(57)【要約】【課題】  基材上に均一に配列されたコア−シェルナノ粒子の薄膜を製造する方法を提供する。【解決手段】  基材上にほぼ均一に配列されたコア−シェルナノ粒子の薄膜を製造するための方法は、原子層堆積（ＡＬＤ）を使用してシェルを形成する。ナノ粒子コアが、コアへの付着のための末端基を有するポリマーを含有する溶液中に置かれる。次に、基材に前記溶液をつけて、乾燥させられ、結果としてナノ粒子コアが、付着したポリマー鎖によって均一に配列される。次に、ＡＬＤを使用して、ポリマーと非反応性であるシェル材料のための２つの先駆物質を使用してシェル材料をコア上に成長させる。また、ポリマー鎖がコアと基材表面との間に生じ、従ってＡＬＤが、コアを完全に囲むシェル材料を形成する。均一に配列されたコア−シェルナノ粒子をエッチングマスクとして使用して基材をエッチングすることができる。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノ粒子コアを前記コアへの付着のための末端基を有するポリマーを含有する溶液中に入れる工程と、
略平面の基材に前記溶液をつけることにより、付着したポリマーによって分離され且つ前記付着したポリマーによって前記基材から隔てられたナノ粒子コアの薄膜を形成する工程と、
前記基材を原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバ内に置く工程と、
前記ポリマーと非反応性である、シェルのための第１の先駆物質を前記ＡＬＤチャンバ内に導入する工程と、
前記ポリマーと非反応性である第２の先駆物質を前記ＡＬＤチャンバ内に導入して、シェルを前記ナノ粒子コアの周りに形成する工程と
を含む、基材上にほぼ均一に配列されたコア−シェルナノ粒子の薄膜を製造するための方法。
【請求項２】
ほぼ均一に配列されたコア−シェルナノ粒子の薄膜を前記基材上に残して、前記ポリマーを除去する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ポリマーを除去した後、前記コア−シェルナノ粒子をエッチングマスクとして使用して前記基材をエッチングする工程をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ポリマーを除去する工程が、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によって前記ポリマーを除去する工程を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記ＲＩＥは、前記コア−シェルナノ粒子をエッチングマスクとして使用して前記基材をエッチングする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１および第２の先駆物質の導入を繰り返して前記シェルの厚さを増加させる工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記基材に前記溶液をつけた後、前記基材をアニールして前記ナノ粒子コアのほぼ均一な配列への集成を促進する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記基材に前記溶液をつける工程が、スピンコーティング、液体浸漬および噴霧コーティングの１つによって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記基材に前記溶液をつける工程が、ナノ粒子コアの単層を形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ナノ粒子コアが、Ｆｅ３Ｏ４、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄−白金（ＦｅＰｔ）、銅（Ｃｕ）および酸化バナジウムから選択された材料から形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１および第２の先駆物質が、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＨｆＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＺｎＯおよびＷから選択されたシェル材料を形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ポリマーがポリスチレンである、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記基材が、Ｓｉ、溶融石英、炭素、ＳｉＮｘ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ、ＲｕおよびＲｕ合金から選択された材料から形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記基材が磁気記録材料の層を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
ナノ粒子コアを前記コアへの付着のための末端基を有するポリマーを含有する溶液中に入れる工程と、
略平面の基材に前記溶液をつけることにより、付着したポリマーによって分離されたナノ粒子コアの薄膜を形成する工程と、
前記基材を原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバ内に置く工程と、
Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＨｆＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＺｎＯおよびＷから選択された材料のシェルを形成するための、前記ポリマーと非反応性である第１の先駆物質を前記ＡＬＤチャンバ内に導入する工程と、
前記ポリマーと非反応性である第２の先駆物質を前記ＡＬＤチャンバ内に導入して、前記選択されたシェル材料の０．５Åより大きく５Åより小さい厚さを有するシェルを前記ナノ粒子コアの周りに形成する工程と、
前記シェルが予め決められた厚さを有するまで前記第１および第２の先駆物質の前記導入を繰り返す工程と、
ほぼ均一に配列されたコア−シェルナノ粒子の薄膜を前記基材上に残して、前記ポリマーを除去する工程と
を含む、予め決められた厚さを有するシェルを有する、基材上にほぼ均一に配列されたコア−シェルナノ粒子の薄膜を製造するための方法。
【請求項１６】
前記基材に前記溶液をつけた後、前記基材をアニールして前記ナノ粒子コアのほぼ均一な配列への集成を促進する工程をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ポリマーを除去する工程が、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によって前記ポリマーを除去する工程を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記ＲＩＥは、前記コア−シェルナノ粒子をエッチングマスクとして使用して前記基材をエッチングする、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記基材が、Ｓｉ、溶融石英、炭素、ＳｉＮｘ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ、ＲｕおよびＲｕ合金から選択された材料から形成される、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記基材が磁気記録材料の層を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記基材上の前記均一に配列されたコア−シェルナノ粒子の上に磁性材料の層を堆積させる工程をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、コア−シェルナノ粒子（core-shell nanoparticle）の均一なパターンを基材上に製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コア−シェルナノ粒子は、別の材料の均一なシェルによって囲まれた１つの材料のコアナノ粒子（ナノ結晶とも呼ばれる）を含む。コア−シェルナノ粒子の製造には、多くの課題がある。現行の方法は、（非特許文献１）に記載されているように、バルクのコアナノ粒子の酸化または還元化学のどちらかを使用する。しかしながら、これらの方法は、コア−シェルナノ粒子が形成された後にそれらを加工するのが難しく、又、シェルのために使用可能な材料のタイプを制限する。別の方法は、コアナノ粒子の薄膜を基材上に堆積し、次いでそれらを上部からシェル材料でコートする方法であるが、これはしばしば不均一なシェルをもたらす。
【０００３】
均一に分散されたコア−シェルナノ粒子の単層を基材上に製造することはさらに難しい。このような構造物は、パターン化メディアディスクなどの磁気記録ディスクの製造において用途がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第８，０４８，５４６Ｂ２号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｃ．Ｂ．Ｍｕｒｒａｙ，ｅｔ  ａｌ．，Ａｎｎｕａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  ｏｆ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ３０（１），５４５−６１０（２０００）
【非特許文献２】Ｄ．Ｖ．Ｔａｌａｐｉｎ，ＭＲＳ  Ｂｕｌｌｅｔｉｎ  ３７，６３−７１（２０１２）
【非特許文献３】Ｇｒｅｅｎ，“Ｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｒｏｕｔｅｓ  ｔｏ  ＩＩＩ−Ｖ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｄｏｔｓ”，  Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｏｐｉｎｉｏｎ  ｉｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ６，ｐｐ．３５５−３６３（２００２）
【非特許文献４】Ｆｉｓｃｈｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ  Ｍｉｓｃｉｂｌｅ  Ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ”，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．２０１１，５０，７８１１−７８１４
【非特許文献５】Ｗａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｉｒｏｎ  ｏｘｉｄｅ−ｇｏｌｄ  ｃｏｒｅ−ｓｈｅｌｌ  ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ  ａｎｄ  ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ａｓｓｅｍｂｌｙ”，Ｊ．  Ｍａｔｅｒ．  Ｃｈｅｍ．，２００５，１５，１８２１−１８３２
【非特許文献６】Ｇｅｏｒｇｅ，“Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：Ａｎ  Ｏｖｅｒｖｉｅｗ”，Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ，２０１０，Ｖｏｌ．１１０，Ｎｏ．１，１１１−１３１
【非特許文献７】Ｐｅｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｃｓ  Ｎａｎｏ  ５（６），４６００−４６０６（２０１１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
必要とされるのは、コア−シェルナノ粒子の均一なパターンを基材上に製造する方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、基材上にほぼ均一に配列されたコア−シェルナノ粒子の薄膜を製造するための方法に関する。ナノ粒子コアが、コアへの付着のための末端基を有するポリマーを含有する溶液中に置かれる。次に、基材に溶液をつけて、乾燥させられる。これによって、結果としてナノ粒子コアが基材上にほぼ均一に配列され、付着したポリマー鎖によって離隔される。薄膜が基材上に堆積された後、ポリマーと非反応性であるシェル材料のための２つの先駆物質を使用して、原子層堆積（ＡＬＤ）を使用してシェル材料をコア上に成長させる。これがシェル材料の非常に薄い薄膜をコアの周りに形成する。ＡＬＤチャンバ内への先駆物質の導入サイクルを繰り返すことによってシェルを所望の厚さに成長させる。また、ポリマー鎖がコアと基材表面との間に生じ、従ってＡＬＤが、基材表面に面しているコアの部分を含めて、コアを完全に囲むシェル材料を形成する。次に、ポリマーが除去される。得られた均一に配列されたコア−シェルナノ粒子は、磁気記録ディスクにおいて磁気記録層のための規則核形成層として使用され得る。例えば、基材は、酸化物含有Ｃｏ合金磁気記録層のための、ルテニウム（Ｒｕ）またはＲｕ合金のような適した磁気記録ディスク下層であってもよい。
【０００８】
また、均一に配列されたコア−シェルナノ粒子をエッチングマスクとして使用して基材をエッチングすることができる。コア−シェルナノ粒子を除去した後に残るエッチングされた基材は、ビットパターン化メディア（ＢＰＭ）ディスクなどの磁気記録ディスクの製造においていくつかの用途を有し得る。本発明の方法を使用してＢＰＭディスクを製造するためのナノインプリント用スタンパーまたはテンプレートを形成することが望ましい場合、基材は溶融石英のような任意の適したテンプレートから形成されてもよい。ＢＰＭ磁気記録層を形成することが望ましい場合、基材はＣｏ合金またはＦｅＰｔのような磁気記録材料の層であってもよい。
【０００９】
本発明の性質および利点をより完全に理解するために、添付した図面と共に以下の詳細な説明を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】本発明の方法によって基材の略平面表面上に配置された、付着したポリマー鎖を各々有するナノ粒子コアの薄膜の側断面略図である。
【図１Ｂ】基材表面上のナノ粒子コアのほぼ均一な六角形パターンを示す図１Ａの構造物の上面略図である。
【図２】本発明の方法によってシェルを形成した後のナノ粒子コアの薄膜の側断面略図である。
【図３】本発明の方法によってポリマー母材を除去した後の図２の構造物の側断面略図である。
【図４】コア−シェルナノ粒子をエッチングマスクとして使用して基材をエッチングした後の図３の構造物の側断面略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ナノ粒子（ナノ結晶とも呼ばれる）は、コアがＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＰｂＳｅ、ＦｅＰｔ、酸化鉄（ＦｅＯｘ）、Ｓｉ、ＺｎＯ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｃｕ、Ａｇ、および酸化バナジウム（ＶＯｘ）などの１つまたは複数の材料から構成される１００ｎｍ未満の小さなサイズの結晶粒子を包含する。ナノ粒子は、様々なサイズでおよび狭いサイズ分布で合成されてもよい。例えば、ＣｄＳｅナノ粒子は、２〜７ｎｍの範囲の直径および１０％未満の直径分布で市販されている。また、他の半導体ナノ粒子も入手可能である。これは、（非特許文献２）および（非特許文献３）に記載されているようなIII−V半導体を包含する。
【００１２】
基材上に均一に配列されたコア−シェルナノ粒子の薄い薄膜を製造する本発明の方法において、コアナノ粒子は最初に、コアの表面に付着する官能性末端基を有するポリマーを含有する溶液中でポリマー鎖と配位結合される。また、長いポリマー鎖は凝結および集塊化を防ぐ。付着したポリマーを有する溶解されたコアナノ粒子を、スピンコーティング、液体浸漬または噴霧によって基材につけることにより、コアナノ粒子の薄い薄膜を基材上に形成することができる。ポリマー鎖は、コアナノ粒子が離隔され、ほぼ均一なパターンで配列されるという結果をもたらす。このプロセスは公知であり、ジアミンまたはカルボン酸末端基を有するポリスチレンでコートされたＣｄＳｅナノ粒子について記載されている。（非特許文献４）。関連プロセスにおいて、最初にＦｅ酸化物−Ａｕコア−シェルナノ粒子が合成され、メルカプトウンデカン酸を含有する溶液に溶解される。溶液を基材につけた後、コア−シェルナノ粒子は金シェルに付着したポリマーの架橋のために薄い薄膜としてほぼ均一に配列され、コア−シェルナノ粒子が、隣接するコア−シェルナノ粒子に付着されるという結果をもたらす。（非特許文献５）。
【００１３】
本発明の方法において、原子層堆積（ＡＬＤ）を使用してシェルをナノ粒子コアの周りに形成する。ＡＬＤは、基材上に非常に薄い薄膜を形成するための方法として公知である。ＡＬＤは、気相先駆物質分子（gas phase precursor molecule）の堆積を要する。大抵のＡＬＤ方法は、例えばトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）とＨ２Ｏとを使用してＡｌ２Ｏ３を形成する等、２つの表面反応が生じて二成分化合物薄膜を堆積する二成分反応系列に基づいている。ＡＬＤの概要は、（非特許文献６）によって提供されている。
【００１４】
本発明の方法において、コアナノ粒子を、コアへの付着のための官能性末端基を有するポリマーを含有する溶液中に溶解する。次に、その溶液をスピンコーティング、液体浸漬または噴霧によって基材上に堆積させる。これは、付着したポリマー鎖を有するほぼ均一に配列されたコアナノ粒子の薄膜をもたらす。薄膜が基材上に堆積された後、ＡＬＤを使用してシェル材料をコア上に成長させる。しかしながら、本発明の方法は、単にこれらの２つの公知の方法の自明の組み合わせではない。これは、ポリマー鎖がコアと基材表面との間にも生じることが発見されたからである。ＡＬＤは基材表面に適合する非常に薄い薄膜を形成することで知られているが、本発明においてＡＬＤは、基材表面に面しているコアの部分を含めて、コアを完全に囲むシェル材料を形成する。さらに、ＡＬＤ先駆物質がポリマー鎖と反応しない材料であることは本発明の重要な要求条件である。これは、ＡＬＤによって成長させられた材料をポリマー母材のあらゆる所に成長させる原因となる。基材−コアの分離と選択的なＡＬＤ反応部位とを組み合わせることにより、ナノ粒子を完全に囲むＡＬＤによってコートされたコアを可能にする。
【００１５】
本発明は、コアナノ粒子が酸化鉄（Ｆｅ３Ｏ４）であり、ポリマーがＣＯＯＨの末端基を有するポリスチレンであり、シェル材料がアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）である実施例について説明される。図１Ａは、コアとポリスチレンとの溶液がスピンコーティングによって基材上に堆積され、乾燥させられた後に基材２０の略平面表面２２上に配置された、付着したポリスチレン鎖１２を各々有するＦｅ３Ｏ４コア１０の薄膜を示す側断面略図である。基材２０は、例えばＳｉ、溶融石英、炭素、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｕ合金などがあるがそれらに限定されない材料のウエハもしくはディスク、またはＣｏ合金もしくはＦｅＰｔのような磁気メディアの層であってもよい。約５ｎｍの直径を有しポリスチレン配位子を有するＦｅ３Ｏ４ナノ結晶（約８Ｋｇ／モル）を約５ｍｇ／ｍｌの濃度のトルエン中に溶解した。コア１０は、ポリスチレン鎖１２によって基材表面２２の上に支持されている。コア１０は、図１Ｂの上部略図によって示されるように、付着したポリスチレン鎖１２の結果として基材表面２２上に六角形パターンで配列される。溶液を基材表面２２につけた後に任意選択の工程として、例えばスピンコートされた薄膜をトルエン蒸気に暴露するかまたは２５０℃において熱的にアニールすることによって基材２０を溶媒アニールまたは熱的にアニールし、または両方を実施して、コアナノ粒子１０をほぼ均一な六角形パターンに組織化するのを促進してもよい。
【００１６】
次に、図１Ａの構造物をＡＬＤチャンバ、例えばＣａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｎａｎｏｔｅｃｈ  Ｉｎｃ．（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，ＭＡ）から入手可能なＡＬＤチャンバ内に置く。次に、Ｇｅｏｒｇｅによる先行技術文献に詳細に記載されているように、ＴＭＡの第１の先駆物質を導入し、その後に、水の第２の先駆物質を導入する。本発明の目的のために、（非特許文献７）に記載されているように、ＡＬＤツールを擬似静的（semistatic）モードで運転することが好ましい。試料をＡＬＤチャンバ内に導入し、基材を所望の温度（約１００℃）に保持する。真空ポンプの弁を閉じて、第１の先駆物質、この場合ＴＭＡをチャンバ内に導入して目標圧力（約１トール）に達する。次に、先駆物質を、与えられた停止時間（約５分）にわたって薄膜中に拡散させる。この時間の間、先駆物質がポリマー母材を通して拡散し、それがナノ結晶材料に達するとき、ナノ結晶／ポリマー境界面に存在する場合がある酸化物またはＯＨ基と反応し、ＴＭＡ先駆物質をナノ結晶境界面に付着させる結合を形成する。ポリマー配位子は先駆物質に対して不活性であるように選択されるので、ＴＭＡは粒子の境界面において付着するにすぎず、ポリスチレンの母材には付着しない。停止時間の後、真空ライン弁を開けて、不活性ガスを導入することによってチャンバをパージする。この時点で全ての未反応先駆物質を薄膜（およびチャンバ）からポンプで排出し、ナノ結晶の表面に付着したそれらの分子だけを残す。パージサイクルの後、特定の圧力（約１トール）が達せられるまで真空弁を閉じて、第２の先駆物質、この場合Ｈ２Ｏをチャンバ内に導入する。同様に、水分子を特定の停止時間（約５分）にわたって薄膜内に拡散させる。水分子が、（第１の先駆物質からの）付着したＴＭＡと反応し、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）とメタン（ＣＨ４）とを形成する。ＣＨ４は、気相になる揮発性ガスである。停止時間の終了時に、チャンバを再びパージし、全ての未反応の水とＣＨ４副生成物とをポンプで除去する。これは、コアの表面上にＡｌ２Ｏ３の非常に薄い薄膜（例えば、０．５〜５Å）をもたらす。次に、２つの先駆物質による二成分反応を所望のシェル厚さが達せられるまで多数回繰り返す。特定の用途のために、シェルが基材に触れるかまたは接近するまでそれを成長させることが望ましい場合がある。これは、この実施例の場合のように、ポリマー母材が除去される必要がある用途において付加的な機械的安定性を提供する。ポリスチレンがコア１０を基材表面２２の上に支持するので、基材表面２２に面しているコアの領域を含めて、コアの球面の周りにＡｌ２Ｏ３が完全に成長する。また、ＴＭＡは、ポリスチレンと反応性でなく、したがってＴＭＡはポリスチレン鎖１２の構造に影響を与えずにポリスチレンを通しておよびその周りに拡散するので選択される。図２は、Ａｌ２Ｏ３シェル１４と影響されていないポリスチレン鎖１２とを有するコア１０を示す略断面図である。
【００１７】
次に、図２の構造物をＡＬＤチャンバから除去する。次に、ポリスチレンを除去し、図３の略断面図によって示されるように、基材表面２２上にほぼ均一なパターンにおいて配列された（Ｆｅ３Ｏ４−Ａｌ２Ｏ３）コア−シェルナノ粒子を残す。これは、酸素、水素、アルゴン、フッ素または塩素の１つまたは複数のガスを含有するプラズマ中の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によって達成され得る。Ａｌ２Ｏ３シェルはナノ粒子の表面に成長し、後続のＲＩＥプラズマに対して不活性であるので、ポリマーが選択的にエッチングにより除去される間シェルは残存する。また、図３の構造物は、非強磁性酸化物領域によって分離された強磁性Ｃｏ合金グレンの磁気記録層を成長させるための規則核形成層（ordered nucleation layer）またはテンプレートとして例えば使用するための磁気記録メディアにおいて用途があり、これは、本願と同一の譲受人に譲受された、（特許文献１）に記載された方法に類似するものである。したがって基材がルテニウム（Ｒｕ）またはＲｕ合金のような適した磁気記録ディスク下層である場合、Ｃｏ合金グレンは基材上に成長する傾向があり、酸化物領域はシェル上に成長する傾向がある。
【００１８】
次に、図４に示されるように、コア−シェルナノ粒子をエッチングマスクとして使用して図３の構造物をエッチングして、エッチングされた基材２０ａを形成してもよい。エッチングはＲＩＥによって行なわれてもよい。例えば、基材がケイ素である場合、ＲＩＥプラズマはフッ素および／または塩素を含む。基材がエッチングされる場合、ＲＩＥによってポリスチレンを除去することもでき、その場合、ポリスチレンを除去する別個の工程を必要としない。しかしながら、ポリスチレンは、ＲＩＥの前の別個の工程において除去されてもよい。ＲＩＥの後、コア−シェルナノ粒子を図４の構造物から除去することができる。Ａｌ２Ｏ３が様々なＲＩＥプラズマガスのためのすぐれたエッチングマスクであるので、コア−シェルナノ粒子がエッチングマスクとして使用される場合、Ａｌ２Ｏ３から形成されたシェル材料が好ましい。エッチングされる基材の適切な選択によって本発明の技術を様々なシェル材料のためにも適用することができる。例えば、ＡｌＯｘまたはＳｉＯｘシェルを使用してＣｒ基材層をエッチングすることができる。ＴｉＯｘシェルを使用して炭素基材層をエッチングすることができる。ＨｆＯｘシェルを使用して炭素またはＳｉ基材層をエッチングすることができる。ＡｌＯｘシェルを使用してＳｉＯｘ、ＳｉＮ、Ｓｉ、またはＣｒ基材層をエッチングすることができる。
【００１９】
図４の構造物からコア−シェルナノ粒子を除去した後に残るエッチングされた基材は、ビットパターン化メディア（ＢＰＭ）などの磁気記録ディスクの製造においていくつかの用途を有し得る。本発明の方法を使用してＢＰＭディスクを製造するためのナノインプリント用スタンパーまたはテンプレートを形成することが望ましい場合、基材は溶融石英のような任意の適したテンプレートから形成されてもよい。ＢＰＭ磁気記録層を形成することが望ましい場合、基材はＣｏ合金またはＦｅＰｔのような磁気記録材料の層であってもよい。
【００２０】
他のコアナノ粒子の例には、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄−白金（ＦｅＰｔ）、銅（Ｃｕ）、酸化バナジウム（ＶＯｘ例えば、ＶＯ２、Ｖ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５）などがあるがそれらに限定されない。他のポリマーの例には、ポリジメチルシロキサン、ポリシロキサン、ポリイソプレン、ポリブタジエン、ポリイソブチレンポリプロピレングリコール、およびポリエチレングリコールなどがあるがそれらに限定されない。ポリマーの他の官能基の例には、カルボキシル基（ＣＯＯＨ）、ヒドロキシル基（ＯＨ）、アミノ基（ＮＨ（ＣＨ２）２ＮＨ２）およびチオール基（ＣＳＨ）などがあるがそれらに限定されない。他のシェル材料の例には、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＨｆＯ２、Ｔａ２Ｏ５、タングステン（Ｗ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などがある。
【００２１】
ＡＬＤ先駆物質は、シェル材料を形成し且つポリマーと非反応性であるように選択される。例えば、シェル材料がＺｎＯでありポリマーがポリイソプレンである場合、先駆物質はジエチル亜鉛および水であってもよい。例えば、シェル材料がＳｉＯ２でありポリマーがポリブタジエンである場合、先駆物質はトリス（ｔｅｒｔ−ペントキシ）シラノールおよび水であってもよい。例えば、シェル材料がタングステンでありポリマーがポリジメチルシロキサンである場合、先駆物質はタングステンヘキサフルオリドおよびジシランであってもよい。これらの例のいくつかにおいて、第１の先駆物質がコア材料と容易に反応しない場合、第１のＴＭＡ／Ｈ２Ｏサイクルを使用してＡｌＯｘの第１の層を成長させてもよく、次いで後続サイクルにおいてＡｌＯｘ表面を使用して所望のシェル材料を成長させる。
【００２２】
本発明の方法は、コア材料との化学反応に依存しないので、コアのために選択された材料とは独立に異なった材料をシェルのために選択することを可能にする。また、ＡＬＤサイクル数を制御することによってシェル層の厚さをサブナノメートルの分解能で調整することが可能である。
【００２３】
本発明は好ましい実施形態に関して詳細に示されて説明されたが、本発明の精神および範囲から逸脱せずに形態および細部においてさまざまな変更がなされてもよいことは当業者によって理解されるであろう。したがって、開示された発明は、単に実例として考えられ、添付されたクレームにおいて指定された場合にだけ範囲において限定されると考えられるべきである。
【符号の説明】
【００２４】
１０  コア
１２  ポリスチレン鎖
１４  シェル
２０、２０ａ  基材
２２  基材表面
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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