の物
質を充填し、オパール結晶から微粒子を除去することに
よってオパール結晶を逆オパール結晶とすることができ
る。According to the ninth aspect of the invention, the crystalline substrate is processed to reveal the (111) plane, and the fine particles in the fine particle dispersion are deposited on the revealed (111) plane. . The fine particles deposited by drying the deposited fine particles are opal crystals. Furthermore, the opal crystal can be made into an inverse opal crystal by filling a substance of a material different from the fine particles between the fine particles of the opal crystal and removing the fine particles from the opal crystal.
【００２８】請求項１０に記載の発明にかかる微粒子構
造体の作成方法は、前記基板が非結晶層と該非結晶層と
共に基板を構成する（１１１）配向の結晶層でなり、前
記面顕在化工程が、前記結晶層の表面を加工して（１１
１）面を含む領域を顕在化することを特徴とする。According to a tenth aspect of the present invention, in the method for producing a fine particle structure, the substrate comprises an amorphous layer and a (111) -oriented crystal layer that constitutes the substrate together with the amorphous layer. However, by processing the surface of the crystal layer (11
1) It is characterized in that a region including a surface is exposed.
【００２９】この請求項１０に記載の発明によれば、請
求項８または請求項９に記載の非結晶層とともに基板を
構成する（１１１）配向の結晶層の表面を加工して（１
１１）面を含む領域を顕在化し、顕在化された（１１
１）面に微粒子分散液を中の微粒子を堆積させてオパー
ル結晶を形成することができる。また、このオパール結
晶を用いて逆オパール結晶を形成することができる。According to the tenth aspect of the invention, the surface of the (111) -oriented crystal layer forming the substrate is processed together with the amorphous layer of the eighth or ninth aspect to process (1
11) The area including the surface is made visible, and
1) The opal crystals can be formed by depositing fine particles in the fine particle dispersion on the surface. Also, an inverse opal crystal can be formed using this opal crystal.
【００３０】[0030]
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、この
発明にかかる微粒子構造体および微粒子構造体の作成方
法の好適な実施の形態である、実施の形態１ないし４を
詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments 1 to 4, which are preferred embodiments of a fine particle structure and a method for producing a fine particle structure according to the present invention, will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. .
【００３１】（実施の形態１）図１および図２は実施の
形態１の微粒子構造体の作成方法を説明するための図で
あり、図１は斜視図、図２は、図１中に示した線分２−
２’に沿う断面図である。なお、図１、図２において、
それぞれ（ａ）、（ｂ）…といった文字が同じ図は、同
じ作成の工程を示している。図１および図２の説明にお
いて、（ａ）、（ｂ）…といった文字は、いずれも図１
の（ａ）、（ｂ）…と、図２の（ａ）、（ｂ）…とを示
している。(Embodiment 1) FIGS. 1 and 2 are views for explaining a method for producing a fine particle structure according to Embodiment 1, FIG. 1 is a perspective view, and FIG. 2 is shown in FIG. Line segment 2-
It is sectional drawing which follows 2 '. In addition, in FIG. 1 and FIG.
The drawings in which the letters (a), (b), ... Are the same indicate the same manufacturing process. In the description of FIGS. 1 and 2, the characters (a), (b) ...
2 (a), (b), ... And FIG. 2 (a), (b).
【００３２】実施の形態１の微粒子構造体は、（１０
０）配向のＳｉ基板１０１を使って作成される（ａ）。
Ｓｉ基板１０１には、例えば熱ＣＶＤ（Chemical Vapor
Deposition）によって酸化膜（ＳｉＯ2膜）１０２が形
成される。ＳｉＯ2膜１０２は、図示しないレジストマ
スクを使った通常のフォトリソグラフィ技術によって円
形のパターン１０２ａを形成される（ｂ）。この際、円
形のパターン１０２ａの底部では、基板１０１表面が露
出している。The fine particle structure of the first embodiment is (10
It is formed by using the Si substrate 101 of 0) orientation (a).
The Si substrate 101 has, for example, thermal CVD (Chemical Vapor).
An oxide film (SiO 2 film) 102 is formed by Deposition. A circular pattern 102a is formed on the SiO 2 film 102 by a normal photolithography technique using a resist mask (not shown) (b). At this time, the surface of the substrate 101 is exposed at the bottom of the circular pattern 102a.
【００３３】次に、基板１０１は、パターン１０２ａが
形成されたＳｉＯ2膜１０２をマスクにして異方性エッ
チングされる。このエッチングは、例えば水酸化カリウ
ム（KOH）をエッチング液として行われる。KOHによる基
板１０１の（１１１）面のエッチング速度は、（１０
０）面よりも遅い。このため、基板１０１は基板の配向
とマスクのパターンに応じて形状が決まる部分をエッチ
ングされ、（１１１）面を含むパターンが形成される。Next, the substrate 101 is anisotropically etched using the SiO 2 film 102 having the pattern 102a as a mask. This etching is performed using potassium hydroxide (KOH) as an etching solution, for example. The etching rate of the (111) surface of the substrate 101 by KOH is (10
0) slower than plane. Therefore, the substrate 101 is etched in a portion whose shape is determined according to the orientation of the substrate and the pattern of the mask, and a pattern including the (111) plane is formed.
【００３４】実施の形態１にあって、エッチングされる
部分は底面が略正方形の四角錘を頂点を下にして配置し
たような形状を有している。そして、基板１０１の表面
には、エッチングされた部分に対応する凹部であるパタ
ーン１０３が形成される。パターン１０３の面１０３ａ
は、（１１１）面となっている（ｃ）。基板１０１のエ
ッチングの後、ＳｉＯ2膜１０２のマスクを除去するこ
とにより、（１１１）面が顕在化された基板１０１が得
られる（ｄ）。In the first embodiment, the portion to be etched has a shape such that a square pyramid whose bottom surface is substantially square is arranged with its apex facing down. Then, a pattern 103, which is a concave portion corresponding to the etched portion, is formed on the surface of the substrate 101. Surface 103a of pattern 103
Is a (111) plane (c). After etching the substrate 101, the mask of the SiO 2 film 102 is removed to obtain the substrate 101 in which the (111) plane is exposed (d).
【００３５】図３は、以上述べた工程によって形成され
た面１０３ａに対して微粒子３０１を堆積することを説
明するための図である。微粒子３０１は、面１０３ａ上
ばかりでなくエッチングで残った（１００）面である面
１０３ｂ上にも堆積する。面１０３ｂ上において（１１
１）面と同じ配列の最密充填構造を微粒子３０１が形成
することを防ぐため、基板１０１のエッチングには極力
面１０３ｂが残る面積が小さくなる条件を用いることが
望ましい。また、微粒子３０１が最密充填構造を形成す
るためにはある程度の面積が必要である。このため、基
板１０１のエッチングには最密充填構造を形成できる程
度の面１０３ａの面積を確保できる条件を用いることが
望ましい。エッチングの条件、さらにパターン１０２ａ
のサイズやピッチは、堆積される微粒子３０１の粒径に
よって決定される。FIG. 3 is a diagram for explaining the deposition of the fine particles 301 on the surface 103a formed by the steps described above. The fine particles 301 are deposited not only on the surface 103a but also on the surface (100) surface 103b left by etching. (11 on the surface 103b
1) In order to prevent the fine particles 301 from forming a close-packed structure having the same arrangement as the surface, it is desirable to use a condition for etching the substrate 101 so that the area where the surface 103b remains is as small as possible. Further, a certain amount of area is required for the fine particles 301 to form the close-packed structure. For this reason, it is desirable to use a condition for the etching of the substrate 101 that can secure the area of the surface 103a to the extent that the closest packing structure can be formed. Etching conditions, pattern 102a
The size and pitch of the are determined by the particle size of the deposited fine particles 301.
【００３６】図４（ａ）〜（ｃ）は、パターン１０３が
形成された基板１０１に微粒子３０１を堆積することを
説明するための図である。実施の形態１では、パターン
３０１が形成された基板１０１を分散液４０１が入った
容器４０３中で静置する（ａ）。微粒子３０１は、時間
の経過と共に基板１０１上に沈降、堆積する（ｂ）、
（ｃ）。実施の形態１の微粒子の堆積条件は、以下の通
りである。
微粒子の粒子径：３００ｎｍ
分散媒：純水
分散液の微粒子濃度：４０ｗｔ％FIGS. 4A to 4C are views for explaining the deposition of the fine particles 301 on the substrate 101 on which the pattern 103 is formed. In the first embodiment, the substrate 101 on which the pattern 301 is formed is left to stand in the container 403 containing the dispersion liquid 401 (a). The fine particles 301 settle and deposit on the substrate 101 over time (b),
(C). The deposition conditions of the fine particles according to the first embodiment are as follows. Particle size of fine particles: 300 nm Dispersion medium: Fine particle concentration of pure water dispersion liquid: 40 wt%
【００３７】図１、２に示した工程によって形成された
基板１０１に対し、上記した条件で微粒子を堆積した結
果、図５に示す（１００）配向のシリカの微粒子構造体
５０１が得られる。微粒子構造体５０１はオパール結晶
であり、５０１ａで示した面は、（１００）面である。As a result of depositing fine particles on the substrate 101 formed by the steps shown in FIGS. 1 and 2 under the above-mentioned conditions, the fine particle structure 501 of (100) -oriented silica shown in FIG. 5 is obtained. The fine particle structure 501 is an opal crystal, and the plane indicated by 501a is the (100) plane.
【００３８】以上述べた実施の形態１によれば、結晶性
の基板表面を加工（エッチングなど）して面を顕在化す
ることにより、顕在化された面に方向性を持たせること
ができる。また、結晶学的に方位が規定される面を顕在
化し、この面に微粒子を堆積することによって任意の配
向の面心立方構造を持つ微粒子構造体を提供することが
できる。特に実施の形態１では、（１００）配向結晶性
基板の（１１１）面を含む領域上に微粒子を沈降、堆積
したことによって（１００）配向のオパール結晶である
微粒子構造体を提供することができる。According to the first embodiment described above, by processing (etching or the like) the surface of the crystalline substrate to reveal the surface, it is possible to give direction to the exposed surface. Further, it is possible to provide a fine particle structure having a face-centered cubic structure with an arbitrary orientation by revealing a crystallographically defined surface and depositing fine particles on this surface. Particularly, in the first embodiment, it is possible to provide a fine particle structure which is a (100) -oriented opal crystal by depositing and depositing fine particles on a region including a (111) plane of a (100) -oriented crystalline substrate. .
【００３９】なお、本発明は実施の形態１に限定される
ものでなく、シリコン基板の他、エピタキシャルウェ
ハ、非晶質の基板上に結晶材料を形成したＳＯＩ基板を
使用してもよい。さらに、（１１１）面を顕在化するた
め基板をエッチングする際のパターンは、実施の形態１
で説明したパターンに限定されるものでなく、（１０
０）基板にオパール結晶を形成するのに充分な（１１
１）面が確保できるパターンであればよい。The present invention is not limited to the first embodiment, and in addition to the silicon substrate, an epitaxial wafer or an SOI substrate having a crystalline material formed on an amorphous substrate may be used. Furthermore, the pattern when etching the substrate to expose the (111) plane is the same as in the first embodiment.
The pattern is not limited to the pattern described in (10).
0) enough to form opal crystals on the substrate (11
1) Any pattern can be used as long as the surface can be secured.
【００４０】（実施の形態２）次に、本発明の実施の形
態２について説明する。図６および図７は実施の形態２
の微粒子構造体の作成方法を説明するための図であり、
図６は斜視図、図７は、図６中に示した線分７−７’に
沿う断面図である。なお、図６、図７において、それぞ
れ（ａ）、（ｂ）…といった文字が同じ図は、同じ作成
の工程を示している。図６および図７の説明において、
（ａ）、（ｂ）…といった文字は、いずれも図６の
（ａ）、（ｂ）…と、図７の（ａ）、（ｂ）…とを示し
ている。(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described. 6 and 7 show the second embodiment.
FIG. 6 is a diagram for explaining a method of creating the fine particle structure of
FIG. 6 is a perspective view, and FIG. 7 is a sectional view taken along the line segment 7-7 ′ shown in FIG. 6A, 6B, 7A, 7B, 7A, 7B, 7A, 7B, 7A, 7B, 7C, 7D, 7E, 7B, 7C, 7D, 7E, 7F, 7G, 7F, 7D, 7E, 7D, 7E, 7F, 7G, 7F, 7D, 7E, 7F, 7F, 7D, 7E, 7F, 7F, 7I, 7D, 7F, 7F, 7D, 7F, 7D, 7F, 7D, and 7D, respectively. In the description of FIGS. 6 and 7,
Characters such as (a), (b) ... Indicate (a), (b) ... In FIG. 6 and (a), (b).
【００４１】実施の形態２の微粒子構造体は、（１１
０）配向のＳｉ基板６０１を使って作成される（ａ）。
Ｓｉ基板６０１には、例えば熱ＣＶＤ（Chemical Vapor
Deposition）によって酸化膜（ＳｉＯ2膜）１０２が形
成される。ＳｉＯ2膜１０２は、図示しないレジストマ
スクを使った通常のフォトリソグラフィ技術によって円
形のパターン１０２ａを形成される（ｂ）。この際、円
形のパターン１０２ａの底部では、基板６０１表面が露
出している。The fine particle structure of the second embodiment is (11
It is formed using a 0) oriented Si substrate 601 (a).
The Si substrate 601 has, for example, thermal CVD (Chemical Vapor).
An oxide film (SiO 2 film) 102 is formed by Deposition. A circular pattern 102a is formed on the SiO 2 film 102 by a normal photolithography technique using a resist mask (not shown) (b). At this time, the surface of the substrate 601 is exposed at the bottom of the circular pattern 102a.
【００４２】次に、基板６０１は、パターン１０２ａが
形成されたＳｉＯ2膜１０２をマスクにして異方性エッ
チングされる。このエッチングは、例えば水酸化カリウ
ム（KOH）をエッチング液として行われる。KOHによって
基板６０１の（１１０）面をエッチングした場合、基板
６０１の配向とマスクのパターンに応じて形状が決まる
部分がエッチングされ、（１１１）面を含むパターンが
形成される。Next, the substrate 601 is anisotropically etched using the SiO 2 film 102 having the pattern 102a as a mask. This etching is performed using potassium hydroxide (KOH) as an etching solution, for example. When the (110) plane of the substrate 601 is etched by KOH, a portion whose shape is determined according to the orientation of the substrate 601 and the pattern of the mask is etched, and a pattern including the (111) plane is formed.
【００４３】実施の形態２にあって、エッチングされる
部分は底面および上面の三角形の頂点を下にして配置し
た三角柱の形状を有し、基板６０１の表面には三角柱に
応じた形状の凹部であるパターン６０３が形成される。
図中にエッチングされた三角柱の底面（あるいは上面）
に対応するパターン６０３の面を面６０３ｂとして示
し、側面に対応する面を面６０３ａとして示す（ｃ）。
なお、図８は図６に示した線分７−７’と直交する線分
９−９’を示す図であり、図９は図８に示した基板６０
１の線分７−７’と直交する線分９−９’に沿う断面を
説明するための図である。In the second embodiment, the portion to be etched has the shape of a triangular prism arranged with the vertexes of the triangles on the bottom surface and the upper surface facing downward, and the surface of the substrate 601 has a concave portion having a shape corresponding to the triangular prism. A pattern 603 is formed.
Bottom (or top) of the triangular prism etched in the figure
The surface of the pattern 603 corresponding to is shown as a surface 603b, and the surface corresponding to the side surface is shown as a surface 603a (c).
8 is a diagram showing a line segment 9-9 'orthogonal to the line segment 7-7' shown in FIG. 6, and FIG. 9 is a substrate 60 shown in FIG.
It is a figure for demonstrating the cross section which follows the line segment 9-9 'orthogonal to the line segment 7-7' of 1.
【００４４】図７、図９に示すように、面６０１ｂは基
板６０１の表面に対して垂直な（１１１）面であり、面
６０１ａは基板６０１の表面に対して斜めの（１１１）
面である。基板６０１のエッチングの後、ＳｉＯ2膜１
０２のマスクを除去することにより、（１１１）面が顕
在化された基板６０１が得られる（ｄ）。As shown in FIGS. 7 and 9, the plane 601b is a (111) plane perpendicular to the surface of the substrate 601, and the plane 601a is a (111) plane oblique to the surface of the substrate 601.
The surface. After etching the substrate 601, the SiO 2 film 1
By removing the mask of 02, the substrate 601 in which the (111) plane is exposed is obtained (d).
【００４５】図１０（ａ）〜（ｃ）は、パターン６０３
が形成された基板６０１に微粒子３０１を堆積すること
を説明するための図である。実施の形態２では、実施の
形態１と同様に、パターン６０３が形成された基板６０
１を分散液４０１が入った容器４０３中で静置する
（ａ）。微粒子３０１は、時間の経過と共に基板６０１
上に沈降、堆積する（ｂ）、（ｃ）。実施の形態２の微
粒子の堆積条件は、以下の通りである。
微粒子の粒子径：３００ｎｍ
分散媒：純水
分散液の微粒子濃度：４０ｗｔ％10A to 10C show a pattern 603.
It is a figure for demonstrating depositing the fine particle 301 on the board | substrate 601 in which was formed. In the second embodiment, the substrate 60 on which the pattern 603 is formed is the same as in the first embodiment.
1 is left to stand in a container 403 containing the dispersion liquid 401 (a). The fine particles 301 are formed on the substrate 601 over time.
Settles and deposits on top (b), (c). The deposition conditions of the fine particles according to the second embodiment are as follows. Particle size of fine particles: 300 nm Dispersion medium: Fine particle concentration of pure water dispersion liquid: 40 wt%
【００４６】図６、７に示した工程によって形成された
基板６０１に対し、上記した条件で微粒子を堆積した結
果、図１１に示す（１１０）配向のシリカの微粒子構造
体１１０１が得られる。微粒子構造体１１０１はオパー
ル結晶であり、１１０１ａで示した面は、（１１０）面
である。As a result of depositing fine particles on the substrate 601 formed by the steps shown in FIGS. 6 and 7 under the above conditions, the (110) oriented silica fine particle structure 1101 shown in FIG. 11 is obtained. The fine particle structure 1101 is an opal crystal, and the plane indicated by 1101a is the (110) plane.
【００４７】以上述べた実施の形態２によれば、結晶性
の基板表面を加工（エッチングなど）して面を顕在化す
ることにより、顕在化された面に方向性を持たせること
ができる。また、特に実施の形態２では、（１１０）配
向結晶性基板の（１１１）面を含む領域上に微粒子を沈
降、堆積したことによって（１１０）配向のオパール結
晶である微粒子構造体を提供することができる。According to the second embodiment described above, by processing (etching or the like) the surface of the crystalline substrate to reveal the surface, it is possible to give direction to the exposed surface. Further, in particular, in the second embodiment, a fine particle structure which is a (110) -oriented opal crystal is provided by depositing and depositing fine particles on a region including a (111) plane of a (110) -oriented crystalline substrate. You can
【００４８】なお、本発明は実施の形態２に限定される
ものでなく、シリコン基板の他、エピタキシャルウェ
ハ、非晶質の基板上に結晶材料を形成したＳＯＩ基板を
使用してもよい。さらに、（１１１）面を顕在化するた
め基板をエッチングする際のパターンは、実施の形態２
で説明したパターンに限定されるものでなく、（１１
０）基板にオパール結晶を形成するのに充分な（１１
１）面が確保できるパターンであればよい。The present invention is not limited to the second embodiment, and in addition to the silicon substrate, an epitaxial wafer or an SOI substrate in which a crystalline material is formed on an amorphous substrate may be used. Further, the pattern when etching the substrate to expose the (111) plane is the same as in the second embodiment.
The pattern is not limited to the pattern described in (11).
0) enough to form opal crystals on the substrate (11
1) Any pattern can be used as long as the surface can be secured.
【００４９】（実施の形態３）次に、本発明の実施の形
態３について説明する。図１２および図１３は実施の形
態３の微粒子構造体の作成方法を説明するための図であ
り、図１２は斜視図、図１３は、図１２中に示した線分
１３−１３’に沿う断面図である。なお、図１２、図１
３において、それぞれ（ａ）、（ｂ）…といった文字が
同じ図は、同じ作成の工程を示している。図１２および
図１３の説明において、（ａ）、（ｂ）…といった文字
は、いずれも図１２の（ａ）、（ｂ）…と、図１３の
（ａ）、（ｂ）…とを示している。(Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described. 12 and 13 are views for explaining the method for producing the fine particle structure according to the third embodiment. FIG. 12 is a perspective view, and FIG. 13 is taken along the line segment 13-13 ′ shown in FIG. FIG. Note that FIG. 12 and FIG.
In FIG. 3, the drawings in which the letters (a), (b), ... Are the same indicate the same creation process. In the description of FIGS. 12 and 13, the letters (a), (b) ... Indicate all of (a), (b) ... In FIG. 12 and (a), (b). ing.
【００５０】実施の形態３の微粒子構造体は、（１１
１）配向のＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板１２０
１を使って作成される。ＳＯＩ基板１２０１は、ＳｉＯ
2層１２０１ｂとＳｉ層１２０１ａとでなり、Ｓｉ層１
２０１ａの厚さは、後の工程で堆積される微粒子の粒径
程度が好ましい（ａ）。The fine particle structure of the third embodiment has (11
1) Oriented SOI (Silicon On Insulator) substrate 120
Created using 1. The SOI substrate 1201 is SiO
2 layers 1201b and Si layer 1201a
The thickness of 201a is preferably about the particle size of fine particles deposited in a later step (a).
【００５１】ＳＯＩ基板１２０１には、例えば熱ＣＶＤ
（Chemical Vapor Deposition）によって酸化膜（Ｓｉ
Ｏ2膜）１０２が形成される。ＳｉＯ2膜１０２は、図示
しないレジストマスクを使った通常のフォトリソグラフ
ィ技術によって円形のパターン１０２ａを形成される
（ｂ）。この際、円形のパターン１０２ａの底部では、
ＳＯＩ基板１２０１のＳｉ層１２０１ａ表面が露出して
いる（ｂ）。The SOI substrate 1201 is formed, for example, by thermal CVD.
(Chemical Vapor Deposition)
An O 2 film) 102 is formed. A circular pattern 102a is formed on the SiO 2 film 102 by a normal photolithography technique using a resist mask (not shown) (b). At this time, at the bottom of the circular pattern 102a,
The surface of the Si layer 1201a of the SOI substrate 1201 is exposed (b).
【００５２】次に、ＳＯＩ基板１２０１は、パターン１
０２ａが形成されたＳｉＯ2膜１０２をマスクにして異
方性エッチングされる。このエッチングは、例えば水酸
化カリウム（KOH）をエッチング液とし、Ｓｉ層１２０
１ａのうち露出した表面下の部分がすべてエッチングさ
れた後も続けられる。この結果、ＫＯＨは、ＳｉＯ2膜
のマスクとなる部分下にも入り込んでＳｉ層１２０１ａ
をエッチングする。エッチングされる部分の形状は、Ｓ
ｉ層１２０１ａの配向とマスクのパターンに応じて決定
する（ｃ）。Next, the SOI substrate 1201 is patterned 1
The SiO 2 film 102 on which 02a is formed is used as a mask for anisotropic etching. In this etching, for example, potassium hydroxide (KOH) is used as an etching solution, and the Si layer 120 is used.
This is continued even after the exposed subsurface portion of 1a is completely etched. As a result, KOH enters under the masking portion of the SiO 2 film, and the Si layer 1201a
To etch. The shape of the etched portion is S
It is determined according to the orientation of the i layer 1201a and the pattern of the mask (c).
【００５３】実施の形態３にあって、エッチングされる
部分は、Ｓｉ層１２０１ａ表面を上面から見た場合に略
六角形の形状を有し、ＳＯＩ基板１２０１の表面には六
角形に応じた形状の凹部であるパターン１２０３が形成
される。この際、ＳＯＩ基板１２０１上に形成された複
数のパターン１２０３は、Ｓｉ層１２０３ｂの結晶性に
したがって一定の方向に揃う。パターン１２０３は、六
角形の周辺を規定する面１２０３ａが（１１１）面であ
り、底面１２０３ｂがＳｉＯ2となる（ｄ）。In the third embodiment, the etched portion has a substantially hexagonal shape when the surface of the Si layer 1201a is viewed from above, and the surface of the SOI substrate 1201 has a shape corresponding to the hexagon. A pattern 1203 which is a concave portion is formed. At this time, the plurality of patterns 1203 formed on the SOI substrate 1201 are aligned in a certain direction according to the crystallinity of the Si layer 1203b. In the pattern 1203, the surface 1203a that defines the periphery of the hexagon is the (111) surface, and the bottom surface 1203b is SiO 2 (d).
【００５４】なお、上記したエッチングの際、Ｓｉ層１
２０１ａとＳｉＯ2層１２０１ｂとのエッチング速度の
差によってＳｉＯ2層マスク下のＳｉ層１２０１ａがエ
ッチングされている間にもＳｉＯ2層１２０１ｂのエッ
チングが進むことがない。このため、実施の形態３で
は、エッチング速度とＳｉ層１２０１ａの厚さとによっ
て六角形のパターン１２０３の底面積と深さとを任意に
設定することができる。During the above etching, the Si layer 1
Due to the difference in etching rate between 201a and the SiO 2 layer 1201b, the etching of the SiO 2 layer 1201b does not proceed even while the Si layer 1201a under the SiO 2 layer mask is being etched. Therefore, in the third embodiment, the bottom area and depth of the hexagonal pattern 1203 can be arbitrarily set depending on the etching rate and the thickness of the Si layer 1201a.
【００５５】図１４（ａ）〜（ｃ）は、パターン１２０
３が形成されたＳＯＩ基板１２０１に微粒子３０１を堆
積することを説明するための図である。実施の形態３で
は、実施の形態１、実施の形態２と同様に、パターン１
２０３が形成されたＳＯＩ基板１２０１を分散液４０１
が入った容器４０３中で静置する（ａ）。微粒子３０１
は、時間の経過と共に基板１２０１上に沈降、堆積する
（ｂ）、（ｃ）。実施の形態３の微粒子の堆積条件は、
以下の通りである。
微粒子の粒子径：３００ｎｍ
分散媒：純水
分散液の微粒子濃度：４０ｗｔ％14A to 14C show a pattern 120.
FIG. 6 is a diagram for explaining that fine particles 301 are deposited on the SOI substrate 1201 on which No. 3 is formed. In the third embodiment, the pattern 1 is the same as in the first and second embodiments.
The SOI substrate 1201 on which 203 is formed is dispersed 401
Let it stand in a container 403 containing (a). Particle 301
Will settle and deposit on the substrate 1201 over time (b) and (c). The deposition conditions of the fine particles in the third embodiment are
It is as follows. Particle size of fine particles: 300 nm Dispersion medium: Fine particle concentration of pure water dispersion liquid: 40 wt%
【００５６】図１２、１３に示した工程によって形成さ
れたＳＯＩ基板１２０１に対し、上記した条件で微粒子
を堆積した結果、図１５に示す（１１１）配向のシリカ
微粒子構造体が得られる。微粒子構造体１５０１はオパ
ール結晶であり、１５０１ａで示した面は、（１１１）
面である。As a result of depositing fine particles on the SOI substrate 1201 formed by the steps shown in FIGS. 12 and 13 under the above conditions, the (111) oriented silica fine particle structure shown in FIG. 15 is obtained. The fine particle structure 1501 is an opal crystal, and the plane indicated by 1501a is (111).
The surface.
【００５７】以上述べた実施の形態３によれば、結晶性
層の表面を加工（エッチング）して面を顕在化すること
により、顕在化された面に方向性を持たせることができ
る。特に実施の形態３では、ＳＯＩ基板１２０１のＳｉ
層１２０１ａをエッチングして（１１１）面の壁面を形
成して微粒子の堆積に方向を持たせ、ＳｉＯ2層１２０
１ｂ面上に微粒子を沈降、堆積したことによって（１１
１）配向のオパール結晶である微粒子構造体を提供する
ことができる。According to the third embodiment described above, by processing (etching) the surface of the crystalline layer to reveal the surface, it is possible to give direction to the exposed surface. Particularly, in the third embodiment, Si of the SOI substrate 1201 is
The layer 1201a is etched to form a wall surface of the (111) plane to direct the deposition of fine particles, and the SiO 2 layer 120
By depositing and depositing fine particles on the 1b surface (11
1) It is possible to provide a fine particle structure which is an oriented opal crystal.
【００５８】（実施の形態４）次に、本発明の実施の形
態４について説明する。図１６（ａ）〜（ｃ）は、実施
の形態４の微粒子構造体の作成方法を説明するための図
である。実施の形態４の微粒子構造体は、実施の形態１
で述べた（１００）配向したシリカの微粒子３０１でな
る微粒子構造体５０１を使用して作成される。微粒子構
造体５０１は容器４０３中のポリマー溶液１６０１中に
静置され、微粒子３０１にポリマー溶液１６０１を浸潤
させる（ａ）。(Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. 16 (a) to 16 (c) are diagrams for explaining the method for producing the fine particle structure according to the fourth embodiment. The fine particle structure of the fourth embodiment is the same as that of the first embodiment.
The fine particle structure 501 is composed of the fine particles 301 of (100) oriented silica described above. The fine particle structure 501 is left to stand in the polymer solution 1601 in the container 403, and the fine particle 301 is infiltrated with the polymer solution 1601 (a).
【００５９】次に、実施の形態４では、微粒子構造体５
０１に浸潤したポリマー溶液１６０１が固化され、ポリ
マー樹脂１６０２になる（ｂ）。さらに、シリカの微粒
子３０１をフッ酸で除去することによって微粒子３０１
がａｉｒ１６０４に置き換わり、（１００）配向したポ
リマー樹脂１６０２の微粒子構造体１６０３が形成され
る（ｃ）。なお、このように、オパール結晶を形成した
微粒子構造体５０１の微粒子間に異なる材料（ポリマー
樹脂）を充填し、微粒子を除去したものを逆オパール結
晶ともいう。Next, in the fourth embodiment, the fine particle structure 5 is used.
The polymer solution 1601 infiltrated with 01 is solidified to become a polymer resin 1602 (b). Further, by removing the silica fine particles 301 with hydrofluoric acid, the fine particles 301
Are replaced by air 1604 to form a fine particle structure 1603 of (100) oriented polymer resin 1602 (c). It should be noted that a material obtained by filling different particles (polymer resin) between the fine particles of the fine particle structure 501 forming the opal crystals and removing the fine particles is also referred to as an inverted opal crystal.
【００６０】このような実施の形態４によれば、任意の
配向の面心立方構造を持つ微粒子構造体の逆オパール結
晶を提供することができる。特に実施の形態４では、
（１００）配向結晶性基板の（１１１）面を含む領域上
に微粒子を沈降、堆積したことによって形成された（１
００）配向のオパール結晶を用いたため、（１００）配
向の逆オパール結晶を提供することができた。According to the fourth embodiment, it is possible to provide an inverse opal crystal having a fine particle structure having a face-centered cubic structure with an arbitrary orientation. Particularly in the fourth embodiment,
(1) formed by depositing and depositing fine particles on a region including a (111) plane of a (100) oriented crystalline substrate.
Since the opal crystal with the (00) orientation was used, an inverted opal crystal with the (100) orientation could be provided.
【００６１】なお、本発明は上記したように実施の形態
１の微粒子構造体を使って逆オパール結晶を作成するも
のに限定されるものでなく、実施の形態２ないし３のい
ずれで形成されるオパール結晶を使ってなされるもので
あってもよい。また、本発明は、実施の形態４のように
ポリマー樹脂を充填するものに限定されるものでなく、
例えば、微粒子よりもさらに小さな微粒子を充填するも
のであってもよい。また、充填の方法についても、ＣＶ
Ｄやゾル、ゲルの特性を用いて微粒子間を充填するもの
であってもよい。The present invention is not limited to the production of an inverse opal crystal by using the fine particle structure of the first embodiment as described above, and it is formed in any of the second to third embodiments. It may be made using opal crystals. Further, the present invention is not limited to what is filled with the polymer resin as in the fourth embodiment,
For example, fine particles smaller than the fine particles may be filled. Also, regarding the filling method, CV
The space between the fine particles may be filled using the characteristics of D, sol, or gel.
【００６２】[0062]
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明は、（１１１）配向以外の面心立方構造を有するオ
パール結晶の微粒子構造体を形成することによって（１
１１）配向以外のオパール結晶の特性が得られる微粒子
構造体を提供することができるという効果を奏する。As described above, according to the invention described in claim 1, the fine particle structure of opal crystals having a face-centered cubic structure other than the (111) orientation is formed (1
11) There is an effect that it is possible to provide a fine particle structure capable of obtaining the characteristics of an opal crystal other than the orientation.
【００６３】請求項２に記載の発明は、（１１１）配向
以外の面心立方構造を有する逆オパール結晶の微粒子構
造体を形成することによって（１１１）配向以外の逆オ
パール結晶の特性が得られる微粒子構造体を提供するこ
とができるという効果を奏する。According to the second aspect of the present invention, the characteristics of the inverse opal crystal other than the (111) orientation can be obtained by forming the fine particle structure of the inverse opal crystal having the face-centered cubic structure other than the (111) orientation. An effect that a fine particle structure can be provided is exhibited.
【００６４】請求項３に記載の発明は、（１００）配向
結晶性基板の（１１１）面を含む領域上にオパール結晶
または逆オパール結晶を形成することによって（１０
０）配向のオパール結晶の結晶形または（１００）配向
の逆オパール結晶の結晶形の特性を持つ微粒子構造体を
提供することができるという効果を奏する。According to a third aspect of the present invention, an opal crystal or an inverse opal crystal is formed on a region including a (111) plane of a (100) oriented crystalline substrate (10).
It is possible to provide a fine particle structure having the characteristics of the crystal form of 0) oriented opal crystals or the crystal form of (100) oriented inverse opal crystals.
【００６５】請求項４に記載の発明は、（１１０）配向
結晶性基板の（１１１）面を含む領域上にオパール結晶
または逆オパール結晶を形成することによって（１１
０）配向のオパール結晶の結晶形または（１１０）配向
の逆オパール結晶の結晶形の特性を持つ微粒子構造体を
提供することができるという効果を奏する。According to a fourth aspect of the present invention, an opal crystal or an inverse opal crystal is formed on a region including a (111) plane of a (110) oriented crystalline substrate (11).
It is possible to provide a fine particle structure having the characteristics of the crystal form of 0) oriented opal crystals or the crystal form of (110) oriented inverse opal crystals.
【００６６】請求項５に記載の発明は、比較的安価であ
りながら高品位かつ入手が容易なシリコン基板を用いて
請求項１〜４のいずれか一つに記載された微粒子構造体
を提供することができるので、高品位の微粒子構造体を
安価にかつ容易に提供することができるという効果を奏
する。The invention according to claim 5 provides the fine particle structure according to any one of claims 1 to 4 using a silicon substrate which is relatively inexpensive, yet has high quality and is easily available. Therefore, there is an effect that a high-quality fine particle structure can be easily provided at low cost.
【００６７】請求項６に記載の発明は、請求項１〜４の
いずれか一つに記載された微粒子構造体にＳＯＩ基板の
結晶的性質を利用することができ、微粒子構造体設計の
自由度を高めるという効果を奏する。The invention according to claim 6 can utilize the crystallographic properties of the SOI substrate in the fine particle structure according to any one of claims 1 to 4, and the degree of freedom in designing the fine particle structure can be improved. The effect of increasing the.
【００６８】請求項７に記載の発明は、結晶層と非結晶
層の加工速度の違いを利用することによって結晶層表面
の加工の自由度を高め、設計の自由度の高い微粒子構造
体を提供することができるという効果を奏する。The invention according to claim 7 enhances the degree of freedom in processing the surface of the crystal layer by utilizing the difference in processing speed between the crystalline layer and the non-crystalline layer, and provides a fine particle structure having a high degree of freedom in design. There is an effect that can be done.
【００６９】請求項８に記載の発明は、（１１１）配向
以外の面心立方構造を有するオパール結晶の微粒子構造
体を形成することによって（１１１）配向以外のオパー
ル結晶の特性が得られる微粒子構造体の作成方法を提供
することができるという効果を奏する。The invention according to claim 8 is a fine particle structure in which the characteristics of opal crystals other than the (111) orientation are obtained by forming a fine particle structure of an opal crystal having a face-centered cubic structure other than the (111) orientation. An effect that a method of creating a body can be provided.
【００７０】請求項９に記載の発明は、（１１１）配向
以外の面心立方構造を有する逆オパール結晶の微粒子構
造体を形成することによって（１１１）配向以外の逆オ
パール結晶の特性が得られる微粒子構造体の作成方法を
提供することができるという効果を奏する。According to the ninth aspect of the present invention, the characteristics of the inverse opal crystal other than the (111) orientation can be obtained by forming the fine grain structure of the inverse opal crystal having the face-centered cubic structure other than the (111) orientation. It is possible to provide a method for producing a fine particle structure.
【００７１】請求項１０に記載の発明は、結晶層と非結
晶層の加工速度の違いを利用することによって結晶層表
面の加工の自由度を高め、設計の自由度の高い微粒子構
造体の作成方法を提供することができるという効果を奏
する。According to the tenth aspect of the present invention, by utilizing the difference in processing speed between the crystalline layer and the non-crystalline layer, the degree of freedom in processing the surface of the crystalline layer is increased, and a fine particle structure having a high degree of freedom in design is produced. There is an effect that a method can be provided.
【図１】本発明の実施の形態１の微粒子構造体の作成方
法を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining a method for producing a fine particle structure according to a first embodiment of the present invention.
【図２】実施の形態１の微粒子構造体の作成方法を説明
するための他の図である。FIG. 2 is another diagram for explaining the method for producing the fine particle structure according to the first embodiment.
【図３】実施の形態１において微粒子が堆積されること
を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining that fine particles are deposited in the first embodiment.
【図４】実施の形態１の微粒子の堆積について説明する
ための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining deposition of fine particles according to the first embodiment.
【図５】実施の形態１の微粒子構造体を説明するための
図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the fine particle structure according to the first embodiment.
【図６】実施の形態２の微粒子構造体の作成方法を説明
するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a method of producing a fine particle structure according to the second embodiment.
【図７】実施の形態２の微粒子構造体の作成方法を説明
するための他の図である。FIG. 7 is another diagram for explaining the method for producing the fine particle structure according to the second embodiment.
【図８】図６に示した線分７−７’と直交する線分９−
９’を説明するための図である。FIG. 8 is a line segment 9- orthogonal to the line segment 7-7 ′ shown in FIG.
It is a figure for demonstrating 9 '.
【図９】図８に示した線分９−９’に沿う断面図であ
る。9 is a cross-sectional view taken along the line 9-9 ′ shown in FIG.
【図１０】実施の形態２の微粒子の堆積について説明す
るための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining deposition of fine particles according to the second embodiment.
【図１１】実施の形態２の微粒子構造体を説明するため
の図である。FIG. 11 is a diagram for explaining the fine particle structure according to the second embodiment.
【図１２】実施の形態３の微粒子構造体の作成方法を説
明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining a method of producing a fine particle structure according to the third embodiment.
【図１３】実施の形態３の微粒子構造体の作成方法を説
明するための他の図である。FIG. 13 is another diagram for explaining the method for producing the fine particle structure according to the third embodiment.
【図１４】実施の形態３の微粒子の堆積について説明す
るための図である。FIG. 14 is a diagram for explaining deposition of fine particles according to the third embodiment.
【図１５】実施の形態３の微粒子構造体を説明するため
の図である。FIG. 15 is a diagram for explaining the fine particle structure according to the third embodiment.
【図１６】実施の形態４の微粒子構造体の作成方法を説
明するための図である。FIG. 16 is a diagram for explaining the method of producing the fine particle structure according to the fourth embodiment.
【図１７】従来の縦方向堆積法を説明するための図であ
る。FIG. 17 is a diagram for explaining a conventional vertical deposition method.
【図１８】微粒子の二次元的な最密充填構造を示す図で
ある。FIG. 18 is a diagram showing a two-dimensional close-packed structure of fine particles.
【図１９】マルチドメインを説明するための図である。FIG. 19 is a diagram for explaining a multi-domain.
【図２０】（１１１）配向した面心立方構造を持つ微粒
子構造体を説明するための図である。FIG. 20 is a diagram for explaining a fine particle structure having a (111) -oriented face-centered cubic structure.
１０１，６０１ 基板 １０２ａ，１０３，６０３，１２０３ パターン １０２ ＳｉＯ2膜 ３０１ 微粒子 ４０１ 分散液 ４０３ 容器 ５０１，１１０１，１５０１ 微粒子構造体 １２０１ ＳＯＩ基板 １６０１ ポリマー溶液 １６０２ ポリマー樹脂101,601 Substrate 102a, 103, 603, 1203 Pattern 102 SiO 2 film 301 Fine particle 401 Dispersion 403 Container 501, 1101, 1501 Fine particle structure 1201 SOI substrate 1601 Polymer solution 1602 Polymer resin
Claims (10)
て顕在化された結晶学的方位が（１１１）である面を含
む領域に形成され、面心立方晶のオパール結晶の結晶形
を持つことを特徴とする微粒子構造体。1. A crystal form of a face-centered cubic opal crystal which is formed in a region including a plane whose crystallographic orientation is (111) which is revealed by processing a crystalline substrate surface. A fine particle structure characterized by:
て顕在化された結晶学的方位が（１１１）である面を含
む領域と接して形成され、面心立方晶の逆オパール結晶
の結晶形を持つことを特徴とする微粒子構造体。2. A crystal form of a face-centered cubic inverse opal crystal formed in contact with a region including a plane having a crystallographic orientation (111) which is revealed by processing a crystalline substrate surface. A fine particle structure characterized by having.
１）面を含む領域上に形成され、（１００）配向のオパ
ール結晶の結晶形または（１００）配向の逆オパール結
晶の結晶形を持つことを特徴とする微粒子構造体。3. (11) of a (100) oriented crystalline substrate
1) A fine particle structure which is formed on a region including a face and has a crystal form of an opal crystal having a (100) orientation or a crystal form of an inverse opal crystal having a (100) orientation.
１）面を含む領域上に形成され、（１１０）配向のオパ
ール結晶の結晶形または（１１０）配向の逆オパール結
晶の結晶形を持つことを特徴とする微粒子構造体。4. A (110) oriented crystalline substrate (11
1) A fine particle structure which is formed on a region including a plane and has a crystal form of an (110) -oriented opal crystal or a (110) -oriented inverted opal crystal.
徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の微粒子構
造体。5. The fine particle structure according to claim 1, wherein the substrate is a silicon substrate.
or）基板であることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
か一つに記載の微粒子構造体。6. The substrate is SOI (Silicon On Insulat)
or) a substrate, and the fine particle structure according to any one of claims 1 to 4.
成する（１１１）配向の結晶層表面を加工して顕在化さ
れた（１１１）面を含む領域と接して形成され、（１１
１）配向のオパール結晶の結晶形または（１１１）配向
の逆オパール結晶の結晶形を持つことを特徴とする微粒
子構造体。7. A non-crystalline layer is formed in contact with a region including a (111) plane which is exposed by processing a surface of a (111) -oriented crystalline layer which constitutes a substrate together with the non-crystalline layer,
1) A fine particle structure having a crystal form of an oriented opal crystal or a crystal form of an (111) oriented inverse opal crystal.
面を顕在化する面顕在化工程と、 顕在化された前記（１１１）面に微粒子分散液を展開
し、該微粒子分散液中の微粒子を前記（１１１）面に堆
積させる堆積工程と、 前記微粒子分散液の溶媒を堆積した前記微粒子から除
き、堆積された前記微粒子を乾燥させることによって堆
積された前記微粒子をオパール結晶とする結晶化工程
と、 を含むことを特徴とする微粒子構造体の作成方法。8. A crystalline substrate surface is processed to form (111)
A surface revealing step for revealing a surface; a depositing step for developing a fine particle dispersion on the revealed (111) surface and depositing fine particles in the fine particle dispersion on the (111) surface; A method of producing a fine particle structure, comprising: removing a solvent of a dispersion liquid from the deposited fine particles; and drying the deposited fine particles to make the deposited fine particles into opal crystals. .
面を顕在化する面顕在化工程と、 顕在化された前記（１１１）面に微粒子分散液を展開
し、該微粒子分散液中の微粒子を前記（１１１）面に堆
積させる堆積工程と、 前記微粒子分散液の溶媒を堆積した前記微粒子から除
き、堆積された前記微粒子を乾燥させることによって堆
積された前記微粒子をオパール結晶とする結晶化工程
と、 前記オパール結晶を構成する前記微粒子間に微粒子と異
なる材料の物質を充填する異物質充填工程と、 異なる材料の物質が充填された前記オパール結晶から前
記微粒子を除去することによって前記オパール結晶を逆
オパール結晶とする逆オパール結晶化工程と、 を含むことを特徴とする微粒子構造体の作成方法。9. A crystalline substrate surface is processed to form (111)
A surface revealing step of revealing a surface; a depositing step of spreading a fine particle dispersion on the revealed (111) surface and depositing fine particles in the fine particle dispersion on the (111) surface; A crystallization step of removing the solvent of the dispersion liquid from the deposited fine particles and drying the deposited fine particles to form the deposited fine particles as opal crystals; and different from the fine particles between the fine particles forming the opal crystals. A foreign substance filling step of filling a substance of a material, and an inverse opal crystallization step of making the opal crystal into an inverse opal crystal by removing the fine particles from the opal crystal filled with the substance of a different material. A method for producing a fine particle structure characterized by the above.
に基板を構成する（１１１）配向の結晶層でなり、前記
面顕在化工程が、前記結晶層の表面を加工して （１１
１）面を含む領域を顕在化することを特徴とする請求項
８または請求項９に記載の微粒子構造体の作成方法。10. The substrate comprises a non-crystalline layer and a (111) -oriented crystal layer forming the substrate together with the non-crystalline layer, and the surface revealing step processes the surface of the crystal layer.
1) The method for producing a fine particle structure according to claim 8 or 9, wherein a region including a surface is exposed.
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006167887A (en) * | 2004-12-17 | 2006-06-29 | Ricoh Co Ltd | Periodic structure, its manufacturing method, and optical element |
| JP2006167855A (en) * | 2004-12-15 | 2006-06-29 | Ricoh Co Ltd | Method for forming periodic structure, periodic structure, and optical element using periodic structure |
| CN1295798C (en) * | 2004-02-20 | 2007-01-17 | 浙江大学 | Method of preparing antiopal photon crystal heterojunction film |
| JP2007271609A (en) * | 2006-03-08 | 2007-10-18 | Hokkaido Univ | Biosensor |
| JP2008026346A (en) * | 2006-07-18 | 2008-02-07 | Hokkaido Univ | Color filter for transmissive display using photonic crystal |
| JP2013511397A (en) * | 2009-11-30 | 2013-04-04 | インダストリー−ユニバーシティ コーポレーション ファウンデーション ソガン ユニバーシティ | Arrangement apparatus for organizing nanoparticles in pillar form and arrangement method thereof |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001511608A (en) * | 1997-07-29 | 2001-08-14 | シリコン ジェネシス コーポレイション | Cluster tool method and apparatus using plasma penetrating ion implantation |
| WO2002033461A2 (en) * | 2000-10-16 | 2002-04-25 | Ozin Geoffrey A | Method of self-assembly and optical applications of crystalline colloidal patterns on substrates |
-
2001
- 2001-12-17 JP JP2001383165A patent/JP2003185832A/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001511608A (en) * | 1997-07-29 | 2001-08-14 | シリコン ジェネシス コーポレイション | Cluster tool method and apparatus using plasma penetrating ion implantation |
| WO2002033461A2 (en) * | 2000-10-16 | 2002-04-25 | Ozin Geoffrey A | Method of self-assembly and optical applications of crystalline colloidal patterns on substrates |
| JP2004511828A (en) * | 2000-10-16 | 2004-04-15 | オジン，ジョフリー，アラン | Self-assembly method of crystal colloid pattern on substrate and optical application |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1295798C (en) * | 2004-02-20 | 2007-01-17 | 浙江大学 | Method of preparing antiopal photon crystal heterojunction film |
| JP2006167855A (en) * | 2004-12-15 | 2006-06-29 | Ricoh Co Ltd | Method for forming periodic structure, periodic structure, and optical element using periodic structure |
| JP2006167887A (en) * | 2004-12-17 | 2006-06-29 | Ricoh Co Ltd | Periodic structure, its manufacturing method, and optical element |
| JP2007271609A (en) * | 2006-03-08 | 2007-10-18 | Hokkaido Univ | Biosensor |
| JP2008026346A (en) * | 2006-07-18 | 2008-02-07 | Hokkaido Univ | Color filter for transmissive display using photonic crystal |
| JP2013511397A (en) * | 2009-11-30 | 2013-04-04 | インダストリー−ユニバーシティ コーポレーション ファウンデーション ソガン ユニバーシティ | Arrangement apparatus for organizing nanoparticles in pillar form and arrangement method thereof |
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