(57)【要約】【課題】発光デバイス、光デバイス、マイクロデバイスなどの機能材料として、利用可能な酸化物多孔質体の製造方法を提供する。【解決手段】基板を用意する工程、該基板上に分散して配置されている柱状構造体と、該柱状構造体を取り囲む領域とを含み構成される膜を非平衡プロセスにより形成する工程、及び前記膜から前記柱状構造体をウェットエッチングにより除去しながら同時に前記領域を酸化処理して酸化物多孔質体を形成する工程を有し、且つ前記柱状構造体は多結晶アルミニウムであり、前記領域はＳｉ、Ｇｅ、あるいはＳｉxＧｅ1-x（０＜ｘ＜１）の非晶質材料で構成され、且つ前記膜には、前記非晶質材料が３０ａｔｏｍｉｃ％以上６０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含まれるように該膜が形成されている酸化物多孔質体の製造方法。【選択図】図２
2008031556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物多孔質体の製造方法であって、基板を用意する工程、該基板上に分散して配置されている柱状構造体と、該柱状構造体を取り囲む領域とを含み構成される膜を非平衡プロセスにより形成する工程、及び前記膜から前記柱状構造体をウェットエッチングにより除去しながら同時に前記領域を酸化処理して酸化物多孔質体を形成する工程を有し、且つ前記柱状構造体は多結晶アルミニウムであり、前記領域はＳｉ、Ｇｅ、あるいはＳｉxＧｅ1-x（０＜ｘ＜１）の非晶質材料で構成され、且つ前記膜には、前記非晶質材料が３０ａｔｏｍｉｃ％以上６０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含まれるように該膜が形成されていることを特徴とする酸化物多孔質体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物多孔質体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、機能性材料としての微細構造体への関心が高まっている。
こうした微細構造体の作製手法としては、フォトリソグラフィーなどの微細パターン形成技術を代表される半導体加工技術によって直接的に微細構造体を作製する手法が挙げられる（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、上述の半導体加工技術とは別に、材料の自己組織化（ｓｅｌｆ−ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ）現象あるいは自己形成化現象を利用する手法がある。即ち、自然に形成される規則的な構造をべースに、新規な微細構造体を実現しようというものである。
【特許文献１】特開平５−５５５４５号公報（第３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この自己組織化現象あるいは自己形成化現象を利用する手法では、ミクロンオーダーは勿論、ナノオーダーの構造体を実現できる可能性がある。そのため、多くの研究が行われているものの、その手法は十分に確立されているとはいえず、新規な微細構造体の提供やその製造方法の確立が求められていた。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、新規な酸化物多孔質体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、酸化物多孔質体の製造方法であって、基板を用意する工程、該基板上に分散して配置されている柱状構造体と、該柱状構造体を取り囲む領域とを含み構成される膜を非平衡プロセスにより形成する工程、及び前記膜から前記柱状構造体をウェットエッチングにより除去しながら同時に前記領域を酸化処理して酸化物多孔質体を形成する工程を有し、且つ前記柱状構造体は多結晶アルミニウムであり、前記領域はＳｉ、Ｇｅ、あるいはＳｉxＧｅ1-x（０＜ｘ＜１）の非晶質材料で構成され、且つ前記膜には、前記非晶質材料が３０ａｔｏｍｉｃ％以上６０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含まれるように該膜が形成されていることを特徴とする酸化物多孔質体の製造方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、新規な酸化物多孔質体の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係る酸化物多孔質体の製造方法は、以下に示すａ）からｃ）工程を含み実現される。
ａ）基板を用意する工程、
ｂ）該基板上に分散して配置されている柱状構造体と、該柱状構造体を取り囲む領域とを含み構成される膜を非平衡プロセスにより形成する工程、
ｃ）前記膜から前記柱状構造体をウェットエッチングにより除去しながら同時に前記領域を酸化処理して酸化物多孔質体を形成する工程。
【０００９】
そして、前記柱状構造体は多結晶アルミニウムであり、前記領域はＳｉ、Ｇｅ、あるいはＳｉxＧｅ1-x（０＜ｘ＜１）の非晶質材料で構成されている。更に、前記膜には、前記非晶質材料が３０ａｔｏｍｉｃ％以上６０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含まれるように該膜が形成されていることが特徴である。
【００１０】
まず、はじめに本発明に適用できる、該基板上に分散して配置されている柱状構造体と、該柱状構造体を取り囲む領域とを含み構成される膜からなる構造体について説明する。
【００１１】
（１）本発明に適用できる構造体
本発明に適用できる構造体は、第１の材料と第２の材料を含み構成される構造体であって、該第１の材料を含み構成される柱状の部材が、該第２の材料を含み構成される領域に取り囲まれている。更に、該構造体には該第２の材料が、該第１の材料と第２の材料の全量に対して２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含まれていることを特徴とする。本発明に係る多孔質体は、上記構造体から前記柱状の部材を除去する除去処理、及び酸化処理工程を含むことにより得られる。これら二つの処理は、除去処理と同時に酸化処理を行ってもよいし、除去処理後に酸化処理を行なっても良いし、酸化処理後に除去処理を行なってもよい。ここでいう同時とは、時間的に厳密に同時である必要は無く、例えばエッチングによる除去工程を行った基体が結果として酸化されている場合等を含むものである。
【００１２】
上記割合は、構造体を構成する前記第１の材料と第２の材料の全量に対する前記第２の材料の割合のことであり、好ましくは２５ａｔｏｍｉｃ％以上６５ａｔｏｍｉｃ％以下、より好ましくは３０ａｔｏｍｉｃ％以上６０ａｔｏｍｉｃ％以下である。
【００１３】
なお、実質的に柱状形状が実現していればよく、例えば柱状に部材の成分として第２の材料が含まれていてもよいし、前記領域に第１の材料が含まれていてもよい。また、上記柱状の部材やその周囲の領域に酸素、アルゴンなどが含まれていてもよい。
【００１４】
上記割合は例えば誘導結合型プラズマ発光分析法で定量分析することにより得られる。ａｔｏｍｉｃ％を単位として用いているが、ｗｔ％を単位として用いる場合には、２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０Ａｔｏｍｉｃ％以下とは、以下のように換算される。即ち２０．６５ｗｔ％以上７０．８４ｗｔ％以下となる（Ａｌの原子量を２６．９８２、Ｓｉの原子量を２８．０８６として換算している）。
【００１５】
第１の材料としては、ＡｌやＡｕやＭｇやＡｇなどが挙げられる。第２の材料としては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｉx Ｇｅ1-x などが挙げられる。特に第２の材料としては、非晶質となり得る材料であることが望ましい。第１及び第２の材料としては、両者の成分系相平衡図において、共晶点を有する材料（いわゆる共晶系の材料）であることが好ましい。特に共晶点が３００℃以上好ましくは４００℃以上であるのがよい。また、第１及び第２の材料として共析系を用いることもできる。なお、第１の材料と第２の材料として好ましい組み合わせとしては、第１の材料としてＡｌを用い、第２の材料としてＳｉを用いる形態がある。また、第１の材料としてＡｌを用い、第２の材料としてＧｅを用いる形態、あるいは第１の材料としてＡｌを用い、第２の材料としてＳｉx Ｇｅ1-x （０＜ｘ＜１）を用いる形態も好ましい。なお、前記多孔質体を構成する前記領域に含まれる第１の材料（例えばアルミニウム）の割合としては、１％ａｔｏｍｉｃ％以上２０ａｔｏｍｉｃ％以下であることが好ましい。ここで、上記割合には、多孔質体中に含まれる含有酸素量は考慮していない。
【００１６】
前記柱状の部材を取り囲む領域は、非晶質であることが望ましい。
前記柱状の部材の平面形状としては円形あるいは楕円形状である。
前記構造体には、前記第２の材料を含み構成されるマトリックス中に複数の前記柱状の部材が分散していることになる。柱状の部材の径（平面形状が円の場合は直径）は、主として前記構造体の組成（即ち、前記第２の材料の割合）に応じて制御可能である。その平均径は、０．５ｎｍ以上５０ｎｍ以下、好ましくは０．５ｎｍ以上２０ｎｍ以下、さらに好ましくは０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。ここでいう径とは図１（ｂ）における２ｒである。なお、楕円等の場合は、最も長い外径部が、上記範囲内であればよい。ここで平均径とは、例えば、実際のＳＥＭ写真（約１００ｎｍ×１００ｎｍの範囲）で観察される柱状の部分を、その写真から直接、あるいはコンピュータで画像処理して、導出される値である。なお、上記構造体をどのようなデバイスに用いるか、あるいはどのような処理を行うかにもよるが、平均径の下限としては１ｎｍ以上、あるいは数ｎｍ以上であることが実用的な下限値である。
【００１７】
また、複数の柱状の部材間の中心間距離２Ｒ（図１（ｂ））は、２ｎｍ以上３０ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上２０ｎｍ以下、更に好ましくは５ｎｍ以上１５ｎｍ以下である。勿論、中心間距離の下限として上記２Ｒは柱状の部材どうしが接触しない間隔は最低限備えている必要がある。
【００１８】
孔径の平均として２０ｎｍ以下、平均中心間距離として３０ｎｍ以下であることが特に好ましい。
前記構造体は、膜状の構造体であることが好ましく、かかる場合、前記柱状の部材は膜の面内方向に対して略垂直になるように前記第２の材料を含み構成されるマトリックス中に分散していることになる。膜状構造体の膜厚としては、特に限定されるものではないが、１ｎｍ以上１００μｍ以下の範囲で適用できる。プロセス時間等を考慮してより現実的な膜厚としては、１ｎｍから１μｍ程度である。特に３００ｎｍ以上の膜厚でも柱状構造が維持されていることが好ましい。また、柱状の部材は厚さ方向に対して実質的に分岐を持たない柱状構造である。
【００１９】
前記構造体は膜状の構造体であることが好ましく、基板上に当該構造体が設けられていてもよい。基板としては、特に限定されるものではないが、石英ガラスなどの絶縁性基板、シリコン基板、ガリウム砒素、あるいはインジウム燐などの半導体基板を用い得る。更に、アルミニウムなどの金属基板あるいは支持部材としての基板上に上記構造体が形成できるのであれば、フレキシブル基板（例えばポリイミド樹脂など）も用いることができる。前記柱状の部材は基板に対して略垂直に形成されている。なお、カーボン基板も用いることができる。シリコン基板を用いる場合には、Ｐ型、Ｎ型、高抵抗あるいは低抵抗基板を用いることができる。
【００２０】
前記構造体は、非平衡状態で成膜する方法を利用して作製することができる。当該成膜方法としては、スパッタリング法が好ましいが、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）、イオンプレーティング法をはじめとする任意の非平衡状態で物質を形成する成膜法が適用可能である。スパッタリング法で行う場合には、マグネトロンスパッタリング、ＲＦスパッタリング、ＥＣＲスパッタリング、ＤＣスパッタリング法を用いることができる。スパッタリング法で行う場合は、アルゴンガス雰囲気中で反応装置内の圧力を０．２から１Ｐａ程度、あるいは０．１から１Ｐａ程度にして成膜を行う。スパッタリングの際には、ターゲット原料として前記第１の材料と第２の材料をそれぞれ別途用意しても良いが、予め所望の割合で第１の材料と第２の材料が焼成されたターゲット材料を用いてもよい。なお、スパッタリング法の中でも、前記構造体が成長する基板に、プラズマが実質的に接しない状態でスパッタリングを行うことも好ましい。
【００２１】
基板上に形成される前記構造体は、基板温度を２０℃以上３００℃以下、好ましくは２０℃以上２００℃以下、さらに好ましくは１００℃以上１５０℃以下で形成されることが好ましい。
【００２２】
前記構造体から前記柱状の部材を除去（ウェットエッチングあるいはドライエッチングなど）することにより複数の柱状の孔を有する多孔質体が形成される。エッチングには、柱状の部材を選択的に除去できればよく、エッチング液としては例えば、燐酸、硫酸、塩酸、硝酸などの酸が好適である。当該除去により形成される多孔質体の孔は、互いに連結せず独立していることが好適である。多孔質体を酸化等する場合には、細孔を有する構造体を完全に酸化してもよいし、主としてその孔壁を酸化し、孔壁内部に非酸化処理部を残存させていてもよい。
【００２３】
（２）次に、本発明に適用できる構造体における第１の材料（第１の材料は、柱状の部材を構成する。）と第２の材料（第２の材料は、柱状の部材を取り囲む領域を構成する。）の割合について説明する。
【００２４】
本発明に記載の多孔質体が提供できるようになったのは、本発明者らの鋭意努力により以下に説明する構造体が得られたからである。
ガラス基板１１上に、ＲＦマグネトロンスパッタリング法を用いて、シリコンをアルミニウムとシリコンの全量に対して５５ａｔｏｍｉｃ％含んだアルミニウムシリコン混合膜（即ち、本発明に適用できる構造体）を約２００ｎｍ形成する。
【００２５】
ターゲットには、図７に示すように、４インチのアルミニウムターゲット上に１５ｍｍ角のシリコンチップ１３を８枚おいたものを用いた。スパッタ条件は、ＲＦ電源を用いて、Ａｒ流量：５０ｓｃｃｍ、放電圧力：０．７Ｐａ、投入電力：１ｋＷとした。また、基板温度は室温とした。
【００２６】
なお、ここではターゲット１２として、アルミニウムターゲット上にシリコンチップ１３を８枚置いたものを用いた。シリコンチップの枚数はこれに限定されるものではなく、スパッタ条件により変化し、アルミニウムシリコン混合膜の組成が約５５ａｔｏｍｉｃ％近辺になれば良い。また、ターゲットはアルミニウムターゲット上にシリコンチップを置いたものに限定したものではなく、シリコンターゲット上にアルミニウムチップを置いたものでも良いし、シリコンとアルミニウムの粉末を焼結したターゲットを用いても良い。
【００２７】
次に、このようにして得られたアルミニウムシリコン混合膜をＩＣＰ（誘導結合型プラズマ発光分析）にて、シリコンのアルミニウムとシリコンの全量に対する分量（ａｔｏｍｉｃ％）を分析した。その結果、シリコンのアルミニウムとシリコンの全量に対する分量は約５５ａｔｏｍｉｃ％であった。なお、ここでは測定の都合上、基板として、カーボン基板上に堆積したアルミニウムシリコン混合膜を用いた。
【００２８】
ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、アルミニウムシリコン混合膜を観察した。シリコンに囲まれた円形のアルミニウムナノ構造体が二次元的に配列していた。アルミニウムナノ構造体部分の孔径は３ｎｍであり、その平均中心間間隔は７ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、高さは２００ｎｍであり、それぞれのアルミニウムナノ構造体部分はお互いに独立していた。
【００２９】
また、Ｘ線回折法でこの試料を観察した所、結晶性を示すシリコンのピークは確認できず、シリコンは非晶質であった。なお、アルミニウムの結晶性を示すピークが複数確認でき、少なくともアルミニウムの一部は多結晶であることが示された。
【００３０】
従って、シリコンに周囲を囲まれた間隔２Ｒが７ｎｍ、径２ｒが３ｎｍ、高さＬが２００ｎｍのアルミニウム細線を含んだアルミニウムシリコンナノ構造体を作製することができた。
【００３１】
このように、本発明では、アルミニウムシリコン混合膜をスパッタ法などの非平衡状態で物質を形成する成膜法で形成する。こうして、基板表面上のシリコンマトリックス内に数ｎｍスケールのアルミニウム量子ドットあるいはアルミニウム量子細線などのアルミニウムナノ構造体を有するアルミニウムシリコンナノ構造体が実現する。
【００３２】
（比較例）
また、比較試料Ａとして、ガラス基板上に、スパッタ法を用いて、シリコンをアルミニウムとシリコンの全量に対して１５ａｔｏｍｉｃ％含んだアルミニウムシリコン混合膜を約２００ｎｍ形成した。ターゲットには、４インチのアルミニウムターゲット上に１５ｍｍ角のシリコンチップ１３を２枚おいたものを用いた。スパッタ条件は、ＲＦ電源を用いて、Ａｒ流量：５０ｓｃｃｍ、放電圧力：０．７Ｐａ、投入電力：１ｋＷとした。また、基板温度は室温とした。
【００３３】
ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、比較試料Ａを観察した。基板真上方向から見た表面の形状は、アルミニウム部分は円形状にはなっておらず、アルミニウムが連続的に繋がった形状になっていた。即ち、アルミニウムの柱状構造体がシリコン領域内に均質に分散した微細構造体となっていなかった。さらに、その大きさは１０ｎｍを遥かに超えていた。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、アルミニウム部分の幅は１５ｎｍを超えていた。なお、このようにして得られたアルミニウムシリコン混合膜をＩＣＰ（誘導結合型プラズマ発光分析）にて、シリコンのアルミニウムとシリコンの全量に対する分量（ａｔｏｍｉｃ％）を分析した。その結果、シリコンのアルミニウムとシリコンの全量に対する分量は約１５ａｔｏｍｉｃ％であった。
【００３４】
さらに、比較試料Ｂとして、ガラス基板上に、スパッタ法を用いて、シリコンをアルミニウムとシリコンの全量に対して７５ａｔｏｍｉｃ％含んだアルミニウムシリコン混合膜を約２００ｎｍ形成した。ターゲットには、４インチのアルミニウムターゲット上に１５ｍｍ角のシリコンチップ１３を１４枚おいたものを用いた。スパッタ条件は、ＲＦ電源を用いて、Ａｒ流量：５０ｓｃｃｍ、放電圧力：０．７Ｐａ、投入電力：１ｋＷとした。また、基板温度は室温とした。
【００３５】
ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、比較試料Ｂを観察した。基板真上方向から見た試料表面には、アルミニウム部分を観察することができなかった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察しても、明確にアルミニウム部分を観察することができなかった。なお、このようにして得られたアルミニウムシリコン混合膜をＩＣＰ（誘導結合型プラズマ発光分析）にて、シリコンのアルミニウムとシリコンの全量に対する分量（ａｔｏｍｉｃ％）を分析した。その結果、シリコンのアルミニウムとシリコンの全量に対する分量は約７５ａｔｏｍｉｃ％であった。
【００３６】
また、比較試料Ａを作製した場合と、シリコンチップの枚数の条件のみを変え、アルミニウムシリコン混合体の全量に対するシリコンの割合が、以下の割合を示す試料を作成した。具体的には、２０ａｔｏｍｉｃ％、３５ａｔｏｍｉｃ％、５０ａｔｏｍｉｃ％、６０ａｔｏｍｉｃ％、７０ａｔｏｍｉｃ％である試料を作製した。アルミニウムの柱状構造体がシリコン領域内に分散した微細構造体となっている場合を○、なっていない場合を×としたものを以下に示す。なお、柱状構造体の均一性という点では、シリコンの割合が３０以上６０ａｔｏｍｉｃ％であることが好ましい。また、シリコンの割合が６５や７０ａｔｏｍｉｃ％の場合は、アルミニウムの結晶性が低く、アモルファス状態に近くなっていた。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
このように、アルミニウムとシリコンの全量に対するシリコン含有量を、２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下に調整することで、アルミニウムの柱状構造体がシリコン領域内に分散した構造体が実現できる。アルミニウムとシリコンの組成を変化させることで、柱状構造体の孔径の制御が可能であり、また、直線性に優れたアルミニウム細線の作製が可能になる。なお、構造の確認には、ＳＥＭの他にもＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）等を利用するのがよい。
【００３９】
さらに、比較試料Ｃとして、ガラス基板上に、スパッタ法を用いて、シリコンをアルミニウムとシリコンの全量に対して５５ａｔｏｍｉｃ％含んだアルミニウムシリコン混合膜を約２００ｎｍ形成した。ターゲットには、４インチのアルミニウムターゲット上に１５ｍｍ角のシリコンチップ１３を８枚おいたものを用いた。スパッタ条件は、ＲＦ電源を用いて、Ａｒ流量：５０ｓｃｃｍ、放電圧力：０．７Ｐａ、投入電力：１ｋＷとした。また、基板温度は３５０℃とした。
【００４０】
ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、比較試料Ｃを観察した。基板真上方向から見た試料表面には、大きなアルミニウムの塊が確認できた。また、エックス線回折測定により、シリコンが結晶化していることが確認された。つまり、柱状構造を有するアルミニウムナノ構造体を確認することができず、シリコン領域も非晶質ではなく結晶化していた。即ち、基板温度が高すぎると、より安定な状態に変化してしまうため、このようなアルミニウムナノ構造体を形成する膜成長ができていないと思われる。
【００４１】
なお、柱状の部材が分散した構造体を得る為に、ターゲットの組成をＡｌ：Ｓｉ＝５５：４５などに設定することも好ましい形態である。
第１の材料としてアルミニウムを、第２の材料としてシリコンを用いた場合を説明したが、第１あるいは第２の材料として適用できる既述の材料を用いた場合も同様であった。
【００４２】
以下、上記した構造体を利用した本発明の多孔質体及びその製造方法に関して説明する。
【００４３】
（３）本発明に係る多孔質体
本発明に係る多孔質体は、複数の柱状の孔とそれを取り囲む領域を備え、該領域はＳｉ、Ｇｅあるいはこれらの組み合わせ材料を含み構成される酸化物非晶質領域であることを特徴とする。
【００４４】
図１（ａ）において、１は複数の柱状の孔を、２はそれを取り囲む酸化物領域（例えば、Ｓｉ、Ｇｅあるいはこれらの組み合わせ材料により形成される。）である。３は基板である。
【００４５】
図１（ｂ）は、図１（ａ）の破線ＡＡ’に沿って多孔質体を切断したときの模式的断面図である。
図１（ｂ）に示すように、本発明によれば、実質的に分岐していない孔を有する多孔質体が得られる。同図からも明らかなように、細孔がお互いに独立し、かつ膜面（あるいは基板）に対して垂直又はほぼ垂直な細孔が得られる。
【００４６】
本発明によれば、前記複数の孔同士の平均中心間距離（図１中の２Ｒ）が３０ｎｍ以下にしたり、前記柱状の孔の平均径が２０ｎｍ以下（図１中の２ｒ）にすることができる。
好ましくは、細孔の径２ｒは０．５ｎｍ以上１５ｎｍ以下であり、その中心間距離の間隔２Ｒは５ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。また、長さＬは０．５ｎｍから数μｍ、好ましくは２ｎｍから５μｍの範囲である。ここで平均孔径とは、例えば、実際のＳＥＭ写真（約１００ｎｍ×１００ｎｍの範囲）で観察される細孔部分をコンピュータで画像処理（抽出）して、その穴を楕円と仮定し画像解析して得られた長軸の平均のことを指している。
【００４７】
また、本発明に係る多孔質体内の細孔は、図１（ｂ）に示されるように、細孔と基板を直接つなげることができるが、これに限定されるものではなく、基板と細孔をつなげなくても良い。
【００４８】
また、本発明に係る多孔質体を構成している領域２の組成は、第２の材料の酸化物を主成分とするが、数から数十ａｔｏｍｉｃ％程度の他の元素、例えばアルミニウム（Ａｌ）、アルゴン（Ａｒ）などの各種の元素を含有してもよい。特に、柱状の細孔が存在する位置にアルミニウムなどの上述した第１の材料を含み構成される柱状の部材が存在していた場合は、多孔質体内にアルミニウム等が存在する。柱状の部材を構成していた第１の材料は、多孔質の孔壁面付近でその濃度は高く、孔壁内部では低くなる。即ち、多孔質体内の第１の材料は、面内方向に濃度分布を持つことになる。勿論、熱処理等によりアルミニウムなどの上記第１の材料の拡散を促せば、その濃度分布は減少する。
【００４９】
なお、多孔質体は、孔壁面付近、その内部ともに非晶質構造をとる。
第２の材料とは、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、Ｇｅあるいはこれらの組み合わせ材料などである。
また、本発明に係る多孔質体を構成している領域２の構造は、非晶質構造であり、細孔部分の基板上面からみた形状は、図１（ａ）のように、ほぼ円形のものでも良いし、また楕円形など任意の形状のものでもよい。
【００５０】
また、本発明のシリコン多孔質体を構成している細孔部分の基板断面からみた形状は、図１（ｂ）のように長方形形状でも良いし、正方形や台形など任意の形状のものでもよい。
【００５１】
また、前記複数の孔の深さ方向が実質的に同一であることが好ましい。なお、前記領域２には、アルミニウムが含まれていてもよい。
なお、本発明によれば、前記細孔の長さと孔径の比であるアスペクト比（長さ／孔径）を０．１から１００００にすることができる。
【００５２】
また、本発明に係る多孔質体は、第１の材料と第２の材料を含み構成される構造体から該第１の材料を除去して得られる酸化物多孔質体である。そして、該構造体は、該第１の材料を含み構成される柱状の部材が、該第２の材料を含み構成される非晶質領域に取り囲まれている構造を有する。更に、該構造体には該第２の材料が、該第１の材料と第２の材料の全量に対して２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含まれていることを特徴とする。
【００５３】
前記第１の材料は、例えばアルミニウムであり、前記第２の材料は、例えばＳｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅあるいは、これらの組み合わせ材料である。
また、本発明に係る酸化物多孔質体は、柱状形状の細孔と酸化物領域を有する膜状の構造体であって、以下の特徴を有する。即ち、前記細孔が膜面に対して垂直またはほぼ垂直に設けられ、細孔の平均孔径が２０ｎｍ以下で、平均間隔が３０ｎｍ以下であり、かつ前記細孔が前記酸化物領域で隔てられていることを特徴とする。
【００５４】
前記細孔は、図１（ｂ）に示されているようにシリコン酸化物領域により、お互いに分離されており、互に連結しないで独立しており、また、基板に対して垂直またはほぼ垂直に形成されている。
【００５５】
また、本発明に係る酸化物多孔質体を構成している細孔の形状は、図１（ｂ）に示されているように柱状形状である。また、細孔の孔径（平均孔径を示す）２ｒは２０ｎｍ以下であり、細孔の間隔（平均間隔を示す）２Ｒは３０ｎｍ以下である。好ましくは、細孔の径２ｒは１から１５ｎｍであり、その間隔２Ｒは５から２０ｎｍである。また、長さＬは５ｎｍから数μｍ、好ましくは２ｎｍから１０００ｎｍの範囲である。ここで平均孔径とは、例えば、実際のＳＥＭ写真（約１００ｎｍ×１００ｎｍの範囲）で観察される細孔部分をコンピュータで画像処理（抽出）して、その穴を楕円と仮定し画像解析して得られた長軸の平均のことを指している。
【００５６】
また、本発明の酸化物多孔質体内の細孔は、図１（ｂ）に示されるように、細孔と基板を直接つなげることができるが、これに限定されるものではなく、基板と細孔をつなげなくてもよい。
【００５７】
また、本発明に係る酸化物多孔質体シリコン酸化物（ＳｉＯｘ）を主成分とする場合、アルミニウム酸化物（ＡｌＯｘ）などの酸化物の他、アルゴン（Ａｒ）、などの各種の元素を含有してもよい。シリコン酸化物領域におけるシリコン（Ｓｉ）の含有量は酸素を除くすべての元素に対して８０ａｔｏｍｉｃ％以上、好ましくは８５ａｔｏｍｉｃ％以上９９ａｔｏｍｉｃ％以下の範囲である。
【００５８】
なお、第１の材料としてアルミニウムを用いた場合は、得られる多孔質体に含まれるアルミニウムの含有量は酸素を除くすべての元素に対して、０．０１ａｔｏｍｉｃ％以上２０ａｔｏｍｉｃ％以下の範囲である。好ましくは０．１ａｔｏｍｉｃ％以上１０ａｔｏｍｉｃ％以下の範囲である。
【００５９】
なお、細孔の柱状形状とは上記サイズを満足するものであれば、任意のアスペクト比（長さＬ／孔径２ｒ）を有する形状を含むものである。なお、好ましくはアスペクト比（長さＬ／孔径２ｒ）は０．５から１０００の範囲である。
【００６０】
以下、具体的に材料を特定し本発明を説明するが、本発明は、以下で説明する材料に限定されるものではない。
【００６１】
（３−１）シリコン酸化物多孔質体
本発明に係るシリコン酸化物多孔質体は、柱状形状の細孔とそれを取り囲むシリコン酸化物領域を有するシリコン酸化物多孔質体である。そして、該細孔の平均孔径が２０ｎｍ以下であり、且つ該細孔同士の平均間隔が３０ｎｍ以下であることを特徴とする酸化物多孔質体である。
【００６２】
柱状形状の細孔とシリコン酸化物を主成分とするシリコン酸化物領域を有する膜状のシリコン酸化物多孔質体である。そして、前記細孔が膜面に対して垂直またはほぼ垂直に設けられている。細孔の平均孔径が２０ｎｍ以下で、平均間隔が３０ｎｍ以下であり、かつ前記細孔が前記シリコン酸化物を主成分とするシリコン酸化物領域で隔てられているのが好ましい。
【００６３】
前記細孔の平均孔径が１から１５ｎｍであり、かつ細孔の平均間隔が５から２０ｎｍであるのが好ましい。
前記シリコン酸化物領域が酸素を除くすべての元素の総量に対してシリコンを８０ａｔｏｍｉｃ％以上含有するのが好ましい。
【００６４】
前記シリコン酸化物領域がシリコン酸化物とアルミニウム酸化物を含有するのが好ましい。
前記シリコン酸化物が非晶質であるのが好ましい。
【００６５】
（３−２）ゲルマニウム酸化物多孔質体
本発明に係るゲルマニウム酸化物多孔質体は、柱状形状の細孔とそれを取り囲むゲルマニウム酸化物領域を有するゲルマニウム酸化物多孔質体である。該細孔の平均孔径が２０ｎｍ以下であり、且つ該細孔同士の平均間隔が３０ｎｍ以下であることを特徴とする酸化物多孔質体である。
【００６６】
柱状形状の細孔とゲルマニウム酸化物を主成分とするゲルマニウム酸化物領域を有する膜状のゲルマニウム酸化物多孔質体である。前記細孔が膜面に対して垂直またはほぼ垂直に設けられている。そして、細孔の平均孔径が２０ｎｍ以下で、平均間隔が３０ｎｍ以下であり、かつ前記細孔が前記ゲルマニウム酸化物を主成分とするゲルマニウム酸化物領域で隔てられているのが好ましい。
【００６７】
前記細孔の平均孔径が１から１５ｎｍであり、かつ細孔の平均間隔が５から２０ｎｍであるのが好ましい。
前記ゲルマニウム酸化物領域が酸素を除くすべての元素の総量に対してゲルマニウムを８０ａｔｏｍｉｃ％以上含有するのが好ましい。
【００６８】
前記ゲルマニウム酸化物領域がゲルマニウム酸化物とアルミニウム酸化物を含有するのが好ましい。
前記ゲルマニウム酸化物が非晶質であるのが好ましい。
【００６９】
（３−３）シリコンゲルマニウム酸化物多孔質体
次に、本発明の第１−３の発明のシリコンゲルマニウム酸化物多孔質体は、柱状形状の細孔とそれを取り囲むシリコンゲルマニウム酸化物領域を有するシリコンゲルマニウム酸化物多孔質体である。そして、該細孔の平均孔径が２０ｎｍ以下であり、且つ該細孔同士の平均間隔が３０ｎｍ以下であることを特徴とする酸化物多孔質体である。
【００７０】
柱状形状の細孔とシリコンゲルマニウム酸化物を主成分とするシリコンゲルマニウム酸化物領域を有する膜状のシリコンゲルマニウム酸化物多孔質体である。そして、前記細孔が膜面に対して垂直またはほぼ垂直に設けられている。細孔の平均孔径が２０ｎｍ以下で、平均間隔が３０ｎｍ以下であり、かつ前記細孔が前記シリコンゲルマニウム酸化物を主成分とするシリコンゲルマニウム酸化物領域で隔てられているのが好ましい。
【００７１】
前記細孔の平均孔径が１から１５ｎｍであり、かつ細孔の平均間隔が５から２０ｎｍであるのが好ましい。
前記シリコンゲルマニウム酸化物領域が酸素を除くすべての元素の総量に対してシリコンとゲルマニウムの合計を８０ａｔｏｍｉｃ％以上含有するのが好ましい。
【００７２】
前記シリコンゲルマニウム酸化物領域のシリコン元素（Ｓｉ）とゲルマニウム元素（Ｇｅ）の組成の割合をＳｉx Ｇｅ1-x としたとき、０＜ｘ＜１の範囲であるのが好ましい。
前記シリコンゲルマニウム酸化物が非晶質であるのが好ましい。
【００７３】
（４）本発明に係る酸化物多孔質体の製造方法
以下、本発明にかかる酸化物多孔質体の製造方法について詳細に説明する。
本発明に係る多孔質体の製造方法は、第１の材料と第２の材料を含み構成される構造体であり、以下の工程を有することを特徴とする。
【００７４】
該第１の材料を含み構成される柱状の部材が、該第２の材料を含み構成される領域に取り囲まれている構造体を用意する工程（図２（ａ））、該構造体から該柱状の部材を除去する除去工程（図２（ｂ））、及び前記領域を酸化する工程（図２（ｃ））を有することを特徴とする。図２において、２１は柱状部材、２２は基板、２３は構造体、２４は柱状の部材を取り囲む領域である。
【００７５】
ここで、前記構造体には該第２の材料が、該第１の材料と第２の材料の全量に対して２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含まれているのがよい。但し、基板に垂直方向に並んだ柱状構造体が、前記領域中に分散している構造体が得られているのであれば上記割合に限定されるものではない。本発明においては、前記構造体が、当該構造体から選択的に前記柱状構造体を除去できる材料の組み合わせにより得られている点が重要である。
【００７６】
なお、前記除去工程後、必要に応じて、多孔質体の孔径を拡大する孔径拡大工程を行うこともできる（図２（ｄ））。勿論、除去工程後、酸化工程を行わずに、孔径拡大工程を行った後、酸化工程を行なってもよい。
【００７７】
前記第１の材料としては、例えばアルミニウムや金を、前記第２の材料としては、例えばＳｉ、ＳｉＧｅ，Ｇｅあるいはこれらの組み合わせ材料を用いることができる。勿論、複数種類の材料を組み合わせてもよい。以下の説明においても同様である。
【００７８】
図２は、本発明に係る酸化物多孔質体の製造方法の一実施態様を示す工程図である。図２において、本発明に係る酸化物多孔質体の製造方法は、下記の（ａ）工程から（ｄ）工程を有することを特徴とする。
【００７９】
（ａ）工程：まず第１の材料（例えばアルミニウム）と第２の材料（例えばシリコン）を用意する（図３（ａ））。
（ｂ）工程：次に、該第１の材料と第２の材料を非平衡状態で物質を形成する成膜法を用いて、基板上に構造体を形成する（図３（ｂ））。成膜されて得られる構造体は、第１の材料を含む柱状の部材と、前記第２の材料により形成され、該柱状の部材を取り囲む領域とを有する。第１の材料と第２の材料の全量に対して第２の材料を２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含有するように成膜することで、柱状の部材が分散した構造体が得られる。
【００８０】
（ｃ）工程：次に、該構造体から柱状の部材をエッチング等により除去して細孔を形成する（図３（ｃ））。構造体に酸あるいはアルカリを用いたウエットエッチングを施すと、柱状の部材が選択的に除去されて細孔を有する多孔質体が形成される。
【００８１】
（ｄ）工程：次に、該細孔を有する多孔質体を酸化して酸化物多孔質体を得る（図３（ｄ））。
上記、（ｄ）工程に引き続き、酸あるいはアルカリを用いたウエットエッチングを行なって、酸化物多孔質体の孔径を拡大する工程（ｅ）を行なってもよい。
【００８２】
図４は、本発明に係る酸化物多孔質体の製造方法の他の実施態様を示す工程図である。
図４において、本発明のシリコン酸化物多孔質体の製造方法は、下記の（ａ）から（ｃ），（ｅ’）および（ｄ）工程を有することを特徴とする。
【００８３】
（ａ）工程：まず第１の材料（例えばアルミニウム）と第２の材料（例えばシリコン）を用意する。
（ｂ）工程：次に、第１の材料と第２の材料を非平衡状態で物質を形成する成膜法を用いて、基板上に構造体を形成する。成膜された構造体は、第１の材料を含む柱状の部材と、第２の材料から構成され該柱状の部材を取り囲む領域とを有し、第１の材料と第２の材料の全量に対して第２の材料を２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含有する。
【００８４】
（ｃ）工程：次に、該構造体から柱状の部材を除去して多孔質体を形成する。該構造体に酸あるいはアルカリを用いたウエットエッチングを施すと、第１の材料を含む柱状の部材がエッチングされて細孔を有する多孔質体が形成される。
【００８５】
（ｅ’）工程：次に、酸あるいはアルカリを用いたウエットエッチングを行なって、形成された多孔質体の細孔の孔径を広げる。
（ｄ）工程：さらに、該孔径を広げた細孔を有する多孔質体を酸化して酸化物多孔質体を得る。
【００８６】
次に、本発明に係る酸化物多孔質体の製造方法を図面に基づいて説明する。
図５および図６は本発明に係る酸化物多孔質体の製造方法の一例を示す説明図である。図５および図６の（ａ）から（ｅ）の順に追って説明する。
【００８７】
以下の工程（ａ）から（ｅ）は、図５および図６の（ａ）から（ｅ）に対応する。
（ａ）工程：第１の材料（例えばアルミニウム）と第２の材料（例えばシリコン）を用意する工程
原料としての第２の材料及び第１の材料を、例えば、図７に示すように、第１の材料からなるターゲット１２上に第２の材料からなるチップ１３を配置する。
【００８８】
（ｂ）工程：構造体の形成
次に、基板２２上に構造体２３を形成する。ここでは、非平衡状態で物質を形成する成膜法として、スパッタリング法を用いた例を示す。
【００８９】
基板２２上に、非平衡状態で物質を形成する成膜法であるマグネトロンスパッタリング法により、構造体２３を形成する。構造体２３は、第１の材料を主成分とする組成からなる柱状の部材２１と、その周囲に配置される第２の材料を主成分とする領域２４から構成される。
【００９０】
図７を用いて、非平衡状態で成膜する方法として、スパッタリング法を用いて構造体２３を成膜する方法について説明する。なお、図７において、１１が基板、１２が第１の材料からなるスパッタリングターゲットである。スパッタリング法を用いる場合は、第１の材料と第２の材料の割合を簡単に変化させることができる。
【００９１】
図７に示したように、基板１１上に、非平衡状態で物質を形成する成膜法であるマグネトロンスパッタリング法により、構造体２３を形成する。
原料としての第２の材料及び第１の材料は、例えば、図７のように第１の材料のターゲット１２上に第２の材料からなるチップ１３を配することで達成される。このチップは、図７では、複数に分けて配置しているが、勿論これに限定されるものではなく、所望の成膜が可能であれば、１つであってもよい。但し、均一な柱状の部材を領域２４内に均一に分散させるには、基板１１に対象（例えば同心円上）に配置しておくのがよい。
【００９２】
また、所定量の第１の材料と第２の材料との粉末を焼成して作製した焼成物を成膜のターゲット材として用いることもできる。
また、第１の材料からなるターゲットと第２の材料からなるターゲットを別々に用意し、同時に両方のターゲットをスパッタリングする方法を用いてもよい。
【００９３】
形成される構造体膜中の第２の材料の量は、第１の材料と第２の材料の全量に対して２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下である。好ましくは２５ａｔｏｍｉｃ％以上６５ａｔｏｍｉｃ％以下、さらに好ましくは３０ａｔｏｍｉｃ％以上６０ａｔｏｍｉｃ％以下である。第２の材料の量が斯かる範囲内であれば、領域２４内に柱状の部材が分散した構造体２３が得られる。
【００９４】
本発明において、第２の材料と第１の材料の割合等を示すａｔｏｍｉｃ％とは、例えば、シリコンとアルミニウムなどの単原子の原子の数の割合を示している。ａｔｏｍ％あるいはａｔ％とも記載され、例えば誘導結合型プラズマ発光分析法で構造体中の第２の材料と第１の材料の量を定量分析したときの値である。
【００９５】
なお、上記割合においては、ａｔｏｍｉｃ％を単位として用いているが、ｗｔ％を単位として用いる場合は、以下のように換算される。例えばシリコンが２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の場合は、２０．６５ｗｔ％以上７０．８４ｗｔ％以下となる。（ａｔｏｍｉｃ％からｗｔ％への換算は、Ａｌの原子量を２６．９８２、Ｓｉの原子量を２８．０８６としてＡｌとＳｉの重量比を求め、（重量比）×（ａｔｏｍｉｃ％）の値からｗｔ％に換算することができる。）
また、基板温度としては、３００℃以下であり、好ましくは２００℃以下であるのがよい。
【００９６】
なお、このような方法で構造体を形成すると、第１の材料と第２の材料が準安定状態の共晶型組織となり、第１の材料が第２の材料からなるマトリックス中に数ｎｍレベルのナノ構造体（柱状の部材）を形成し、第１の材料と第２の材料が自己組織的に分離する。そのときの第１の材料はほぼ円柱状形状であり、その孔径は１から１０ｎｍであり、間隔は３から１５ｎｍである。
【００９７】
構造体中の第２の材料の量は、例えば第１の材料からなるターゲット上に置く第２の材料からなるチップの量を変えることで制御できる。
非平衡状態で成膜を行う場合、特にスパッタリング法の場合は、アルゴンガスを流したときの反応装置内の圧力は、０．２から１Ｐａ程度、あるいは０．１から１Ｐａ程度がよい。プラズマを形成するための出力は４インチターゲットの場合は１５０から１０００Ｗ程度が好ましい。しかし、特に、これに限定されるものではなく、アルゴンプラズマが安定に形成される圧力及び出力であればよい。特に、被成膜基板に、プラズマが実質的に接しない状態でスパッタリング法による成膜を行うのがよい。
【００９８】
基板としては、例えば石英ガラスやプラスチックをはじめとする絶縁体基板やシリコンやガリウム砒素をはじめとする半導体基板、金属基板などの基板や、これらの基板の上に１層以上の膜を形成したものが挙げられる。なお、アルミニウムシリコン構造体の形成に不都合がなければ、基板の材質、厚さ、機械的強度などは特に限定されるものではない。また、基板の形状としては平滑な板状のものに限らず、曲面を有するもの、表面にある程度の凹凸や段差を有するものなどが挙げられるが、アルミニウムシリコン構造体に不都合がなければ、特に限定されるものではない。
【００９９】
非平衡状態で物質を形成する成膜法は、スパッタリング法が好ましいが抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）をはじめとする任意の非平衡状態で物質を形成する成膜法が適用可能である。
【０１００】
また、成膜する方法としては、第２の材料と第１の材料を同時に形成する同時成膜プロセスを用いてもよいし、第２の材料と第１の材料を数原子層づつ積層する積層成膜プロセスを用いてもよい。
【０１０１】
上記の様にして成膜された構造体２３は、第１の材料を主成分とする組成からなる柱状の部材２１と、その周囲の第２の材料を主成分とする領域２４を備える。
柱状の部材２１の組成は、第１の材料を主成分とするが、柱状構造の微細構造体が得られていれば、シリコン、酸素、アルゴンなどの他の元素を含有していてもよい。なお、主成分とは、柱状の部材部の成分構成比において、例えば第１の材料の割合が８０ａｔｏｍｉｃ％以上、あるいは９０ａｔｏｍｉｃ％以上の場合である。
【０１０２】
また、第１の材料を含む柱状の部材の周囲を取り囲んでいる領域２４の組成は、第２の材料を主成分とするが、柱状構造の微細構造体が得られていれば、アルミニウム、酸素、アルゴン、などの各種の元素を含有してもよい。なお、主成分とは、領域２４の成分構成比において第２の材料の割合が、例えば８０ａｔｏｍｉｃ％以上、あるいは９０ａｔｏｍｉｃ％以上である。
【０１０３】
（ｃ）工程：細孔形成工程
上記の構造体２３中の柱状の部材を選択的に除去する。この除去方法としては、第１の材料を選択的に溶解する酸やアルカリを用いたウエットエッチングが好ましい。その結果、構造体には、細孔を有する領域２４が主として残り、多孔質体２５が形成される。なお、多孔質体２５中の細孔は、間隔２Ｒが３０ｎｍ以下、孔径２ｒが２０ｎｍ以下であるが、好ましくは、細孔の孔径２ｒは１から１５ｎｍであり、その中心間距離２Ｒは５から２０ｎｍである。また、長さＬは１ｎｍから数μｍの範囲である。なお、柱状の部材２１を選択的に除去するとは、実質的に柱状の部分が除去されればよい。
【０１０４】
ウエットエッチングに用いる溶液は、例えば、第１の材料としてアルミニウムを溶かし、第２の材料としてシリコンをほとんど溶解しない、りん酸、硫酸、塩酸、クロム酸溶液などの酸が挙げられる。エッチングによる細孔形成に不都合がなければ水酸化ナトリウムなどのアルカリを用いることができ、特に酸の種類やアルカリの種類に限定されるものではない。また、数種類の酸溶液やあるいは数種類のアルカリ溶液を混合したものを用いてもよい。またエッチング条件は、例えば、溶液温度、濃度、時間などは、作製する多孔質体に応じて、適宜設定することができる。
【０１０５】
（ｄ）多孔質体の酸化処理
工程（ｃ）で作製された多孔質体２５の酸化方法としては、酸素雰囲気中で加熱する方法の他、水蒸気中あるいは空気中での加熱、陽極酸化、酸素プラズマにさらすなどの任意の酸化処理方法が適用可能である。多孔質体を構成する第２の材料は酸化されて酸化物領域２９となり、酸化物多孔質体２８が得られる。なお、水分の多い酸あるいはアルカリを使うことで、工程（ｃ）と同時に酸化を行うことも可能である。なお、本発明においては、多孔質体を酸化処理することを主として述べているが、必要に応じて酸化処理に代えて、窒化処理などを行なってもよい。
【０１０６】
また、本発明は、図６の工程（ｅ’）に示す様に、工程（ｃ）で作製された多孔質体２５の細孔の拡大を行なった後に、酸素雰囲気中で加熱し、酸化物多孔質体を得る方法でもよい。また、孔壁全てを酸化物にする必要がない場合には、酸化工程の時間を短くしてもよい。
【０１０７】
（ｅ）および（ｅ’）工程：細孔径の拡大工程：
細孔径の拡大工程は、図５に示す様に、工程（ｄ）で作製された酸化物多孔質体の細孔の拡大（ｅ）工程を行う。または、図６に示す様に、工程（ｃ）で作製された多孔質体２５の細孔の拡大（ｅ’）工程を行う。
【０１０８】
細孔径は、上記多孔質体または酸化物多孔質体に対して、それらを溶解する酸溶液（例えばフッ化水素を薄めた溶液等）、あるいはアルカリ溶液（水酸化ナトリウムなど）中に浸すポアワイド処理（孔径拡大処理）により行う。
【０１０９】
この溶液も特に細孔の拡大に問題がなければどのような酸及びアルカリを用いてもよい。また、数種類の酸溶液やあるいは数種類のアルカリ溶液を混合したものを用いてもよい。
【０１１０】
また細孔孔径拡大（ポアワイド処理）条件は、例えば、溶液温度、濃度、時間などは、作製する細孔の大きさに応じて、適宜設定することができる。
上記の様に、本発明に係る酸化物多孔質体の製造方法は、細孔の孔径の拡大を多孔質体の作製後に行う方法、またはシリコン酸化物多孔質体を作製した後に、細孔の孔径の拡大処理を行う方法が含まれる。
【０１１１】
（４−１）シリコン酸化物多孔質体の製造方法
本発明に係るシリコン酸化物多孔質体の製造方法は、アルミニウムとシリコンを含み構成される構造体であって、以下の工程を有する。
【０１１２】
アルミニウムを含む柱状の部材と該柱状の部材を取り囲むシリコン領域とを有し、アルミニウムとシリコンの全量に対してシリコンを２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含有するアルミニウムシリコン構造体を用意する工程、該アルミニウムシリコン構造体から該アルミニウムを含む柱状の部材を除去する除去工程、該除去工程後あるいは同時に該アルミニウムシリコン構造体を酸化する工程。
【０１１３】
前記シリコン酸化物多孔質体の製造方法は、以下の工程を有する。
（ａ）アルミニウムとシリコンを用意する工程、
（ｂ）該アルミニウムとシリコンを非平衡状態で物質を形成する成膜法を用いて、アルミニウムを含む柱状の部材と該柱状の部材を取り囲むシリコン領域とを有し、アルミニウムとシリコンの全量に対してシリコンを２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含有するアルミニウムシリコン構造体を形成する工程、
（ｃ）該アルミニウムシリコン構造体のアルミニウムをエッチングし、細孔を有するシリコン多孔質体を形成する工程及び
（ｄ）該細孔を有するシリコン多孔質体を酸化する工程。
【０１１４】
前記シリコン酸化物多孔質体の製造方法は、以下の工程を有する。
（ａ）アルミニウムとシリコンを用意する工程、
（ｂ）該アルミニウムとシリコンを非平衡状態で物質を形成する成膜法を用いて、アルミニウムを含む柱状の部材と該柱状の部材を取り囲むシリコン領域とを有し、アルミニウムとシリコンの全量に対してシリコンを２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含有するアルミニウムシリコン構造体を形成する工程、
（ｃ）該アルミニウムシリコン構造体のアルミニウムをエッチングし、細孔を有するシリコン多孔質体を形成する工程、
（ｄ）該細孔を有するシリコン多孔質体を酸化する工程及び（ｅ）該細孔の孔径を広げる工程。
【０１１５】
前記シリコン酸化物多孔質体の製造方法は、以下の工程を有する。
（ａ）アルミニウムとシリコンを用意する工程、
（ｂ）該アルミニウムとシリコンを非平衡状態で物質を形成する成膜法を用いて、アルミニウムを含む柱状の部材と該柱状の部材を取り囲むシリコン領域とを有し、アルミニウムとシリコンの全量に対してシリコンを２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含有するアルミニウムシリコン構造体を形成する工程、
（ｃ）該アルミニウムシリコン構造体のアルミニウムをエッチングし、細孔を有するシリコン多孔質体を形成する工程、
（ｅ’）該シリコン多孔質体の細孔の孔径を広げる工程及び
（ｄ）該細孔を有するシリコン多孔質体を酸化する工程。
【０１１６】
前記細孔を広げる工程が酸あるいはアルカリを用いたウエットエッチングであるのが好ましい。
前記酸化する工程が熱酸化あるいは水溶液を用いた酸化であるのが好ましい。前記非平衡状態で物質を形成する成膜法がスパッタリング法であるのが好ましい。
【０１１７】
（４−２）ゲルマニウム酸化物多孔質体の製造方法
本発明に係るゲルマニウム酸化物多孔質体の製造方法は、アルミニウムとゲルマニウムを含み構成される構造体であって、以下の工程を有する。
【０１１８】
アルミニウムを含む柱状の部材と該柱状の部材を取り囲むゲルマニウム領域とを有し、アルミニウムとゲルマニウムの全量に対してゲルマニウムを２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含有するアルミニウムゲルマニウム構造体を用意する工程、該アルミニウムゲルマニウム構造体から該アルミニウムを含む柱状の部材を除去する除去工程、該除去工程と同時あるいは後に該アルミニウムゲルマニウム構造体を酸化する工程。
【０１１９】
前記ゲルマニウム酸化物多孔質体の製造方法は、以下の工程を有する。
（ａ）アルミニウムとゲルマニウムを用意する工程、
（ｂ）該アルミニウムとゲルマニウムを非平衡状態で物質を形成する成膜法を用いて、アルミニウムを含む柱状の部材と該柱状の部材を取り囲むゲルマニウム領域とを有し、アルミニウムとゲルマニウムの全量に対してゲルマニウムを２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含有するアルミニウムゲルマニウム構造体を形成する工程、
（ｃ）該アルミニウムゲルマニウム構造体のアルミニウムをエッチングし、細孔を有するゲルマニウム多孔質体を形成する工程及び
（ｄ）該細孔を有するゲルマニウム多孔質体を酸化する工程。
【０１２０】
前記ゲルマニウム酸化物多孔質体の製造方法は、以下の工程を有する。
（ａ）アルミニウムとゲルマニウムを用意する工程、
（ｂ）該アルミニウムとゲルマニウムを非平衡状態で物質を形成する成膜法を用いて、アルミニウムを含む柱状の部材と該柱状の部材を取り囲むゲルマニウム領域とを有し、アルミニウムとゲルマニウムの全量に対してゲルマニウムを２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含有するアルミニウムゲルマニウム構造体を形成する工程、
（ｃ）該アルミニウムゲルマニウム構造体のアルミニウムをエッチングし、細孔を有するゲルマニウム多孔質体を形成する工程、
（ｄ）該細孔を有するゲルマニウム多孔質体を酸化する工程及び
（ｅ）該細孔の孔径を広げる工程。
【０１２１】
前記ゲルマニウム酸化物多孔質体の製造方法は、以下の工程を有する。
（ａ）アルミニウムとゲルマニウムを用意する工程、
（ｂ）該アルミニウムとゲルマニウムを非平衡状態で物質を形成する成膜法を用いて、アルミニウムを含む柱状の部材と該柱状の部材を取り囲むゲルマニウム領域とを有し、アルミニウムとゲルマニウムの全量に対してゲルマニウムを２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含有するアルミニウムゲルマニウム構造体を形成する工程、
（ｃ）該アルミニウムゲルマニウム構造体のアルミニウムをエッチングし、細孔を有するゲルマニウム多孔質体を形成する工程、
（ｅ’）該ゲルマニウム多孔質体の細孔の孔径を広げる工程及び
（ｄ）該細孔を有するゲルマニウム多孔質体を酸化する工程。
【０１２２】
前記細孔を広げる工程が酸あるいはアルカリを用いたウエットエッチングであるのが好ましい。
前記酸化する工程が熱酸化あるいは水溶液を用いた酸化であるのが好ましい。前記非平衡状態で物質を形成する成膜法がスパッタリング法であるのが好ましい。
【０１２３】
（４−３）シリコンゲルマニウム酸化物多孔質体の製造方法
本発明に係る発明のシリコンゲルマニウム酸化物多孔質体の製造方法は、アルミニウムとシリコンゲルマニウムを含み構成される構造体であって、以下の工程を有する。
【０１２４】
アルミニウムを含む柱状の部材と該柱状の部材を取り囲むシリコンゲルマニウム領域とを有し、アルミニウムとシリコンとゲルマニウムの全量に対してシリコンとゲルマニウムの合計量を２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含有するアルミニウムシリコンゲルマニウム構造体を用意する工程、該アルミニウムシリコンゲルマニウム構造体から該アルミニウムを含む柱状の部材を除去する除去工程、該除去工程と同時あるいは後に該アルミニウムシリコンゲルマニウム構造体を酸化する工程。
【０１２５】
前記シリコンゲルマニウム酸化物多孔質体の製造方法は、以下の工程を有する。
（ａ）アルミニウムとシリコンとゲルマニウムを用意する工程、
（ｂ）該アルミニウムとシリコンとゲルマニウムを非平衡状態で物質を形成する成膜法を用いて、アルミニウムを含む柱状の部材と該柱状の部材を取り囲むシリコンゲルマニウム領域とを有し、アルミニウムとシリコンとゲルマニウムの全量に対してシリコンとゲルマニウムの総量を２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含有するアルミニウムシリコンゲルマニウム構造体を形成する工程、
（ｃ）該アルミニウムシリコンゲルマニウム構造体のアルミニウムをエッチングし、細孔を有するシリコンゲルマニウム多孔質体を形成する工程及び
（ｄ）該細孔を有するシリコンゲルマニウム多孔質体を酸化する工程。
【０１２６】
前記シリコンゲルマニウム酸化物多孔質体の製造方法は、以下の工程を有する。
（ａ）アルミニウムとシリコンとゲルマニウムを用意する工程、
（ｂ）該アルミニウムとシリコンとゲルマニウムを非平衡状態で物質を形成する成膜法を用いて、アルミニウムを含む柱状の部材と該柱状の部材を取り囲むシリコンゲルマニウム領域とを有し、アルミニウムとシリコンとゲルマニウムの全量に対してシリコンとゲルマニウムの総量を２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含有するアルミニウムシリコンゲルマニウム構造体を形成する工程、
（ｃ）該アルミニウムシリコンゲルマニウム構造体のアルミニウムをエッチングし、細孔を有するシリコンゲルマニウム多孔質体を形成する工程、
（ｄ）該細孔を有するシリコンゲルマニウム多孔質体を酸化する工程及び
（ｅ）該細孔の孔径を広げる工程。
【０１２７】
前記シリコンゲルマニウム酸化物多孔質体の製造方法は、以下の工程を有する。
（ａ）アルミニウムとシリコンとゲルマニウムを用意する工程、
（ｂ）該アルミニウムとシリコンとゲルマニウムを非平衡状態で物質を形成する成膜法を用いて、アルミニウムを含む柱状の部材と該柱状の部材を取り囲むシリコンゲルマニウム領域とを有し、アルミニウムとシリコンとゲルマニウムの全量に対してシリコンとゲルマニウムの総量を２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含有するアルミニウムシリコンゲルマニウム構造体を形成する工程、
（ｃ）該アルミニウムシリコンゲルマニウム構造体のアルミニウムをエッチングし、細孔を有するシリコンゲルマニウム多孔質体を形成する工程、
（ｅ’）該シリコンゲルマニウム多孔質体の細孔の孔径を広げる工程及び
（ｄ）該細孔を有するシリコンゲルマニウムナノ構造体を酸化する工程。
【０１２８】
前記細孔を広げる工程が酸あるいはアルカリを用いたウエットエッチングであるのが好ましい。
前記酸化する工程が熱酸化あるいは水溶液中での酸化であるのが好ましい。
前記非平衡状態で物質を形成する成膜法がスパッタリング法であるのが好ましい。
【０１２９】
（５）酸化物多孔質体を作製するための他の方法
なお、酸化物多孔質体を得るには、上述した方法のみではなく、前記構造体２３を陽極酸化することにより、多孔質の形成と酸化処理を実質的に同時に行うこともできる。
【０１３０】
図８は、本発明に用いる陽極酸化装置の一例を示す概略図である。図８中、２３は構造体２３（例えば柱状部材を構成する第１の材料としてアルミニウム、その周囲を取り囲む領域としてシリコンを有する構造体である。）、４１は恒温槽、４２はＰｔ板のカソード、４３は電解液、４４は反応容器、４５は陽極酸化電圧を印加する電源、４６は陽極酸化電流を測定する電流計である。図では省略してあるが、このほか電圧、電流を自動制御したり、測定するコンピュータなどが組み込まれている。
【０１３１】
構造体２３およびカソード４２は、恒温槽４１により温度を一定に保たれた電解液４３中に配置され、電源４５よりアルミニウムシリコン混合膜１、カソード４２間に電圧を印加することで陽極酸化が行われる。
【０１３２】
陽極酸化に用いる電解液は、例えば、シュウ酸、りん酸、硫酸、硝酸、クロム酸溶液などが挙げられるが、陽極酸化による細孔形成に不都合がなければ特に限定されるものではない。また各電解液に応じた陽極酸化電圧、温度などの諸条件は、作製する酸化物ナノ構造体に応じて、適宜設定することができる。
【０１３３】
陽極酸化により、構造体からアルミニウムが除去されて細孔が形成されると同時に、シリコン領域のシリコンの酸化が行われシリコン酸化物領域が形成される。その結果、構造体には、細孔を有するシリコン酸化物領域が残り、シリコン酸化物多孔質体が形成される。なお、シリコン酸化物多孔質体の細孔間隔及び径は、例えば間隔２Ｒが１５ｎｍ以下、孔径２ｒが１０ｎｍ以下である。細孔の孔径２ｒを１から９ｎｍにし、その中心間距離２Ｒを３から１０ｎｍにすることもできる。また、長さＬは２ｎｍから数μｍの範囲である。
【０１３４】
上記陽極酸化工程後、多孔質層の孔径を拡大する工程を行なってもよい。
例えば、シリコンを溶解する酸溶液（例えばフッ化水素を薄めた溶液など）、あるいはアルカリ溶液（水酸化ナトリウムなど）中に浸すポアワイド処理（孔径拡大処理）により、適宜、細孔径を広げることができる。
【０１３５】
この溶液も特に細孔の拡大に問題がなければどのような酸及びアルカリを用いてもかまわない。また、数種類の酸溶液やあるいは数種類のアルカリ溶液を混合したものを用いてもかまわない。
【０１３６】
また細孔孔径拡大（ポアワイド処理）条件は、例えば、溶液温度、濃度、時間などは、作製する細孔の大きさに応じて、適宜設定することができる。
【０１３７】
（発明の経緯の説明）
本発明者らは、微細構造体に関して研究を進めていたところ、下記のような知見に至った。
【０１３８】
スパッタリング法などの非平衡状態で、基板上にアルミニウムの膜を形成する際に、シリコンを添加したところ所定条件下では自己形成的に柱状構造のアルミニウムがシリコンマトリックス内に形成される場合があることを見出したのである。そこで、本発明者らは上記知見に基づき鋭意研究を進め、本発明を成すに至ったものである。
【０１３９】
そこで、上記のように、アルミニウムシリコン構造体を形成する工程において、非平衡状態で物質を形成する成膜法を用いた理由は、以下のとおりである。このような非平衡状態で物質を形成する成膜法で作製されたアルミニウムシリコン構造体は、アルミニウムとシリコンが準安定状態の共晶型組織となること。そして、アルミニウムが数ｎｍレベル程度の径を持ったナノ構造体（アルミニウムの柱状構造）を形成し、自己組織的に分離するからである。
【０１４０】
また、シリコンの量をアルミニウムとシリコンの全量に対して、２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下含有したアルミニウムシリコン膜を形成する理由は、この範囲のみでアルミニウムが柱状形状をしたナノ構造体を形成するからである。つまり、シリコンの量がアルミニウムとシリコンの全量に対して２０ａｔｏｍｉｃ％未満の場合は、アルミニウムを含む構造体の径あるいは大きさが２０ｎｍをこえて大きくなり、アルミニウムを含む柱状の部材を形成しない。一方、シリコンの量がアルミニウムとシリコンの全量に対して７０ａｔｏｍｉｃ％を越える場合は、通常の電子顕微鏡ではアルミニウムを含む柱状の部材を確認できない。
【０１４１】
また、アルミニウムシリコン構造体において、りん酸や硫酸、塩酸を用いることで柱状構造をしたアルミニウムを含む柱状の部材を選択的に、エッチングすることができ、その結果シリコン内に細孔（ナノホール）を形成することができる。なお、前記エッチングが酸あるいはアルカリを用いたウエットエッチングであるのが好ましい。
【０１４２】
また、本発明にかかるシリコン酸化物多孔質体の製造方法は、非平衡状態で物質を形成する成膜法がスパッタリング法であることが望ましい。非平衡状態で物質を形成する成膜法をスパッタリング法で行うことで、真空蒸着法に比べて、アルミニウムとシリコンの組成比を維持しやすい。また、作製された細孔を有するシリコン多孔質体は、酸化処理するその全体を酸化シリコンに変化させることができる。なお、上記酸化処理では、細孔壁表面や膜表面付近のみではなく、孔壁内部も含む多孔質体全体を酸化シリコンに変化させるのがよい。
【０１４３】
また、作製された細孔（ナノホール）は、シリコンあるいは表面酸化シリコンを溶かす溶液に浸すことで、ナノホールの孔径を拡大することができる。前記細孔を広げる工程が酸あるいはアルカリを用いたウエットエッチングであるのが好ましい。
【０１４４】
なお、本発明において、アルミニウムを含む柱状の部材を「アルミニウム柱状部材」としても表わす。
また、本発明に係るシリコン多孔質体は、柱状形状の細孔とそれを取り囲むシリコン領域を有するシリコン多孔質体であって、該細孔の平均孔径が０．５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であり、且つ該細孔同士の平均間隔が３０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【０１４５】
上記平均孔径は、好ましくは０．５ｎｍ以上１５ｎｍ以下である。
また、平均間隔は好ましくは２０ｎｍ以下である。
なお、本発明に至った経緯について、柱状構造を構成する第１の材料としてアルミニウムを、そして該柱状構造体を取り囲む第２の材料としてシリコンを用いて説明した。既述の材料、例えば第２の材料として、ＳｉＧｅ、Ｇｅやこれらの組み合わせ材料を用いた場合も同様である。
【実施例】
【０１４６】
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
但し、以下の実施例において、実施例３、６、９、１０、１１、１２は本発明の実施例を示し、実施例１、２、４、５、７、８は参考例を示す。
【０１４７】
（実施例１）
本実施例は図９に示したような平均細孔間隔２Ｒが８ｎｍであり、平均細孔径２ｒが５ｎｍであり、高さＬが２００ｎｍである細孔を有するシリコン酸化物多孔質体を形成した例を示す。
【０１４８】
図５（ｂ）に示すように、ガラス基板上に、マグネトロンスパッタリング法を用いて、シリコンをアルミニウムとシリコンの全量に対して３７ａｔｏｍｉｃ％含んだアルミニウムシリコン構造体を約２００ｎｍの厚さに形成した。ターゲットには、直径が４インチ（１０１．６ｍｍ）の円形のアルミニウムターゲット上に１５ｍｍ角のシリコンチップを６枚おいたものを用いた。スパッタ条件は、ＲＦ電源を用いて、Ａｒ流量：５０ｓｃｃｍ、放電圧力：０．７Ｐａ、投入電力：１ｋＷとした。また、基板温度は室温（２５℃）とした。
【０１４９】
なお、ここではターゲットとして、アルミニウムターゲット上にシリコンチップを６枚置いたものを用いたが、シリコンチップの枚数はこれに限定されるものではない。スパッタリング条件により変化し、アルミニウムシリコン構造体の組成が約３７ａｔｏｍｉｃ％近辺になればよい。また、ターゲットはアルミニウムターゲット上にシリコンチップを置いたものに限定するものではなく、シリコンターゲット上にアルミニウムチップを置いたものでもよいし、シリコンとアルミニウムを焼結したターゲットを用いてもよい。
【０１５０】
なお、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、アルミニウムシリコン構造体を観察したところ、図５（ｂ）のように、シリコン領域に囲まれた円形のアルミニウムを含む柱状の部材が二次元的に配列していた。また、アルミニウムを含む柱状の部材の孔径は６ｎｍであり、その平均中心間間隔は８ｎｍであった。また、高さは２００ｎｍであり、それぞれのアルミニウムを含む柱状の部材部分はシリコン領域によりお互いに分離されてていた。
【０１５１】
このようなシリコンをアルミニウムとシリコンの全量に対して３７ａｔｏｍｉｃ％含んだアルミニウムシリコン構造体を濃硫酸９８％中にて２４時間浸し、アルミニウムを含む柱状の部材部分のみを選択的にエッチングして細孔を形成した。この結果、シリコンナノ構造体（シリコン多孔質体）が作製された。
【０１５２】
次に、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、濃硫酸エッチングしたアルミニウムシリコン構造体（シリコン多孔質体）を観察した。基板真上方向から見た表面の形状はシリコン領域に囲まれた細孔が二次元的に配列していた。細孔部の孔径は６ｎｍであり、その平均間隔は約８ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、高さは２００ｎｍであり、それぞれの細孔部分はシリコン領域により隔たれておりお互いに独立していた。また、細孔と基板の間には被膜の形成はなく基板と細孔の底部が直接つながっていた。
【０１５３】
なお、同様な方法でガラス基板上に作製されたシリコンナノ構造体（シリコン多孔質体）をラマン分光法により測定した所、非晶質シリコンであることが確かめられた。
最後に、作製されたシリコンナノ構造体（シリコン多孔質体）を酸素雰囲気中で加熱した。ここでは、大気圧で酸素を５０ｓｃｃｍ流しながら、８００℃で２時間加熱した。この結果、シリコン酸化物多孔質体が作製された。
【０１５４】
また、広域電子エネルギー損失構造解析（ＥＥＬＳ）により、シリコンナノ構造体（シリコン多孔質体）を酸化した試料を測定した所、この試料は酸素とシリコンが結合しており、この試料が酸化シリコンであることが確認できた。
【０１５５】
なお、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、作製したシリコン酸化物多孔質体を観察した。基板真上方向から見た表面の形状はシリコン酸化物に囲まれた細孔が二次元的に配列していた。細孔部の孔径は５ｎｍであり、その平均間隔は約８ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、高さは２００ｎｍであり、それぞれの細孔部分はシリコン酸化物領域により隔たれておりお互いに独立していた。また、細孔と基板の間には被膜の形成はなく直接つながっていた。
【０１５６】
この結果、図９に示されるようなシリコン酸化物多孔質体が作製された。
シリコン酸化物領域中のシリコンの含有量は、酸素を除くすべての原子に対して約９０ａｔｏｍｉｃ％であった。
【０１５７】
（実施例２）
本実施例は、図９のように平均細孔間隔２Ｒが７ｎｍであり、平均細孔径２ｒが４ｎｍである細孔を有するシリコン酸化物多孔質体を形成した例を示す。
【０１５８】
図５（ｂ）に示すように、ガラス基板上に、マグネトロンスパッタ法を用いて、シリコンをアルミニウムとシリコンの全量に対して４５ａｔｏｍｉｃ％含んだアルミニウムシリコン構造体を約２００ｎｍの厚さに形成した。ターゲットには、直径が４インチ（１０１．６ｍｍ）の円形のアルミニウムターゲット上に１５ｍｍ角のシリコンチップ１３を８枚おいたものを用いた。スパッタ条件は、ＲＦ電源を用いて、Ａｒ流量：５０ｓｃｃｍ、放電圧力：０．７Ｐａ、投入電力：１ｋＷとした。また、基板温度は室温とした。
【０１５９】
なお、ここではターゲットとして、アルミニウムターゲット上にシリコンチップを８枚置いたものを用いたが、シリコンチップの枚数はこれに限定されるものではない。スパッタ条件により変化し、アルミニウムシリコン構造体の組成が約４５ａｔｏｍｉｃ％近辺になればよい。また、ターゲットはアルミニウムターゲット上にシリコンチップを置いたものに限定したものではなく、シリコンターゲット上にアルミニウムチップを置いたものでもよいし、シリコンとアルミニウムを焼結したターゲットを用いてもよい。
【０１６０】
また、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、アルミニウムシリコン構造体を観察した。基板真上方向から見た表面の形状は図６（ｂ）のように、シリコン領域に囲まれた円形のアルミニウムを含む柱状の部材が二次元的に配列していた。アルミニウムを含む柱状の部材部分の平均孔径は約３ｎｍであり、その平均間隔は約７ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、高さは２００ｎｍであり、それぞれのアルミニウムを含む柱状の部材部分はお互いに独立していた。
【０１６１】
このようなシリコンをアルミニウムとシリコンの全量に対して４５ａｔｏｍｉｃ％含んだアルミニウムシリコン構造体を濃硫酸９８％中にて２４時間浸し、アルミニウムを含む柱状の部材部分のみを選択的にエッチングして細孔を形成した。この結果、細孔を有するシリコンナノ構造体（シリコン多孔質体）が作製された。
【０１６２】
また、作製されたシリコンナノ構造体（シリコン多孔質体）をＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて観察した。基板斜め上方向から見た表面の形状は図５（ｃ）のように、シリコン領域に囲まれた細孔が二次元的に配列していた。細孔部分の平均孔径は約３ｎｍであり、その平均間隔は約７ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、高さは２００ｎｍであり、それぞれの細孔部分はお互いに独立していた。
【０１６３】
次に、細孔の孔径を拡大するために、２５℃に保った水酸化ナトリウム１ｍｏｌ／ｌ中に３０分間浸し、孔径の拡大を行った。
なお、孔径を拡大処理を行ったシリコンナノ構造体（シリコン多孔質体）をＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて観察したところ、基板真上方向から見た表面の形状はシリコン領域に囲まれた細孔が二次元的に配列していた。また、そのとき観察した細孔部の孔径は５ｎｍ、その平均間隔は７ｎｍ、高さは２００ｎｍであり、それぞれの細孔部分はシリコン領域により隔たれており、お互いに独立していた。また、細孔と基板の間には被膜の形成はなく直接つながっていた。なお、Ｘ線回折法で作製した試料を測定した所、シリコンの結晶のピークは確認できず、シリコンは非晶質であった。
【０１６４】
最後に、作製されたシリコンナノ構造体（シリコン多孔質体）を酸素雰囲気中で加熱した。ここでは、大気圧で酸素を５０ｓｃｃｍ流しながら、８００℃で２時間加熱した。この結果、シリコン酸化物多孔質体が作製された。なお、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、作製したシリコン酸化物多孔質体を観察した。基板真上方向から見た表面の形状はシリコン酸化物領域に囲まれた細孔が二次元的に配列していた。細孔部の孔径は４ｎｍであり、その平均間隔は約７ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、高さは２００ｎｍであり、それぞれの細孔部分はシリコン酸化物領域により隔たれておりお互いに独立していた。
【０１６５】
この結果、図９に示されるようなシリコン酸化物多孔質体が作製された。
シリコン酸化物領域中のシリコンの含有量は、酸素を除くすべての原子に対して、約９０ａｔｏｍｉｃ％であった。
【０１６６】
（実施例３）
本実施例は図９のように平均細孔間隔２Ｒが８ｎｍであり、平均細孔径２ｒが６ｎｍ、高さＬが１０ｎｍである細孔を有したシリコン酸化物多孔質体を形成した例を示す。
【０１６７】
図５（ｂ）に示すように、ガラス基板上に、マグネトロンスパッタ法を用いて、シリコンをアルミニウムとシリコンの全量に対して３７ａｔｏｍｉｃ％含んだアルミニウムシリコン構造体を約１０ｎｍの厚さに形成した。ターゲットには、直径が４インチ（１０１．６ｍｍ）の円形のアルミニウムターゲット上に１５ｍｍ角のシリコンチップ１３を６枚おいたものを用いた。スパッタ条件は、ＲＦ電源を用いて、Ａｒ流量：５０ｓｃｃｍ、放電圧力：０．７Ｐａ、投入電力：１ｋＷとした。また、基板温度は室温とした。
【０１６８】
なお、ここではターゲットとして、アルミニウムターゲット上にシリコンチップを６枚置いたものを用いたが、シリコンチップの枚数はこれに限定されるものではない。スパッタ条件により変化し、アルミニウムシリコン構造体の組成が約３７ａｔｏｍｉｃ％近辺になればよい。また、ターゲットはアルミニウムターゲット上にシリコンチップを置いたものに限定するものではなく、シリコンターゲット上にアルミニウムチップを置いたものでもよいし、シリコンとアルミニウムを焼結したターゲットを用いてもよい。
【０１６９】
なお、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、アルミニウムシリコン構造体を観察したところ、基板斜め上方向から見た表面の形状は図５（ｂ）のように、シリコン領域に囲まれた円形のアルミニウムを含む柱状の部材が二次元的に配列していた。このとき、アルミニウムナノ構造体部分の孔径２ｒは６ｎｍ、その平均中心間間隔２Ｒは８ｎｍ、高さＬは１０ｎｍであり、また、それぞれのアルミニウムを含む柱状の部材部分はお互いに独立していた。
【０１７０】
このようなシリコンをアルミニウムとシリコンの全量に対して３７ａｔｏｍｉｃ％含んだアルミニウムシリコン構造体をりん酸５ｗｔ％中にて４時間浸し、アルミニウムを含む柱状の部材部分のみを選択的にエッチングして細孔を形成した。このとき、アルミニウムの選択エッチングとシリコンの酸化がリン酸溶液中で進行する為、その結果、シリコン酸化物多孔質体が作製された。
【０１７１】
次に、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、りん酸エッチングしたアルミニウムシリコン構造体（シリコン酸化物多孔質体）を観察した。基板斜め上方向から見た表面の形状は図５（ｃ）のように、シリコンに囲まれた細孔が二次元的に配列していた。細孔部の孔径は５ｎｍであり、その平均間隔は約８ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、高さは１０ｎｍであり、それぞれの細孔部分はシリコン酸化物領域により隔たれておりお互いに独立していた。また、細孔と基板の間には被膜の形成はなく直接つながっていた。
【０１７２】
最後に、作製されたシリコン酸化物多孔質体中の細孔の孔径を拡大するために、２５℃に保ったＢＨＦ（ＢｕｆｆｅｒｅｄＨＦ）溶液（ＨＦ：ＨＮ4 Ｆ＝１：５）を純水で１００倍に薄めた溶液を用いる。その溶液中にシリコン酸化物多孔質体を１０分間浸し、孔径の拡大を行った。なお、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、作製したシリコン酸化物多孔質体を観察したところ、基板真上方向から見た表面の形状はシリコン酸化物領域に囲まれた細孔が二次元的に配列していた。細孔部の孔径は６ｎｍであり、その平均間隔は約８ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、高さは１０ｎｍであった。
【０１７３】
この結果、図９に示されるようなシリコン酸化物多孔質体が作製された。
シリコン酸化物領域中のシリコンの含有量は、酸素を除くすべての原子に対して、約９０ａｔｏｍｉｃ％であった。
【０１７４】
上記の各実施例に示した様に、本発明は、非平衡状態で物質を形成する成膜法を用いて、アルミニウムに対してシリコンを２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下混合したアルミニウムシリコン構造体を形成する。そして、アルミニウムシリコン構造体中のアルミニウムを含む柱状の部材部分のみを選択的にエッチングし、さらにそれを酸化する。こうすることにより、平均間隔が１５ｎｍ以下、平均孔径が１０ｎｍ以下のシリコン酸化物により互いに分離された細孔を有するシリコン酸化物多孔質体を形成できる。
【０１７５】
また、アルミニウムとシリコンの全量に対するシリコン含有量を調整することで、細孔の大きさ、間隔の制御が可能であり、基板に対して垂直またはほぼ垂直な細孔を大面積に配置したシリコン酸化物多孔質体を作製することが可能になる。
【０１７６】
また、本発明のシリコン酸化物多孔質体は、孔径の拡大処理を行うことで、細孔の大きさ、つまり細孔と細孔を隔てている壁の厚さを制御することが可能である。
また、本発明のシリコン酸化物多孔質体は、細孔下部に絶縁体などの膜が形成されないため、基板と細孔が直接つながることが可能である。
【０１７７】
（実施例４）
本実施例は図９に示したような平均細孔間隔２Ｒが１５ｎｍであり、平均細孔径２ｒが１１ｎｍであり、高さＬが２００ｎｍである細孔を有するゲルマニウム酸化物多孔質体を形成した例を示す。
【０１７８】
図５（ｂ）に示すように、ガラス基板上に、マグネトロンスパッタリング法を用いて、ゲルマニウムをアルミニウムとゲルマニウムの全量に対して３０ａｔｏｍｉｃ％含んだアルミニウムゲルマニウム構造体を約２００ｎｍの厚さに形成した。ターゲットには、直径が４インチ（１０１．６ｍｍ）の円形のアルミニウムターゲット上に１５ｍｍ角のゲルマニウムチップを３枚おいたものを用いた。スパッタ条件は、ＲＦ電源を用いて、Ａｒ流量：５０ｓｃｃｍ、放電圧力：０．７Ｐａ、投入電力：３００Ｗとした。また、基板温度は室温（２５℃）とした。
【０１７９】
なお、ここではターゲットとして、アルミニウムターゲット上にゲルマニウムチップを３枚置いたものを用いたが、ゲルマニウムチップの枚数はこれに限定されるものではない。スパッタリング条件により変化し、アルミニウムゲルマニウム構造体の組成が約３０ａｔｏｍｉｃ％近辺になればよい。また、ターゲットはアルミニウムターゲット上にゲルマニウムチップを置いたものに限定するものではなく、ゲルマニウムターゲット上にアルミニウムチップを置いたものでもよいし、ゲルマニウムとアルミニウムを焼結したターゲットを用いてもよい。
【０１８０】
なお、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、アルミニウムゲルマニウム構造体を観察したところ、図５（ｂ）のように、ゲルマニウム領域に囲まれた円形のアルミニウムを含む柱状の部材が二次元的に配列していた。また、アルミニウムを含む柱状の部材の孔径は１２ｎｍであり、その平均中心間間隔は１５ｎｍであった。また、高さは２００ｎｍであり、それぞれのアルミニウムを含む柱状の部材部分はゲルマニウム領域によりお互いに分離されていた。
【０１８１】
このようなゲルマニウムをアルミニウムとゲルマニウムの全量に対して３０ａｔｏｍｉｃ％アルミニウムゲルマニウム構造体を濃硫酸９８％中にて２４時間浸し、アルミニウムを含む柱状の部材部分のみを選択的にエッチングして細孔を形成した。この結果、ゲルマニウムナノ構造体が作製された。
【０１８２】
次に、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、濃硫酸エッチングしたアルミニウムゲルマニウム構造体（ゲルマニウム多孔質体）を観察した。基板真上方向から見た表面の形状はゲルマニウム領域に囲まれた細孔が二次元的に配列していた。細孔部の孔径は１２ｎｍであり、その平均間隔は約１５ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、高さは２００ｎｍであり、それぞれの細孔部分はゲルマニウム領域により隔たれておりお互いに独立していた。
【０１８３】
最後に、作製されたゲルマニウムナノ構造体（ゲルマニウム多孔質体）を酸素雰囲気中で加熱した。ここでは、大気圧で酸素を５０ｓｃｃｍ流しながら、８００℃で２時間加熱した。この結果、ゲルマニウム酸化物多孔質体が作製された。
【０１８４】
また、広域電子エネルギー損失構造解析（ＥＥＬＳ）により、ゲルマニウムナノ構造体（ゲルマニウム多孔質体）を酸化した試料を測定した所、この試料は酸素とゲルマニウムが結合しており、この試料がゲルマニウム酸化物であることが確認できた。
【０１８５】
なお、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、作製したゲルマニウム酸化物多孔質体を観察した。基板真上方向から見た表面の形状はゲルマニウム酸化物に囲まれた細孔が二次元的に配列していた。細孔部の孔径は１１ｎｍであり、その平均間隔は約１５ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、高さは２００ｎｍであり、それぞれの細孔部分はゲルマニウム酸化物領域により隔たれておりお互いに独立していた。
【０１８６】
この結果、図９に示されるようなゲルマニウム酸化物多孔質体が作製された。
ゲルマニウム酸化物領域中のゲルマニウムの含有量は、酸素を除くすべての原子に対して約９０ａｔｏｍｉｃ％であった。
【０１８７】
（実施例５）
本実施例は、図９のように平均細孔間隔２Ｒが１５ｎｍであり、平均細孔径２ｒが１２ｎｍである細孔を有するゲルマニウム酸化物多孔質体を形成した例を示す。
【０１８８】
図５（ｂ）に示すように、ガラス基板上に、マグネトロンスパッタ法を用いて、ゲルマニウムをアルミニウムとゲルマニウムの全量に対して３７ａｔｏｍｉｃ％含んだアルミニウムゲルマニウム構造体を約２００ｎｍの厚さに形成した。ターゲットには、直径が４インチ（１０１．６ｍｍ）の円形のアルミニウムターゲット上に１５ｍｍ角のゲルマニウムチップ１３を４枚おいたものを用いた。スパッタ条件は、ＲＦ電源を用いて、Ａｒ流量：５０ｓｃｃｍ、放電圧力：０．７Ｐａ、投入電力：３００Ｗとした。また、基板温度は室温（２５℃）とした。
【０１８９】
なお、ここではターゲットとして、アルミニウムターゲット上にゲルマニウムチップを４枚置いたものを用いたが、ゲルマニウムチップの枚数はこれに限定されるものではない。スパッタ条件により変化し、アルミニウムゲルマニウム構造体の組成が約３７ａｔｏｍｉｃ％近辺になればよい。また、ターゲットはアルミニウムターゲット上にゲルマニウムチップを置いたものに限定したものではなく、ゲルマニウムターゲット上にアルミニウムチップを置いたものでもよいし、ゲルマニウムとアルミニウムの粉末を焼結したターゲットを用いてもよい。
【０１９０】
また、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、アルミニウムゲルマニウム構造体を観察した。基板真上方向から見た表面の形状は図５（ｂ）のように、ゲルマニウム領域に囲まれた円形のアルミニウムを含む柱状の部材が二次元的に配列していた。アルミニウムを含む柱状の部材部分の平均孔径は約１０ｎｍであり、その平均間隔は約１５ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、高さは２００ｎｍであり、それぞれのアルミニウムを含む柱状の部材部分はお互いに独立していた。
【０１９１】
このようなゲルマニウムをアルミニウムとゲルマニウムの全量に対して３７ａｔｏｍｉｃ％含むアルミニウムゲルマニウム構造体を濃硫酸９８％中にて２４時間浸し、アルミニウムを含む柱状の部材部分のみを選択的にエッチングして細孔を形成した。この結果、細孔を有するゲルマニウムナノ構造体（ゲルマニウム多孔質体）が作製された。
【０１９２】
また、作製されたゲルマニウムナノ構造体（ゲルマニウム多孔質体）をＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて観察した。基板斜め上方向から見た表面の形状は図１６（ｃ）のように、ゲルマニウム領域に囲まれた細孔が二次元的に配列していた。細孔部分の平均孔径は約１０ｎｍであり、その平均間隔は約１５ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、高さは２００ｎｍであり、それぞれの細孔部分はお互いに独立していた。
【０１９３】
次に、細孔の孔径を拡大するために、２５℃に保った水酸化ナトリウム１ｍｏｌ／ｌ中に３０分間浸し、孔径の拡大を行った。
なお、孔径を拡大処理を行ったゲルマニウムナノ構造体をＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて観察したところ、基板真上方向から見た表面の形状は図１６（ｅ’）のように、ゲルマニウム領域に囲まれた細孔が二次元的に配列していた。また、そのとき観察した細孔部の孔径は１３ｎｍ、その平均間隔は１５ｎｍ、高さは２００ｎｍであり、それぞれの細孔部分はゲルマニウム領域により隔たれており、お互いに独立していた。また、細孔と基板の間には被膜の形成はなく直接つながっていた。なお、Ｘ線回折法で作製した試料を測定した所、ゲルマニウムの結晶のピークは確認できず、ゲルマニウムは非晶質であった。
【０１９４】
最後に、作製されたゲルマニウムナノ構造体（ゲルマニウム多孔質体）を酸素雰囲気中で加熱した。ここでは、大気圧で酸素を５０ｓｃｃｍ流しながら、８００℃で２時間加熱した。この結果、ゲルマニウム酸化物多孔質体が作製された。なお、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、作製したゲルマニウム酸化物多孔質体を観察した。基板真上方向から見た表面の形状はゲルマニウム酸化物領域に囲まれた細孔が二次元的に配列していた。細孔部の孔径は１２ｎｍであり、その平均間隔は約１５ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、高さは２００ｎｍであり、それぞれの細孔部分はゲルマニウム酸化物領域により隔たれておりお互いに独立していた。
【０１９５】
この結果、図９に示されるようなゲルマニウム酸化物多孔質体が作製された。
ゲルマニウム酸化物領域中のゲルマニウムの含有量は、酸素を除くすべての原子に対して、約９０ａｔｏｍｉｃ％であった。
【０１９６】
（実施例６）
本実施例は図９のように平均細孔間隔２Ｒが１５ｎｍであり、平均細孔径２ｒが１２ｎｍ、高さＬが１０ｎｍである細孔を有したゲルマニウム酸化物多孔質体を形成した例を示す。
【０１９７】
図５（ｂ）に示すように、ガラス基板上に、マグネトロンスパッタ法を用いて、ゲルマニウムをアルミニウムとゲルマニウムの全量に対して３７ａｔｏｍｉｃ％含んだアルミニウムゲルマニウム構造体を約１０ｎｍの厚さに形成した。ターゲットには、直径が４インチ（１０１．６ｍｍ）の円形のアルミニウムターゲット上に１５ｍｍ角のゲルマニウムチップ１３を４枚おいたものを用いた。スパッタ条件は、ＲＦ電源を用いて、Ａｒ流量：５０ｓｃｃｍ、放電圧力：０．７Ｐａ、投入電力：３００Ｗとした。また、基板温度は室温（２５℃）とした。
【０１９８】
なお、ここではターゲットとして、アルミニウムターゲット上にゲルマニウムチップを４枚置いたものを用いたが、ゲルマニウムチップの枚数はこれに限定されるものではない。スパッタ条件により変化し、アルミニウムゲルマニウム構造体の組成が約３７ａｔｏｍｉｃ％近辺になればよい。また、ターゲットはアルミニウムターゲット上にゲルマニウムチップを置いたものに限定するものではなく、ゲルマニウムターゲット上にアルミニウムチップを置いたものでもよいし、ゲルマニウムとアルミニウムの粉末を焼結したターゲットを用いてもよい。
【０１９９】
なお、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、アルミニウムゲルマニウム構造体を観察したところ、基板斜め上方向から見た表面の形状は図５（ｂ）のようにしていた。即ち、ゲルマニウム領域に囲まれた円形のアルミニウムを含む柱状の部材が二次元的に配列していた。このとき、アルミニウムナノ構造体部分の孔径２ｒは１０ｎｍ、その平均中心間間隔２Ｒは１５ｎｍ、高さＬは１０ｎｍであり、また、それぞれのアルミニウムを含む柱状の部材部分はお互いに独立していた。
【０２００】
このようなゲルマニウムをアルミニウムとゲルマニウムの全量に対して３７ａｔｏｍｉｃ％アルミニウムゲルマニウム構造体をりん酸５ｗｔ％中にて１時間浸し、アルミニウムを含む柱状の部材部分のみを選択的にエッチングして細孔を形成した。このとき、アルミニウムの選択エッチングと同時に、ゲルマニウムの酸化がリン酸溶液中で進行する。その結果、ゲルマニウム酸化物多孔質体が作製された。
【０２０１】
次に、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、りん酸エッチングしたアルミニウムゲルマニウム構造体（ゲルマニウム酸化物多孔質体）を観察した。基板斜め上方向から見た表面の形状は図５（ｃ）のように、ゲルマニウムに囲まれた細孔が二次元的に配列していた。細孔部の孔径は９ｎｍであり、その平均間隔は約１５ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、高さは１０ｎｍであり、それぞれの細孔部分はゲルマニウム領域により隔たれておりお互いに独立していた。
【０２０２】
最後に、作製されたゲルマニウム酸化物多孔質体中の細孔の孔径を拡大するために、２５℃に保ったＢＨＦ（ＢｕｆｆｅｒｅｄＨＦ）溶液（ＨＦ：ＨＮ4 Ｆ＝１：５）を純水で１００倍に薄めた溶液を用いた。その溶液中にゲルマニウム酸化物多孔質体を５分間浸し、孔径の拡大を行った。なお、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、作製したゲルマニウム酸化物多孔質体を観察したところ、基板真上方向から見た表面の形状はゲルマニウム酸化物領域に囲まれた細孔が二次元的に配列していた。細孔部の孔径は１２ｎｍであり、その平均間隔は約１５ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、高さは１０ｎｍであった。
【０２０３】
この結果、図９に示されるようなゲルマニウム酸化物多孔質体が作製された。ゲルマニウム酸化物領域中のゲルマニウムの含有量は、酸素を除くすべての原子に対して、約９０ａｔｏｍｉｃ％であった。
【０２０４】
上記の各実施例に示した様に、本発明は、非平衡状態で物質を形成する成膜法を用いて、アルミニウムに対してゲルマニウムを２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下混合したアルミニウムゲルマニウム構造体を形成した。そして、アルミニウムゲルマニウム構造体中のアルミニウムを含む柱状の部材部分のみを選択的にエッチングし、さらにそれを酸化した。こうして、平均間隔が３０ｎｍ以下、平均孔径が２０ｎｍ以下のゲルマニウム酸化物により互いに分離された細孔を有するゲルマニウム酸化物多孔質体を形成できる。
【０２０５】
また、アルミニウムとゲルマニウムの全量に対するゲルマニウム含有量を調整することで、細孔の大きさ、間隔の制御が可能であり、基板に対して垂直またはほぼ垂直な細孔を大面積に配置したゲルマニウム酸化物多孔質体を作製することが可能になる。
【０２０６】
また、本発明のゲルマニウム酸化物多孔質体は、孔径の拡大処理を行うことで、細孔の大きさ、つまり細孔と細孔を隔てている壁の厚さを制御することが可能である。
また、本発明のゲルマニウム酸化物多孔質体は、細孔下部に絶縁体などの膜が形成されないため、基板と細孔が直接つながることが可能である。
【０２０７】
（実施例７）
本実施例は図９に示したような平均細孔間隔２Ｒが１０ｎｍであり、平均細孔径２ｒが７ｎｍであり、高さＬが２００ｎｍである細孔を有するシリコンゲルマニウム酸化物多孔質体を形成した例を示す。
【０２０８】
図５（ｂ）に示すように、ガラス基板上に、マグネトロンスパッタリング法を用いて、以下の構造体を作成する。シリコンとゲルマニウムの総量をアルミニウムとシリコンとゲルマニウムの全量に対して３８ａｔｏｍｉｃ％含んだアルミニウムシリコンゲルマニウム構造体を約２００ｎｍの厚さに形成した。ターゲットには、直径が４インチ（１０１．６ｍｍ）の円形のアルミニウムターゲット上に１５ｍｍ角のシリコンチップとゲルマニウムチップを各々２枚おいたものを用いた。スパッタ条件は、ＲＦ電源を用いて、Ａｒ流量：５０ｓｃｃｍ、放電圧力：０．７Ｐａ、投入電力：３００Ｗとした。また、基板温度は室温（２５℃）とした。
【０２０９】
なお、ここではターゲットとして、アルミニウムターゲット上にシリコンチップとゲルマニウムチップを各々２枚置いたものを用いたが、シリコン及びゲルマニウムチップの枚数はこれに限定されるものではない。スパッタリング条件により変化し、アルミニウムシリコンゲルマニウム構造体の組成が約３０ａｔｏｍｉｃ％近辺になればよい。また、ターゲットはアルミニウムターゲット上にシリコン及びゲルマニウムチップを置いたものに限定するものではない。シリコンターゲット上にアルミニウムチップ及びゲルマニウムチップを置いたものでもよいし、ゲルマニウムターゲット上にアルミニウムチップ及びシリコンチップを置いたものでもよい。またシリコンとゲルマニウムとアルミニウムを焼結したターゲットを用いてもよい。
【０２１０】
なお、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、アルミニウムシリコンゲルマニウム構造体を観察したところ、図５（ｂ）のように、シリコンゲルマニウム領域に囲まれた円形のアルミニウムを含む柱状の部材が二次元的に配列していた。また、アルミニウムを含む柱状の部材の孔径は７ｎｍであり、その平均中心間間隔は１０ｎｍであった。また、高さは２００ｎｍであり、それぞれのアルミニウムを含む柱状の部材部分はシリコンゲルマニウム領域によりお互いに分離されていた。
【０２１１】
このようなシリコンとゲルマニウムの総量をアルミニウムとシリコンとゲルマニウムの全量に対して３８ａｔｏｍｉｃ％含んだアルミニウムシリコンゲルマニウム構造体を濃硫酸９８％中にて２４時間浸した。そして、アルミニウムを含む柱状の部材部分のみを選択的にエッチングして細孔を形成した。この結果、シリコンゲルマニウム（シリコンゲルマニウム多孔質体）ナノ構造体が作製された。
【０２１２】
次に、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、濃硫酸エッチングしたアルミニウムシリコンゲルマニウム構造体（シリコンゲルマニウム多孔質体）を観察した。基板真上方向から見た表面の形状はシリコンゲルマニウム領域に囲まれた細孔が二次元的に配列していた。細孔部の孔径は７ｎｍであり、その平均間隔は約１０ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、高さは２００ｎｍであり、それぞれの細孔部分はシリコンゲルマニウム領域により隔たれておりお互いに独立していた。
【０２１３】
最後に、作製されたシリコンゲルマニウムナノ構造体（シリコンゲルマニウム多孔質体）を酸素雰囲気中で加熱した。ここでは、大気圧で酸素を５０ｓｃｃｍ流しながら、８００℃で２時間加熱した。この結果、シリコンゲルマニウム酸化物多孔質体が作製された。
【０２１４】
また、広域電子エネルギー損失構造解析（ＥＥＬＳ）により、シリコンゲルマニウムナノ構造体（シリコンゲルマニウム多孔質体）を酸化した試料を測定した。すると、この試料は酸素とシリコンあるいはゲルマニウムが結合しており、この試料がシリコン酸化物とゲルマニウム酸化物の複合体であることが確認できた。
【０２１５】
なお、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、作製したシリコンゲルマニウム酸化物多孔質体を観察した。基板真上方向から見た表面の形状はシリコンゲルマニウム酸化物に囲まれた細孔が二次元的に配列していた。細孔部の孔径は６ｎｍであり、その平均間隔は約１０ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、高さは２００ｎｍであり、それぞれの細孔部分はシリコンゲルマニウム酸化物領域により隔たれておりお互いに独立していた。
【０２１６】
この結果、図９に示されるようなシリコンゲルマニウム酸化物多孔質体が作製された。
シリコンゲルマニウム酸化物領域中のシリコンゲルマニウムの含有量は、酸素を除くすべての原子に対して約９０ａｔｏｍｉｃ％であった。
【０２１７】
（実施例８）
本実施例は、図９のように平均細孔間隔２Ｒが８ｎｍであり、平均細孔径２ｒが６ｎｍである細孔を有するシリコンゲルマニウム酸化物多孔質体を形成した例を示す。
【０２１８】
図５（ｂ）に示すように、ガラス基板上に、マグネトロンスパッタ法を用いて、以下の構造体を作成した。シリコンとゲルマニウムの総量をアルミニウムとシリコンとゲルマニウムの全量に対して３３ａｔｏｍｉｃ％含んだアルミニウムシリコンゲルマニウム構造体を約２００ｎｍの厚さに形成した。ターゲットには、直径が４インチ（１０１．６ｍｍ）の円形のアルミニウムターゲット上に１５ｍｍ角のシリコンチップを３枚、ゲルマニウムチップを１枚おいたものを用いた。スパッタ条件は、ＲＦ電源を用いて、Ａｒ流量：５０ｓｃｃｍ、放電圧力：０．７Ｐａ、投入電力：３００Ｗとした。また、基板温度は室温（２５℃）とした。
【０２１９】
なお、ここではターゲットとして、アルミニウムターゲット上にシリコンチップを３枚、ゲルマニウムチップを１枚置いたものを用いたが、シリコンチップ及びゲルマニウムチップの枚数はこれに限定されるものではない。スパッタ条件により変化し、アルミニウムシリコンゲルマニウム構造体におけるシリコンとゲルマニウムの総量の組成割合が約３３ａｔｏｍｉｃ％近辺になればよい。また、ターゲットはアルミニウムターゲット上にシリコンチップ及びゲルマニウムチップを置いたものに限定したものではない。シリコンターゲット上にゲルマニウムチップ及びアルミニウムチップを置いたものでもよいし、ゲルマニウムターゲット上にシリコンチップ及びアルミニウムチップを置いたものでもよい。またシリコンとゲルマニウムとアルミニウムの粉末を焼結したターゲットを用いてもよい。
【０２２０】
また、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、アルミニウムシリコンゲルマニウム構造体を観察した。基板真上方向から見た表面の形状は、シリコンゲルマニウム領域に囲まれた円形のアルミニウムを含む柱状の部材が二次元的に配列していた。アルミニウムを含む柱状の部材部分の平均孔径は約６ｎｍであり、その平均間隔は約８ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、高さは２００ｎｍであり、それぞれのアルミニウムを含む柱状の部材部分はお互いに独立していた。
【０２２１】
このようなシリコンとゲルマニウムの総量をアルミニウムとシリコンとゲルマニウムの全量に対して３３ａｔｏｍｉｃ％含んだアルミニウムシリコンゲルマニウム構造体を濃硫酸９８％中にて２４時間浸した。そして、アルミニウムを含む柱状の部材部分のみを選択的にエッチングして細孔を形成した。この結果、細孔を有するシリコンゲルマニウムナノ構造体（シリコンゲルマニウム多孔質体）が作製された。
【０２２２】
また、作製されたシリコンゲルマニウムナノ構造体（シリコンゲルマニウム多孔質体）をＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて観察した。基板斜め上方向から見た表面の形状は図２６（ｃ）のように、シリコンゲルマニウム領域に囲まれた細孔が二次元的に配列していた。細孔部分の平均孔径は約６ｎｍであり、その平均間隔は約８ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、高さは２００ｎｍであり、それぞれの細孔部分はお互いに独立していた。
【０２２３】
次に、細孔の孔径を拡大するために、２５℃に保った水酸化ナトリウム１ｍｏｌ／ｌ中に３０分間浸し、孔径の拡大を行った。
なお、孔径を拡大処理を行ったシリコンゲルマニウムナノ構造体（シリコンゲルマニウム多孔質体）をＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて観察した。基板真上方向から見た表面の形状は、シリコンゲルマニウム領域に囲まれた細孔が二次元的に配列していた。また、そのとき観察した細孔部の孔径は７ｎｍ、その平均間隔は８ｎｍ、高さは２００ｎｍであり、それぞれの細孔部分はシリコンゲルマニウム領域により隔たれており、お互いに独立していた。また、細孔と基板の間には被膜の形成はなく直接つながっていた。なお、Ｘ線回折法で作製した試料を測定した所、シリコン及びゲルマニウムに関する結晶のピークは確認できず、シリコン及びゲルマニウムは非晶質であった。
【０２２４】
最後に、作製されたシリコンゲルマニウムナノ構造体（シリコンゲルマニウム多孔質体）を酸素雰囲気中で加熱した。ここでは、大気圧で酸素を５０ｓｃｃｍ流しながら、８００℃で２時間加熱した。この結果、シリコンゲルマニウム酸化物多孔質体が作製された。なお、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、作製したシリコンゲルマニウム酸化物多孔質体を観察した。基板真上方向から見た表面の形状はシリコンゲルマニウム酸化物領域に囲まれた細孔が二次元的に配列していた。細孔部の孔径は６ｎｍであり、その平均間隔は約１０ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、高さは２００ｎｍであり、それぞれの細孔部分はシリコンゲルマニウム酸化物領域により隔たれておりお互いに独立していた。
【０２２５】
この結果、図９に示されるようなシリコンゲルマニウム酸化物多孔質体が作製された。
シリコンゲルマニウム酸化物領域中のシリコンとゲルマニウムの合計含有量は、酸素を除くすべての原子に対して、約９０ａｔｏｍｉｃ％であった。
【０２２６】
（実施例９）
本実施例は図９のように平均細孔間隔２Ｒが１０ｎｍであり、平均細孔径２ｒが８ｎｍ、高さＬが１０ｎｍである細孔を有したシリコンゲルマニウム酸化物多孔質体を形成した例を示す。
【０２２７】
図５（ｂ）に示すように、ガラス基板上に、マグネトロンスパッタ法を用いて、次に示す構造体を作製した。シリコンとゲルマニウムの総量をアルミニウムとシリコンとゲルマニウムの全量に対して３８ａｔｏｍｉｃ％含んだアルミニウムシリコンゲルマニウム構造体を約１０ｎｍの厚さに形成した。ターゲットには、直径が４インチ（１０１．６ｍｍ）の円形のアルミニウムターゲット上に１５ｍｍ角のシリコンチップ及びゲルマニウムチップ１３を各々２枚おいたものを用いた。スパッタ条件は、ＲＦ電源を用いて、Ａｒ流量：５０ｓｃｃｍ、放電圧力：０．７Ｐａ、投入電力：３００Ｗとした。また、基板温度は室温（２５℃）とした。
【０２２８】
なお、ここではターゲットとして、アルミニウムターゲット上にシリコンチップ及びゲルマニウムチップを各々２枚置いたものを用いたが、シリコンチップ及びゲルマニウムチップの枚数はこれに限定されるものではない。スパッタ条件により変化し、アルミニウムシリコンゲルマニウム構造体の組成が約３８ａｔｏｍｉｃ％近辺になればよい。また、ターゲットはアルミニウムターゲット上にシリコン及びゲルマニウムチップを置いたものに限定するものではない。シリコンターゲット上にアルミニウムチップやゲルマニウムチップを置いたものでもよいし、ゲルマニウムターゲット上にアルミニウムチップやシリコンチップを置いたものでもよい。またシリコンとゲルマニウムとアルミニウムの粉末を焼結したターゲットを用いてもよい。
【０２２９】
なお、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、アルミニウムシリコンゲルマニウム構造体を観察した。基板斜め上方向から見た表面の形状は図５（ｂ）のように、シリコンゲルマニウム領域に囲まれた円形のアルミニウムを含む柱状の部材が二次元的に配列していた。このとき、アルミニウムナノ構造体部分の孔径２ｒは７ｎｍ、その平均中心間間隔２Ｒは１０ｎｍ、高さＬは１０ｎｍであり、また、それぞれのアルミニウムを含む柱状の部材部分はお互いに独立していた。
【０２３０】
このようなシリコンゲルマニウムをアルミニウムとシリコンゲルマニウムの全量に対して３８ａｔｏｍｉｃ％含んだアルミニウムシリコンゲルマニウム構造体をりん酸５ｗｔ％中にて１時間浸した。そしてアルミニウムを含む柱状の部材部分のみを選択的にエッチングして細孔を形成した。このとき、アルミニウムの選択エッチングとともにシリコン及びゲルマニウムの酸化が水溶液中で進行する。その結果、シリコンゲルマニウム酸化物多孔質体が作製された。
【０２３１】
次に、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、りん酸エッチングしたアルミニウムシリコンゲルマニウム構造体（シリコンゲルマニウム酸化物多孔質体）を観察した。基板斜め上方向から見た表面の形状は図５（ｃ）のように、シリコンゲルマニウムに囲まれた細孔が二次元的に配列していた。細孔部の孔径は６ｎｍであり、その平均間隔は約１０ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、高さは１０ｎｍであり、それぞれの細孔部分はシリコンゲルマニウム領域により隔たれておりお互いに独立していた。
【０２３２】
最後に、作製されたシリコンゲルマニウム酸化物多孔質体中の細孔の孔径を拡大するために、２５℃に保ったＢＨＦ（ＢｕｆｆｅｒｅｄＨＦ）溶液（ＨＦ：ＨＮ4 Ｆ＝１：５）を純水で１００倍に薄めた溶液を用いた。その溶液中にシリコンゲルマニウム酸化物多孔質体を１０分間浸し、孔径の拡大を行った。なお、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、作製したシリコンゲルマニウム酸化物多孔質体を観察したところ、基板真上方向から見た表面の形状はシリコンゲルマニウム酸化物領域に囲まれた細孔が二次元的に配列していた。細孔部の孔径は８ｎｍであり、その平均間隔は約１０ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、高さは１０ｎｍであった。
【０２３３】
この結果、図９に示されるようなシリコンゲルマニウム酸化物多孔質体が作製された。シリコンとゲルマニウム酸化物領域中のシリコンとゲルマニウムの総含有量は、酸素を除くすべての原子に対して、約９０ａｔｏｍｉｃ％であった。
【０２３４】
上記の各実施例に示した様に、本発明は、非平衡状態で物質を形成する成膜法を用いる。アルミニウムに対してシリコンゲルマニウムを２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下混合したアルミニウムシリコンゲルマニウム構造体を形成する。そして、アルミニウムシリコンゲルマニウム構造体中のアルミニウムを含む柱状の部材部分のみを選択的にエッチングする。さらにそれを酸化することにより、平均間隔が３０ｎｍ以下、平均孔径が２０ｎｍ以下のシリコンゲルマニウム酸化物により互いに分離された細孔を有するシリコンゲルマニウム酸化物多孔質体を形成できる。
【０２３５】
また、アルミニウムとシリコンとゲルマニウムの全量に対するシリコンとゲルマニウム総含有量を調整することで、細孔の大きさ、細孔間隔の制御が可能である。こうして、基板に対して垂直またはほぼ垂直な細孔を大面積に配置したシリコンゲルマニウム酸化物多孔質体を作製することが可能になる。
【０２３６】
また、本発明のシリコンゲルマニウム酸化物多孔質体は、孔径の拡大処理を行うことで、細孔の大きさ、つまり細孔と細孔を隔てている壁の厚さを制御することが可能である。
また、本発明のシリコンゲルマニウム酸化物多孔質体は、細孔下部に絶縁体などの膜が形成されないため、基板と細孔が直接つながることが可能である。
【０２３７】
また、本発明は、シリコン酸化物、ゲルマニウム酸化物およびシリコンゲルマニウム酸化物中の細孔をさまざまな形態で応用することを可能とするものであり、その応用範囲を著しく広げるものである。例えば、本発明のシリコン酸化物、ゲルマニウム酸化物およびシリコンゲルマニウム酸化物多孔質体は、それ自体発光デバイス、光デバイス、マイクロデバイスなどの機能材料として使用可能である。さらなる新規なナノ構造体の母材、鋳型などとして用いることもできる。さらに、フィルター、エッチング用マスクなどとしても利用できる。
【０２３８】
（実施例１０）
本実施例は図９に示すような平均細孔間隔２Ｒが８ｎｍであり、平均細孔径２ｒが５ｎｍであり、高さＬが２００ｎｍである細孔を有するシリコン酸化物ナノ構造体を形成する方法の一例を示す。
【０２３９】
図５（ｂ）に示すように、ガラス基板上に、マグネトロンスパッタリング法を用いて、シリコンをアルミニウムとシリコンの全量に対して３７ａｔｏｍｉｃ％含んだアルミニウムシリコン混合膜を約２００ｎｍの厚さに形成した。ターゲットには、直径が４インチ（１０１．６ｍｍ）の円形のアルミニウムターゲット上に１５ｍｍ角のシリコンチップを６枚おいたものを用いた。スパッタ条件は、ＲＦ電源を用いて、Ａｒ流量：５０ｓｃｃｍ、放電圧力：０．７Ｐａ、投入電力：３００Ｗとした。また、基板温度は室温（２５℃）とした。
【０２４０】
なお、ここではターゲットとして、アルミニウムターゲット上にシリコンチップを６枚置いたものを用いたが、シリコンチップの枚数はこれに限定されるものではない。スパッタリング条件により変化し、アルミニウムシリコン混合膜中のシリコン原子の組成が約３７ａｔｏｍｉｃ％近辺になれば良い。また、ターゲットはアルミニウムターゲット上にシリコンチップを置いたものに限定したものではなく、シリコンターゲット上にアルミニウムチップを置いたものでも良いし、シリコンとアルミニウムを焼結したターゲットを用いても良い。
【０２４１】
なお、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、アルミニウムシリコン混合膜を観察したところ、図５（ｂ）のように、シリコンに囲まれた円形のアルミニウム柱状構造体が二次元的に配列していた。また、アルミニウム柱状構造体部分の平均孔径は６ｎｍであり、その平均中心間間隔は８ｎｍであった。また、高さは２００ｎｍであり、それぞれのアルミニウム柱状構造体部分はシリコン領域によりお互いに分離されてていた。
【０２４２】
このようなシリコンをアルミニウムとシリコンの全量に対して３７ａｔｏｍｉｃ％含んだアルミニウムシリコン混合膜を陽極酸化装置を用いて、陽極酸化処理を施し、細孔を形成した。電解液は７ｍｏｌ／ｌに調節した硫酸水溶液を用い、恒温槽により溶液を２０℃に保持し、陽極酸化電圧は５Ｖとした。この結果、シリコン酸化物ナノ構造体が作製された。
【０２４３】
次に、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、陽極酸化したアルミニウムシリコン混合膜（シリコン酸化物ナノ構造体）を観察した。基板斜め上方向から見た表面の形状は、図９のようにシリコン酸化物領域３３に囲まれた細孔３２が二次元的に配列していた。細孔部の平均孔径は約５ｎｍであり、その平均間隔は約８ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、高さは２００ｎｍであり、それぞれの細孔部分はシリコン酸化物領域により隔たれておりお互いに独立していた。また、細孔と基板の間には被膜の形成はなく基板と細孔の底部が直接つながっていた。
【０２４４】
なお、広域電子エネルギー損失構造解析（ＥＥＬＳ）により、シリコン酸化物ナノ構造体を酸化した試料を測定した所、この試料は酸素とシリコンが結合しており、この試料が酸化シリコンであることが確認できた。
【０２４５】
また、誘導結合型プラズマ発光分析法（ＩＣＰ法）により、シリコン酸化物ナノ構造体を酸化した試料中のアルミニウムとシリコンの量を測定した。アルミニウムとシリコンの全量に対するアルミニウムの量は５ａｔｏｍｉｃ％、シリコンの量は９５ａｔｏｍｉｃ％であった。
【０２４６】
この結果、図９に示されるようなシリコン酸化物ナノ構造体が作製されたことが確認された。
【０２４７】
（実施例１１）
本実施例は図９のように平均細孔間隔２Ｒが７ｎｍであり、平均細孔径２ｒが５ｎｍである細孔を有するシリコン酸化物ナノ構造体を形成する方法の一例を示す。
【０２４８】
図５（ｂ）に示すように、石英基板上に、マグネトロンスパッタ法を用いて、シリコンをアルミニウムとシリコンの全量に対して４５ａｔｏｍｉｃ％含んだアルミニウムシリコン混合膜を約２００ｎｍの厚さに形成した。ターゲットには、直径が４インチ（１０１．６ｍｍ）の円形のアルミニウムターゲット上に１５ｍｍ角のシリコンチップを８枚おいたものを用いた。スパッタ条件は、ＲＦ電源を用いて、Ａｒ流量：５０ｓｃｃｍ、放電圧力：０．７Ｐａ、投入電力：１ｋＷとした。また、基板温度は室温とした。
【０２４９】
なお、ここではターゲットとして、アルミニウムターゲット上にシリコンチップを８枚置いたものを用いたが、シリコンチップの枚数はこれに限定されるものではない。スパッタ条件により変化し、アルミニウムシリコン混合膜のシリコン原子の組成が約４５ａｔｏｍｉｃ％近辺になれば良い。また、ターゲットはアルミニウムターゲット上にシリコンチップを置いたものに限定したものではない。シリコンターゲット上にアルミニウムチップを置いたものでも良いし、シリコンとアルミニウムを焼結したターゲットを用いても良い。
【０２５０】
また、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、アルミニウムシリコン混合膜を観察した。基板真上方向から見た表面の形状は図５（ｂ）のように、シリコン領域に囲まれた円形のアルミニウム柱状構造体が二次元的に配列していた。アルミニウム柱状構造体部分の平均孔径は約３ｎｍであり、その平均間隔は約７ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、高さは２００ｎｍであり、それぞれのアルミニウム柱状構造体部分はお互いに独立していた。
【０２５１】
このようなシリコンをアルミニウムとシリコンの全量に対して４５ａｔｏｍｉｃ％含んだアルミニウムシリコン混合膜を陽極酸化装置を用いて、陽極酸化処理を施し、細孔３２を形成した。電解液は７ｍｏｌ／ｌに調節した硫酸水溶液を用い、恒温槽により溶液を１０℃に保持し、陽極酸化電圧は５Ｖとした。この結果、シリコン酸化物ナノ構造体が作製された。
【０２５２】
また、作製されてシリコン酸化物ナノ構造体をＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて観察した。基板斜め上方向から見た表面の形状は図５（ｃ）のように、シリコン酸化物領域に囲まれた細孔が二次元的に配列していた。細孔部分の平均孔径は約２ｎｍであり、その平均間隔は約７ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、高さは２００ｎｍであり、それぞれの細孔部分はお互いに独立していた。
【０２５３】
次に、細孔の孔径を拡大するために、６５℃に保った水酸化ナトリウム１ｍｏｌ／ｌ中に２分間浸し、孔径の拡大を行った。
なお、孔径を拡大処理を行ったシリコン酸化物ナノ構造体をＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて観察したところ、基板斜め上方向から見た表面の形状は図９のように、シリコン酸化物領域３３に囲まれた細孔５２が二次元的に配列していた。また、そのとき観察した細孔部の孔径は５ｎｍ、その平均間隔は７ｎｍ、高さは２００ｎｍであり、それぞれの細孔部分はシリコン酸化物領域により隔たれており、お互いに独立していた。また、細孔と基板の間には被膜の形成はなく直接つながっていた。
【０２５４】
この結果、図９に示されるようなシリコン酸化物ナノ構造体が作製された。
【０２５５】
（実施例１２）
本実施例は図９のように平均細孔間隔２Ｒが８ｎｍであり、平均細孔径２ｒが６ｎｍ、高さＬが１０ｎｍである細孔を有するシリコン酸化物ナノ構造体を形成した例を示す。
【０２５６】
図５（ｂ）に示すように、シリコン基板上に、マグネトロンスパッタ法を用いて、シリコンをアルミニウムとシリコンの全量に対して３７ａｔｏｍｉｃ％含んだアルミニウムシリコン混合膜を約１０ｎｍの厚さに形成した。ここではシリコンの粉末とアルミニウムの粉末を６３ａｔｏｍｉｃ％：３７ａｔｏｍｉｃ％で混合して、焼結したアルミニウム・シリコン混合焼結体ターゲットを用いた。スパッタリング条件は、ＲＦ電源を用いて、Ａｒ流量：５０ｓｃｃｍ、放電圧力：０．７Ｐａ、投入電力：３００Ｗとした。また、基板温度は室温（２５℃）とした。
【０２５７】
なお、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、アルミニウムシリコン混合膜を観察したところ、基板斜め上方向から見た表面の形状は図５（ｂ）のように、シリコンに囲まれた円形のアルミニウム柱状構造体が二次元的に配列していた。このとき、アルミニウム柱状構造体体部分の平均孔径２ｒは６ｎｍ、その平均中心間間隔２Ｒは８ｎｍ、高さＬは１０ｎｍであり、また、それぞれのアルミニウム柱状構造体部分はお互いに独立していた。
【０２５８】
このようなシリコンをアルミニウムとシリコンの全量に対して３７ａｔｏｍｉｃ％含んだアルミニウムシリコン混合膜を図５に示した陽極酸化装置を用いて、陽極酸化処理を施し、細孔を形成した。電解液は７ｍｏｌ／ｌに調節した硫酸水溶液を用い、恒温槽により溶液を２０℃に保持し、陽極酸化電圧は３Ｖとした。この結果、シリコン酸化物ナノ構造体が作製された。
【０２５９】
次に、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、陽極酸化したアルミニウムシリコン混合膜（シリコン酸化物ナノ構造体）を観察した。基板斜め上方向から見た表面の形状はシリコン酸化物領域に囲まれた細孔が二次元的に配列していた。細孔部の孔径は５ｎｍであり、その平均間隔は約８ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、高さは１０ｎｍであり、それぞれの細孔部分はシリコン酸化物領域により隔たれておりお互いに独立していた。また、細孔と基板の間には被膜の形成はなく直接つながっていた。
【０２６０】
最後に、作製されたシリコン酸化物ナノ構造体中の細孔の孔径を拡大するために、２５℃に保ったＢＨＦ（Ｂｕｆｆｅｒｅｄ  ＨＦ）溶液（ＨＦ：ＨＮ4 Ｆ＝１：５）を純水で１００倍に薄めた溶液を用いた。その溶液中にシリコン酸化物ナノ構造体を１０分間浸し、孔径の拡大を行った。なお、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、作製したシリコン酸化物ナノ構造体を観察したところ、基板真上方向から見た表面の形状は、図９に示すように、シリコン酸化物領域３３に囲まれた細孔３２が二次元的に配列していた。細孔の平均孔径は６ｎｍであり、その平均間隔は約８ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、高さは１０ｎｍであった。
【０２６１】
この結果、図９に示されるようなシリコン酸化物ナノ構造体が作製された。
上記の各実施例に示したように、本発明は、非平衡状態で物質を形成する成膜法を用いる。アルミニウムとシリコンの全量に対してシリコンを２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下混合したアルミニウムシリコン混合膜を形成し、その混合膜を陽極酸化する。こうすることで、平均間隔が１５ｎｍ以下、平均孔径が１０ｎｍ以下のシリコン酸化物領域により互いに分離された細孔を有するシリコン酸化物ナノ構造体を半導体加工技術に比べて安価でかつ簡単に形成することができる。
【０２６２】
また、すべて室温程度の温度でのプロセスが可能な為、高い温度に弱い有機物基板等を使用することも可能となり、シリコン酸化物ナノ構造体の応用範囲を拡大することができる。
【０２６３】
また、本発明は、シリコン酸化物中の細孔をさまざまな形態で応用することを可能とするものであり、その応用範囲を著しく広げるものである。例えば、本発明のシリコン酸化物ナノ構造体は、それ自体発光デバイス、光デバイス、マイクロデバイスなどの機能材料として使用可能であるが、さらなる新規なナノ構造体の母材、鋳型などとして用いることもできる。また、フィルターとしても使用できる。
【産業上の利用可能性】
【０２６４】
本発明の酸化物多孔質体の製造方法は、発光デバイス、光デバイス、マイクロデバイスなどの機能材料、ナノ構造体の母材、鋳型、フィルター等の製造に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２６５】
【図１】本発明に係る酸化物多孔質体の一例を示す概略図である。
【図２】本発明に係る酸化物多孔質体の製造方法の一実施態様を示す工程図である。
【図３】本発明に係る酸化物多孔質体の製造方法の他の実施態様を示す工程図である。
【図４】本発明に係る酸化物多孔質体の製造方法の他の実施態様を示す工程図である。
【図５】本発明に係る酸化物多孔質体の製造方法の一例を示す説明図である。
【図６】本発明に係る酸化物多孔質体の製造方法の他の例を示す説明図である。
【図７】本発明における構造体の成膜方法の一例を示す概略図である。
【図８】本発明に係る酸化物多孔質体の一例を示す概略図である。
【図９】本発明に係る陽極酸化方法の概略を示す図である。
【符号の説明】
【０２６６】
１  孔
２  酸化物領域
３  基板
１１  基板
１２  スパッタリングターゲット
１３  チップ
１４  Ａｒプラズマ
【図１】
2008031556.tif 000004
【図２】
2008031556.tif 000005
【図３】
2008031556.tif 000006
【図４】
2008031556.tif 000007
【図５】
2008031556.tif 000008
【図６】
2008031556.tif 000009
【図７】
2008031556.tif 000010
【図８】
2008031556.tif 000011
【図９】
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