(57)【要約】  本発明は、粒子ネットワークを実現する方法に関しており、方法は、第１方向に沿って所定の間隔で自己組織化することができる粒子を、基板と粒子の相互作用を可能にし、前記間隔に適応する周期で、第１方向に沿って調整される特性を示す基板上に堆積させるステップを含む。したがって、実質的な相互作用が、第１方向に沿って、粒子のそれぞれとその近傍粒子との間に存在する。
2008520444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（２；１２、１４；２２、２３）と粒子（８；１８、１９；２８、２９）の相互作用を可能にする特性を有する基板（２；１２、１４；２２、２３）上に配分された粒子（８；１８、１９；２８、２９）のアレイであって、前記特性は、第１方向に周期的に調整され、第１方向において、粒子（８；１８、１９；２８、２９）のそれぞれと、その近傍粒子との間の実質的な相互作用を可能にすることを特徴とする、粒子のアレイ。
【請求項２】
基板（２）と粒子（８）の相互作用を可能にする第２特性が、第２方向に調整され、第２方向において、粒子（８）のそれぞれと、その近傍粒子との間の実質的な相互作用を可能にすることを特徴とする、請求項１に記載の粒子のアレイ。
【請求項３】
粒子（８；１８、１９；２８、２９）が、第１方向に特定の間隔で、前記特性の調整が無いときに局所的に自己組織化することができ、前記特性は、前記間隔に適応する周期で、第１方向に調整されることを特徴とする、請求項１または２に記載の粒子のアレイ。
【請求項４】
前記周期が、前記間隔または前記間隔の倍数に本質的に等しいことを特徴とする、請求項３に記載の粒子のアレイ。
【請求項５】
少なくとも、ある粒子（２８、２９）が、シェル（２９）によって覆われる中心コア（２８）によって形成されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の粒子のアレイ。
【請求項６】
シェル（２９）が、アレイの組織化の周期の適応を可能にするために変形するようになっていることを特徴とする、請求項５に記載の粒子のアレイ。
【請求項７】
シェル（２９）が、基板−粒子相互作用および／または粒子−粒子相互作用に関与することを特徴とする、請求項５または６に記載の粒子のアレイ。
【請求項８】
前記特性が、基板（２；２２、２３）のトポグラフィに関係付けられることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の粒子のアレイ。
【請求項９】
基板（１２、１４）と粒子（１８、１９）の相互作用が、ある距離における相互作用であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の粒子のアレイ。
【請求項１０】
ある距離における相互作用が、磁気タイプまたは電気タイプであることを特徴とする、請求項９に記載の粒子のアレイ。
【請求項１１】
基板（１２、１４）の表面に本質的に垂直な方向に延びることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の粒子のアレイ。
【請求項１２】
粒子のアレイを作製する方法であって、
第１方向に特定の間隔で自己組織化することができる粒子（８；１８、１９；２８、２９）を、基板（２；１２、１４；２２、２３）と粒子（８；１８、１９；２８、２９）の相互作用を可能にし、前記間隔に適応する周期で、第１方向に調整される特性を有する基板（２；１２、１４；２２、２３）上に堆積させるステップを含むことを特徴とする、粒子のアレイを作製する方法。
【請求項１３】
粒子（８）が、第２方向に第２間隔で、アレイにおいて自己組織化することができ、基板（２）は、基板（２）と粒子（８）の相互作用を可能にし、第２間隔に適応する周期で、第２方向に調整される第２特性を有することを特徴とする、請求項１２に記載の粒子のアレイを作製する方法。
【請求項１４】
基板上へパターン（４、６；２２、２３）を形成するステップを含むことを特徴とする、請求項１２または１３に記載の粒子のアレイを作製する方法。
【請求項１５】
パターンを形成するステップが、転位のアレイを顕在化するステップを含むことを特徴とする、請求項１４に記載の粒子のアレイを作製する方法。
【請求項１６】
パターンを形成するステップが、リソグラフィによって行われることを特徴とする、請求項１４に記載の粒子のアレイを作製する方法。
【請求項１７】
パターンを形成するステップが、ナノインプリンティングによって行われることを特徴とする、請求項１４に記載の粒子のアレイを作製する方法。
【請求項１８】
前記被調整特性の生成を可能にする材料（１４）を堆積するステップを含むことを特徴とする、請求項１２から１７のいずれか一項に記載の粒子のアレイを作製する方法。
【請求項１９】
前記被調整特性の調整の大きさを決める材料（２３）を堆積するステップを含むことを特徴とする、請求項１２から１８のいずれか一項に記載の粒子のアレイを作製する方法。
【請求項２０】
前記周期が、前記間隔または前記間隔の倍数に本質的に等しいことを特徴とする、請求項１２から１９のいずれか一項に記載の粒子のアレイを作製する方法。
【請求項２１】
ある粒子が、少なくとも、シェル（２９）によって覆われる中心コア（２０）によって形成されることを特徴とする、請求項１２から２０のいずれか一項に記載の粒子のアレイを作製する方法。
【請求項２２】
シェル（２９）が、アレイの組織化の周期の適応を可能にするために変形することができることを特徴とする、請求項２１に記載の粒子のアレイを作製する方法。
【請求項２３】
シェル（２９）が、基板−粒子相互作用および／または粒子−粒子相互作用に関与することを特徴とする、請求項２１または２２に記載の粒子のアレイを作製する方法。
【請求項２４】
前記特性が、基板（２；２２、２３）のトポグラフィに関係付けられることを特徴とする、請求項１２から２３のいずれか一項に記載の粒子のアレイを作製する方法。
【請求項２５】
基板（１２、１４）と粒子の相互作用が、ある距離における相互作用であることを特徴とする、請求項１２から２３のいずれか一項に記載の粒子のアレイを作製する方法。
【請求項２６】
ある距離における相互作用が、磁気タイプまたは電気タイプであることを特徴とする、請求項２５に記載の粒子のアレイを作製する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子、たとえば、ナノ粒子のアレイ、および、こうしたアレイを実現する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の科学分野における益々小さい寸法を有する物質の研究は、今や、物質を、もはや連続構造と考えるのではなく、むしろ、一般にナノ粒子と呼ぶ、個別の粒子のセットと考えることができる大きさに至っている。
【０００３】
この文脈において、周期的アレイにおける粒子の組織化は、たとえば、超高密度磁気情報媒体（強磁性ナノ粒子）、半導体ナノ粒子に基づくメモリ、ルミネセンスナノ粒子のアレイ、または、寸法の非常に小さい反応部位の触媒の形成などの、多くの用途における要件である。
【０００４】
これらの用途において、また、もちろん、他の用途において、アレイ内の粒子の組織化は、できる限り理想的であることが望ましいが、特に、十分に離れた距離にわたって達成することが実際には非常に難しい。
【０００５】
この要求に対応する試みにおいて、たとえば、論文「Ｍｏｎｏｄｉｓｐｅｒｓｅ  ＦｅＰｔ  Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ  ａｎｄ  Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ＦｅＰｔ  Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌ  Ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅｓ」Ｓ．Ｓｕｎ等著、Ｓｃｉｅｎｃｅ，１７  Ｍａｒｃｈ  ２０００（ｖｏｌｕｍｅ  ２８７，ｐｐ．１９８９−１９９２）に記載されるように、粒子の自己組織化によって、すなわち、粒子間で起こる相互作用によってアレイを形成することが提案された。
【０００６】
しかし、欠陥（たとえば、アレイ内のギャップ−点欠陥−あるいは、アレイの領域間の並進または方向のオフセット−拡張欠陥）の存在を回避することは、一般に、可能でなく、欠陥は、粒子の単純な自己組織化のために、長い距離にわたるアレイを形成することを、事実上不可能にする。
【０００７】
長い距離にわたって粒子の組織化を制御する試みにおいて、基板の表面上に形成されたリソグラフィによる構造内に、アレイの一部を構成する粒子のアセンブリを配分することが提案された。論文「Ｔｅｍｐｌａｔｅｄ  Ｓｅｌｆ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ  ｏｆ  Ｂｌｏｃｋ  Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓ：Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  Ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ」Ｊ．Ｙ．Ｃｈｅｎ等著、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．２００３  １５，Ｎｏ．１９，Ｏｃｔｏｂｅｒ  ２，Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ  Ｖｅｒｌａｇは、このタイプの解決策に関連する。
【０００８】
リソグラフィによる構造の寸法を、粒子のアレイの２つの欠陥を従来通りに分離する距離より小さく選択することは、それぞれのリソグラフィによる構造において、欠陥間の平均距離（統計データである）が、そのアセンブリにおいて考慮される場合、欠陥が全く無い、アレイの形態の粒子のアセンブリを作製する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この技法は、欠陥の数を減らすが、ある場合における欠陥の発生を妨げることができない。さらに、アレイの欠陥の程度は、リソグラフィによる構造の寸法に制限され、リソグラフィによる構造の存在は、利用可能なエリアの全体の使用も妨げる。
【００１０】
基板であって、基板−粒子相互作用が、粒子の位置決めを制御するときに支配的である点まで、基板のリソグラフィによるパターンが、粒子と強く相互作用する、基板を使用することも提案された。したがって、この解決策では、アレイの組織化の欠陥を生じるのは、基板の欠陥（もちろん、理想的にするのは不可能である）である（ついでながら、先に参照した解決策では既にそうである）。
【００１１】
したがって、本発明は、長い距離にわたってアレイの最適な規則性を確保する、粒子のアレイを組織化する解決策を特に目指す。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
したがって、本発明は、基板と粒子の相互作用を可能にする特性を有する基板上に配分された粒子のアレイを提案し、このアレイは、前記特性が、第１方向に周期的に調整され、第１方向において、粒子のそれぞれと、その近傍粒子との間の実質的な相互作用を可能にすることを特徴とする。
【００１３】
そのため、粒子の自己組織化（その相互作用による）の傾向は、基板の組織化作用と組み合わされ、基板の組織化によって支配されず、それによって、アレイの組織化において優れた規則性が確保される。
【００１４】
そのため、前記特性の調整が無い場合、粒子のそれぞれと、その近傍粒子との間の相互作用は、第１方向における粒子の局所自己組織化を可能にすることになる。
【００１５】
効果を生じる特定の方法でこれらの作用を得るために、粒子−基板相互作用の強度は、粒子−粒子相互作用を局所的に支配しないようにされてもよい。
【００１６】
おそらく前記特性と同じ、基板と粒子の相互作用を可能にする第２特性は、第２方向にさらに調整され、第２方向における粒子のそれぞれと、その近傍粒子との間の実質的な相互作用を可能にする。
【００１７】
こうして、先に述べたアレイの優れた規則性が、基板面の両方向で保証される。
【００１８】
この場合、アレイは、四角形または六角形であってよい。あるいは、アレイは、六角形であってよい。
【００１９】
粒子が、第１方向に特定の間隔で、特性の調整が無いときに局所的に自己組織化することができる場合、前記特性は、前記間隔に適応する周期で、第２方向に調整されてもよい、すなわち、前記周期は、たとえば、前記間隔または前記間隔の倍数に本質的に等しい。
【００２０】
そのため、粒子のアレイは、基板によって提供される特性の調整に対する対応する関係で組織化されてもよい。
【００２１】
１つの可能な実施態様では、少なくとも、ある粒子は、シェルによって覆われる中心コアによって形成される。この場合、シェルは、基板−粒子相互作用および／または粒子−粒子相互作用に関与する。そのため、シェルは、アレイ内に中心コアを形成することを容易にする。シェルは、アレイの組織化の周期の適応を可能にするために変形してもよい。
【００２２】
前記特性は、たとえば、基板のトポグラフィに関係付けられる。
【００２３】
基板と粒子の相互作用はまた、たとえば、磁気タイプまたは電気タイプの、ある距離における相互作用であってよい。
【００２４】
粒子のアレイは、２次元に限定される必要はなく、むしろ、基板の表面に本質的に垂直な方向に延びてもよい。
【００２５】
本発明はまた、粒子のアレイを作製する方法を提案し、方法は、第１方向に特定の間隔で自己組織化することができる粒子を、基板と粒子の相互作用を可能にし、前記間隔に適応する周期で、第１方向に調整される特性を有する基板上に堆積させるステップを含むことを特徴とする。
【００２６】
粒子は、基板上に堆積される前に形成されてもよい。
【００２７】
本方法によって、粒子のそれぞれと、その近傍粒子との間の実質的な相互作用が存在し、したがって、先に参照した作用が得られる。
【００２８】
粒子が、第２方向に第２間隔で、アレイ内で自己組織化できる場合、基板は、さらに、基板と粒子の相互作用を可能にし、第２間隔に適応する周期で、第２方向に調整される（おそらく、前記特性と同じ）第２特性を有してもよい。
【００２９】
これは、２つの方向で、すなわち、２次元で優れた規則性の粒子のアレイを作製する。
【００３０】
想定されてもよい１つの実施形態では、方法は、基板上にパターンを形成するステップを含んでもよい。これは、基板のトポグラフィに関係付けられた基板−粒子相互作用を生成する。
【００３１】
特に、パターンを形成するステップは、転位のアレイを顕在化するステップを含む。
【００３２】
あるいは、パターンを形成するステップは、リソグラフィまたはナノインプリンティングによって行われてもよい。
【００３３】
方法はまた、前記被調整特性を生成するため、または、前記被調整特性の調整の大きさを決めるための、材料を堆積するステップを含んでもよい。
【００３４】
こうして、基板−粒子相互作用は、堆積される材料によって、生成されるか、または、改良される。
【００３５】
上述した粒子のアレイの特徴、および、結果得られる利点は、たった今述べたアレイを作製する方法に適用されてもよい。
【００３６】
本発明の他の特徴および利点は、添付図面を参照すると、以下の説明に照らして明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図１〜４を参照して、非制限的な例によって述べられる第１の実施形態では、使用される粒子は、単分散ＦｅＰｔ合金ナノ粒子であり、粒子のそれぞれは、以降で詳細に述べるように、６．３ｎｍの直径を有し、連続粒子のアレイを形成する。
【００３８】
あるいは、非連続粒子のアレイが存在することができる。
【００３９】
図１は、粒子を受け取ることが意図された基板を概略的に示す。基板２の表面は、第１方向に互いに平行な溝４の第１セットと、第２方向に互いに平行で、第１セットの溝４に垂直な溝６の第２セットによって形成される溝（または、ファロウ）のアレイを特徴とする。
【００４０】
溝の第１セットおよび第２セットそれぞれにおいて、溝４、６は、関係する方向の粒子のアレイの間隔またはその整数倍に、少なくとも実質的に等しい距離だけ分離される。
【００４１】
さらに、本明細書で述べる例において採用される１つの実施オプションによれば、第１セットの溝４間の距離は、第２セットの溝６間の距離に等しく、したがって、溝４、６は、四角形アレイを形成する。
【００４２】
あるいは、特に、粒子のアレイの間隔が、第１方向と第２方向で同じでない場合、溝は、長方形アレイを形成してもよい。別の変形によれば、六角形アレイが使用されてもよい。
【００４３】
図１〜４に示す例では、２つの隣接する平行溝４、６間の距離は、（以降で述べる技法によって）１８．９ｎｍに固定され、１８．９ｎｍは、６．３ｎｍ直径のＦｅＰｔ粒子によって形成される連続アレイの間隔の３倍に相当する。
【００４４】
あるいは、隣接する平行溝間の他の距離、たとえば、本明細書で調査される場合の粒子のアレイの間隔に等しい６．３ｎｍの距離、または、同じ粒子のアレイの間隔の５倍に相当する３１．５ｎｍの距離を使用することができる。
【００４５】
上記タイプの四角形アレイの形態の溝を特徴とする基板２は、たとえば、２つの（１，０，０）シリコン表面の結晶軸が相対回転した状態で、約１０ｎｍ厚のシリコン層を特徴とするシリコン−オン−インシュレータ（ＳＯＩ）基板を、５００マイクロメートル台の厚さを有する固体シリコン基板に結合してアセンブルし、それに続いて、たとえば、化学侵食によって、基板の界面において、こうして形成される転位のアレイを顕在化させることによって得ることができる。
【００４６】
既に述べた変形形態では、同じ方法によって、（１，１，１）シリコン表面を結合することによって、六角形アレイを得ることができる。
【００４７】
こうした技法は、たとえば、論文「Ｕｌｔｒａ  ｔｈｉｎ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｆｉｌｍｓ  ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｂｏｎｄｅｄ  ｏｎｔｏ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｗａｆｅｒｓ」Ｆ．Ｆｏｕｒｎｅｌ  等著、Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｂ７３（２０００）４２−４６，Ｅｌｓｅｖｉｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｓ．Ａ．および論文「Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｎａｎｏｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ  ｗｉｔｈ  ｂｕｒｉｅｄ  ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ  ａｒｒａｙｓ」Ｆ．Ｌｅｒｏｙ等著、Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ５４５（２００３）２２１−２１９，Ｅｌｓｅｖｉｅｒ  Ｂ．Ｖ．に記載される。
【００４８】
この技法によれば、溝のアレイの間隔λ（すなわち、隣接する平行溝間の距離）は、以下の式によって、２つの基板間の角度回転（方位ずれ）Ψに関係付けられ、式において、ａｓｉは、基板のアレイの間隔であり、シリコンの場合、０．５４３１の値を有する。
【数１】
2008520444.tif 000003
【００４９】
そのため、方位ずれ角Ψは、隣接する平行溝間の要求される距離λ、すなわち、粒子のアレイの間隔またはその整数倍に等しい距離を得るように選択されてもよい。
【００５０】
たとえば、図１〜４に示す例と同様に、１８．９ｎｍの、２つの隣接する平行溝間の距離（または、溝のアレイの間隔）を得るために、ＳＯＩ基板と固体シリコン基板との間で、１．１６４°の方位ずれが使用される。
【００５１】
先に示した変形形態では、６．３ｎｍの溝のアレイの間隔または周期を得るのに、３．４９３°の角度が使用され、３１．５ｎｍの周期を得るのに、０．６９８°の角度が使用される。
【００５２】
現在使用されるデバイスの角度分解能が、基板間の方位ずれについて、１０００分の５度台であるため、得られる隣接する平行溝間の距離は、参照された最後の場合、０．２５ｎｍ以内まで有効であり、最初の２つの場合、０．１ｎｍより高い（ｌｏｗｅｒ）精度に関して有効であることに留意されたい。
【００５３】
得られる溝のアレイの間隔の関数として定義される相対回転を持った状態の分子結合によって、２つの基板がアセンブルされると、基板は、たとえば、停止層としてシリコン酸化物層を使用する、機械的化学的研磨によって、ＳＯＩから除去される。シリコン酸化物層は、その後、たとえば、フッ化水素酸（ＨＦ）の溶液を使用して除去される。薄い（約１０ｎｍ厚の）シリコン層は、その後、転位によって生じる歪に敏感な化学侵食、たとえば、先に参照した２番目の論文に指示された、改良型のＹａｎｇ（ＨＦ／ＣｒＯ３／Ｈ２Ｏ）タイプの侵食、または、改良型のＤａｓｈ（ＨＦ／ＨＮＯ３／Ｈ２Ｏ）タイプの侵食によって、薄仕上げされる。
【００５４】
結合界面の平面において（または、その界面をちょうど過ぎたところで）化学侵食を停止させることは、使用される溶液の侵食速度がわかっているため、基板の界面において生じた転位のアレイを顕在化し、それによって、図１に示す溝（または、ファロウ）４、６の四角形アレイを得ることが可能になり、四角形アレイは、同様に、隆起部５のアレイと見られてもよい。
【００５５】
あるいは、たった今述べた構造に対して相補的な構造、すなわち、図１２に示すように、先に得られた溝の平面における隆起部３４を使用することが要求される場合がある。
【００５６】
以下の処理は、このタイプの構造を得るために使用されてもよい。
【００５７】
第１の解決策によれば、化学的顕在化ステップの前に、転位の平面において、金属（たとえば、金）が拡散させられる。これは、金属に富む領域の埋め込みアレイを形成する。その後、隆起部３４のアレイが、たとえば、イオンアブレーションによって顕在化される。
【００５８】
第２の解決策によれば、図１および図２を参照して先に述べたように、溝のアレイが形成され、その後、イオンビームによるアブレーションレートが、基板のアブレーションレートより低い材料（たとえば、シリコン基板上に金などの金属）が、これらの溝に堆積される。その後、隆起部が、イオンアブレーションによって形成される。
【００５９】
基板が調製されると、ＦｅＰｔナノ粒子８が四角形アレイを形成する基板上に、ＦｅＰｔナノ粒子８が堆積され、四角形アレイの構造は、（ここでは、粒子間の連続接触部上での、粒子間の相互作用によって引き起こされる）粒子の自己組織化、および、図３および図４に示すように、ここでは、基板２内の溝（またはファロウ）４、６によって（または、考えられる基板−粒子相互作用が、隆起部３４上への粒子３８の一部の優先的な位置決めを生じる、図１２および図１３で想定される変形形態の隆起部３４によって）形成される基板２の好ましい部位上への粒子８の少なくとも一部の位置決め（基板−粒子相互作用）の組合せによって決まる。
【００６０】
こうした構造は、たとえば、ＦｅＰｔナノ粒子８を前もってヘキサンの溶液内に分散させ、その溶液を基板２上に堆積させ、その後、ヘキサンをゆっくり蒸発させることによって得られる。
【００６１】
先に示した構成によって、基板２の表面上に存在する溝４、６の四角形アレイの間隔は、ナノ粒子８の自己組織化アレイの間隔またはその整数倍に実質的に等しく、その結果、粒子８間の自己組織化と、粒子８の一部が溝４、６内に位置決めされる傾向との組合せの作用によって、調整が無い場合に、これらの粒子が、自然に、基板上に局所的に適合したであろう、アレイの構造と実質的に同じ構造を有する粒子のアレイの組織化がもたらされる。そのため、基板２内の溝４、６（または、当てはまる場合、隆起部３４）は、自己組織化された構造の規則性を大規模に確保する。
【００６２】
図５は、たった今述べられ、図４に示される構造を有するナノ粒子８のアレイを示し、基板２は、欠陥３、この例では、抜けた溝４を特徴とする。
【００６３】
アレイの粒子８の位置決めは、溝４の存在によるだけでなく、他の粒子との相互作用（粒子の自己組織化に関係付けられた相互作用）によっても決まるため、基板２の欠陥３と一直線上に位置する（ｓｉｔｕａｔｅｄ）粒子７は、溝が抜けていても、アレイ内に正確に位置する。
【００６４】
同様に、図６は、図４に示すタイプのナノ粒子のアレイを示し、ある粒子９は、アレイ内の、その理論的な位置に対して少しオフセットした位置を有しており（これは、少し小さいサイズの粒子９によって図６において線図で示される）、これは、基板２が無い状態では、粒子のアレイにおいて位相オフセットを生成したことになる。
【００６５】
しかし、溝４の存在によって、オフセットを導入する粒子９に隣接する粒子は、その溝４によって決まるロケーションに正確に位置し、そのとき、隣接溝と一直線上に位置する粒子に対する位相オフセットは存在しない。
【００６６】
したがって、粒子間の相互作用が、アレイの全ての粒子について高いままである場合、溝の存在（および、一般に、基板−粒子相互作用）は、孤立状態にあると考えられる粒子のアレイ内の欠陥によって導入されることになる、どんな小さな位相オフセットの補正も可能にする。
【００６７】
さらに、第１および第２方向における自己組織化した粒子のアレイの間隔に対して溝４、６のアレイが適応するため、たった今述べた作用は、基板２の表面に平行な両方の方向で得られ、これは、２方向における粒子のアレイの組織化を大規模に可能にする。したがって、粒子の四角形（または、別法として、長方形）アレイが自己組織化する傾向は、溝４の存在によって、基板２の表面上で両方向において同時に強化される。
【００６８】
図７〜９は、ここで述べられることになる本発明の第２の実施形態を示す。
【００６９】
この第２の実施形態では、未処理基板１２は、第１の実施形態で述べた基板と類似の方法で得られる溝の四角形アレイを含む。組織化される第１粒子１８（後で詳細に述べる）との特定の親和性を有する材料４は、溝内または溝と溝の間の、この基板１２上に堆積される。
【００７０】
したがって、粒子を受け取ることが意図された基板の表面は、この材料で形成される領域、たとえば、ストリップ１４の四角形アレイを特徴とし、こうして得られる基板の表面は、この場合、図７に示すように、全体的に平面であってよいことが留意されてもよい。
【００７１】
材料１４との特定の親和性を有する第１のタイプの粒子１８は、たった今述べた未処理基板１２の溝内に堆積される。粒子の自己組織化されたアレイの間隔は、材料１４のストリップの四角形アレイの間隔に一致する。換言すれば、材料１４のストリップの四角形アレイの間隔は、第１のタイプの粒子１８の自己組織化されたアレイの間隔またはそれの整数倍にほぼ等しい。
【００７２】
材料１４と第１のタイプの粒子１８との親和性があるため、これらの粒子のある粒子（示す例では２つのうちの１つ）は、材料１４のストリップによって決まる優先的なロケーションに設置される。しかし、基板−粒子（ここでは、材料１４−粒子１８）の相互作用は、残りの粒子が、粒子のアレイの自己組織化によって、換言すれば、粒子間の相互作用によって決まるロケーションに位置決めされることを邪魔しないような大きさである。そのため、図８に示す構造が得られる。
【００７３】
材料１４は、たとえば、表面において、アミン官能基を有する粒子について親和性を有するプラチナであってよい。
【００７４】
１つの可能性のある実施形態によれば、３次元のアレイ構造を得るために、第１タイプの粒子のアレイ１８は、図９に線図で示すように、本発明によって適用可能である場合、第２のタイプの粒子１９のアレイへの堆積および組織化のための基板として使用されてもよい。
【００７５】
あるいは、第１のタイプの粒子１８のアレイは、別の粒子のアレイを堆積するために、基板の第２の調整を得るために、エッチングマスクとして（または、別の変形形態では堆積マスクとして）使用されることができる。
【００７６】
図１４および図１５に示す別の変形形態によれば、第１のタイプの粒子１８のアレイは、その間隔が、第１のタイプの粒子１８のサイズによって固定されるアレイ内に、第２のタイプの粒子１７を位置決めする。
【００７７】
第３の実施形態は、図１０および図１１に示される。
【００７８】
第３の実施形態によれば、材料２３は、狭間を付けた外観を断面に有する溝のパターンを特徴とする基板２２上に堆積される。材料２３の堆積は、ここでは、基板のトポグラフィの周期的な変動の大きさを減らすために行われる。
【００７９】
基板−粒子相互作用が、トポグラフィ以外の特性によって生成される他の実施形態によれば、同様な方法で、その特性の周期的変動の大きさを減らすことを、想定することができる。たとえば、使用される特性が、その大きさが距離と共に減少する（電気相互作用タイプまたは磁気相互作用タイプの）相互作用である場合、均一な層が、粒子のそれぞれを基板から少し離すために堆積することができる。
【００８０】
そのため、粒子と相互作用するのに使用される基板の特性の調整の大きさは、この相互作用が、粒子間の相互作用の効果を無視できる程にすることなく、粒子の優先的な位置決めを可能にするように適応することができる。
【００８１】
先の例と同様に、材料２３の堆積によって変更されないパターン（換言すれば、未処理基板のトポグラフィ）の周期は、未処理基板が受け取らなければならない粒子のアレイの間隔に適応する。
【００８２】
本明細書で示す例では、粒子は、シェル２９でコーティングされたコア２８からなる。たとえば、コア２８は、アレイ構造が、それについて得られるアクティブエレメントであるが、一方、シェル２９は、たとえば、特定の粒子−粒子相互作用または特定の基板−粒子相互作用を生成すること（すなわち、図１１において線図で示すように、基板２２、２３のパターンに対する粒子のアレイのサイズの適応）によって、または、基板のパターンの周期と、粒子のアレイの自己組織化の周期とのわずかの不一致を許可する粒子のアレイにおける一定の弾性を生成することによって、アレイの形成を容易にすることが意図される。
【００８３】
別の可能性のある実施形態（図示せず）によれば、基板−粒子相互作用は、ある距離における相互作用であってよい。この文脈では、たとえば、これについて既に参照された解決策によれば、一定の分極を得るために、電気的に帯電させることが可能である導体材料の埋め込みアレイを作製することが可能になることがある。こうして、組織化される粒子に作用する調整された電界を、表面で得ることができる。アレイの分極は、適切である場合、組織化が行われてしまうと、なくされてもよい。
【００８４】
たった今述べた実施形態は、本発明の可能性のある実施態様の例に過ぎない。これらの実施形態および変形として示される実施形態の種々の特徴は、特に、先に示した例から異なる方法で組み合わされてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１の実施形態における基板の上面図である。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿って切り取った断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における、図１からの、基板上に堆積された粒子のアレイを示す図である。
【図４】図３の線Ｂ−Ｂに沿って切り取った断面図である。
【図５】基板内の欠陥の平面における、図３からの粒子のアレイを示す図である。
【図６】アレイ内の欠陥の平面における、図３からの粒子のアレイを示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態による、基板の断面図である。
【図８】図７からの、基板上に堆積された粒子のアレイを示す図である。
【図９】図７からの、基板上の、２つの異なるタイプの粒子からなるアレイを示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態による、基板の断面図である。
【図１１】図１０からの、基板上に堆積された粒子のアレイを示す図である。
【図１２】図３からの、基板の変形形態を示す図である。
【図１３】図１２からの、基板上に堆積された粒子のアレイを示す図である。
【図１４】図９に示すアレイの変形形態を示す図である。
【図１５】図１４に示す粒子のアレイの上面図である。
【図１】
2008520444.tif 000004
【図２】
2008520444.tif 000005
【図３】
2008520444.tif 000006
【図４】
2008520444.tif 000007
【図５】
2008520444.tif 000008
【図６】
2008520444.tif 000009
【図７】
2008520444.tif 000010
【図８】
2008520444.tif 000011
【図９】
2008520444.tif 000012
【図１０】
2008520444.tif 000013
【図１１】
2008520444.tif 000014
【図１２】
2008520444.tif 000015
【図１３】
2008520444.tif 000016
【図１４】
2008520444.tif 000017
【図１５】
2008520444.tif 000018
【国際調査報告】
2008520444.tif 000019
2008520444.tif 000020
2008520444.tif 000021
2008520444.tif 000022
2008520444.tif 000023
2008520444.tif 000024