JPH06184738A - Formation of carbon thin film, its modifying method, electronic device formed by using this modifying method as well as x-ray multilayer film mirror and its production - Google Patents
Formation of carbon thin film, its modifying method, electronic device formed by using this modifying method as well as x-ray multilayer film mirror and its productionInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、平坦な炭素分子の薄
膜を形成することができる炭素薄膜の形成方法とその改
質方法およびその改質方法を用いた電子デバイスおよび
Ｘ線多層膜ミラーとその製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a carbon thin film capable of forming a flat thin film of carbon molecules, a method for modifying the same, an electronic device and an X-ray multilayer mirror using the method. The present invention relates to a manufacturing method thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、炭素分子の１種であるフラーレン
が注目されている。フラーレンは、１９８５年に「ネイ
チャー」，３１８巻，１６２頁（１９８５年）に報告さ
れた炭素原子６０個からなるサッカーボール型炭素分子
Ｃ60を代表とする球状閉殻炭素分子群の総称で、ダイヤ
モンド、黒鉛、無定形炭素と並ぶ炭素の同素体であり、
特に、Ｃ60単結晶にアルカリ金属を不純物としてドーピ
ングすると半導体から金属、超伝導体にもなり得ること
が例えば「ネイチャー」，３５０巻，６００頁（１９９
１年）等で報告されている。フラーレンは電子デバイス
としての機能から触媒機能に至るまで広範な応用分野に
可能性を秘めた素材として脚光を集めている。例えば、
基板上にフラーレンの薄膜を形成する方法が試みられて
おり、このフラーレン薄膜を形成する際に、薄膜の構造
がその物性に大きく影響を与えることから、構造制御で
きる薄膜方法が求められ、今までに結晶性基板上に、モ
レキュラービームエピタキシー法（ＭＢＥ）を用いて結
晶性のフラーレン薄膜を形成する方法が試みられてい
る。2. Description of the Related Art In recent years, fullerene, which is one type of carbon molecule, has attracted attention. Fullerene is a general term for a spherical closed shell carbon molecule group represented by a soccer ball type carbon molecule C 60 consisting of 60 carbon atoms, which was reported in “Nature”, 318, p. 162 (1985) in 1985, and is a diamond. , An allotrope of carbon along with graphite and amorphous carbon,
In particular, when a C 60 single crystal is doped with an alkali metal as an impurity, a semiconductor can be transformed into a metal or a superconductor, for example, “Nature”, 350, page 600 (199).
1 year). Fullerene is attracting attention as a potential material in a wide range of application fields, from electronic device functions to catalytic functions. For example,
Attempts have been made to form a fullerene thin film on a substrate.When forming this fullerene thin film, the structure of the thin film greatly affects its physical properties. In particular, a method of forming a crystalline fullerene thin film on a crystalline substrate by using a molecular beam epitaxy method (MBE) has been attempted.
【０００３】例えば、図１９は、ティー・イチハシ
（Ｔ．Ｉｃｈｉｈａｓｈｉ ｅｔ． ａｌ）らが第５２
回応用物理学会講演予稿集（１０−ｐ−Ｒ−１１，１０
−ｐ−Ｒ−１２，ｐ１０８７（１９９１））で報告した
従来のＭＢＥ法による塩化カリウム・塩化ナトリウム・
臭化カリウムなどのアルカリハライド単結晶上への薄膜
形成方法を示したものである。図において１はアルカリ
ハライド単結晶基板、２はその基板を固定するための基
板ホルダー、３は基板を加熱するためのヒータ、４は真
空蒸着を行うための真空槽、５は真空槽を高真空に保つ
ための排気装置、６は薄膜形成の開始および終了時を設
定するシャッター、７は薄膜を形成するための原料であ
るフラーレン、８はフラーレンを加熱蒸発させるための
るつぼ、９はフラーレンの蒸発速度を制御するためのコ
ントローラ、１０は単結晶上に形成されたフラーレン薄
膜である。For example, FIG. 19 shows T. Ichihashi et. Al.
Annual Proceedings of the Japan Society of Applied Physics (10-p-R-11,10
-P-R-12, p1087 (1991)) reported by the conventional MBE method.
It shows a method for forming a thin film on an alkali halide single crystal such as potassium bromide. In the figure, 1 is an alkali halide single crystal substrate, 2 is a substrate holder for fixing the substrate, 3 is a heater for heating the substrate, 4 is a vacuum tank for performing vacuum deposition, and 5 is a high vacuum of the vacuum tank. Exhaust device for maintaining the temperature of the thin film, 6 a shutter for setting the start and end time of thin film formation, 7 fullerene as a raw material for forming the thin film, 8 a crucible for heating and evaporating the fullerene, 9 evaporating the fullerene The controller 10 for controlling the speed is a fullerene thin film formed on a single crystal.
【０００４】次に動作について説明する。蒸着原料であ
るフラーレン７をるつぼ８に入れ、排気装置５により真
空槽４内部の真空度を１０-9Ｔｏｒｒ前後あるいはそれ
以下にまで真空排気する。次に基板ホルダー２を加熱
し、アルカリハライド単結晶基板１をヒータ３で一定温
度に保つようにする。るつぼ８を加熱しフラーレン７を
蒸発させる。ＭＢＥ法で一般的に実施されている蒸着速
度（毎分数ナノメータ）になったらシャッター６を開
き、以後コントローラ９で蒸着速度および基板温度を一
定に保ちながらアルカリハライド単結晶上に蒸発したフ
ラーレン分子７を積層させる。所定の膜厚になったらシ
ャッター６を閉じ薄膜形成が完了する。Next, the operation will be described. Fullerene 7, which is a vapor deposition material, is placed in a crucible 8 and the exhaust device 5 evacuates the interior of the vacuum chamber 4 to a vacuum degree of about 10 −9 Torr or less. Next, the substrate holder 2 is heated so that the alkali halide single crystal substrate 1 is kept at a constant temperature by the heater 3. The crucible 8 is heated to evaporate the fullerene 7. When the deposition rate (several nanometers per minute) that is generally performed by the MBE method is reached, the shutter 6 is opened, and thereafter, the controller 9 keeps the deposition rate and the substrate temperature constant and evaporates the fullerene molecules 7 on the alkali halide single crystal. Are laminated. When the film thickness reaches a predetermined value, the shutter 6 is closed and the thin film formation is completed.
【０００５】また、フラーレン薄膜を改質することによ
り該フラーレン薄膜に新らしい特性を付与することも試
みられている。従来の、フラーレンの物理・化学的性質
の改質方法としては、余り多くの例が知られていない
が、以下のような方法がこれまでに提案されている（例
えば、化学，４６巻１２月号，８１８〜８５８頁（１９
９１年）化学同人）。 ○Ｋなどのアルカリ金属を真空容器中でフラーレン薄膜
と共存させ脱気した後、これを加熱し、アルカリ金属の
蒸気を発生させてこれをフラーレン薄膜に拡散浸透させ
る不純物のドーピング方法 ○白金やオスミウムやパラジウムなどの遷移金属と反応
させて、フラーレン分子の表面にこれらの原子を修飾す
る方法 ○アミン類を有機化学反応させてフラーレン分子の表面
の一部をアミン化する方法 ○テトラチアフルパレン（ＴＴＦ）などの電子供与性の
有機物との間で電荷移動錯体を形成する方法 などの方法である。Further, it has been attempted to give a new characteristic to the fullerene thin film by modifying the fullerene thin film. Although there are not many known examples of conventional methods for modifying the physical and chemical properties of fullerenes, the following methods have been proposed so far (for example, chemistry, vol. 46, December). No., pp. 818-858 (19
(91) chemistry coterie). ○ Alkali metal such as K coexists with the fullerene thin film in a vacuum container and degassed, then heated to generate alkali metal vapor and diffuse and permeate this into the fullerene thin film Impurity doping method ○ Platinum or osmium Method of modifying these atoms on the surface of fullerene molecule by reacting with transition metal such as palladium and palladium ○ Method of amine-forming part of the surface of fullerene molecule by organic chemical reaction of amines ○ Tetrathiafulparene (TTF) ) And other electron-donating organic substances, etc., to form a charge transfer complex.
【０００６】図２０はネイチャー誌（３５０巻，３２０
頁（１９９１））に報告されたアルカリ金属のドーピン
グに用いた実験装置である。図において、１１はＣ60薄
膜，１２はアルカリ金属，１３は銀電極，１４は銀線，
１５は白金線，１６はタングステン線，１７はガラス基
板，１８はＯ−リング，１９は高真空Ｏ−リングストッ
プコック，２０はジョイント，２１は高真空用ガラス容
器，２２は拡散ポンプである。FIG. 20 shows Nature magazine (350 volumes, 320 volumes).
Page (1991)) is an experimental apparatus used for alkali metal doping. In the figure, 11 is a C 60 thin film, 12 is an alkali metal, 13 is a silver electrode, 14 is a silver wire,
Reference numeral 15 is a platinum wire, 16 is a tungsten wire, 17 is a glass substrate, 18 is an O-ring, 19 is a high vacuum O-ring stopcock, 20 is a joint, 21 is a glass container for high vacuum, and 22 is a diffusion pump.
【０００７】次にこの図の容器を用いたアルカリ金属の
ドーピング法とその結果得られた特性について説明す
る。高真空容器２１の底をオイルバス中に浸す。この
時、Ｃ60薄膜１１はオイル面より５〜８cm上方に置く。
次に、タングステン線１６につないだ電気伝導度計測器
で伝導度をモニタしながらオイルバスの温度をゆっくり
上昇させる。例えば、ＣS をドーパントとする場合には
４０℃で２時間放置することで最大の電気伝導度４ジー
メンス／cmが得られ、２時間を越えると電気伝導度は減
少し最終的には０．０５ジーメンス／cmの値となった。
他のアルカリ金属の場合でも、処理時間と電気伝導度の
増加・減少の関係はほぼ同じであった。Ｋをドーパント
とした場合に最大の電気伝導度がオイルパスを１３０℃
にした場合に得られ５００ジーメンス／cmの値となっ
た。特に、同じ研究グループにより同様な方法でＫをド
ーピングしたＣ60薄膜により１８Ｋで超伝導を示すこと
も明らかにされている（ネイチャー，３５０巻，６００
頁（１９９１年））。Next, an alkali metal doping method using the container shown in this figure and the resulting properties will be described. The bottom of the high vacuum container 21 is immersed in an oil bath. At this time, the C 60 thin film 11 is placed 5 to 8 cm above the oil surface.
Next, the temperature of the oil bath is slowly raised while monitoring the conductivity with an electric conductivity measuring instrument connected to the tungsten wire 16. For example, when C S is used as a dopant, the maximum electric conductivity of 4 siemens / cm is obtained by leaving it at 40 ° C. for 2 hours, and when it exceeds 2 hours, the electric conductivity decreases and finally becomes 0. The value was 05 Siemens / cm.
In the case of other alkali metals, the relationship between the treatment time and the increase / decrease in electric conductivity was almost the same. The maximum electrical conductivity when K is used as a dopant is 130 ° C in the oil path.
The value obtained was 500 siemens / cm. In particular, the same research group also revealed that a C 60 thin film doped with K in a similar manner exhibits superconductivity at 18K (Nature, 350, 600).
Page (1991)).
【０００８】一方、薄膜形成技術の進歩により、数nmの
周期長を持つ各種の多層膜を比較的容易に作製すること
が可能になってきた。この人工多層膜では、各層を構成
する元素とその周期長を自由に制御できることから、軟
Ｘ線用の光学素子、例えばＸ線用多層膜ミラーに適用す
ることが検討されてきている。特に、Ｘ線領域での多層
膜においては、膜と膜の界面における平坦性が光学素子
の性能を決定し、その界面での粗さを平坦にすることが
反射率を増大させるためには必須となっている。このた
め、膜形成時に平坦な膜を形成できる技術とともに、平
坦な膜上に別の物質による膜を形成する場合に界面で反
応または拡散が生じて膜と膜の界面を乱さないようにす
る必要がある。On the other hand, the progress of thin film forming technology has made it possible to relatively easily produce various multilayer films having a period length of several nm. In this artificial multilayer film, the elements constituting each layer and the period length thereof can be freely controlled, and therefore application to an optical element for soft X-rays, for example, a multilayer film mirror for X-rays has been studied. Particularly, in a multilayer film in the X-ray region, the flatness at the interface between films determines the performance of the optical element, and it is essential to make the roughness at the interface flat to increase the reflectance. Has become. Therefore, it is necessary to have a technique that can form a flat film at the time of film formation, and also to prevent the reaction or diffusion at the interface when forming a film made of another substance on the flat film so as to not disturb the interface between the films. There is.
【０００９】Ｘ線多層膜ミラーは、密度の高い物質と密
度の低い物質を交互に積層することにより、反射率を上
げることを可能としたもので、密度の低い物質として炭
素（以下Ｃ）が用いられることが多い。例えば、タング
ステン（以下Ｗ）膜とＣ膜を交互に重ねる系は従来より
よく形成されており、特に、炭素は蒸気圧が低いので、
通常の加熱による蒸着法を用いることが困難で、例え
ば、雑誌「真空」第３２巻第１２号（１９８９）ｐ．８
４５−８５０にあるようにスパッタ法を用いて堆積させ
ることや、雑誌「真空」第３３巻第８号（１９９０）ｐ
６７３−６７８にあるようにレーザＣＶＤ（Chemical V
apour Deposition）法を用いて堆積させることにより成
膜されている。The X-ray multilayer mirror is capable of increasing the reflectance by alternately stacking a substance having a high density and a substance having a low density, and carbon (hereinafter C) is a substance having a low density. Often used. For example, a system in which a tungsten (hereinafter W) film and a C film are alternately stacked is formed better than before, and in particular, since carbon has a low vapor pressure,
It is difficult to use a vapor deposition method using ordinary heating. For example, see “Vacuum”, Vol. 32, No. 12 (1989) p. 8
45-850, using a sputtering method, and magazine "Vacuum", Vol. 33, No. 8 (1990) p.
673-678, laser CVD (Chemical V
It is formed by depositing using the apour deposition method.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】従来の薄膜形成法で
は、１０-9Ｔｏｒｒ程度あるいはそれ以下の超高真空条
件下で、フラーレンを毎分数分の１ナノメータ程度の非
常にゆっくりとした速度で蒸着する必要があるため、装
置も大きく高価になり、また、蒸着速度のコントロール
も精度の高く設定することが困難であった。しかも、薄
膜構造は蒸着速度および基板の温度でしか制御できず、
これらの制御が精度よく設定できないことから構造制御
性が困難であるという問題点があった。In the conventional thin film forming method, fullerene is vapor-deposited at an extremely slow rate of a fraction of a nanometer per minute under an ultra-high vacuum condition of about 10 -9 Torr or less. Therefore, the apparatus is large and expensive, and it is difficult to control the vapor deposition rate with high accuracy. Moreover, the thin film structure can be controlled only by the deposition rate and the temperature of the substrate,
There is a problem that structural controllability is difficult because these controls cannot be set accurately.
【００１１】また、上記の技術で実現されるアルカリ金
属などの不純物ドーピング方法は有効であるが、図で示
す高真空容器中でのみ安定に不純物ドーピング状態が保
持され、真空を破り大気中にフラーレン薄膜を取り出す
と不純物が脱ドープしてしまい、安定な不純物ドーピン
グ状態が保持されないという大きな問題点があった。ま
た、遷移金属をフラーレンと反応させ修飾させる方法で
は、遷移金属とフラーレンとの錯体形成能が前提となっ
ているため、原子のドーピング方法として一般化するこ
とはできず、また、薄膜を形成することが難しいという
問題点があった。また、フラーレンヘアミンを付加する
修飾方法は興味深いが、有機化学反応を前提としている
ため、原子のドーピング方法として採用することはでき
ないという問題点があった。また、電子供与性有機物と
フラーレンとの間で電荷移動錯体を形成する方法も、原
子のドーピング方法ではなく、また、薄膜形成が困難と
いう問題点があった。Although the method of doping impurities such as alkali metal realized by the above technique is effective, the impurity doping state is stably maintained only in the high vacuum container shown in the figure, the vacuum is broken, and the fullerene is released into the atmosphere. When the thin film is taken out, impurities are dedoped, and a stable impurity-doped state cannot be maintained, which is a serious problem. Further, the method of reacting a transition metal with a fullerene and modifying it is premised on the ability to form a complex between a transition metal and a fullerene, and therefore cannot be generalized as a method of doping atoms, and a thin film is formed. There was a problem that it was difficult. Further, although the modification method of adding fullerene-heamine is interesting, there is a problem that it cannot be adopted as a method of doping atoms because it is premised on an organic chemical reaction. Further, the method of forming a charge transfer complex between the electron-donating organic substance and the fullerene is not an atom doping method, and there is a problem that it is difficult to form a thin film.
【００１２】一方、Ｘ線多層膜ミラーでは、例えば、ス
パッタ方式による蒸着法では、通常アルゴン（以下Ａ
ｒ）ガスを用いてターゲット材をスパッタするが、スパ
ッタされた物質のエネルギーを制御することが困難であ
り高いエネルギーを持ったスパッタされた物質により界
面が乱されたり、プラズマ中に存在する高いエネルギー
を持ったＡr イオンが膜中に入り込み膜の界面の原子を
混合させるといった課題があった。また、レーザＣＶＤ
法による蒸着法では、大面積を平坦に形成できるが、反
応を促進するために基板加熱が必要であり基板加熱によ
る拡散のため界面の原子が混合し易い。また、膜中に原
料ガス中に含まれる水素等の不純物が残留し易く、Ｘ線
照射による水素の脱離等により膜応力が変化し劣化が生
じるという問題点があった。また、クラスタイオンビー
ム蒸着法は平坦で密度の高い薄膜が形成できるためＸ線
全反射ミラー等に用いられているが、炭素は蒸気圧が低
くクラスタを生成するためには炭素を２０００℃以上に
加熱することが必要であり通常のるつぼでは実現が困難
であった。また、たとえ実現できたとしても密度の高い
炭素薄膜が形成されることになり、Ｘ線多層膜ミラーに
は不利であるという問題点がある。On the other hand, in the case of an X-ray multilayer film mirror, for example, in a vapor deposition method using a sputtering method, usually argon (hereinafter referred to as A
r) The target material is sputtered using a gas, but it is difficult to control the energy of the sputtered substance, and the sputtered substance having a high energy disturbs the interface or the high energy existing in the plasma. There was a problem that Ar ions with ions enter the film and mix the atoms at the interface of the film. Also, laser CVD
In the vapor deposition method by the method, a large area can be formed flat, but it is necessary to heat the substrate to promote the reaction, and atoms at the interface are easily mixed due to diffusion by heating the substrate. Further, impurities such as hydrogen contained in the raw material gas tend to remain in the film, and there is a problem that the film stress changes due to desorption of hydrogen due to X-ray irradiation and causes deterioration. Further, the cluster ion beam deposition method is used for X-ray total reflection mirrors and the like because it can form a flat and dense thin film, but carbon has a low vapor pressure and the temperature of carbon is set to 2000 ° C. or higher to form clusters. It was necessary to heat it, which was difficult to achieve with a normal crucible. Further, even if it can be realized, a carbon thin film having a high density is formed, which is disadvantageous for the X-ray multilayer mirror.
【００１３】以上説明したように、上記のような従来の
平坦な炭素薄膜形成法及びＸ線多層膜ミラー製造方法で
は、膜の対面の原子を混合させるといった課題やＸ線照
射による水素の脱離等により膜応力が変化し劣化が生じ
るという問題点があった。As described above, in the conventional method of forming a flat carbon thin film and the method of manufacturing an X-ray multilayer mirror as described above, the problem of mixing atoms on the opposite sides of the film and the desorption of hydrogen by X-ray irradiation. Therefore, there is a problem that the film stress is changed due to such factors as deterioration.
【００１４】このようにフラーレンは大きな注目を集
め、急速に研究開発が立ち上がっているが、また研究の
歴史が浅いため、フラーレンを産業上利用するという立
場からは、十分な成果が得られていない。とくに、フラ
ーレンに対する不純物のドーピング法は、フラーレンを
出発材料とする電子デバイスの実現にとって不可欠な技
術であるが、満足な技術開発がおこなわれていないのが
現状である。As described above, fullerenes have received a great deal of attention and have rapidly started research and development. However, due to their short history of research, sufficient results have not been obtained from the standpoint of industrial use of fullerenes. . In particular, the impurity doping method for fullerenes is an essential technology for realizing electronic devices using fullerenes as a starting material, but the current situation is that satisfactory technology development has not been carried out.
【００１５】この発明は上記のような課題を解消するた
めになされたもので、平坦な炭素分子の薄膜を形成する
ことのできる炭素薄膜の形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 problems, and an object of the present invention is to provide a method for forming a carbon thin film capable of forming a flat thin film of carbon molecules.
【００１６】また、多種類の原子をフラーレン類薄膜に
ドーピングし、そのドーピング状態を空気中で安定に保
持させ、ドーピング原子の特性に応じてフラーレン薄膜
の物理・化学的性質を改質する方法およびそれを用いた
新規な電子デバイスを提供することを目的とする。Further, a method of doping a fullerene thin film with various kinds of atoms, keeping the doping state stable in air, and modifying the physical / chemical properties of the fullerene thin film according to the characteristics of the doping atoms, and It is intended to provide a novel electronic device using the same.
【００１７】また、反射率を上昇させることのできるＸ
線多層膜ミラー、及び膜の界面の原子を混合させずＸ線
照射による水素の脱離等により膜応力が変化しないＸ線
多層膜ミラー製造方法を提供することを目的とする。Further, X which can increase the reflectance
An object of the present invention is to provide a linear multilayer mirror and a method for manufacturing an X-ray multilayer mirror in which atoms at the interface of the film are not mixed and the film stress does not change due to desorption of hydrogen by X-ray irradiation.
【００１８】[0018]
【課題を解決するための手段】この請求項１の発明に係
る炭素薄膜の形成方法は、基板上に、多面体、円筒また
はらせん形のいずれか１種の形状を有する複数の炭素原
子からなる分子を薄膜状に形成する際に、前記分子また
は前記分子以外の分子または原子を一つ以上イオン化
し、このイオン化された分子または原子を加速して基板
上に蒸着するものである。The method for forming a carbon thin film according to the invention of claim 1 is such that a molecule composed of a plurality of carbon atoms having any one shape of polyhedron, cylinder or spiral on a substrate. Is formed into a thin film, one or more molecules or atoms other than the above molecules or the above molecules are ionized, and the ionized molecules or atoms are accelerated and deposited on the substrate.
【００１９】また、請求項２の発明に係る炭素薄膜の形
成方法は、多面体形状の複数の炭素原子からなる分子を
フラーレン類とするものである。In the method for forming a carbon thin film according to the second aspect of the present invention, the molecules composed of a plurality of polyhedral carbon atoms are fullerenes.
【００２０】また、請求項３の発明に係る炭素薄膜の形
成方法は、フラーレン類をイオン化する際に、少なくと
も２個以上のクラスターを形成させた後、前記フラーレ
ン類をイオン化し加速して基板上に蒸着するものであ
る。Further, in the method of forming a carbon thin film according to the invention of claim 3, when ionizing the fullerenes, at least two or more clusters are formed, and then the fullerenes are ionized and accelerated to form a substrate. It is to be vapor-deposited on.
【００２１】また、請求項４の発明に係る炭素薄膜の形
成方法は、フラーレン類として球殻状または球殻断片状
の炭素分子 Ｃｎ（ｎ＝１８〜５００） を単一種類または複数種類混合して用いるものである。Further, in the method for forming a carbon thin film according to the invention of claim 4, as the fullerene, spherical shell-like or spherical shell fragment-like carbon molecules Cn (n = 18 to 500) are mixed in a single kind or in plural kinds. Is used.
【００２２】また、請求項５の発明に係る炭素薄膜の形
成方法は、円筒またはらせん形のいずれかの形状を有す
る複数の炭素原子からなる分子をカーボンナノチューブ
とするものである。In the method for forming a carbon thin film according to the fifth aspect of the present invention, the carbon nanotube is a molecule composed of a plurality of carbon atoms having either a cylindrical shape or a spiral shape.
【００２３】また、請求項６の発明に係る炭素薄膜の形
成方法は、複数の炭素原子からなる分子または該分子以
外の分子または原子を加速する際の加速エネルギーを前
記分子の結合エネルギーより大とするものである。Further, in the method for forming a carbon thin film according to the invention of claim 6, the acceleration energy for accelerating a molecule composed of a plurality of carbon atoms or a molecule or an atom other than the molecules is larger than the binding energy of the molecule. To do.
【００２４】また、請求項７の発明に係る炭素薄膜の改
質方法は、多面体、円筒またはらせん形のいずれか１種
の形状を有する複数の炭素原子からなる分子を薄膜状に
形成した炭素薄膜に、イオンを注入するものである。Further, the method for modifying a carbon thin film according to the invention of claim 7 is a carbon thin film in which a molecule composed of a plurality of carbon atoms having any one shape of polyhedron, cylinder or spiral is formed into a thin film. Then, the ions are implanted.
【００２５】また、請求項８の発明に係る炭素薄膜の改
質方法は、多面体、円筒またはらせん形のいずれか１種
の形状を有する複数の炭素原子からなる分子を薄膜状に
形成した炭素薄膜に、イオンを注入すると共に熱処理を
行うものである。Further, the method of modifying a carbon thin film according to the invention of claim 8 is a carbon thin film in which a molecule composed of a plurality of carbon atoms having any one shape of polyhedron, cylinder or spiral is formed into a thin film. Then, the ions are implanted and the heat treatment is performed.
【００２６】また、請求項９の発明に係る炭素薄膜の改
質方法は、多面体形状の複数の炭素原子からなる分子を
フラーレン類とするものである。Further, in the method for modifying a carbon thin film according to the invention of claim 9, fullerene is a molecule having a polyhedral shape and composed of a plurality of carbon atoms.
【００２７】また、請求項１０の発明に係る炭素薄膜の
改質方法は、フラーレン類が、球殻状または球殻断片状
の炭素分子 Ｃｎ（ｎ＝１８〜５００） を１種以上含有するものである。In the method for modifying a carbon thin film according to a tenth aspect of the present invention, the fullerene contains at least one spherical shell-shaped or spherical shell fragment-shaped carbon molecule Cn (n = 18 to 500). Is.
【００２８】また、請求項１１の発明に係る炭素薄膜の
改質方法は、円筒またはらせん形のいずれかの形状を有
する複数の炭素原子からなる分子をカーボンナノチュー
ブとするものである。Further, in the method for modifying a carbon thin film according to the invention of claim 11, the carbon nanotube is a molecule composed of a plurality of carbon atoms having either a cylindrical shape or a spiral shape.
【００２９】また、請求項１２の発明に係る炭素薄膜の
改質方法は、イオン注入に用いるイオンの種類として 1
Ｈ， 4Ｈｅ， 7Ｌｉ，11Ｂ，12Ｃ，20Ｎｅ，23Ｎａ，24
Ｍｇ，28Ｓｉ，27Ａｌ，31Ｐ，39Ｋ，63Ｃｕ，75Ａｓ，
85Ｒｂ，133 ＣS を単一種類または複数種類用いるもの
である。The method of modifying a carbon thin film according to the twelfth aspect of the present invention uses 1 as the type of ions used for ion implantation.
H, 4 He, 7 Li, 11 B, 12 C, 20 Ne, 23 Na, 24
Mg, 28 Si, 27 Al, 31 P, 39 K, 63 Cu, 75 As,
A single type or multiple types of 85 Rb, 133 C S are used.
【００３０】また、請求項１３の発明に係る炭素薄膜の
改質方法は、フラーレン薄膜の電気伝導度を １０-9ジーメンス／cm〜１０3 ジーメンス／cm の範囲で制御するものである。The carbon thin film modifying method according to the thirteenth aspect of the present invention controls the electrical conductivity of the fullerene thin film within a range of 10 −9 Siemens / cm to 10 3 Siemens / cm.
【００３１】また、請求項１４の発明に係る炭素薄膜の
改質方法は、炭素薄膜を、グラファイト構造を有する薄
膜、ダイヤモンド構造を有する薄膜、ｐ型半導体材料お
よびｎ型半導体材料のいずれかに改質するものである。In the method for modifying a carbon thin film according to a fourteenth aspect of the present invention, the carbon thin film is modified to any one of a thin film having a graphite structure, a thin film having a diamond structure, a p-type semiconductor material and an n-type semiconductor material. It is quality.
【００３２】また、請求項１５の発明に係る炭素薄膜の
改質方法は、改質されるフラーレン類薄膜が、クラスタ
ーイオンビーム（ＩＣＢ）法により形成されているもの
である。In the method for modifying a carbon thin film according to a fifteenth aspect of the present invention, the fullerene-type thin film to be modified is formed by a cluster ion beam (ICB) method.
【００３３】また、請求項１６の発明に係る電子デバイ
スは、改質されたフラーレン類薄膜を、単一種類用いる
ことにより、または複数種類組み合わせたものを用いる
ことにより素子としたものである。The electronic device according to a sixteenth aspect of the present invention is an element using a single type of modified fullerene thin film or a combination of a plurality of types of modified fullerene thin film.
【００３４】また、請求項１７の発明に係る電子デバイ
スは、ｐ型およびｎ型半導体材料に改質されたフラーレ
ン類薄膜によりｐｎ接合を形成し、整流素子、スイッチ
ング素子、受光素子または発光素子のいずれか、あるい
はこれらを複数種類組み合わせた複合素子としたもので
ある。According to the electronic device of the seventeenth aspect of the invention, a pn junction is formed by a fullerene type thin film modified into a p-type and an n-type semiconductor material to form a rectifying element, a switching element, a light receiving element or a light emitting element. Either one or a composite element in which a plurality of these are combined is used.
【００３５】また、請求項１８の発明に係る電子デバイ
スは、フラーレン類薄膜からなる素子を、可視光に対し
て透明な光学基板上に形成したものである。According to the electronic device of the eighteenth aspect of the present invention, an element comprising a fullerene type thin film is formed on an optical substrate transparent to visible light.
【００３６】また、請求項１９の発明に係るＸ線多層膜
ミラーは、多層膜のうち少なくとも一層を、多面体、円
筒またはらせん形のいずれか１種の形状を有する複数の
炭素原子からなる分子により構成したものである。Further, in the X-ray multilayer mirror according to the invention of claim 19, at least one layer of the multilayer film is formed by a molecule composed of a plurality of carbon atoms having any one shape of polyhedron, cylinder or spiral. It is composed.
【００３７】また、請求項２０の発明に係るＸ線多層ミ
ラーは、多面体形状の複数の炭素原子からなる分子をフ
ラーレン類としたものである。The X-ray multilayer mirror according to a twentieth aspect of the present invention is a fullerene molecule having a polyhedral shape and composed of a plurality of carbon atoms.
【００３８】また、請求項２１の発明に係るＸ線多層ミ
ラーは、フラーレン類が、球殻状または球殻断片状の炭
素分子 Ｃｎ（ｎ＝１８〜５００） を１種以上含有することとしたものである。In the X-ray multilayer mirror according to the twenty-first aspect of the invention, the fullerene contains at least one spherical shell-shaped or spherical shell-fragmented carbon molecule Cn (n = 18 to 500). It is a thing.
【００３９】また、請求項２２の発明に係るＸ線多層膜
ミラーは、円筒またはらせん形のいずれかの形状を有す
る複数の炭素原子からなる分子をカーボンナノチューブ
としたものである。The X-ray multilayer mirror according to the twenty-second aspect of the present invention uses carbon nanotubes as a molecule composed of a plurality of carbon atoms having either a cylindrical shape or a spiral shape.
【００４０】また、請求項２３の発明に係るＸ線多層膜
ミラーは、フラーレン類薄膜と金属薄膜を交互に積層し
た多層膜としたものである。The X-ray multilayer mirror according to the twenty-third aspect of the present invention is a multilayer film in which fullerene type thin films and metal thin films are alternately laminated.
【００４１】また、請求項２４の発明に係るＸ線多層膜
ミラーの製造方法は、多面体、円筒またはらせん形のい
ずれか１種の形状を有する複数の炭素原子からなる分子
を、基板上に薄膜状に形成するものである。The method of manufacturing an X-ray multilayer mirror according to the twenty-fourth aspect of the present invention is a thin film of a molecule made of a plurality of carbon atoms having any one shape of a polyhedron, a cylinder and a spiral on a substrate. It is formed into a shape.
【００４２】また、請求項２５の発明に係るＸ線多層膜
ミラーの製造方法は、炭素分子を薄膜状に形成する際
に、前記分子または前記分子以外の分子または原子を一
つ以上イオン化し、このイオン化された分子または原子
を加速して蒸着するものである。In the method for manufacturing an X-ray multilayer mirror according to the twenty-fifth aspect of the present invention, when the carbon molecules are formed into a thin film, one or more molecules or atoms other than the molecules or the molecules are ionized, The ionized molecules or atoms are accelerated and deposited.
【００４３】また、請求項２６の発明に係るＸ線多層膜
ミラーの製造方法は、多面体形状の複数の炭素原子から
なる分子をフラーレン類とするものである。In the method of manufacturing an X-ray multilayer mirror according to the twenty-sixth aspect of the present invention, the polyhedral molecule composed of a plurality of carbon atoms is a fullerene.
【００４４】また、請求項２７の発明に係るＸ線多層膜
ミラーの製造方法は、フラーレン類をイオン化する際
に、少なくとも２個以上のクラスターを形成させた後、
フラーレン類をイオン化し加速して蒸着するものであ
る。In the method for manufacturing an X-ray multilayer mirror according to the twenty-seventh aspect of the present invention, at least two or more clusters are formed when the fullerenes are ionized,
Fullerene is ionized and accelerated to be deposited.
【００４５】また、請求項２８の発明に係るＸ線多層膜
ミラーの製造方法は、円筒またはらせん形のいずれかの
形状を有する複数の炭素原子からなる分子をカーボンナ
ノチューブとするものである。Further, in the method of manufacturing an X-ray multilayer mirror according to the twenty-eighth aspect of the present invention, the carbon nanotube is a molecule composed of a plurality of carbon atoms having either a cylindrical shape or a spiral shape.
【００４６】[0046]
【作用】請求項１の発明における炭素薄膜の形成方法
は、分子または原子を一つ以上イオン化し、加速して基
板上に蒸着することにより、炭素分子を表面において拡
散させ、またスパッタの作用により表面の凹凸を取り除
く。したがって平坦な炭素薄膜の形成が可能となる。According to the method of forming a carbon thin film of the invention of claim 1, the carbon molecules are diffused on the surface by ionizing one or more molecules or atoms and accelerating and depositing them on the substrate. Remove surface irregularities. Therefore, it becomes possible to form a flat carbon thin film.
【００４７】また、請求項２の発明における炭素薄膜の
形成方法は、蒸発しているフラーレン分子の流れの中に
熱電子を照射することにより、フラーレン分子の一部あ
るいは全部を正に帯電したイオンにする。このイオンを
基板に向かって加速するように加速電圧を与えて基板上
に膜を堆積させる。これにより、炭素原子より蒸気圧が
低く数百度の加熱で蒸着が可能となる。In the method for forming a carbon thin film according to the second aspect of the present invention, a part or all of the fullerene molecule is positively charged by irradiating the flow of the vaporized fullerene molecule with thermoelectrons. To An acceleration voltage is applied to accelerate the ions toward the substrate to deposit a film on the substrate. As a result, the vapor pressure is lower than that of carbon atoms, and vapor deposition can be performed by heating at several hundred degrees.
【００４８】また、請求項３の発明における炭素薄膜の
形成方法は、蒸発する際に断熱膨張による過冷却状態を
作りながら蒸発させることにより、フラーレン分子の塊
（クラスター）の一部あるいは全部を正に帯電したイオ
ンにし、このイオンを基板に向かって加速するように加
速電圧を与えて基板上に膜を堆積させるので、従来の成
膜法にくらべイオン化電圧あるいは加速電圧などの構造
制御パラメータが増え、しかも、これらのパラメータは
電気回路により精度が高く設定でき、構造制御をきめ細
かく正確に実施することが可能となる。In the method for forming a carbon thin film according to the third aspect of the present invention, a part or all of the clusters of fullerene molecules are positively evaporated by evaporating while creating a supercooled state by adiabatic expansion. The ionization voltage or acceleration voltage is increased compared to the conventional film formation method because the film is deposited on the substrate by applying an accelerating voltage to accelerate the ions toward the substrate. In addition, these parameters can be set with high accuracy by the electric circuit, and the structure control can be performed finely and accurately.
【００４９】また、請求項４の発明における炭素薄膜の
形成方法は、フラーレン類として球殻状または球殻断片
状の炭素分子 Ｃｎ（ｎ＝１８〜５００） を単一種類または複数種類混合して用いることにより、
これらの分子が平坦に配列された炭素薄膜を形成するこ
とが可能となる。Further, in the method for forming a carbon thin film according to the invention of claim 4, as the fullerene, spherical shell-shaped or spherical shell fragment-shaped carbon molecules Cn (n = 18 to 500) are mixed singly or in plural kinds. By using
It becomes possible to form a carbon thin film in which these molecules are flatly arranged.
【００５０】また、請求項５の発明における炭素薄膜の
形成方法は、蒸発しているカーボンナノチューブ分子の
流れの中に熱電子を照射することにより、カーボンナノ
チューブ分子の一部あるいは全部を正に帯電したイオン
にする。このイオンを基板に向かって加速するように加
速電圧を与えて基板上に膜を堆積させる。これより、炭
素原子より蒸気圧が低く数百度の加熱で蒸着が可能とな
る。Further, in the method of forming a carbon thin film according to the invention of claim 5, a part or all of the carbon nanotube molecule is positively charged by irradiating the flow of the evaporated carbon nanotube molecule with thermoelectrons. I will make the ion. An acceleration voltage is applied to accelerate the ions toward the substrate to deposit a film on the substrate. As a result, vapor pressure is lower than that of carbon atoms, and vapor deposition can be performed by heating at several hundred degrees.
【００５１】また、請求項６の発明における炭素薄膜の
形成方法は、分子または原子を加速する際の加速エネル
ギーを前記分子の結合エネルギーより大とすることによ
り、多面体あるいは円筒あるいはらせん形状を持つ複数
の炭素原子からなる分子が崩れ、非晶質の平坦な炭素薄
膜となる。In the method for forming a carbon thin film according to the sixth aspect of the present invention, the acceleration energy for accelerating a molecule or atom is set to be larger than the binding energy of the molecule so that a plurality of polyhedrons, cylinders or spirals are formed. Molecules consisting of carbon atoms are collapsed to form an amorphous flat carbon thin film.
【００５２】また、請求項７の発明における炭素薄膜の
改質方法は、炭素分子を薄膜状に形成した炭素薄膜にイ
オンを注入することにより、炭素薄膜の物理的および化
学的性質を広範囲に改質する。In the method for modifying a carbon thin film according to the invention of claim 7, the physical and chemical properties of the carbon thin film are extensively modified by injecting ions into the carbon thin film formed by forming carbon molecules into a thin film. To quality.
【００５３】また、請求項８の発明における炭素薄膜の
改質方法は、炭素分子を薄膜状に形成した炭素薄膜にイ
オンを注入すると共に熱処理を行うことにより、炭素薄
膜の物理的および化学的性質をさらに広範囲に改質す
る。Further, in the method for modifying a carbon thin film according to the invention of claim 8, the carbon thin film is formed into a thin film by injecting ions into the carbon thin film and heat-treating the carbon thin film to perform physical and chemical properties of the carbon thin film. Are modified in a wider range.
【００５４】また、請求項９の発明における炭素薄膜の
改質方法は、フラーレン薄膜に対しては結晶性などの高
次構造と厚さを種々の条件で作製したものを用い、ま
た、イオン注入条件としては、注入するイオンの種類、
注入時のエネルギー、注入量を各種組み合わせて用いる
ことにより、フラーレン薄膜の物理・化学的性質を広範
囲に改質する。Further, in the method for modifying a carbon thin film according to the invention of claim 9, a fullerene thin film prepared by using a high-order structure such as crystallinity and a thickness prepared under various conditions is used. The conditions include the type of ions to be implanted,
The physical and chemical properties of the fullerene thin film can be modified in a wide range by using various combinations of energy and injection amount at the time of implantation.
【００５５】この発明においては、イオン注入法により
注入時に原子のもつエネルギーを１００ｅＶ（電子ボル
ト）から最高４ＭｅＶ（メガ電子ボルト）までの範囲で
変化させて不純物原子イオンの注入を行う。この注入原
子イオンとフラーレン類薄膜との相互作用は、注入時の
エネルギーにより大きく変化する。すなわち低エネルギ
ー条件では、フラーレン分子は元の分子構造を保持し、
注入される原子は、フラーレン薄膜の表面近傍に注入さ
れる。また、高エネルギー条件では、フラーレン分子は
注入原子との衝突時に得られるエネルギーにより、元の
分子構造を保持できず、異なる一次構造へ変化する。こ
の時の構造変化は、注入エネルギーを主とする注入時の
条件によって多様に変化するため一律に表現することは
できない。また、この時の注入される原子は、エネルギ
ーに応じてフラーレン類薄膜の内部まで到達することが
できる。この注入効果は、注入原子の質量によっても大
きく変化する。In the present invention, impurity atom ions are implanted by changing the energy of atoms at the time of implantation in the range from 100 eV (electron volt) to a maximum of 4 MeV (mega electron volt) by the ion implantation method. The interaction between the implanted atomic ions and the thin film of fullerenes greatly changes depending on the energy at the time of implantation. That is, under low energy conditions, the fullerene molecule retains its original molecular structure,
The injected atoms are injected near the surface of the fullerene thin film. Further, under high energy conditions, the fullerene molecule cannot retain the original molecular structure due to the energy obtained when it collides with the injected atom, and changes to a different primary structure. The structural change at this time cannot be uniformly expressed because it changes variously depending on the conditions of injection, which is mainly the injection energy. Further, the injected atoms at this time can reach the inside of the fullerene thin film depending on the energy. This injection effect also greatly changes depending on the mass of injected atoms.
【００５６】また、請求項１０の発明における炭素薄膜
の改質方法は、フラーレン類が、球殻状または球殻断片
状の炭素分子 Ｃｎ（ｎ＝１８〜５００） を１種以上含有することにより、平坦性に優れたフラー
レン類薄膜の物理的および化学的性質を広範囲に改質す
る。Further, in the method for modifying a carbon thin film according to the invention of claim 10, the fullerene contains at least one carbon molecule Cn (n = 18 to 500) in the shape of a spherical shell or a fragment of a spherical shell. Widely modify the physical and chemical properties of fullerene thin films with excellent flatness.
【００５７】また、請求項１１の発明における炭素薄膜
の改質方法は、カーボンナノチューブ薄膜に対しては結
晶性などの高次構造と厚さを種々の条件で作製したもの
を用い、また、イオン注入条件としては、注入するイオ
ンの種類、注入時のエネルギー、注入量を各種組み合わ
せて用いることにより、カーボンナノチューブ薄膜の物
理的および化学的性質を広範囲に改質する。In the method for modifying a carbon thin film according to the invention of claim 11, a carbon nanotube thin film prepared by using a high-order structure such as crystallinity and a thickness prepared under various conditions is used. As the implantation conditions, the physical and chemical properties of the carbon nanotube thin film are extensively modified by using various combinations of the type of ions to be implanted, the energy at the time of implantation, and the amount of implantation.
【００５８】また、請求項１２の発明における炭素薄膜
の改質方法は、 1Ｈ， 4Ｈｅ，…等のイオンを単一種類
または複数種類用いることにより、炭素薄膜の物理的お
よび化学的性質を広範囲に改質する。In the method of modifying a carbon thin film according to the twelfth aspect of the present invention, the physical and chemical properties of the carbon thin film are improved by using a single kind or plural kinds of ions such as 1 H, 4 He ,. Reform in a wide range.
【００５９】また、請求項１３の発明における炭素薄膜
の改質方法は、フラーレン類薄膜の電気伝導度を １０-9ジーメンス／cm〜１０3 ジーメンス／cm の範囲で制御することにより、フラーレン類薄膜を半導
体材料に改質する。In the method for modifying a carbon thin film according to the invention of claim 13, the fullerene thin film is controlled by controlling the electric conductivity of the fullerene thin film within a range of 10 −9 Siemens / cm to 10 3 Siemens / cm. Is modified into a semiconductor material.
【００６０】また、請求項１４の発明における炭素薄膜
の改質方法は、炭素薄膜を、グラファイト構造を有する
薄膜、ダイヤモンド構造を有する薄膜、ｐ型半導体材料
およびｎ型半導体材料のいずれかに改質することによ
り、炭素薄膜を電子デバイスに好適な特性に改質する。Further, in the method for modifying a carbon thin film according to the invention of claim 14, the carbon thin film is modified to any one of a thin film having a graphite structure, a thin film having a diamond structure, a p-type semiconductor material and an n-type semiconductor material. By doing so, the carbon thin film is modified to have characteristics suitable for an electronic device.
【００６１】また、請求項１５の発明における炭素薄膜
の改質方法は、フラーレン類薄膜をクラスターイオンビ
ーム（ＩＣＢ）法により形成することにより、平坦性に
優れたフラーレン類薄膜を改質することが可能となる。In the method for modifying a carbon thin film according to the fifteenth aspect of the present invention, the fullerene thin film having excellent flatness can be modified by forming the fullerene thin film by the cluster ion beam (ICB) method. It will be possible.
【００６２】また、請求項１６の発明における電子デバ
イスは、改質されたフラーレン類薄膜を、単一種類また
は複数種類組み合わせて素子とすることにより、高温動
作できる電子デバイスが可能となる。The electronic device according to the sixteenth aspect of the present invention can be an electronic device that can operate at high temperature by using the modified fullerene thin film as a device by combining a single type or a plurality of types.
【００６３】また、請求項１７の発明における電子デバ
イスは、ｐ型およびｎ型半導体材料に改質されたフラー
レン類薄膜によりｐｎ接合を形成し、この特性を利用し
て整流素子，スイッチング素子，受光素子，発光素子あ
るいはこれらを複数種類組み合わせた複合素子を構成す
ることにより、高温動作できる電子デバイスが可能とな
る。According to the electronic device of the seventeenth aspect of the invention, a pn junction is formed by a fullerene thin film modified into a p-type and an n-type semiconductor material, and by utilizing this characteristic, a rectifying element, a switching element, a light receiving element. By forming an element, a light emitting element, or a composite element in which a plurality of these elements are combined, an electronic device capable of operating at high temperature becomes possible.
【００６４】また、請求項１８の発明における電子デバ
イスは、フラーレン類薄膜からなる素子を、可視光に対
して透明な光学基板上に形成することにより、ディスプ
レイ等の光エレクトロニクスに応用可能な電子デバイス
の提供が可能となり、新規な電子デバイスの提供が可能
となる。The electronic device according to the invention of claim 18 is an electronic device applicable to optoelectronics such as a display, by forming an element composed of a fullerene type thin film on an optical substrate transparent to visible light. Can be provided, and a new electronic device can be provided.
【００６５】また、請求項１９の発明におけるＸ線多層
膜ミラーは、多層膜の少なくとも一層を、多面体、円筒
またはらせん形のいずれか１種の形状を有する複数の炭
素原子からなる分子により構成することにより、従来よ
り密度の低い炭素薄膜からなる層がＸ線多層膜の反射率
を上昇させる。According to the nineteenth aspect of the present invention, in the X-ray multi-layer film mirror, at least one layer of the multi-layer film is composed of a molecule composed of a plurality of carbon atoms having any one of a polyhedron shape, a cylinder shape and a spiral shape. As a result, the layer made of a carbon thin film having a lower density than before increases the reflectance of the X-ray multilayer film.
【００６６】また、請求項２０の発明におけるＸ線多層
膜ミラーは、多面体形状の複数の炭素原子からなる分子
をフラーレン類としたことにより、フラーレンで形成さ
れる薄膜は従来の炭素薄膜より密度が低くＸ線多層膜の
反射率を上昇させる。In the X-ray multilayer mirror according to the invention of claim 20, the fullerene thin film has a higher density than that of the conventional carbon thin film, because the molecule composed of a plurality of polyhedral carbon atoms is a fullerene. Lowers the reflectance of the X-ray multilayer film.
【００６７】また、請求項２１の発明におけるＸ線多層
膜ミラーは、フラーレン類が、球殻状または球殻断片状
の炭素分子 Ｃｎ（ｎ＝１８〜５００） を１種以上含有したことにより、例えばＣ60で密度が
１．７ｇ／cm3 と従来の炭素薄膜より密度が低く、Ｘ線
多層膜の反射率を上昇させる。In the X-ray multilayer mirror according to the twenty-first aspect of the present invention, the fullerene contains at least one spherical shell-shaped or spherical shell fragment-shaped carbon molecule Cn (n = 18 to 500). For example, C 60 has a density of 1.7 g / cm 3, which is lower than that of the conventional carbon thin film, and increases the reflectance of the X-ray multilayer film.
【００６８】また、請求項２２の発明におけるＸ線多層
膜ミラーは、円筒またはらせん形のいずれかの形状を有
する複数の炭素原子からなる分子をカーボンナノチュー
ブとしたことにより、カーボンナノチューブで形成され
る薄膜は従来の炭素薄膜より密度が低くＸ線多層膜の反
射率を上昇させる。The X-ray multilayer mirror according to the twenty-second aspect of the invention is formed of carbon nanotubes by using carbon nanotubes as a molecule composed of a plurality of carbon atoms having either a cylindrical shape or a spiral shape. The thin film has a lower density than the conventional carbon thin film and increases the reflectance of the X-ray multilayer film.
【００６９】また、請求項２３の発明におけるＸ線多層
膜ミラーは、フラーレン類薄膜と金属薄膜を交互に積層
した多層膜としたことにより、Ｘ線多層膜の反射率をさ
らに上昇させる。Further, in the X-ray multilayer mirror according to the twenty-third aspect of the present invention, the reflectance of the X-ray multilayer film is further increased by using the multilayer film in which fullerene type thin films and metal thin films are alternately laminated.
【００７０】また、請求項２４の発明におけるＸ線多層
膜ミラーの製造方法は、多面体、円筒またはらせん形の
いずれか１種の形状を有する複数の炭素原子からなる分
子を薄膜状に形成することにより、従来の炭素薄膜より
密度が低くＸ線の反射率を上昇させた炭素薄膜を形成す
ることが可能となる。Further, in the method for producing an X-ray multilayer mirror according to the twenty-fourth aspect of the present invention, a molecule composed of a plurality of carbon atoms having any one shape of a polyhedron, a cylinder and a spiral is formed into a thin film. As a result, it becomes possible to form a carbon thin film having a density lower than that of the conventional carbon thin film and having an increased X-ray reflectance.
【００７１】また、請求項２５の発明におけるＸ線多層
膜ミラーの製造方法は、分子または原子を一つ以上イオ
ン化し加速して蒸着することにより、炭素分子を表面に
おいて拡散させ、またスパッタの作用により表面の凹凸
を取り除く。したがって平坦な炭素薄膜の形成が可能と
なる。Further, in the method for producing an X-ray multilayer mirror according to the twenty-fifth aspect of the invention, carbon molecules are diffused on the surface by ionizing and accelerating one or more molecules or atoms for vapor deposition, and the action of sputtering. To remove surface irregularities. Therefore, it becomes possible to form a flat carbon thin film.
【００７２】また、請求項２６の発明におけるＸ線多層
膜ミラーの製造方法は、多面体形状の複数の炭素原子か
らなる分子をフラーレン類とすることにより、蒸発して
いるフラーレン分子の流れの中に熱電子を照射しフラー
レン分子の一部あるいは全部を正に帯電したイオンにす
る。このイオンを基板に向かって加速するように加速電
圧を与えて基板上に膜を堆積させる。これより炭素原子
より蒸気圧が低く数百度の加熱で蒸着が可能となる。In the method for producing an X-ray multilayer mirror according to the twenty-sixth aspect of the present invention, the molecules consisting of a plurality of carbon atoms in the shape of a polyhedron are fullerenes so that the fullerene molecules are vaporized. Irradiation with thermoelectrons turns some or all of the fullerene molecules into positively charged ions. An acceleration voltage is applied to accelerate the ions toward the substrate to deposit a film on the substrate. The vapor pressure is lower than that of carbon atoms, and vapor deposition is possible by heating at a temperature of several hundred degrees.
【００７３】また、請求項２７の発明におけるＸ線多層
膜ミラーの製造方法は、蒸発する際に断熱膨張による過
冷却状態を作りながら蒸発させることにより、フラーレ
ン分子の塊（クラスター）の一部あるいは全部を正に帯
電したイオンにし、このイオンを基板に向かって加速す
るように加速電圧を与えて基板上に膜を堆積させるの
で、従来の成膜法にくらべイオン化電圧あるいは加速電
圧などの構造制御パラメータが増え、しかも、これらの
パラメータは電気回路により精度が高く設定でき、構造
制御をきめ細かく正確に実施することが可能となる。In the method of manufacturing an X-ray multilayer mirror according to the twenty-seventh aspect of the present invention, a part of a cluster of fullerene molecules or a cluster of fullerene molecules is generated by evaporating while creating a supercooled state by adiabatic expansion. All of the ions are positively charged, and an acceleration voltage is applied to accelerate these ions toward the substrate to deposit a film on the substrate.Therefore, structure control such as ionization voltage or acceleration voltage is performed compared to conventional film formation methods. The number of parameters is increased, and moreover, these parameters can be set with high accuracy by an electric circuit, and it becomes possible to carry out the structure control finely and accurately.
【００７４】また、請求項２８の発明におけるＸ線多層
膜ミラーの製造方法は、蒸発しているカーボンナノチュ
ーブ分子の流れの中に熱電子を照射することにより、カ
ーボンナノチューブ分子の一部あるいは全部を正に帯電
したイオンにする。このイオンを基板に向かって加速す
るように加速電圧を与えて基板上に膜を堆積させる。こ
れより炭素原子より蒸気圧が低く数百度の加熱で蒸着が
可能となる。According to the twenty-eighth aspect of the present invention, in the method for producing an X-ray multilayer mirror, a part or all of the carbon nanotube molecules is irradiated by radiating thermionic electrons into the vaporized carbon nanotube molecule stream. Make it a positively charged ion. An acceleration voltage is applied to accelerate the ions toward the substrate to deposit a film on the substrate. The vapor pressure is lower than that of carbon atoms, and vapor deposition is possible by heating at a temperature of several hundred degrees.
【００７５】[0075]
実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１は本発明一実施例による炭素薄膜の形成方法
の構成を示す概略図である。図１において、３１は真空
槽、３２は該真空槽を排気するための排気装置、３３は
るつぼ、３４はフラーレンＣ60でるつぼ３３に収容され
ている。３５はるつぼ３３を加熱するヒータ、３６は該
ヒータ３５からの輻射熱を遮断する熱シールド板であ
り、上記るつぼ８３３、上記ヒータ３５及び熱シールド
板３６により、基板に蒸着すべき物質の蒸気を上記真空
槽３１内に噴出して蒸気を生成する蒸気発生源３７が形
成されている。３８はイオン化用の電子３９を放出する
イオン化フィラメント、４０は該イオン化フィラメント
３８から放出された電子を引き出す引き出し電極、４１
は該イオン化フィラメント３８からの熱輻射を遮断する
熱シールド板であり、上記イオン化フィラメント３８、
上記引き出し電極４０及び上記熱シールド板４１によ
り、上記るつぼ３３からの蒸気をイオン化するためのイ
オン化手段４２が形成されている。４３は上記イオン化
されたＣ60イオンまたはＣ60の塊のイオン４４を加速し
てこれをイオン化されていない中性Ｃ60または中性Ｃ60
の塊４５とともに基板４６に衝突させて薄膜を蒸着させ
る加速電極である。なお、４７はＣ60イオンもしくはＣ
60の塊のイオン４４と中性Ｃ60もしくは中性Ｃ60の塊４
５からなる分子ビームである。Example 1. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing the structure of a method for forming a carbon thin film according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 31 is a vacuum chamber, 32 is an exhaust device for exhausting the vacuum chamber, 33 is a crucible, and 34 is a fullerene C 60 housed in the crucible 33. Reference numeral 35 is a heater that heats the crucible 33, and 36 is a heat shield plate that shields the radiant heat from the heater 35. The crucible 833, the heater 35, and the heat shield plate 36 allow the vapor of the substance to be deposited on the substrate to be A steam generation source 37 is formed to eject the steam into the vacuum chamber 31 to generate steam. 38 is an ionization filament that emits electrons 39 for ionization; 40 is an extraction electrode that draws out the electrons emitted from the ionization filament 38; 41
Is a heat shield plate for blocking heat radiation from the ionizing filament 38, and the ionizing filament 38,
The extraction electrode 40 and the heat shield plate 41 form an ionization means 42 for ionizing the vapor from the crucible 33. 43 neutral C 60 or a neutral C 60 non-ionized this by accelerating ions 44 of the mass of C 60 ion or C 60, which are the ionized
Is an accelerating electrode that collides with the substrate 45 together with the lumps 45 to deposit a thin film. In addition, 47 is C 60 ion or C
Ions 44 of 60 lumps and neutral C 60 or lump 4 of neutral C 60
5 is a molecular beam.
【００７６】次に炭素薄膜の形成方法について説明す
る。まず、Ｃ60３４をるつぼ３３内に充填し、上記排気
装置３２により真空槽３１内を排気する。次いで、ヒー
タ３５でるつぼ３３を数百度に加熱し、Ｃ60３４を蒸気
としてるつぼ３３より噴出させる。るつぼ３３より噴出
したＣ60３４は、Ｃ60単体もしくは二つ以上のＣ60が緩
やかに結合した状態のＣ60の塊状分子集団となる。この
分子ビーム４７は、イオン化フィラメント３８から引き
出し電極４０によって引き出された電子３９と衝突する
ため、その一部のＣ60及びＣ60の塊がイオン化されてＣ
60イオンまたはＣ60の塊のイオン４４となる。このＣ60
イオンもしくはＣ60の塊のイオン４４は加速電極４３と
引き出し電極４０との間に形成された電界により適度に
加速され、イオン化されていない中性Ｃ60もしくは中性
Ｃ60の塊４５がるつぼ３３から噴射されるときの運動エ
ネルギーでもって基板４６に衝突すると共に、基板４６
に衝突し、これにより該基板４６上に炭素薄膜が蒸着形
成される。Next, a method for forming the carbon thin film will be described. First, C 60 34 is filled in the crucible 33, and the inside of the vacuum chamber 31 is exhausted by the exhaust device 32. Then, the heater 35 heats the crucible 33 to several hundred degrees, and C 60 34 is ejected from the crucible 33 as vapor. The C 60 34 ejected from the crucible 33 becomes a bulk molecular group of C 60 in a state in which C 60 alone or two or more C 60 are gently bonded. The molecular beam 47 collides with the electron 39 extracted from the ionizing filament 38 by the extraction electrode 40, so that a part of the C 60 and C 60 mass is ionized and C
It becomes 60 ions or ions 44 of a mass of C 60 . This C 60
The ions or the ions 44 of the C 60 lump are moderately accelerated by the electric field formed between the acceleration electrode 43 and the extraction electrode 40, and the unionized neutral C 60 or the lump 45 of the neutral C 60 is in the crucible 33. The substrate 46 collides with the kinetic energy when ejected from the substrate 46 and
, Thereby forming a carbon thin film on the substrate 46 by vapor deposition.
【００７７】加速エネルギーが数百eVの場合は、加速エ
ネルギーを与えられたＣ60イオンもしくはＣ60の塊のイ
オン４４により基板４６上の蒸着されたＣ60を平坦に配
列させることが出来、Ｃ60による粗さ数オングストロー
ム以下の平坦な炭素薄膜が形成できる。加速エネルギー
が数百eV以上の場合には、加速エネルギーを与えられた
Ｃ60イオンもしくはＣ60の塊のイオン４４により基板４
６上の蒸着されたＣ60の構造が崩され、これにより非晶
質の粗さ数オングストローム以下の平坦な炭素薄膜が形
成できる。[0077] When the acceleration energy of several hundred eV is a C 60 deposited on the substrate 46 can be flat sequences by ion 44 of the mass of C 60 ion or C 60 given acceleration energy, C A flat carbon thin film with a roughness of 60 Å or less can be formed. If the acceleration energy of several hundreds eV, the substrate 4 by the ion 44 of the mass of C 60 ion or C 60 given an acceleration energy
The structure of the vapor-deposited C 60 on 6 is destroyed, whereby an amorphous flat carbon thin film having a roughness of several angstroms or less can be formed.
【００７８】実施例２．図２は本発明一実施例によるフ
ラーレン薄膜形成方法の構成を示す概略図である。図に
おいて５１はフラーレン薄膜を形成するためのアルカリ
ハライドやマイカなどの結晶性基板、５２は結晶基板上
に構造を制御しながら形成したフラーレン薄膜、５３は
るつぼ内に仕込まれた原料のフラーレン、５４は原料５
３を加熱し蒸発させるためのるつぼ、５５は蒸発した原
料を断熱膨張させ過冷却状態を作りだし、原料のクラス
ターを形成させたりさせなかったりを制御するためのる
つぼ蓋、５６はるつぼを加熱するためのフィラメント、
５７はるつぼより蒸発した分子あるいはクラスターをイ
オン化するためのフィラメント、５８はイオン化フィラ
メント１７から放出された熱電子、５９は熱電子を分子
あるいはクラスターの流れの中に効果的に放出するため
の引き出し電極、６０はイオン化した分子あるいはクラ
スターを加速するための電極、６１はフラーレン薄膜５
２の形成開始と終了を制御するためのシャッター、６２
はイオン化したフラーレン分子あるいはフラーレンクラ
スター、６３は結晶基板５１を固定する基板ホルダーで
あり、６４は必要に応じ基板５１を加熱することができ
るヒータ、６５はるつぼ加熱フィラメント５６、イオン
化フィラメント５７、引き出し電極５９に加えられる電
圧、イオンの加速をする電極６０に加えられる電圧、基
板加熱用ヒータ６４を制御するコントローラ、６６は真
空槽、６７は真空排気装置である。Example 2. FIG. 2 is a schematic view showing the structure of a fullerene thin film forming method according to an embodiment of the present invention. In the figure, 51 is a crystalline substrate such as an alkali halide or mica for forming a fullerene thin film, 52 is a fullerene thin film formed on the crystalline substrate while controlling the structure, 53 is a fullerene raw material charged in the crucible, 54 Is raw material 5
Crucible for heating and evaporating 3; 55 is a crucible lid for controlling whether vaporized raw material is adiabatically expanded to create a supercooled state, and whether or not a cluster of raw material is formed, 56 is for heating the crucible Filament,
57 is a filament for ionizing molecules or clusters evaporated from the crucible, 58 is a thermoelectron emitted from the ionizing filament 17, 59 is an extraction electrode for effectively emitting thermoelectrons into the flow of molecules or clusters. , 60 is an electrode for accelerating ionized molecules or clusters, 61 is a fullerene thin film 5
A shutter 62 for controlling the start and end of the formation of 2;
Is an ionized fullerene molecule or fullerene cluster, 63 is a substrate holder for fixing the crystal substrate 51, 64 is a heater capable of heating the substrate 51 as necessary, 65 is a crucible heating filament 56, an ionizing filament 57, and an extraction electrode A voltage applied to 59, a voltage applied to the electrode 60 for accelerating ions, a controller for controlling the heater 64 for heating the substrate, 66 is a vacuum chamber, and 67 is a vacuum exhaust device.
【００７９】次に具体的な薄膜形成方法について説明す
る。蒸着物質としてはフラーレン類のなかで最も代表的
な炭素６０個からなるサッカーボール構造のもつＣ６０
を用いた。このフラーレンをるつぼ５４の中に入れ、基
板５１としてはアルカリハライド単結晶の一つである
（１００）ＮａＣｌ結晶を基板ホルダー６３に固定し、
真空排気装置６７で真空槽６６内を１０-7Ｔｏｒｒ台ま
で排気した。るつぼ蓋５５としては、直径２mmの穴の開
いたものを用いた。るつぼ加熱用のフィラメントに電流
を流し、蒸着速度が毎分２ナノメータになるようにるつ
ぼ５４の温度を制御した。次にイオン化フィラメントに
電流を流し、引き出し電極の電圧（以後イオン化電圧と
いう）を６０Ｖに設定した。るつぼ−加速電極間の電圧
（以後加速電圧という。加速電極と基板ホルダーは同電
位に設定した）を５００Ｖ印加し、基板温度は室温に設
定した。この状態でシャッターを開きフラーレンの蒸着
を開始し、約２００ナノメータの膜厚に達したところで
シャッターを閉じ薄膜形成を終了した。Next, a specific thin film forming method will be described. C60 with a soccer ball structure consisting of 60 carbons, which is the most typical of the fullerenes as a vapor deposition material
Was used. This fullerene was placed in a crucible 54, and a (100) NaCl crystal, which is one of alkali halide single crystals, was fixed to a substrate holder 63 as a substrate 51.
The inside of the vacuum chamber 66 was evacuated to the 10 −7 Torr level by the vacuum evacuation device 67. As the crucible lid 55, one having a hole with a diameter of 2 mm was used. An electric current was applied to the filament for heating the crucible, and the temperature of the crucible 54 was controlled so that the vapor deposition rate was 2 nanometers per minute. Next, a current was passed through the ionizing filament, and the voltage of the extraction electrode (hereinafter referred to as the ionization voltage) was set to 60V. A voltage between the crucible and the accelerating electrode (hereinafter referred to as accelerating voltage. The accelerating electrode and the substrate holder were set to the same potential) was applied at 500 V, and the substrate temperature was set to room temperature. In this state, the shutter was opened to start vapor deposition of fullerene, and when the film thickness of about 200 nanometer was reached, the shutter was closed to complete the thin film formation.
【００８０】図３に、この条件によって形成したフラー
レン薄膜のＸ線回折による構造評価結果を示している
（実線）。また、比較のため加速電圧、イオン化電圧を
印加せず、その他の条件は全く同じに設定した場合の構
造評価結果も図示している（破線）。イオン化も加速も
行っていないフラーレン薄膜の構造は、Ｘ線回折に特徴
的なピークが存在しないことから非晶質構造であるのに
対し、イオン化（６０Ｖ）・加速（５００Ｖ）をすると
面心立方格子の（１１１）面および（２２２）面と同定
される回折ピークが現れ、薄膜の結晶性が高まると共
に、分子の配向性もあることがわかった。なお、ＭＢＥ
法では１０-9Ｔｏｒｒ前後か、それ以下の真空度で蒸着
速度も毎分数分の１ナノメータとゆっくりした速度で、
しかも基板を８０〜１５０℃程度に加熱しないと構造規
則性を有する膜が得られなかった。FIG. 3 shows the results of structural evaluation by X-ray diffraction of the fullerene thin film formed under these conditions (solid line). For comparison, the results of structural evaluation are also shown (broken line) when the acceleration voltage and the ionization voltage are not applied and the other conditions are set exactly the same. The structure of the fullerene thin film, which is neither ionized nor accelerated, has an amorphous structure because there are no characteristic peaks in X-ray diffraction. On the other hand, when ionized (60 V) / accelerated (500 V), face-centered cubic Diffraction peaks identified as (111) planes and (222) planes of the lattice appeared, and it was found that the crystallinity of the thin film was enhanced and the molecules were oriented. MBE
In the method, at a vacuum degree of around 10 -9 Torr or less, the deposition rate is a slow rate of a fraction of a nanometer per minute,
Moreover, unless the substrate was heated to about 80 to 150 ° C., a film having structural regularity could not be obtained.
【００８１】実施例３．蒸着物質としてはフラーレンの
なかで最も代表的な炭素６０個からなるサッカーボール
構造のもつＣ60を用いた。基板としてはアルカリハライ
ド単結晶の一つである（１００）ＮａＣｌ単結晶を用
い、実施例２と同じ手順で薄膜を形成した。蒸着条件
は、イオン化電圧を６０Ｖ、るつぼ−加速電極間の加速
電圧を１００Ｖ、基板温度は室温、蒸着速度は毎分２ナ
ノメータに設定して約２００ナノメータの膜厚で形成し
た。Example 3. As the vapor deposition material, C 60 having a soccer ball structure composed of 60 carbons, which is the most typical of fullerenes, was used. A (100) NaCl single crystal, which is one of the alkali halide single crystals, was used as the substrate, and a thin film was formed by the same procedure as in Example 2. The vapor deposition conditions were an ionization voltage of 60 V, an accelerating voltage between the crucible and the accelerating electrode of 100 V, a substrate temperature of room temperature, and a vapor deposition rate of 2 nanometer / min.
【００８２】図４にこの条件によって形成したフラーレ
ン薄膜のＸ線回折による構造評価結果を示している（実
線）。また、比較のため加速電圧、イオン化電圧を印加
せず、その他の条件は全く同じに設定した場合の構造評
価結果も図示している（破線）。イオン化も加速も行っ
ていないフラーレン薄膜の構造は、Ｘ線回折に特徴的な
ピークが存在しないことから非晶質構造であるのに対
し、イオン化（６０Ｖ）・加速（１００Ｖ）をすると面
心立方格子の（２２０）面と同定される回折ピークが現
れ、薄膜の結晶性が高まると共に、分子の配向性もある
ことがわかった。また、実施例１との結果とも比較する
と、加速電圧の違いにより分子の配向性が変化している
ことが明らかになった。このことは加速電圧を変えるこ
とにより、結晶内の分子の配向性を制御できることを示
している。FIG. 4 shows the structure evaluation result of the fullerene thin film formed under these conditions by X-ray diffraction (solid line). For comparison, the results of structural evaluation are also shown (broken line) when the acceleration voltage and the ionization voltage are not applied and the other conditions are set exactly the same. The structure of the fullerene thin film, which is neither ionized nor accelerated, has an amorphous structure due to the absence of characteristic peaks in X-ray diffraction, whereas it is face-centered cubic when ionized (60 V) and accelerated (100 V). It was found that a diffraction peak identified as the (220) plane of the lattice appeared, the crystallinity of the thin film was enhanced, and the molecules were oriented. Also, when compared with the results of Example 1, it was revealed that the orientation of the molecules was changed due to the difference in acceleration voltage. This indicates that the orientation of molecules in the crystal can be controlled by changing the acceleration voltage.
【００８３】実施例４．蒸着物質としてはフラーレンの
なかで最も代表的な炭素６０個からなるサッカーボール
構造のものを用いた。基板としてはアルカリハライド単
結晶の一つである（１００）ＮａＣｌ単結晶を用い、実
施例２と同じ手順で薄膜を形成した。蒸着条件は、イオ
ン化電圧を６０Ｖ、るつぼ−基板間の加速電圧を８００
Ｖ、基板温度は室温、蒸着速度は毎分２ナノメータに設
定して約２００ナノメータの膜厚の薄膜を形成した。Example 4. As the vapor deposition material, a soccer ball structure consisting of 60 most typical fullerenes was used. A (100) NaCl single crystal, which is one of the alkali halide single crystals, was used as the substrate, and a thin film was formed by the same procedure as in Example 2. The vapor deposition conditions were an ionization voltage of 60 V and an acceleration voltage between the crucible and the substrate of 800.
V, the substrate temperature was room temperature, and the deposition rate was 2 nanometers per minute to form a thin film having a thickness of about 200 nanometers.
【００８４】図５にこの条件によって形成したフラーレ
ン薄膜のＸ線回折による構造評価結果を示している。上
記条件で形成された薄膜では、イオン化および加速も行
っていないフラーレン薄膜とおなじように非晶質構造に
なっていることがわかった。従って加速電圧を変えるこ
とにより、いままで結晶性・配向性の高い状態から電圧
を変えることにより、瞬時に結晶性の低い状態に膜構造
を段階的に変化させることができた。FIG. 5 shows the results of structural evaluation by X-ray diffraction of the fullerene thin film formed under these conditions. It was found that the thin film formed under the above conditions has an amorphous structure similar to the fullerene thin film which has not been ionized or accelerated. Therefore, by changing the accelerating voltage, it was possible to instantaneously change the film structure stepwise to the low crystallinity state by changing the voltage from the high crystallinity / orientation state.
【００８５】なお、上記実施例２〜４において、真空槽
内の真空度を１０-6〜１０-7程度に設定して薄膜を形成
した例を示したが、この真空度よりも高い超高真空にす
ることにより、さらに結晶性および配向性の高い薄膜が
形成できた。また、上記実施例２〜４において、基板の
温度を室温に設定して薄膜を形成した例を示したが、基
板温度を室温よりも高く設定すると、さらに結晶性およ
び配向性の高い薄膜が形成できた。さらに上記実施例２
〜４において、結晶性基板としてＮａＣｌを用いた例を
示したが、基板としてＫＢｒ・ＫＣｌなどのアルカリハ
ライド単結晶やマイカを用いても同様の結晶性、配向性
の高い薄膜が形成できるとともに、ガラスやシリコン酸
化膜などの非結晶性上に形成すると非晶質構造の薄膜が
形成され、基板の種類をも組み合わせるとフラーレン類
薄膜を非晶質状態から結晶性・配向性の高いものまで制
御することができた。In Examples 2 to 4 described above, the thin film was formed by setting the degree of vacuum in the vacuum chamber to about 10 -6 to 10 -7. By applying a vacuum, a thin film with higher crystallinity and orientation could be formed. In addition, in Examples 2 to 4 above, an example in which the temperature of the substrate was set to room temperature to form a thin film was shown. However, when the substrate temperature is set higher than room temperature, a thin film having higher crystallinity and orientation is formed. did it. Further, the above-mentioned Example 2
4 to 4, an example in which NaCl is used as the crystalline substrate is shown, but even if an alkali halide single crystal such as KBr / KCl or mica is used as the substrate, a thin film with similar crystallinity and orientation can be formed, Amorphous thin films are formed when formed on non-crystalline materials such as glass and silicon oxide, and fullerene thin films can be controlled from amorphous to highly crystalline and oriented by combining the types of substrates. We were able to.
【００８６】実施例５．図６は、11Ｂのイオン注入によ
る改質方法により物理的性質を改質されたフラーレン類
薄膜の空気中・室温における電気伝導度と注入エネルギ
ーとの関係を示すものである。フラーレンはＣ60を用
い、ＮａＣｌ単結晶の（１００）へき開面を基板として
用いた。成膜法はＩＣＢ法を用い、条件としては、イオ
ン化電圧３０Ｖ；加速電圧 １００Ｖ；成膜速度 毎分
２ナノメートル（１ナノは１０億分の１）の条件を用
い、膜厚 ２００ナノメートルまで成長させＣ60薄膜を
形成した。また、この時の注入イオン量は、Ｃ60薄膜の
面積１cm2 当り１０16個である。図からわかるように、
注入エネルギー４０ＫｅＶでは、約０．１ジーメンス／
cmの電気伝導度を示したが、注入エネルギーを増加する
と電気伝導度は指数関数的に増大し、２４０ＫｅＶでは
約１０ジーメンス／cmの電気伝導度を示した。電気伝導
度の値は、空気中で数日放置しても実験誤差の範囲で不
変であった。また、Ｐの注入においても、注入量が、Ｃ
60薄膜の面積１cm2 当り１０16個の場合には電気伝導度
と注入エネルギーとの関係はＢの注入の場合とほぼ同様
な結果を示した。Example 5. FIG. 6 shows the relationship between the electrical conductivity and the implantation energy of a fullerene thin film whose physical properties have been modified by the modification method by ion implantation of 11 B in air at room temperature. C 60 was used as fullerene, and a (100) cleavage plane of NaCl single crystal was used as a substrate. The film formation method is the ICB method, and the conditions are an ionization voltage of 30 V; an acceleration voltage of 100 V; a film formation rate of 2 nanometers per minute (1 nanometer is one billionth), and a film thickness up to 200 nanometers. It was grown to form a C 60 thin film. The amount of implanted ions at this time is 10 16 per 1 cm 2 area of the C 60 thin film. As you can see from the figure,
At an injection energy of 40 KeV, about 0.1 siemens /
The conductivity was cm, but the conductivity increased exponentially as the implantation energy was increased, and the conductivity was about 10 siemens / cm at 240 KeV. The value of electric conductivity remained unchanged within the range of experimental error even when left in the air for several days. In addition, in the case of P implantation, the implantation amount is C
When the area of 60 thin films was 10 16 per 1 cm 2 , the relationship between the electric conductivity and the implantation energy was almost the same as that in the case of B implantation.
【００８７】実施例６．図７は31Ｐのイオン注入により
物理的性質を改質されたフラーレン類薄膜の空気中・室
温における電気伝導度とイオン注入量との関係を示すも
のである。フラーレンはＣ60を用い、石英を基板として
用いた。成膜法はＩＣＢ法を用い、条件としては、イオ
ン化電圧 ６０Ｖ；加速電圧 １００Ｖ；成膜速度 毎
分２ナノメートル（１ナノは１０億分の１）の条件を用
い、膜厚 １００ナノメートルまで成長させＣ60薄膜を
形成した。また、この時の注入エネルギーは４０ＫｅＶ
である。図からわかるように、注入イオン量を増加する
に従い、電気伝導度は大きく増加する傾向が得られた。
イオン注入量が１cm2 当り１０14個の場合には、約５ｘ
１０-5ジーメンス／cmの値であるのに対し、イオン注入
量が１cm2 当り１０16個の場合には、約０．１ジーメン
ス／cmの値を示し、電気伝導度が３桁以上変化した。こ
の場合も室温・空気中で電気伝導度の経時変化はみられ
ず、イオン注入の状態は安定に保持された。また、Ｂの
注入の場合には同じ注入エネルギーでイオン注入量が１
cm2 当り１０14個の場合には、約５ｘ１０-5ジーメンス
／cmの値を示し、Ｐの同一条件での注入と比較して一桁
高い電気伝導度を示した。参考として、イオン注入を行
わないフラーレン薄膜の電気伝導度は非常に低く１０-7
ジーメンス／cm以下の値を示した。Example 6. FIG. 7 shows the relationship between the electrical conductivity of a thin film of fullerenes whose physical properties are modified by 31 P ion implantation in air at room temperature and the amount of ion implantation. Fullerene was C 60 and quartz was used as a substrate. The film formation method is the ICB method, and the conditions are an ionization voltage of 60 V; an acceleration voltage of 100 V; a film formation rate of 2 nm per minute (1 nano is 1 billionth of a billion), and a film thickness of up to 100 nm. It was grown to form a C 60 thin film. The implantation energy at this time is 40 KeV.
Is. As can be seen from the figure, the electric conductivity tended to increase greatly as the amount of implanted ions increased.
Approximately 5x when the ion implantation amount is 10 14 per cm 2.
To 10 of the value of -5 Siemens / cm, the ion implantation amount in the case of 2 per 10 16 1cm indicates a value of about 0.1 Siemens / cm, and changing the electrical conductivity is more than three orders of magnitude . In this case as well, no change in electrical conductivity with time was observed in air at room temperature, and the state of ion implantation was kept stable. In the case of B implantation, the ion implantation amount is 1 with the same implantation energy.
In the case of 10 14 per cm 2, a value of about 5 × 10 -5 Siemens / cm was shown, and an electric conductivity higher by one digit than that of the injection under the same condition of P was shown. As a reference, the electrical conductivity of fullerene thin film without ion implantation is very low 10 −7
The value was less than Siemens / cm.
【００８８】実施例７．図８にイオン注入量１cm2 当り
１０16個，注入エネルギー４０ＫｅＶの条件でＰとＢを
イオン注入したフラーレン薄膜の電気伝導度の温度特性
を示す。この時用いたフラーレン薄膜は実施例５の場合
と同一のものを用いた。図から温度を低くするに従い伝
導度が低くなるという半導体的挙動を示すことがわかっ
た。この図は、電気伝導度の対数を温度の逆数で、プロ
ットした一般にアレニウスプロットと呼ばれるプロット
で、このプロットの勾配から活性化エネルギーと呼ばれ
る注入した不純物による電気の運び手（キャリア）が電
気伝導に寄与するために越えるべきエネルギー障壁の高
さがわかる。図から、ＰとＢとでは電気伝導度の絶対値
も活性化エネルギーもほぼ等しいことがわかる。また、
ここには結果を図に示さないが注入エネルギーを増加す
るとアレニウスプロットの勾配が小さくなり活性化エネ
ルギーが小さな値になり伝導特性が上がることがわかっ
た。Example 7. FIG. 8 shows the temperature characteristics of the electrical conductivity of the fullerene thin film in which P and B are ion-implanted under the conditions of 10 16 ions per cm 2 of ion implantation and implantation energy of 40 KeV. The fullerene thin film used at this time was the same as that used in Example 5. From the figure, it was found that there is a semiconductor-like behavior that the conductivity decreases as the temperature decreases. This figure is a plot that is generally called Arrhenius plot where the logarithm of electrical conductivity is plotted as the reciprocal of temperature. From the slope of this plot, the carrier of electricity (carrier) due to the injected impurities called activation energy becomes the electrical conduction. You can see the height of the energy barrier that must be overcome to contribute. From the figure, it can be seen that P and B have almost the same absolute value of electric conductivity and activation energy. Also,
Although the results are not shown here, it was found that when the implantation energy was increased, the slope of the Arrhenius plot became smaller, the activation energy became smaller, and the conduction characteristics increased.
【００８９】実施例８．図９にイオン注入量１cm2 当り
１０16個，注入エネルギー４０ＫｅＶの条件でＭｇをイ
オン注入したフラーレン薄膜の電気伝導度の温度特性を
示す。この時用いたフラーレン薄膜は実施例５の場合と
同一のものを用いた。図からＭｇの注入の場合には、Ｂ
とＰの注入と同様に温度を低くするに従い電気伝導度が
低くなるという半導体的挙動を示すことがわかった。し
かし、Ｍｇの注入では、ＢとＰの注入と比較して、室温
での電気伝導度は約１桁低く、活性化エネルギーも大き
いことがわかった。Example 8. FIG. 9 shows the temperature characteristics of the electrical conductivity of the fullerene thin film in which Mg is ion-implanted under the conditions of an ion implantation amount of 10 16 ions per cm 2 and an implantation energy of 40 KeV. The fullerene thin film used at this time was the same as that used in Example 5. From the figure, in the case of Mg injection, B
It was found that, like the implantation of P and P, the semiconductor behavior behaves such that the electric conductivity decreases as the temperature decreases. However, it was found that the implantation of Mg has a lower electric conductivity at room temperature by about one digit and a larger activation energy than the implantations of B and P.
【００９０】実施例９．図１０にイオン注入量１cm2 当
り１０14個，注入エネルギー４０ＫｅＶの条件でＫをイ
オン注入したフラーレン薄膜の電気伝導度の温度特性を
示す。この時用いたフラーレン薄膜は実施例５の場合と
同一のものを用いた。この場合の電気伝導度の温度特性
は、実施例７及び８と異なり、室温付近では半導体的活
性化挙動を示したが、温度を下げて２００Ｋ付近にする
と活性化エネルギーはほぼ零となり１００Ｋ付近よりも
低温度域では、温度を下げると電気伝導度が増大すると
いう金属的な挙動を示した。この結果は、注入量をさら
に増大させた場合に、室温付近でも金属的性質を付与で
きることを示すと共に、超伝導体に改質できる可能性を
示している。Example 9. FIG. 10 shows the temperature characteristic of electrical conductivity of a fullerene thin film in which K is ion-implanted under the conditions of 10 14 ions per cm 2 of ion implantation and implantation energy of 40 KeV. The fullerene thin film used at this time was the same as that used in Example 5. The temperature characteristic of electrical conductivity in this case was different from that of Examples 7 and 8 and exhibited a semiconductor-like activation behavior at around room temperature, but when the temperature was lowered to around 200K, the activation energy became almost zero, and from around 100K. In the low temperature region as well, the metallic behavior that the electric conductivity increases with decreasing temperature was exhibited. This result shows that when the injection amount is further increased, metallic properties can be imparted even at around room temperature, and that it can be modified into a superconductor.
【００９１】上記実施例５〜９から、イオン注入法によ
り空気中で安定な不純物添加状態を実現することがで
き、イオン注入条件に応じてフラーレン薄膜の電気伝導
度を８桁以上の広い範囲にわたり制御することができ、
注入イオンの種類によって半導体的性質から金属的性質
までフラーレン薄膜の電気伝導特性を変化し得ることが
わかった。さらに、イオン注入後のキャリアの極性をＨ
ａｌｌ効果測定で同定したところ、Ｐの注入の場合には
ｎ型で、Ｂの注入の場合にはｐ型であることがわかっ
た。From Examples 5 to 9 described above, it is possible to realize a stable impurity-added state in the air by the ion implantation method, and the electric conductivity of the fullerene thin film over a wide range of 8 digits or more depending on the ion implantation conditions. Can be controlled,
It was found that the electrical conductivity of fullerene thin film can be changed from semiconductor property to metallic property by the type of implanted ions. Furthermore, the polarity of the carrier after ion implantation is set to H
As a result of identification by the all effect measurement, it was found to be n-type in the case of P injection and p-type in the case of B injection.
【００９２】実施例１０．次にフラーレン分子と、注入
原子との衝突時に得られるエネルギーにより、異なる一
次構造へ変化するかどうかを検証するために、ＩＣＢ法
で加速電圧１００Ｖ，イオン化電圧３０Ｖで成膜したＣ
60薄膜のイオン注入前後での赤外線吸収スペクトルとラ
マン散乱スペクトルを調べた。図１１に赤外線吸収スペ
クトルを示す。図からイオン注入前の試料においては、
Ｃ60に特有な吸収ピークが１４２９cm-1，１１８２cm-1
にみられるが、イオン注入後の試料では、これらのピー
クが消失している。この結果は、Ｃ60の赤外振動モード
が分子構造の変化により消失したものと考えられる。ま
た、イオン注入により、新しく赤外吸収ピークがあらわ
れていないことから、炭素以外の他の原子によりＣＨや
ＣＯなどの構造ができていないこともわかる。Example 10. Next, in order to verify whether or not the energy obtained when the fullerene molecule and the injected atom collide with each other changes into a different primary structure, a C film was formed by an ICB method at an acceleration voltage of 100 V and an ionization voltage of 30 V.
Infrared absorption spectra and Raman scattering spectra of 60 thin films before and after ion implantation were investigated. FIG. 11 shows the infrared absorption spectrum. From the figure, in the sample before ion implantation,
Characteristic absorption peak at C 60 is 1429cm -1, 1182cm -1
However, these peaks disappear in the sample after ion implantation. This result is considered to be because the infrared vibration mode of C 60 disappeared due to the change in the molecular structure. Further, since no new infrared absorption peak appears due to ion implantation, it can be seen that a structure such as CH or CO is not formed by an atom other than carbon.
【００９３】図１２にラマン散乱スペクトルを示す。図
からイオン注入前の試料においては、Ｃ60に特有な散乱
ピークが１５７０cm-1，１４６５cm-1，１４２４cm-1に
みられるが、イオン注入後の試料では、これらのピーク
が消失し、替わりにブロードな散乱があらわれる。この
うち特に、１３３２cm-1付近の散乱は、炭素原子間結合
の電子軌道のS ｐ3 軌道に対応しており、ダイヤモンド
的な構造が生成していると考えられる。また、ここでは
結果を図で示さないが、図と異なる条件でのイオン注入
では、S ｐ2 軌道に対応するブロードな散乱が観測され
る場合もあり、この場合には、グラファイト的構造が生
成していると考えられる。また、イオン注入後の熱処理
でこれらのブロードな散乱がシャープになり、熱処理に
より結晶化が進むことがわかった。以上のように、イオ
ン注入の条件および注入後の処理を色々変化させること
により、フラーレン薄膜の一次構造および高次構造が制
御可能なことがわかった。FIG. 12 shows the Raman scattering spectrum. In sample before ion implantation from the figure, the characteristic scattering peak at C 60 is 1570cm -1, 1465cm -1, but seen in 1424Cm -1, the samples after the ion implantation, these peaks disappear, instead Broad scattering appears. Among particular, scattering in the vicinity of 1332 cm -1 corresponds to the S p 3 orbit of electron orbitals between carbon atoms binding is believed that the diamond structure is produced. Although not shown here in figure results in the ion implantation under different conditions as FIG, sometimes broad scattering corresponding to S p 2 orbitals is observed, in this case, the graphite structure is generated it seems to do. It was also found that the broad scattering of these was sharpened by the heat treatment after the ion implantation, and the crystallization proceeded by the heat treatment. As described above, it was found that the primary structure and higher-order structure of the fullerene thin film can be controlled by variously changing the ion implantation conditions and the treatment after the implantation.
【００９４】実施例１１．先の実施例において、フラー
レン薄膜にＰをイオン注入した場合のキャリアはｎ型で
あり、Ｂを注入した場合のキャリアはｐ型であることを
示した。この結果に基づき、ｐ型およびｎ型半導体材料
に改質されたフラーレン類薄膜によりｐｎ接合を形成
し、この電圧−電流特性を評価した。図１３にｐｎ接合
素子の断面図を示す。７１はフラーレン薄膜、７２はＢ
イオン注入領域、７３はＰイオン注入領域、７４，７５
は金属電極、７６は基板である。この場合のイオン注入
条件を以下に説明する。電極上にＩＣＢ法で形成したＣ
60薄膜に対し、まずＢをイオン注入する。次にＰをイオ
ン注入する。ここで重要な点は、Ｂの注入エネルギーを
Ｐの注入エネルギーよりも大きくすることであり、これ
により、膜の厚さ方向てＢとＰの注入領域を分けて、ヘ
テロな接合を形成する点にある。Example 11. In the previous example, it was shown that the carrier when P was ion-implanted into the fullerene thin film was n-type and the carrier when B-implanted was p-type. Based on this result, a pn junction was formed with a fullerene thin film modified into p-type and n-type semiconductor materials, and the voltage-current characteristics were evaluated. FIG. 13 shows a sectional view of the pn junction element. 71 is a fullerene thin film, 72 is B
Ion implantation region, 73 is P ion implantation region, 74, 75
Is a metal electrode, and 76 is a substrate. Ion implantation conditions in this case will be described below. C formed on the electrode by the ICB method
First, B is ion-implanted into the 60 thin film. Next, P is ion-implanted. Here, the important point is to make the implantation energy of B larger than the implantation energy of P, whereby the implantation regions of B and P are divided in the thickness direction of the film to form a heterojunction. It is in.
【００９５】図１４に、図１３のＢの注入領域側の電極
を接地し、Ｐの注入領域側の電極に電圧を印加した場合
の電圧−電流特性を示す。図から、負電圧を印加した場
合には電流が流れ易く、正電圧を印加した場合には流れ
にくいという整流性を示すことがわかった。また、この
特性は、Ｂの注入領域をｐ型半導体，Ｐの注入領域をｎ
型半導体とした場合の整流性と対応していた。FIG. 14 shows the voltage-current characteristics when the electrode on the implantation region side of B in FIG. 13 is grounded and a voltage is applied to the electrode on the implantation region side of P. From the figure, it is found that the current flows easily when a negative voltage is applied, and the current hardly flows when a positive voltage is applied, which shows a rectifying property. In addition, this characteristic is that the B implantation region is a p-type semiconductor and the P implantation region is n.
This corresponds to the rectifying property when it is used as a semiconductor.
【００９６】ここでは、ｐｎ接合に基づく整流機能を示
したが、ｐｎ接合は整流素子に限らず受光素子や発光素
子も可能であり、また、ｐｎｐ型接合による電界効果型
のスイッチング素子も可能である。さらに、これらを複
数種類組み合わせた複合素子もフラーレン薄膜をベース
として形成可能である。また、フラーレン類薄膜は可視
光に対して透明な光学基板上に形成することが可能なた
め薄膜トランジスタなどディスプレイ用電子デバイスも
可能となる。Although the rectifying function based on the pn junction is shown here, the pn junction is not limited to a rectifying element, and a light receiving element or a light emitting element is also possible, and a field effect type switching element by a pnp type junction is also possible. is there. Further, a composite element in which a plurality of these are combined can be formed based on the fullerene thin film. Further, since the fullerene thin film can be formed on an optical substrate transparent to visible light, electronic devices for displays such as thin film transistors can be used.
【００９７】このようにして生成されたフラーレン類薄
膜に対する不純物原子のドーピング状態、あるいは、一
定の条件で生成する一次構造の変化したフラーレン類分
子は空気中で安定な状態を保持することができるため、
イオン注入法によるフラーレン類薄膜の物理・化学的性
質の改質方法は、産業上利用することが可能であり、特
に、新規な電子デバイスを作製するための手段として有
効である。The doping state of the fullerene thin film thus formed with impurity atoms, or the fullerene molecules with a changed primary structure generated under certain conditions can maintain a stable state in air. ,
The method for modifying the physical / chemical properties of a fullerene thin film by the ion implantation method can be industrially used, and is particularly effective as a means for producing a new electronic device.
【００９８】実施例１２．図１５は本発明の他の実施例
であるＸ線多層膜ミラーを示す図であり、例えばシリコ
ン（以下Ｓｉ）等の基板４６上に、多面体形状を有する
複数の原子からなる分子であるＣ60の炭素薄膜８１と金
（以下Ａｕ）薄膜８２を交互に積層させたものである。
また図１６は、Ｘ線多層膜ミラーの製造方法の一実施例
として、クラスターイオンビーム蒸着法により、多面体
形状を持つ複数の炭素原子からなる分子であるＣ60とＡ
ｕを用いて多層膜（図１５）を形成する構成を示す概略
図である。Example 12 FIG. 15 is a diagram showing an X-ray multilayer mirror according to another embodiment of the present invention. For example, C 60, which is a molecule composed of a plurality of atoms having a polyhedral shape, is formed on a substrate 46 such as silicon (hereinafter Si). The carbon thin film 81 and the gold (hereinafter Au) thin film 82 are alternately laminated.
In addition, FIG. 16 shows, as an example of a method of manufacturing an X-ray multilayer mirror, C 60 and A, which are molecules composed of a plurality of carbon atoms having a polyhedral shape, formed by a cluster ion beam deposition method.
FIG. 16 is a schematic diagram showing a configuration for forming a multilayer film (FIG. 15) using u.
【００９９】図１６において、１０１は真空槽、１０２
は該真空槽を排気するための排気装置、１０３はるつ
ぼ、１０４はフラーレンＣ60でるつぼ１０３に収容され
ている。１０５はるつぼ１０３を加熱するヒータ、１０
６は該ヒータからの輻射熱を遮断する熱シールド板であ
り、上記るつぼ１０３、上記ヒータ１０５及び熱シール
ド板１０６により、基板に蒸着すべき物質の蒸気を上記
真空槽１０１内に噴出して蒸気を生成する蒸気発生源１
０７が形成されている。１０８はイオン化用の電子１０
９を放出するイオン化フィラメント、１１０は該イオン
化フィラメント１０８から放出された電子を引き出す引
き出し電極、１１１は該イオン化フィラメント１０８か
らの熱輻射を遮断する熱シールド板であり、上記イオン
化フィラメント１０８、上記引き出し電極１１０及び上
記熱シールド板１１１により、上記るつぼ３からの蒸気
をイオン化するためのイオン化手段１１２が形成されて
いる。１１３は上記イオン化されたＣ60イオンまたはＣ
60の塊のイオン１１４を加速してこれをイオン化されて
いない中性Ｃ60または中性Ｃ60の塊１１５とともに基板
１１６に衝突させて薄膜を蒸着させる加速電極である。
なお、１１７はＣ60イオンまたはＣ60の塊のイオン１１
４と中性Ｃ60または中性Ｃ60の塊１１５からなる分子ビ
ームである。In FIG. 16, 101 is a vacuum chamber and 102
Is an exhaust device for exhausting the vacuum chamber, 103 is a crucible, and 104 is a fullerene C 60 housed in the crucible 103. 105 heater for heating crucible 103, 10
Reference numeral 6 denotes a heat shield plate that blocks radiant heat from the heater, and the crucible 103, the heater 105, and the heat shield plate 106 eject vapor of a substance to be vapor-deposited on the substrate into the vacuum chamber 101 to generate vapor. Generated steam source 1
07 are formed. 108 is an electron 10 for ionization
9 is an ionizing filament, 110 is an extraction electrode that draws out the electrons emitted from the ionizing filament 108, and 111 is a heat shield plate that blocks heat radiation from the ionizing filament 108. The ionizing filament 108 and the extraction electrode The ionization means 112 for ionizing the vapor from the crucible 3 is formed by the 110 and the heat shield plate 111. 113 is the above-mentioned ionized C 60 ion or C
This accelerating the ions 114 of mass 60 is accelerating electrode for depositing a thin film by colliding to the substrate 116 with mass 115 neutral C 60 or a neutral C 60 non-ionized.
Note that 117 is a C 60 ion or a C 60 lump ion 11
4 and a neutral C 60 or a mass 115 of neutral C 60 .
【０１００】また、１１８はるつぼ、１１９はＡｕでる
つぼ１１８に収容されている。１２０は上記るつぼ１１
８に電子を照射しるつぼ１１８の加熱を行うボンバード
用フィラメント、１２１は該ボンバード用フィラメント
１２０からの輻射熱を遮断する熱シールド板であり、上
記るつぼ１１８、ボンバーバ用フィラメント１２０及び
熱シールド板１２１により、基板に蒸着すべき物質の蒸
気を上記真空槽１０１内に噴出してクラスターを生成す
る蒸気発生源１２２が形成されている。１２３はイオン
化用の電子１２４を放出するイオン化フィラメント、１
２５は該イオン化フィラメント１２３から放出された電
子１２４を引き出す引き出し電極、１２６はイオン化フ
ィラメント１２３からの熱輻射を遮断する熱シールド板
であり、上記イオン化フィラメント１２３、上記引き出
し電極１２５及び上記熱シールド板１２６により、上記
るつぼ１１８からのクラスターをイオン化するためのイ
オン化手段１２７が形成されている１２８は上記イオン
化されたクラスターイオン１２９を加速してこれをイオ
ン化されていない中性クラスター１３０とともに基板１
１６に衝突させて薄膜を蒸着させる加速電極である。な
お、１３１はクラスターイオン１２９と中性クラスター
１３０とからなるクラスタービームである。１３２、１
３３はシャッタ、１３４、１３５は膜厚計、１３６は基
板１１６を回転させて蒸着薄膜の膜厚均一性を上げるた
めの回転機構である。Further, 118 is a crucible and 119 is Au and is housed in the crucible 118. 120 is the above crucible 11
8 is a bombarding filament that heats the crucible 118 by irradiating electrons, 121 is a heat shield plate that blocks radiant heat from the bombarding filament 120, and the crucible 118, the bomber bar filament 120, and the heat shield plate 121 A vapor generation source 122 is formed which ejects vapor of a substance to be vapor-deposited on the substrate into the vacuum chamber 101 to generate clusters. 123 is an ionizing filament that emits electrons 124 for ionization, 1
Reference numeral 25 is an extraction electrode for extracting the electrons 124 emitted from the ionization filament 123, and 126 is a heat shield plate for blocking heat radiation from the ionization filament 123. The ionization filament 123, the extraction electrode 125, and the heat shield plate 126 Accordingly, the ionization means 127 for ionizing the clusters from the crucible 118 is formed by 128, and the ionized cluster ions 129 are accelerated to accelerate the ionized cluster ions 129 together with the non-ionized neutral clusters 130 on the substrate 1.
16 is an accelerating electrode that collides with 16 to deposit a thin film. Note that 131 is a cluster beam composed of cluster ions 129 and neutral clusters 130. 132, 1
Reference numeral 33 is a shutter, 134 and 135 are film thickness meters, and 136 is a rotating mechanism for rotating the substrate 116 to improve the film thickness uniformity of the deposited thin film.
【０１０１】次にＸ線多層膜ミラーの製造方法について
説明する。まず、Ｃ60１０４をるつぼ３内に、Ａｕ１１
９をるつぼ１１８内に充填し、上記排気装置１０２によ
り真空槽１０１内を排気する。次いで、シャッタ１３
２、１３３を閉じた状態で、ヒータ１０５でるつぼ１０
３を数百度に加熱し、Ｃ60１０４を蒸気としてるつぼ１
０３より噴出させる。るつぼ１０３より噴出したＣ60１
０４は、Ｃ60単体もしくは二つ以上のＣ60が緩やかに結
合した状態のＣ60の塊状分子集団となる。この分子ビー
ム１１７は、イオン化フィラメント１０８から引き出し
電極１１０によって引き出された電子１０９と衝突する
ため、その一部のＣ60及びＣ60の塊がイオン化されてＣ
60イオンまたはＣ60の塊のイオン１１４となる。このＣ
60イオンまたはＣ60の塊のイオン１１４は、加速電極１
１３と引き出し電極１１０との間に形成された電界によ
り適度に加速され、イオン化されていない中性Ｃ60また
は中性Ｃ60の塊１１５がるつぼ１０３から噴射されると
きの運動エネルギーでもって基板１１６に衝突すると共
に、基板１１６に衝突し、これにより該基板１１６上に
炭素薄膜が蒸着形成されるようにする。また、ボンバー
ド用フィラメント１２０に通電して発熱せしめ、該ボン
バード用フィラメント１２０からの輻射熱により、また
は該ボンバード用フィラメント１２０から放出される熱
電子をるつぼ１１８に衝突させること、すなわち電子衝
突によって、該るつぼ１１８内のＡｕ１１９を加熱し蒸
発させる。そして該るつぼ１１８内のＡｕ１１９の蒸気
圧が０．１〜１０Ｔｏｒｒ程度になる温度に昇温する
と、るつぼ１１８から噴出した金属蒸気は、るつぼ１１
８と真空槽１０１との圧力差により断熱膨張してクラス
ターと呼ばれる、多数の原子が緩く結合した塊状原子集
団となる。Next, a method of manufacturing the X-ray multilayer mirror will be described. First, place C 60 104 in the crucible 3 and Au11.
9 is filled in the crucible 118, and the inside of the vacuum chamber 101 is exhausted by the exhaust device 102. Then, the shutter 13
With the heaters 2, 133 closed, the crucible 10 is heated by the heater 105.
Crucible 1 with 3 heated to several hundred degrees and C 60 104 as steam
Eject from 03. C 60 1 spouted from crucible 103
04 is a single C 60 or a group of C 60 massive molecules in a state where two or more C 60 are gently bonded. This molecular beam 117 collides with the electron 109 extracted from the ionization filament 108 by the extraction electrode 110, so that a part of the C 60 and C 60 mass is ionized and C
It becomes 60 ions or ions 114 of a mass of C 60 . This C
60 Ion 114 mass ion or C 60 is accelerating electrode 1
13 is moderately accelerated by an electric field formed between the extraction electrode 110 and the extraction electrode 110, and the substrate 116 has a kinetic energy when the non-ionized neutral C 60 or the lump 115 of the neutral C 60 is ejected from the crucible 103. And the substrate 116, so that a carbon thin film is formed on the substrate 116 by vapor deposition. In addition, the bombarding filament 120 is energized to generate heat, and the radiant heat from the bombarding filament 120 or the thermoelectrons emitted from the bombarding filament 120 collide with the crucible 118, that is, by the electron collision, the crucible. The Au 119 in 118 is heated and evaporated. Then, when the vapor pressure of Au 119 in the crucible 118 is raised to a temperature of about 0.1 to 10 Torr, the metal vapor ejected from the crucible 118 becomes the crucible 11.
Adiabatic expansion is caused by the pressure difference between the vacuum chamber 8 and the vacuum chamber 101, and a large number of atoms are loosely bonded to form a massive atomic group called a cluster.
【０１０２】このクラスタービーム１３１は、イオン化
フィラメント１２３から引き出し電極１２５によって引
き出された電子１２４と衝突するため、その一部のクラ
スターはそのうち一個の原子がイオン化されてクラスタ
ーイオン１２９となる。このクラスターイオン１２９は
加速電極１２８と引き出し電極１２５との間に形成され
た電界により適度に加速され、イオン化されていない中
性クラスター１３０がるつぼ１１８から噴射されるとき
の運動エネルギーでもって基板１１６に衝突すると共
に、基板１１６に衝突し、これにより該基板１１６上に
Ａｕ薄膜が蒸着形成されるようにする。シャッタ１３２
を開け、基板１１６上にＣ60による粗さ数オングストロ
ーム以下の平坦な炭素薄膜を数ｎｍ形成する。次に、シ
ャッタ１３２を閉じ、シャッタ１３３を開け、炭素薄膜
上にＡｕ薄膜を数ｎｍ形成し、シャッタ１３３を閉じ
る。This cluster beam 131 collides with the electrons 124 extracted from the ionization filament 123 by the extraction electrode 125, so that one atom of some clusters is ionized to become a cluster ion 129. The cluster ions 129 are moderately accelerated by the electric field formed between the acceleration electrode 128 and the extraction electrode 125, and the unionized neutral cluster 130 is kinetic energy when ejected from the crucible 118 to the substrate 116. At the same time as the collision, the collision with the substrate 116 causes the Au thin film to be vapor-deposited and formed on the substrate 116. Shutter 132
Then, a flat carbon thin film of C 60 having a roughness of several angstroms or less is formed on the substrate 116 by several nm. Next, the shutter 132 is closed, the shutter 133 is opened, an Au thin film of several nm is formed on the carbon thin film, and the shutter 133 is closed.
【０１０３】これを５０回以上繰り返して行うことでＸ
線多層膜ミラーが形成できる。Ｃ60蒸着側の加速エネル
ギーを、例えば、数百ｅＶとすると、イオン化されたＣ
60イオンまたはＣ60の塊のイオン１１４がもつ加速エネ
ルギーにより蒸着薄膜表面上で拡散が促進され平坦な炭
素薄膜が形成できる。また、Ａｕ蒸着側の加速エネルギ
ーを、例えば、１ＫｅＶとすると、イオン化されたクラ
スターイオン１２９がもつ加速エネルギーにより蒸着薄
膜表面上で拡散が促進され平坦なＡｕ薄膜が形成でき
る。また、どちらの場合も原子一個当りの与えられる加
速エネルギーは数ｅＶと小さいので、界面の原子を混合
させることはない。さらに、薄膜形成時に基板温度を上
げる必要はないので界面で拡散が生じることはない。こ
のため、反射率の高いＸ線多層膜ミラーが実現できる。By repeating this 50 times or more, X
A linear multilayer mirror can be formed. When the acceleration energy on the C 60 deposition side is, for example, several hundred eV, ionized C
60 ion or flat carbon film diffusion is promoted on the deposition film surface by an acceleration energy ions 114 of mass of C 60 has can be formed. If the acceleration energy on the Au deposition side is, for example, 1 KeV, the acceleration energy of the ionized cluster ions 129 promotes diffusion on the surface of the deposited thin film, and a flat Au thin film can be formed. Further, in both cases, the acceleration energy applied per atom is as small as several eV, so that atoms at the interface are not mixed. Furthermore, since it is not necessary to raise the substrate temperature when forming the thin film, diffusion does not occur at the interface. Therefore, an X-ray multilayer mirror having high reflectance can be realized.
【０１０４】実施例１３．図１７は本発明の他の実施例
であるＸ線多層膜ミラーを示す図であり、例えばＳｉ等
の基板４６上に、多面体形状を有する複数の原子からな
る分子であるＣ70の炭素薄膜１５１と白金（以下Ｐｔ）
１５２を交互に積層させたものである。また、図１８
は、Ｘ線多層膜ミラーの製造方法の別の実施例として、
多面体形状を持つ複数の原子からなる分子であるＣ70と
Ｐｔを用いて多層膜（図１７）を形成する構成を示す概
略図である。Example 13 FIG. 17 is a diagram showing an X-ray multilayer mirror according to another embodiment of the present invention. For example, a carbon thin film 151 of C 70 which is a molecule composed of a plurality of atoms having a polyhedral shape is formed on a substrate 46 such as Si. And platinum (hereinafter Pt)
152 are alternately laminated. In addition, FIG.
Is another example of the method for manufacturing the X-ray multilayer mirror,
FIG. 18 is a schematic diagram showing a configuration for forming a multilayer film (FIG. 17) using C 70 and Pt which are molecules each having a polyhedral shape and composed of a plurality of atoms.
【０１０５】図１８において２０１は真空槽、２０２は
該真空槽を排気するための排気装置、２０３はるつぼ、
２０４はフラーレンＣ70でるつぼ２０３に収容されてい
る。２０５はるつぼ２０３を加熱するヒータ、２０６は
該ヒータからの輻射熱を遮断する熱シールド板であり、
上記るつぼ２０３、上記ヒータ２０５及び熱シールド板
２０６により、基板に蒸着すべき物質の蒸気を上記真空
槽２０１内に噴出して蒸気を生成する蒸気発生源２０７
が形成されている。２０８は電子ビーム蒸着器、２０９
はＰｔで電子ビーム蒸着器、２０９はＰｔで電子ビーム
蒸着器２０８に充填されている。２１０は上記電子ビー
ム蒸着器の電子ビーム生成用フィラメントから発生され
る輻射熱を遮断する熱シールド板であり、上記電子ビー
ム蒸着器２０８及び熱シールド板２１０により、基板に
蒸着すべき物質の蒸気を上記真空槽２０１内に噴出して
蒸気を生成する電子ビーム蒸気発生源２１１が形成され
ている。２１２はアルゴン（以下Ａｒ）イオン生成器、
２１３はＡｒイオンを加速する加速電極、２１４はＡｒ
イオンビーム、２１５は該Ａｒイオンビームのビーム径
を調整するための電磁石である。なお、２１６はＣ70ま
たはＣ70の塊からなる分子ビーム、２１７はＰｔ原子ま
たはＰｔの塊からなるビームである。２１８は基板、２
１９、２２０、２２１はシャッター、２２２、２２３は
膜厚計、２２４は基板２１８を回転させて蒸着薄膜の膜
厚均一性を上げるための回転機構である。In FIG. 18, 201 is a vacuum chamber, 202 is an exhaust device for exhausting the vacuum chamber, 203 is a crucible,
A fullerene C 70 is accommodated in the crucible 203. 205 is a heater that heats the crucible 203, 206 is a heat shield plate that blocks radiant heat from the heater,
The crucible 203, the heater 205, and the heat shield plate 206 eject a vapor of a substance to be vapor-deposited on the substrate into the vacuum chamber 201 to generate vapor, thereby producing a vapor 207.
Are formed. Reference numeral 208 is an electron beam evaporator, 209
Is an electron beam vapor deposition device with Pt, and 209 is an electron beam vapor deposition device 208 with Pt. Reference numeral 210 denotes a heat shield plate that blocks radiant heat generated from the electron beam generating filament of the electron beam vaporizer, and the vapor of the substance to be vapor-deposited on the substrate is removed by the electron beam vaporizer 208 and the heat shield plate 210. An electron beam vapor generation source 211 that ejects into the vacuum chamber 201 to generate vapor is formed. 212 is an argon (Ar) ion generator,
213 is an acceleration electrode that accelerates Ar ions, and 214 is Ar
The ion beam 215 is an electromagnet for adjusting the beam diameter of the Ar ion beam. 216 is a molecular beam made of C 70 or C 70 lumps, and 217 is a beam made of Pt atoms or Pt lumps. 218 is a substrate, 2
Reference numerals 19, 220, 221 are shutters, 222, 223 are film thickness meters, and 224 is a rotation mechanism for rotating the substrate 218 to improve the film thickness uniformity of the deposited thin film.
【０１０６】次にＸ線多層膜ミラーの製造方法について
説明する。まず、Ｃ70２０４をるつぼ２０３内に、Ｐｔ
２０９を電子ビーム蒸着器２０８内に充填し、上記排気
装置２０２により真空槽２０１内を排気する。次いで、
シャッタ２１９、２２０、２２１を閉じた状態で、ヒー
タ２０５でるつぼ２０３を数百度に加熱し、Ｃ70２０４
を蒸気としてるつぼ２０３より噴出させる。るつぼ２０
３より噴出したＣ70２０４は、Ｃ70単体または二つ以上
のＣ70が緩やかに結合した状態のＣ70の塊状分子集団と
なる。この分子ビーム２１６がるつぼ２０３から噴出さ
れるときの運動エネルギーでもって基板２１８に衝突
し、これにより該基板２１８上に炭素薄膜が蒸着形成さ
れるようにする。また、電子ビーム蒸着器２０８の電子
ビーム生成用フィラメントに通電せしめ電子ビームを生
成し電子ビーム蒸着器２０８に充填したＰｔ２０９に電
子ビームを照射する。電子ビームが照射されたＰｔ２０
９は電子ビームのエネルギーにより液化し蒸発する。Next, a method of manufacturing the X-ray multilayer mirror will be described. First, C 70 204 is placed in the crucible 203 and Pt.
The electron beam vaporizer 208 is filled with 209, and the inside of the vacuum chamber 201 is exhausted by the exhaust device 202. Then
With the shutters 219, 220, and 221 closed, the crucible 203 was heated to several hundred degrees by the heater 205, and C 70 204
Is ejected from the crucible 203 as steam. Crucible 20
C 70 204 ejected from No. 3 becomes a bulk molecular group of C 70 in a state where C 70 alone or two or more C 70 are gently bonded. The molecular beam 216 collides with the substrate 218 by the kinetic energy when the molecular beam 216 is ejected from the crucible 203, so that a carbon thin film is formed on the substrate 218 by vapor deposition. Further, the filament for electron beam generation of the electron beam vapor deposition device 208 is energized to generate an electron beam, and the Pt 209 filled in the electron beam vapor deposition device 208 is irradiated with the electron beam. Pt20 irradiated with electron beam
9 is liquefied and evaporated by the energy of the electron beam.
【０１０７】電子ビーム蒸着器２０８より噴出したＰｔ
２０９は、Ｐｔ単体もしくは二つ以上のＰｔが緩やかに
結合した状態のＰｔ塊状分子集団となる。このビーム２
１７がるつぼ２０３から噴出されるときの運動エネルギ
ーでもって基板２１８に衝突し、これにより該基板２１
８上にＰｔ薄膜が蒸着形成されるようにする。次に、Ａ
ｒイオン生成器２１２より発生したＡｒイオンを加速電
極２１３により加速エネルギーを与え、電磁石２１５に
より基板２１８全体にＡｒイオンビーム２１４が照射さ
れるようにビーム径を調整する。シャッタ２１９、２２
１を開け、基板２１８上にＣ70による粗さ数オングスト
ローム以下の平坦な炭素薄膜を数ｎｍ形成する。次に、
シャッタ２１９を閉じ、シャッタ２２０を開け、炭素薄
膜上にＰｔ薄膜を数ｎｍ形成し、シャッタ２２０を閉じ
る。Pt ejected from the electron beam evaporator 208
209 is a Pt bulk molecular group in a state where Pt is a single substance or two or more Pts are gently bonded. This beam 2
17 collides with the substrate 218 with the kinetic energy of the ejected 17 from the crucible 203, whereby the substrate 21
8 so that a Pt thin film is formed by vapor deposition. Next, A
The Ar ions generated from the r-ion generator 212 are given acceleration energy by the acceleration electrode 213, and the beam diameter is adjusted by the electromagnet 215 so that the entire substrate 218 is irradiated with the Ar ion beam 214. Shutters 219 and 22
1 Open, a few nm or less is formed flat carbon film roughness several angstroms by C 70 on the substrate 218. next,
The shutter 219 is closed, the shutter 220 is opened, a Pt thin film of several nm is formed on the carbon thin film, and the shutter 220 is closed.
【０１０８】これを５０回以上繰り返して行うことでＸ
線多層膜ミラーが形成できる。炭素薄膜、Ｐｔ薄膜形成
中にＡｒイオンビーム２１４を、例えば、膜表面すれす
れの角度（数度）で入射させ、加速エネルギーを調整す
ることで、薄膜表面で凸状になった部分をＡｒイオンに
与えられた加速エネルギーにより削り取ったり、表面上
のＣ70やＰｔを拡散させて、平坦化することにより、平
坦な炭素薄膜、Ｐｔ薄膜が形成できる。膜表面すれすれ
の角度（数度）で入射させることにより、加速エネルギ
ーを高くした場合でも、下地の薄膜の表面を乱すことや
膜中にＡｒイオンが入り込むことがない。さらに、薄膜
形成時に基板温度を上げる必要はないので界面で拡散が
生じることはない。このため、反射率の高いＸ線多層膜
ミラーが実現できる。By repeating this 50 times or more, X
A linear multilayer mirror can be formed. During the formation of the carbon thin film and the Pt thin film, for example, the Ar ion beam 214 is made incident at an angle (several degrees) at which the film surface is grazing, and the acceleration energy is adjusted, so that the convex portion on the thin film surface becomes Ar ions. A flat carbon thin film or a Pt thin film can be formed by shaving with a given acceleration energy or by diffusing C 70 or Pt on the surface to flatten it. Even when the accelerating energy is increased by making the film incident on the film surface at an angle (several degrees), the surface of the underlying thin film is not disturbed and Ar ions do not enter the film. Furthermore, since it is not necessary to raise the substrate temperature when forming the thin film, diffusion does not occur at the interface. Therefore, an X-ray multilayer mirror having high reflectance can be realized.
【０１０９】なお、上記実施例１２，１３、では、多面
体形状を持つ複数の炭素原子からなる分子として、フラ
ーレンと呼ばれるＣ60、Ｃ70を用いた場合について述べ
たが、これに限るものではない。例えば、Ｃ75、Ｃ78、
Ｃ80等のフラーレンを用いても同様の効果をそうするこ
とは言うまでもない。また、円筒あるいはらせん形状を
持つ複数の炭素原子からなる分子として、バッキーチュ
ーブ（カーボンナノチューブ）を用いても同様の効果を
奏する。In Examples 12 and 13 described above, C 60 and C 70 called fullerenes were used as the molecule composed of a plurality of carbon atoms having a polyhedral shape, but the present invention is not limited to this. . For example, C 75 , C 78 ,
It goes without saying that the same effect can be obtained by using fullerenes such as C 80 . The same effect can be obtained by using a bucky tube (carbon nanotube) as a molecule composed of a plurality of carbon atoms having a cylindrical or spiral shape.
【０１１０】また、上記実施例１２，１３では、Ｘ線多
層膜ミラーを形成する密度の高い薄膜の材料として、金
属のＡｕ、Ｐｔを用いた場合について述べたが、これに
限るものではない。また、上記実施例１３では、多面体
形状を持つ複数の炭素原子からなる分子以外の原子とし
て、不活性ガスのＡｒを用いた場合について述べたが、
これに限るものではない。Further, in the above-mentioned Examples 12 and 13, the case where metal Au or Pt was used as the material of the thin film having a high density for forming the X-ray multilayer mirror was described, but the present invention is not limited to this. Further, in the above-mentioned Example 13, a case was described in which an inert gas Ar was used as atoms other than the molecule composed of a plurality of carbon atoms having a polyhedral shape.
It is not limited to this.
【０１１１】[0111]
【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、前記分子または前記分子以外の分子または原子を
一つ以上イオン化し加速して蒸着するので、炭素分子を
表面において拡散させることができ、またスパッタの作
用により表面の凹凸を取り除くことができる。したがっ
て平坦な炭素薄膜を形成する効果がある。As described above, according to the first aspect of the present invention, since one or more molecules or atoms other than the molecules are ionized and accelerated for vapor deposition, carbon molecules are diffused on the surface. It is possible to remove irregularities on the surface by the action of sputtering. Therefore, there is an effect of forming a flat carbon thin film.
【０１１２】また、請求項２記載の発明によれば、多面
体形状の複数の炭素原子からなる分子をフラーレン類と
したので、炭素原子より蒸気圧が低く数百度の加熱で蒸
着する効果がある。According to the second aspect of the present invention, since the molecules composed of a plurality of polyhedral carbon atoms are fullerenes, the vapor pressure is lower than that of carbon atoms, and vapor deposition is possible by heating at several hundred degrees.
【０１１３】また、請求項３の発明によれば、フラーレ
ン類をイオン化する際に、少なくとも２個以上のクラス
ターを形成させた後、イオン化し加速して蒸着するの
で、炭素薄膜の構造制御をきめ細かく正確に実施する効
果がある。According to the third aspect of the invention, when the fullerenes are ionized, at least two or more clusters are formed, and then ionized and accelerated for vapor deposition, so that the structure of the carbon thin film can be finely controlled. It has the effect of being implemented accurately.
【０１１４】また、請求項４記載の発明によれば、フラ
ーレン類として球殻状または球殻断片状の炭素分子 Ｃｎ（ｎ＝１８〜５００） を単一種類または複数種類混合して用いるので、平坦な
炭素薄膜を形成する効果がある。According to the invention described in claim 4, since the carbon molecules Cn (n = 18 to 500) in the form of spherical shells or fragments of spherical shells are used as fullerenes, a single kind or a mixture of plural kinds is used. It has the effect of forming a flat carbon thin film.
【０１１５】また、請求項５記載の発明によれば、円筒
またはらせん形のいずれかの形状を有する複数の炭素原
子からなる分子をカーボンナノチューブとしたので、炭
素原子より蒸気圧が低く数百度の加熱で蒸着する効果が
ある。According to the fifth aspect of the invention, since the molecule composed of a plurality of carbon atoms having either a cylindrical shape or a spiral shape is a carbon nanotube, the vapor pressure is lower than that of a carbon atom and is several hundred degrees. It has the effect of vapor deposition by heating.
【０１１６】また、請求項６記載の発明によれば、前記
分子または前記分子以外の分子または原子を加速する際
の加速エネルギーを前記分子の結合エネルギーより大と
するので、炭素分子が崩れ、非晶質の平坦な炭素薄膜を
形成する効果がある。Further, according to the invention of claim 6, the acceleration energy for accelerating the molecule or a molecule or atom other than the molecule is made larger than the binding energy of the molecule, so that the carbon molecule collapses and It has an effect of forming a flat carbon thin film.
【０１１７】また、請求項７記載の発明によれば、炭素
薄膜にイオン注入するので、炭素薄膜の物理的および化
学的性質を広範囲に改質する効果がある。According to the invention described in claim 7, since the carbon thin film is ion-implanted, there is an effect that the physical and chemical properties of the carbon thin film are modified in a wide range.
【０１１８】また、請求項８記載の発明によれば、炭素
薄膜にイオン注入すると共に熱処理を行うので、炭素薄
膜の物理的および化学的性質をさらに広範囲に改質する
効果がある。According to the invention described in claim 8, since the carbon thin film is ion-implanted and heat-treated, the physical and chemical properties of the carbon thin film can be modified in a wider range.
【０１１９】また、請求項９記載の発明によれば、多面
体形状の複数の炭素原子からなる分子をフラーレン類と
したので、フラーレン類薄膜の物理的および化学的性質
を広範囲に改質する効果がある。Further, according to the invention described in claim 9, since the molecule composed of a plurality of carbon atoms in a polyhedral shape is made into fullerenes, the effect of widely modifying the physical and chemical properties of a fullerene thin film can be obtained. is there.
【０１２０】また、請求項１０記載の発明によれば、フ
ラーレン類は、球殻状または球殻断片状の炭素分子 Ｃｎ（ｎ＝１８〜５００） を１種以上含有するので、平坦性に優れたフラーレン類
薄膜の物理的および化学的性質を広範囲に改質する効果
がある。According to the tenth aspect of the invention, the fullerene contains at least one carbon molecule Cn (n = 18 to 500) in the shape of a spherical shell or a fragment of a spherical shell, and thus is excellent in flatness. It has the effect of extensively modifying the physical and chemical properties of fullerene thin films.
【０１２１】また、請求項１１記載の発明によれば、円
筒またはらせん形のいずれかの形状を有する複数の炭素
原子からなる分子をカーボンナノチューブとしたので、
カーボンナノチューブ薄膜の物理的および化学的性質を
広範囲に改質する効果がある。According to the eleventh aspect of the invention, since the molecule composed of a plurality of carbon atoms having either a cylindrical shape or a spiral shape is a carbon nanotube,
It has the effect of extensively modifying the physical and chemical properties of carbon nanotube thin films.
【０１２２】また、請求項１２記載の発明によれば、イ
オン注入に用いるイオンの種類として 1Ｈ， 4Ｈｅ， 7
Ｌｉ，11Ｂ，12Ｃ，20Ｎｅ，23Ｎａ，24Ｍｇ，28Ｓｉ，
27Ａｌ，31Ｐ，39Ｋ，63Ｃｕ，75Ａｓ，85Ｒｂ，133 Ｃ
S を単一種類または複数種類用いるので、炭素薄膜の物
理的および化学的性質を広範囲に改質する効果がある。According to the twelfth aspect of the invention, the types of ions used for ion implantation are 1 H, 4 He and 7
Li, 11 B, 12 C, 20 Ne, 23 Na, 24 Mg, 28 Si,
27 Al, 31 P, 39 K, 63 Cu, 75 As, 85 Rb, 133 C
Since S is used in a single kind or in plural kinds, it has an effect of widely modifying the physical and chemical properties of the carbon thin film.
【０１２３】また、請求項１３記載の発明によれば、フ
ラーレン類薄膜の電気伝導度を １０-9ジーメンス／cm〜１０3 ジーメンス／cm の範囲で制御するので、フラーレン類薄膜を半導体材料
に改質する効果がある。According to the invention described in claim 13, since the electric conductivity of the fullerene thin film is controlled within the range of 10 −9 Siemens / cm to 10 3 Siemens / cm, the fullerene thin film is changed to a semiconductor material. There is a quality effect.
【０１２４】また、請求項１４記載の発明によれば、炭
素薄膜を、グラファイト構造を有する薄膜、ダイヤモン
ド構造を有する薄膜、ｐ型半導体材料およびｎ型半導体
材料のいずれかに改質するので、炭素薄膜を電子デバイ
スに好適な特性に改質する効果がある。According to the fourteenth aspect of the invention, the carbon thin film is reformed to any one of a thin film having a graphite structure, a thin film having a diamond structure, a p-type semiconductor material and an n-type semiconductor material. It has the effect of modifying the thin film to have characteristics suitable for electronic devices.
【０１２５】また、請求項１５記載の発明によれば、フ
ラーレン類薄膜は、クラスターイオンビーム（ＩＣＢ）
法により形成されているので、平坦性に優れたフラーレ
ン類薄膜を改質する効果がある。According to the invention described in claim 15, the fullerene thin film is a cluster ion beam (ICB).
Since it is formed by the method, it has an effect of modifying a fullerene thin film having excellent flatness.
【０１２６】また、請求項１６記載の発明によれば、改
質されたフラーレン類薄膜を、単一種類または複数種類
組み合わせて素子としたので、高温動作できる電子デバ
イスが得られる効果がある。According to the sixteenth aspect of the invention, since the modified fullerene thin film is used as an element by combining a single type or a plurality of types, there is an effect that an electronic device capable of high temperature operation can be obtained.
【０１２７】また、請求項１７記載の発明によれば、ｐ
型およびｎ型半導体材料に改質されたフラーレン類薄膜
によりｐｎ接合を形成し、整流素子、スイッチング素
子、受光素子および発光素子のいずれか、あるいはこれ
らを複数種類組み合わせた複合素子としたので、高温動
作できる電子デバイスが得られる効果がある。Further, according to the invention of claim 17, p
Since a pn junction is formed by a fullerene thin film modified into a n-type semiconductor material and an n-type semiconductor material, any one of a rectifying element, a switching element, a light receiving element and a light emitting element, or a composite element in which a plurality of these types are combined is used. There is an effect that an electronic device that can operate is obtained.
【０１２８】また、請求項１８記載の発明によれば、前
記素子を、可視光に対して透明な光学基板上に形成した
ので、ディスプレイ等の光エレクトロニクスに応用可能
な電子デバイスが得られる効果があり、新規な電子デバ
イスを提供することができる効果がある。According to the eighteenth aspect of the invention, since the element is formed on the optical substrate transparent to visible light, there is an effect that an electronic device applicable to optical electronics such as a display can be obtained. There is an effect that a new electronic device can be provided.
【０１２９】また、請求項１９記載の発明によれば、多
層膜の少なくとも一層を、多面体、円筒またはらせん形
のいずれか１種の形状を有する複数の炭素原子からなる
分子により構成したので、Ｘ線多層膜の反射率を上昇さ
せる効果がある。According to the nineteenth aspect of the present invention, since at least one layer of the multilayer film is composed of a molecule composed of a plurality of carbon atoms having any one shape of polyhedron, cylinder or spiral, X This has the effect of increasing the reflectance of the linear multilayer film.
【０１３０】また、請求項２０または２１のいずれか１
項記載の発明によれば、多面体形状の複数の炭素原子か
らなる分子をフラーレン類としたので、Ｘ線多層膜の反
射率を上昇させる効果がある。Further, either claim 20 or claim 1
According to the invention described in the item (1), the molecule composed of a plurality of carbon atoms in a polyhedron shape is a fullerene, so that there is an effect of increasing the reflectance of the X-ray multilayer film.
【０１３１】また、請求項２２記載の発明によれば、円
筒またはらせん形のいずれかの形状を有する複数の炭素
原子からなる分子をカーボンナノチューブとしたので、
Ｘ線多層膜の反射率を上昇させる効果がある。According to the twenty-second aspect of the invention, since the molecule composed of a plurality of carbon atoms having either a cylindrical shape or a spiral shape is a carbon nanotube,
This has the effect of increasing the reflectance of the X-ray multilayer film.
【０１３２】また、請求項２３記載の発明によれば、多
層膜は、フラーレン類薄膜と金属薄膜を交互に積層した
ので、Ｘ線多層膜の反射率をさらに上昇させる効果があ
る。According to the twenty-third aspect of the invention, since the fullerene film and the metal thin film are alternately laminated in the multilayer film, there is an effect of further increasing the reflectance of the X-ray multilayer film.
【０１３３】また、請求項２４記載の発明によれば、多
面体、円筒またはらせん形のいずれか１種の形状を有す
る複数の炭素原子からなる分子を薄膜状に形成するの
で、Ｘ線多層膜の反射率を上昇させる炭素薄膜を形成す
る効果がある。According to the twenty-fourth aspect of the invention, since the molecule composed of a plurality of carbon atoms having any one shape of polyhedron, cylinder or spiral is formed into a thin film, the X-ray multilayer film It has the effect of forming a carbon thin film that increases the reflectance.
【０１３４】また、請求項２５記載の発明によれば、分
子または原子を１つ以上イオン化し加速して蒸着するの
で、炭素分子を表面において拡散させることができ、ま
たスパッタの作用により表面の凹凸を取り除くことがで
き、したがって平坦な炭素薄膜を形成する効果がある。According to the twenty-fifth aspect of the present invention, since one or more molecules or atoms are ionized and accelerated for vapor deposition, carbon molecules can be diffused on the surface, and the surface irregularities are caused by the action of sputtering. Can be removed, thus having the effect of forming a flat carbon thin film.
【０１３５】また、請求項２６記載の発明によれば、多
面体形状の複数の炭素原子からなる分子をフラーレン類
とするので、炭素原子より蒸気圧が低く数百度の加熱で
蒸着する効果がある。Further, according to the twenty-sixth aspect of the invention, since the polyhedral molecule composed of a plurality of carbon atoms is a fullerene, the vapor pressure is lower than that of carbon atoms, and there is an effect of vapor deposition by heating at several hundred degrees.
【０１３６】また、請求項２７記載の発明によれば、フ
ラーレン類をイオン化する際に、少なくとも２個以上の
クラスターを形成させるので、構造制御をきめ細かく正
確に実施する効果がある。According to the twenty-seventh aspect of the invention, since at least two or more clusters are formed when the fullerenes are ionized, there is an effect of finely and accurately controlling the structure.
【０１３７】また、請求項２８記載の発明によれば、円
筒またはらせん形のいずれかの形状を有する複数の炭素
原子からなる分子をカーボンナノチューブとするので、
炭素原子より蒸気圧が低く数百度の加熱で蒸着する効果
がある。According to the twenty-eighth aspect of the invention, since the molecule consisting of a plurality of carbon atoms having either a cylindrical shape or a spiral shape is a carbon nanotube,
It has a vapor pressure lower than that of carbon atoms and has the effect of vapor deposition by heating at several hundred degrees.
【図１】この発明の炭素薄膜形成法に用いた装置を示す
断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an apparatus used in a carbon thin film forming method of the present invention.
【図２】フラーレン分子をイオン化および加速して薄膜
を形成する装置の概略図である。FIG. 2 is a schematic view of an apparatus for ionizing and accelerating fullerene molecules to form a thin film.
【図３】フラーレン分子をイオン化および加速（イオン
化電圧６０Ｖ、加速電圧５００Ｖ）して薄膜を形成した
時と、イオン化および加速を行わずに薄膜を形成した時
のＸ線回折による薄膜構造の比較図である。FIG. 3 is a comparison diagram of thin film structures by X-ray diffraction when a thin film is formed by ionizing and accelerating fullerene molecules (ionization voltage 60 V, acceleration voltage 500 V) and when a thin film is formed without ionization and acceleration. Is.
【図４】フラーレン分子をイオン化および加速（イオン
化電圧６０Ｖ、加速電圧１００Ｖ）して薄膜を形成した
時と、イオン化および加速を行わずに薄膜を形成した時
のＸ線回折による薄膜構造の比較図である。FIG. 4 is a comparison diagram of thin film structures by X-ray diffraction when a fullerene molecule is ionized and accelerated (ionization voltage 60 V, acceleration voltage 100 V) to form a thin film, and when a thin film is formed without ionization and acceleration. Is.
【図５】フラーレン分子をイオン化および加速（イオン
化電圧６０Ｖ、加速電圧８００Ｖ）して薄膜を形成した
時のＸ線回折による薄膜構造評価図である。FIG. 5 is a thin film structure evaluation diagram by X-ray diffraction when a fullerene molecule is ionized and accelerated (ionization voltage 60 V, acceleration voltage 800 V) to form a thin film.
【図６】この発明による、フラーレン薄膜へのＢのイオ
ン注入の効果の一実施例を示す電気伝導度と注入エネル
ギーとの関係のグラフ図である。FIG. 6 is a graph showing the relationship between electrical conductivity and implantation energy showing an example of the effect of B ion implantation into a fullerene thin film according to the present invention.
【図７】この発明による、フラーレン薄膜へのＰのイオ
ン注入の効果の一実施例を示す電気伝導度と注入イオン
量との関係のグラフ図である。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the electrical conductivity and the amount of implanted ions, showing an example of the effect of the ion implantation of P into a fullerene thin film according to the present invention.
【図８】この発明による、フラーレン薄膜へのＰとＢの
イオン注入の効果の一実施例を示す電気伝導度の温度効
果のグラフ図である。FIG. 8 is a graph showing the temperature effect of electrical conductivity showing an example of the effect of ion implantation of P and B into a fullerene thin film according to the present invention.
【図９】この発明による、フラーレン薄膜へのＭｇのイ
オン注入の効果の一実施例を示す電気伝導度の温度効果
のグラフ図である。FIG. 9 is a graph showing the temperature effect of electric conductivity showing an example of the effect of ion implantation of Mg into a fullerene thin film according to the present invention.
【図１０】この発明による、フラーレン薄膜へのＫのイ
オン注入の効果の一実施例を示す電気伝導度の温度効果
のグラフ図である。FIG. 10 is a graph showing the effect of temperature on electrical conductivity showing an example of the effect of ion implantation of K into a fullerene thin film according to the present invention.
【図１１】この発明による、フラーレン薄膜へのイオン
注入の効果の一実施例を示す赤外線吸収スペクトルのグ
ラフ図である。FIG. 11 is a graph of an infrared absorption spectrum showing an example of the effect of ion implantation into a fullerene thin film according to the present invention.
【図１２】この発明による、フラーレン薄膜へのイオン
注入の効果の一実施例を示すラマン散乱スペクトルのグ
ラフ図である。FIG. 12 is a Raman scattering spectrum graph showing an example of the effect of ion implantation into a fullerene thin film according to the present invention.
【図１３】この発明による電子デバイスの一実施例を示
すｐｎ接合素子の断面図である。FIG. 13 is a sectional view of a pn junction element showing an embodiment of an electronic device according to the present invention.
【図１４】この発明によるｐｎ接合素子の電圧−電流特
性図である。FIG. 14 is a voltage-current characteristic diagram of the pn junction element according to the present invention.
【図１５】この発明のＸ線多層膜ミラーの一例を示す断
面図である。FIG. 15 is a sectional view showing an example of an X-ray multilayer mirror of the present invention.
【図１６】この発明のＸ線多層膜ミラー製造方法に用い
た装置を示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view showing an apparatus used in the method for producing an X-ray multilayer mirror of the present invention.
【図１７】この発明のＸ線多層膜ミラーの他の一例を示
す断面図である。FIG. 17 is a sectional view showing another example of the X-ray multilayer mirror of the present invention.
【図１８】この発明のＸ線多層膜ミラー製造方法に用い
た別の装置を示す断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view showing another device used in the method for manufacturing an X-ray multilayer mirror of the present invention.
【図１９】従来の結晶性の高いフラーレン薄膜形成方法
の概略図である。FIG. 19 is a schematic view of a conventional method of forming a fullerene thin film having high crystallinity.
【図２０】従来の方法によるフラーレン薄膜への不純物
ドーピングに用いられる高真空容器を示す構成図であ
る。FIG. 20 is a configuration diagram showing a high vacuum container used for doping impurities into a fullerene thin film by a conventional method.
３４ Ｃ60 ３８ イオン化フィラメント ３９ 電子 ４２ イオン化手段 ４４ Ｃ60イオンまたはＣ60の塊のイオン ４５ 中性Ｃ60または中性Ｃ60の塊 ４６ 基板 ４７ 分子ビーム ５１ アルカリハライドやマイカなどの結晶性基板 ５２ フラーレン薄膜 ５３ フラーレン ５４ るつぼ ５５ るつぼ蓋 ５６ るつぼを加熱するためのフィラメント ５７ 分子あるいはクラスターをイオン化するためのフ
ィラメント ５８ 熱電子 ５９ 引き出し電極 ６０ 加速電極 ６１ シャッター ６２ イオン化したフラーレン分子あるいはフラーレン
クラスター ６３ 基板ホルダー ６４ ヒータ ６５ コントローラ ６６ 真空槽 ６７ 真空排気装置 ７１ フラーレン薄膜 ７２ Ｂイオン注入領域 ７３ Ｐイオン注入領域 ７４ 金属電極 ７５ 金属電極 ７６ 基板 ８１ 炭素薄膜 ８２ Ａｕ薄膜 １０４ Ｃ60 １１４ Ｃ60イオンまたはＣ60の塊のイオン １１５ 中性Ｃ60または中性Ｃ60の塊 １１６ 基板 １１７ 分子ビーム １１９ Ａｕ １２４ 電子 １２９ クラスターイオン １３０ 中性クラスター １３１ クラスタービーム １５１ 炭素薄膜 １５２ Ｐｔ薄膜 ２０４ Ｃ70 ２０９ Ｐｔ ２１４ Ａｒイオンビーム ２１６ Ｃ70またはＣ70の塊からなる分子ビーム ２１７ Ｐｔ原子またはＰｔの塊からなるビーム ２１８ 基板34 C 60 38 Ionizing filament 39 Electron 42 Ionizing means 44 C 60 ion or ion of C 60 mass 45 neutral C 60 or mass of neutral C 60 46 substrate 47 molecular beam 51 crystalline substrate such as alkali halide or mica 52 Fullerene thin film 53 Fullerene 54 Crucible 55 Crucible lid 56 Filament for heating crucible 57 Filament for ionizing molecules or clusters 58 Thermoelectrons 59 Extraction electrode 60 Accelerating electrode 61 Shutter 62 62 Ionized fullerene molecule or fullerene cluster 63 Substrate holder 64 Heater 65 Controller 66 Vacuum tank 67 Vacuum exhaust device 71 Fullerene thin film 72 B ion implantation region 73 P ion implantation region 74 Metal electrode 75 Metal electrode 76 Substrate 81 Carbon thin film 82 u thin film 104 C 60 114 C 60 ion or C 60 mass ion 115 neutral C 60 or lumps 116 substrate 117 molecular beam 119 Au 124 e-129 cluster ion 130 neutral clusters 131 cluster beam 151 carbon thin film of neutral C 60 of 152 Pt thin film 204 C 70 209 Pt 214 Ar ion beam 216 Molecular beam 217 composed of C 70 or C 70 lumps Beam 218 composed of Pt atoms or Pt lumps 218 Substrate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 5/08 Ａ 9224−2Ｋ Ｇ２１Ｋ 1/06 Ｄ 8607−2Ｇ Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｍ 8422−4Ｍ 29/91 39/12 ＺＡＡ 9276−4Ｍ // Ｈ０１Ｌ 31/10 (72)発明者 磯田 悟 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社中央研究所内 (72)発明者 秋山 浩一 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社中央研究所内 (72)発明者 中原 武彦 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical display location G02B 5/08 A 9224-2K G21K 1/06 D 8607-2G H01L 21/203 M 8422-4M 29 / 91 39/12 ZAA 9276-4M // H01L 31/10 (72) Inventor Satoru Isoda 8-1-1 Tsukaguchihonmachi, Amagasaki City Mitsubishi Electric Corporation Central Research Laboratory (72) Koichi Akiyama Tsukaguchihonmachi, Amagasaki City 8-1-1, Central Research Laboratory, Mitsubishi Electric Corporation (72) Inventor Takehiko Nakahara 8-1-1, Tsukaguchihonmachi, Amagasaki City Mitsubishi Electric Corporation
Claims (28)
のいずれか１種の形状を有する複数の炭素原子からなる
分子を薄膜状に形成する際に、前記分子または前記分子
以外の分子または原子を一つ以上イオン化し加速して蒸
着することを特徴とする炭素薄膜の形成方法。1. A molecule or an atom other than the molecule when forming a thin film of a molecule composed of a plurality of carbon atoms having any one shape of a polyhedron, a cylinder and a spiral on a substrate. A method for forming a carbon thin film, which comprises ionizing one or more ions and accelerating the vapor deposition.
る分子がフラーレン類であることを特徴とする請求項１
記載の炭素薄膜の形成方法。2. The polyhedral molecule composed of a plurality of carbon atoms is a fullerene.
A method for forming a carbon thin film as described above.
少なくとも２個以上のクラスターを形成させた後、イオ
ン化し加速して蒸着することを特徴とする請求項２記載
の炭素薄膜の形成方法。3. When ionizing the fullerenes,
The method for forming a carbon thin film according to claim 2, wherein at least two or more clusters are formed, and then ionized and accelerated for vapor deposition.
殻断片状の炭素分子 Ｃｎ（ｎ＝１８〜５００） を単一種類または複数種類混合して用いることを特徴と
する請求項２または３のいずれか１項記載の炭素薄膜の
形成方法。4. A spherical shell-shaped or spherical shell-fragmented carbon molecule Cn (n = 18 to 500) C1 (n = 18 to 500) is used as said fullerene or a mixture thereof is used. The method for forming a carbon thin film according to claim 1.
状を有する複数の炭素原子からなる分子がカーボンナノ
チューブであることを特徴とする請求項１記載の炭素薄
膜の形成方法。5. The method for forming a carbon thin film according to claim 1, wherein the molecule composed of a plurality of carbon atoms having either a cylindrical shape or a spiral shape is a carbon nanotube.
は原子を加速する際の加速エネルギーが、前記分子の結
合エネルギーより大であることを特徴とする請求項１記
載の炭素薄膜の形成方法。6. The method for forming a carbon thin film according to claim 1, wherein an acceleration energy for accelerating the molecule or a molecule or an atom other than the molecule is larger than a binding energy of the molecule.
１種の形状を有する複数の炭素原子からなる分子を薄膜
状に形成した炭素薄膜に、イオン注入することを特徴と
する炭素薄膜の改質方法。7. A carbon thin film modified by ion-implanting into a thin carbon film, which is a thin film of molecules composed of a plurality of carbon atoms having any one shape of polyhedron, cylinder or spiral. Method.
１種の形状を有する複数の炭素原子からなる分子を薄膜
状に形成した炭素薄膜に、イオン注入すると共に熱処理
を行うことを特徴とする炭素薄膜の改質方法。8. A carbon thin film formed by forming molecules of a plurality of carbon atoms having any one shape of a polyhedron, a cylinder or a spiral into a thin film, and performing ion implantation and heat treatment. Method of modifying thin film.
る分子がフラーレン類であることを特徴とする請求項７
または８のいずれか１項記載の炭素薄膜の改質方法。9. The polyhedral molecule composed of a plurality of carbon atoms is a fullerene.
Or the method for modifying a carbon thin film according to any one of 8 above.
殻断片状の炭素分子 Ｃｎ（ｎ＝１８〜５００） を１種以上含有することを特徴とする請求項９記載の炭
素薄膜の改質方法。10. The modified carbon thin film according to claim 9, wherein the fullerene contains one or more spherical shell-shaped or spherical shell-fragmented carbon molecules Cn (n = 18 to 500). Method.
形状を有する複数の炭素原子からなる分子がカーボンナ
ノチューブであることを特徴とする請求項７または８の
いずれか１項記載の炭素薄膜の改質方法。11. The carbon thin film according to claim 7, wherein the molecule composed of a plurality of carbon atoms having either a cylindrical shape or a spiral shape is a carbon nanotube. Quality method.
として 1Ｈ， 4Ｈｅ， 7Ｌｉ，11Ｂ，12Ｃ，20Ｎｅ，23
Ｎａ，24Ｍｇ，28Ｓｉ，27Ａｌ，31Ｐ，39Ｋ，63Ｃｕ，
75Ａｓ，85Ｒｂ，133 ＣS を単一種類または複数種類用
いることを特徴とする請求項７ないし１１のいずれか１
項記載の炭素薄膜の改質方法。12. The types of ions used for the ion implantation are 1 H, 4 He, 7 Li, 11 B, 12 C, 20 Ne, and 23.
Na, 24 Mg, 28 Si, 27 Al, 31 P, 39 K, 63 Cu,
One or more of 75 As, 85 Rb, and 133 C S are used, and any one of claims 7 to 11 is used.
A method of modifying a carbon thin film according to the item.
は１２のいずれか１項記載の炭素薄膜の改質方法。13. The electrical conductivity of the thin film of fullerenes is controlled within a range of 10 −9 Siemens / cm to 10 3 Siemens / cm 2, wherein the fullerene thin film is controlled. Method for modifying carbon thin film.
有する薄膜、ダイヤモンド構造を有する薄膜、ｐ型半導
体材料およびｎ型半導体材料のいずれかに改質すること
を特徴とする請求項７ないし１２のいずれか１項記載の
炭素薄膜の改質方法。14. The carbon thin film is modified into any one of a thin film having a graphite structure, a thin film having a diamond structure, a p-type semiconductor material, and an n-type semiconductor material. The method for modifying a carbon thin film according to item 1.
イオンビーム（ＩＣＢ）法により形成されていることを
特徴とする請求項９，１０，１２，１３または１４のい
ずれか１項記載の炭素薄膜の改質方法。15. The carbon thin film according to claim 9, 10, 12, 13 or 14, wherein the fullerene thin film is formed by a cluster ion beam (ICB) method. Quality method.
ずれか１項記載の炭素薄膜の改質方法により改質された
フラーレン類薄膜を、単一種類または複数種類組み合わ
せて素子としたことを特徴とする電子デバイス。16. A fullerene thin film modified by the method for modifying a carbon thin film according to claim 9, 10, 12 or 15 is used as an element by combining a single kind or a plurality of kinds. Characterized electronic device.
たフラーレン類薄膜によりｐｎ接合を形成し、整流素
子、スイッチング素子、受光素子または発光素子のいず
れか、あるいはこれらを複数種類組み合わせた複合素子
であることを特徴とする請求項１６記載の電子デバイ
ス。17. A rectifying element, a switching element, a light receiving element, or a light emitting element, or a combination of a plurality of types thereof, in which a pn junction is formed by a fullerene thin film modified to a p-type or n-type semiconductor material. The electronic device according to claim 16, which is an element.
学基板上に形成したことを特徴とする請求項１６または
１７のいずれか１項記載の記載の電子デバイス。18. The electronic device according to claim 16, wherein the element is formed on an optical substrate transparent to visible light.
とを備えたＸ線多層膜ミラーにおいて、前記多層膜の少
なくとも一層を、多面体、円筒またはらせん形のいずれ
か１種の形状を有する複数の炭素原子からなる分子によ
り構成したことを特徴とするＸ線多層膜ミラー。19. An X-ray multilayer mirror comprising a substrate and a multilayer film formed on the substrate, wherein at least one layer of the multilayer film has a shape of any one of a polyhedron, a cylinder and a spiral. An X-ray multilayer mirror, which is composed of a molecule having a plurality of carbon atoms.
なる分子がフラーレン類であることを特徴とする請求項
１９記載のＸ線多層膜ミラー。20. The X-ray multilayer mirror according to claim 19, wherein the polyhedral molecule composed of a plurality of carbon atoms is a fullerene.
殻断片状の炭素分子 Ｃｎ（ｎ＝１８〜５００） を１種以上含有することを特徴とする請求項２０記載の
Ｘ線多層膜ミラー。21. The X-ray multilayer mirror according to claim 20, wherein the fullerenes contain at least one spherical shell-shaped or spherical shell fragment-shaped carbon molecule Cn (n = 18 to 500). .
形状を有する複数の炭素原子からなる分子がカーボンナ
ノチューブであることを特徴とする請求項１９記載のＸ
線多層膜ミラー。22. The X according to claim 19, wherein the molecule composed of a plurality of carbon atoms having either a cylindrical shape or a spiral shape is a carbon nanotube.
Line multilayer mirror.
属薄膜を交互に積層したことを特徴とする請求項２０ま
たは２１のいずれか１項記載のＸ線多層膜ミラー。23. The X-ray multilayer mirror according to claim 20, wherein the multilayer film is formed by alternately stacking fullerene type thin films and metal thin films.
ラーの製造方法において、多面体、円筒またはらせん形
のいずれか１種の形状を有する複数の炭素原子からなる
分子を薄膜状に形成することを特徴とするＸ線多層膜ミ
ラーの製造方法。24. A method for manufacturing an X-ray multilayer mirror, wherein a multilayer film is formed on a substrate, wherein molecules composed of a plurality of carbon atoms having any one shape of polyhedron, cylinder or spiral are formed in a thin film shape. A method for manufacturing an X-ray multilayer mirror, comprising:
記分子または前記分子以外の分子または原子を１つ以上
イオン化し加速して蒸着することを特徴とする請求項２
４記載のＸ線多層膜ミラーの製造方法。25. When the molecule is formed into a thin film, one or more of the molecule or a molecule or atom other than the molecule is ionized and accelerated to deposit.
4. The method for manufacturing an X-ray multilayer mirror according to item 4.
なる分子がフラーレン類であることを特徴とする請求項
２４または２５のいずれか１項記載のＸ線多層膜ミラー
の製造方法。26. The method of manufacturing an X-ray multilayer mirror according to claim 24, wherein the polyhedral molecule composed of a plurality of carbon atoms is a fullerene.
に、少なくとも２個以上のクラスターを形成させた後、
イオン化し加速して蒸着することを特徴とする請求項２
６記載のＸ線多層膜ミラーの製造方法。27. After ionizing the fullerenes, at least two or more clusters are formed,
3. Ionizing and accelerating vapor deposition.
6. The method for manufacturing an X-ray multilayer mirror according to item 6.
形状を有する複数の炭素原子からなる分子がカーボンナ
ノチューブであることを特徴とする請求項２４または２
５のいずれか１項記載のＸ線多層膜ミラーの製造方法。28. The carbon nanotube according to claim 24, wherein the molecule composed of a plurality of carbon atoms having either a cylindrical shape or a spiral shape is a carbon nanotube.
6. The method for manufacturing an X-ray multilayer mirror according to any one of 5 above.
Priority Applications (1)
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| JPH06184738A true JPH06184738A (en) | 1994-07-05 |
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