(57)【要約】【課題】高結晶品質の有機半導体薄膜を簡易かつ安価に提供する。【解決手段】基板表面上に、ステップ、長周期構造、バッファ層、又はドット構造を形成し、その後、前記ステップ、前記長周期構造、前記バッファ層、又は前記ドット構造を介して目的とする有機半導体薄膜を形成する。また、基板表面に目的とする有機半導体薄膜を形成した後、前記有機半導体薄膜に、薄膜を構成する材料の蒸発直前の温度でアニール処理を施す。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面にステップを形成する工程と、
前記基板の前記表面上に前記ステップを介して配向性の有機半導体薄膜を形成する工程と、
を具えることを特徴とする、有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項２】
前記ステップの密度を変化させることにより、前記有機半導体薄膜の配向性を制御することを特徴とする、請求項１に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項３】
前記ステップの密度は１０本／μｍ−２００本／μｍであることを特徴とする、請求項２に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項４】
前記ステップの高さを変化させることにより、前記有機半導体薄膜の配向性を制御することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項５】
前記ステップの高さは０．２ｎｍ〜２０ｎｍであることを特徴とする、請求項４に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項６】
前記ステップの間隔を変化させることにより、前記有機半導体薄膜の配向性を制御することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項７】
前記ステップの間隔は５ｎｍ〜１００ｎｍであることを特徴とする、請求項６に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項８】
前記ステップの方位を変化させることにより、前記有機半導体薄膜の配向性を制御することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項９】
前記基板はＳｉ基板であり、前記有機半導体薄膜はペリレン-3,4,9,10-テトラカルボキシリックジアンハイドライド薄膜であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項１０】
前記Ｓｉ基板は水素終端処理されたことを特徴とする、請求項９に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項１１】
基板の表面に長周期構造を形成する工程と、
前記基板の前記表面上に前記長周期構造を介して配向性の有機半導体薄膜を形成する工程と、
を具えることを特徴とする、有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項１２】
前記長周期構造の周期が、前記有機半導体薄膜の格子サイズの０．４〜２．５倍であることを特徴とする、請求項１１に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項１３】
前記長周期構造は、前記基板の前記表面を１２００℃〜１３５０℃の温度で３秒から６０秒間熱処理による表面再構成によって形成することを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項１４】
前記長周期構造は、金属原子の蒸着を利用した表面再構成によって形成することを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項１５】
前記基板はＳｉ基板であり、前記有機半導体薄膜はペリレン-3,4,9,10-テトラカルボキシリックジアンハイドライド薄膜であることを特徴とする、請求項１１〜１４のいずれか一に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項１６】
前記Ｓｉ基板は７×７の長周期構造を有することを特徴とする、請求項１５に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項１７】
前記Ｓｉ基板は水素終端処理されたことを特徴とする、請求項１５又は１６に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項１８】
基板の表面にバッファ層を形成する工程と、
前記バッファ層上に配向性の有機半導体薄膜を形成する工程と、
を具えることを特徴とする、有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項１９】
前記バッファ層の厚さが１０ｎｍ〜１００ｎｍであることを特徴とする、請求項１８に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項２０】
前記バッファ層はＡｌＮ層であることを特徴とする、請求項１８又は１９に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項２１】
前記基板はＳｉ基板であり、前記有機半導体薄膜はペリレン-3,4,9,10-テトラカルボキシリックジアンハイドライド薄膜であることを特徴とする、請求項１８〜２０のいずれか一に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項２２】
前記Ｓｉ基板は水素終端処理されたことを特徴とする、請求項２１に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項２３】
基板の表面に複数のドットから構成されるドット構造を形成する工程と、
前記基板の前記表面上に前記ドット構造を介して配向性の有機半導体薄膜を形成する工程と、
を具えることを特徴とする、有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項２４】
前記ドットの大きさを変化させることにより、前記有機半導体薄膜の配向性を制御することを特徴とする、請求項２３に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項２５】
前記ドットの大きさは１０ｎｍ〜２０ｎｍであることを特徴とする、請求項２４に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項２６】
前記ドット構造のドット間隔を変化させることにより、前記有機半導体薄膜の配向性を制御することを特徴とする、請求項２３〜２５のいずれか一に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項２７】
前記ドット間隔は１０ｎｍ〜５０ｎｍであることを特徴とする、請求項２６に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項２８】
前記ドット構造のドット密度を変化させることにより、前記有機半導体薄膜の配向性を制御することを特徴とする、請求項２３〜２７のいずれか一に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項２９】
前記ドット密度は９×１０−４／ｎｍ２〜３×１０−２／ｎｍ２であることを特徴とする、請求項２８に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項３０】
前記ドット構造におけるドット形状を変化させることにより、前記有機半導体薄膜の配向性を制御することを特徴とする、請求項２３〜２９のいずれか一に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項３１】
前記ドット形状はドーム型又はピラミッド型であることを特徴とする、請求項３０に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項３２】
前記ドット構造の材質を変化させることにより、前記有機半導体薄膜の配向性を制御することを特徴とする、請求項２３〜３１のいずれか一に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項３３】
前記ドット構造はＩｎＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓ、及びＡｌＧａＡｓからなる群より選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする、請求項３２に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項３４】
前記基板はＧａＡｓ基板であり、前記有機半導体薄膜はペリレン-3,4,9,10-テトラカルボキシリックジアンハイドライド薄膜であることを特徴とする、請求項２３〜３３のいずれか一に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項３５】
基板の表面に有機半導体薄膜を形成する工程と、
前記有機半導体薄膜をこの薄膜を構成する材料の蒸発直前の温度でアニール処理する工程と、
を具えることを特徴とする、有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項３６】
前記有機半導体薄膜は、前記構成材料の蒸発温度より１０℃〜２００℃低い温度で前記アニール処理することを特徴とする、請求項３５に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項３７】
前記アニール処理は１×１０−５Ｔｏｒｒ〜１×１０−１０Ｔｏｒｒの真空雰囲気で行うことを特徴とする、請求項３５又は３６に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項３８】
前記基板はＫＣｌ基板であり、前記有機半導体薄膜は銅フタロシアニン薄膜であることを特徴とする、請求項３７に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項３９】
前記アニール処理は大気中で行うことを特徴とする、請求項３５又は３６に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【請求項４０】
前記基板は半導体基板であり、前記有機半導体薄膜は銅フタロシアニン薄膜であることを特徴とする、請求項３９に記載の有機半導体薄膜の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体薄膜の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
1950年の有機半導体の発見、1954年の有機伝導体の発見及び1977年の導電性ポリマーの発見以降、有機材料を電子デバイスの能動素子として利用する気運が高まり、1980年代に入って有機電界発光ダイオード（OLED）や有機電界効果トランジスタ（OFET）に関する研究が盛んになった。
【０００３】
OLEDは、1987年のTangらによる正孔輸送層／電子輸送層の積層型OLEDの開発により大きなブレークスルーがもたらされた。有機半導体はC、N、O、Hといった元素から構成されるため、無機半導体と比べて有害物質の発生が少なく、高温成長を必要としないため環境に優しいフレキシブルな材料である。そして、その分子構造や分子同士の距離・角度を化学装飾により制御する事で、最高占有分子軌道-最低非占有分子軌道（HOMO-LUMO）遷移の準位や蛍光スペクトルを自在に調整できるという利点を持つため次世代の高機能性材料として期待されている。
【０００４】
ところが、現在実用的に用いられている数多くの有機材料のなかで、電子材料と呼ぶことができるものは極めて限られている。その中でも、材料中に実際に電流が流れることによって生れる能動的な機能を用いるデバイスに有機材料を利用できた例は、複写機やレーザプリンタ等に用いる電子写真用感光ドラムや、
【０００５】
最近、実用化の動きが活発な発光ダイオード（EL素子）など、数えるほどに過ぎない。これら光電変換材料すなわち光伝導体は、材料の形態からみれば大面積にわたって均質な特性を得やすいアモルファス（非晶質）材料が一般的である。そして、そのような有機材料の利用形態としては電子写真感光体に用いられる光伝導性を示す低分子材料をポリマーに分散した分子分散ポリマーと、有機EL素子の材料に用いられる光伝導性低分子の蒸着膜がある。
【０００６】
しかしながら、これらの材料は実用材料とは言え、その電気的特性は、同様の目的に用いられる無機アモルファス半導体材料に比較して著しく劣る。例えば、有機材料の示す移動度は10-6〜10-5cm2／Vs程度にすぎず、また、その移動度が、温度、電界強度に強く依存するといった問題点もある。さらに、一般に無機半導体材料と比較して、精製の難しさから高純度の材料を得ることが困難で不純物や大気中の酸素などにより形成される深い欠陥準位によりその電気的特性が支配されてしまうという問題もある。
【０００７】
これらの諸問題を解決し、いっそうの高効率化や新機能を目指すためには、有機半導体薄膜の結晶化による高品質化は必要不可欠である。また、良質な薄膜結晶をエピタキシャル成長できれば、無機半導体で培われたデバイス設計原理を応用する事が可能となる。ところが有機半導体を始めとする有機材料の良質な薄膜結晶を、最も入手しやすくデバイス応用といった観点から有用な無機結晶基板上に育成する事は、両者の性質の違いに起因する様様な問題から、極めて困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、高結晶品質の有機半導体薄膜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】
【０００９】
上記目的を達成すべく、本発明は、
基板の表面にステップを形成する工程と、
前記基板の前記表面上に前記ステップを介して配向性の有機半導体薄膜を形成する工程と、
を具えることを特徴とする、有機半導体薄膜の作製方法（第１の作製方法）に関する。
【００１０】
また、本発明は、
基板の表面に長周期構造を形成する工程と、
前記基板の前記表面上に前記長周期構造を介して配向性の有機半導体薄膜を形成する工程と、
を具えることを特徴とする、有機半導体薄膜の作製方法（第２の作製方法）に関する。
【００１１】
さらに、本発明は、
基板の表面にバッファ層を形成する工程と、
前記バッファ層上に配向性の有機半導体薄膜を形成する工程と、
を具えることを特徴とする、有機半導体薄膜の作製方法（第３の作製方法）に関する。
【００１２】
また、本発明は、
基板の表面に複数のドットから構成されるドット構造を形成する工程と、
前記基板の前記表面上に前記ドット構造を介して配向性の有機半導体薄膜を形成する工程と、
を具えることを特徴とする、有機半導体薄膜の作製方法（第４の作製方法）に関する。
【００１３】
さらに、本発明は、
基板の表面に有機半導体薄膜を形成する工程と、
前記有機半導体薄膜をこの薄膜を構成する材料の蒸発直前の温度でアニール処理する工程と、
を具えることを特徴とする、有機半導体薄膜の作製方法（第５の作製方法）に関する。
【００１４】
本発明の第１の作製方法から第４の作製方法によれば、目的とする有機半導体薄膜をステップ、長周期構造、バッファ層、又はドット構造を介して基板上に形成しており、前記ステップなどは前記有機半導体薄膜の配向性を促進する作用を有しているので、前記有機半導体薄膜の配向性を向上させて、結晶品質を高めることができる。
【００１５】
なお、本発明の第１の作製方法においては、前記ステップの密度、高さ、間隔、及び方位などを変化させることにより、前記有機半導体薄膜の配向性を制御することができる。また、本発明の第４の作製方法においては、前記ドットの大きさ、間隔、密度、及び形状などを変化させることにより、前記有機半導体薄膜の配向性を制御することができる。
【００１６】
本発明の第５の作製方法によれば、前記有機半導体薄膜を構成する有機分子が前記アニール処理によって表面拡散するようになり、結晶粒のライプニングが生じるようになるので、結晶粒間の位相ずれを消失させることができる。その結果、前記有機半導体薄膜の配向性を向上させて、結晶品質を高めることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば、高結晶品質の有機半導体薄膜を簡易かつ安価に提供することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明のその他の特徴及び利点について詳述する。
（第１の作製方法）
本発明の第１の作製方法においては、最初に基板表面にステップ（段差）を形成する。このステップの形成方法は特に限定されるものではないが、前記基板表面を洗浄した後に、硫酸・過酸化水素水、弗酸、及びフッ化アンモニウムで順次表面処理を行うことなどによって簡易に形成することができる。
【００１９】
前記ステップの密度、高さ、間隔、及び方位などは選択する基板の種類及び形成すべき有機半導体薄膜の種類によって適宜に選択する。また、これら密度、高さ、間隔及び方位を変化させることにより、前記有機半導体薄膜の配向性を制御することができる。
【００２０】
但し、前記ステップの密度は１０本／μｍ−２００本／μｍであることが好ましく、前記ステップの高さは０．２ｎｍ〜２０ｎｍであることが好ましく、前記ステップの間隔は５ｎｍ〜１００ｎｍであることが好ましい。これによって、基板の種類や有機半導体薄膜の種類などによらず、良好な配向性の有機半導体薄膜を簡易に形成することができる。特に、（１１１）Ｓｉ基板上にペリレン-3,4,9,10-テトラカルボキシリックジアンハイドライド（ＰＴＣＤＡ）薄膜を良好な配向性の下に形成することができる。この場合、前記Ｓｉ基板は水素終端処理されていることが好ましい。但し、本作製方法は、これらの組み合わせに限られるものではない。
【００２１】
なお、（１１１）Ｓｉ基板を用いる場合、前記ステップの方位は［−１１０］であることが好ましい。
【００２２】
また、前記ステップは直線形状であることが好ましいが、最低２．４９ｎｍの直線部分があれば良い。
【００２３】
次いで、前記基板表面上に、前記ステップを介して目的とする有機半導体薄膜を形成する。このとき、前記有機半導体薄膜は、前記ステップによってその配向性が促進されるため、良好な配向性を呈するようになる。前記有機半導体薄膜は、ＭＢＥ法及びＣＶＤ法などの公知の成膜手法を用いて形成することができる。
【００２４】
（第２の作製方法）
本発明の第２の作製方法においては、最初に基板表面に長周期構造を形成する。この長周期構造は、その周期が、前記有機半導体薄膜の格子サイズの０．４〜２．５倍であることが好ましい。これによって、前記有機半導体薄膜の配向性をさらに向上させることができる。
【００２５】
前記長周期構造の形成方法は特に限定されるものではないが、前記基板表面を洗浄した後に、加熱処理を利用した表面再構成によって形成することができる。前記加熱処理は高温かつ短時間であることが好ましく、具体的には、加熱温度が１２００℃〜１３５０℃であり、加熱時間が３秒から６０秒であることが好ましい。なお、このような短時間の高温加熱処理は、例えば通電加熱の手法を用いることによって実施する。
【００２６】
また、前記長周期構造は、前記基板に微量の金属粒子を蒸着した表面再構成によっても形成することができる。
【００２７】
次いで、前記基板表面上に、前記長周期構造を介して目的とする有機半導体薄膜を形成する。このとき、前記有機半導体薄膜は、前記長周期構造によってその配向性が促進されるため、良好な配向性を呈するようになる。前記有機半導体薄膜は、ＭＢＥ法及びＣＶＤ法などの公知の成膜手法を用いて形成することができる。
【００２８】
本作製方法によれば、Ｓｉ基板上にＰＴＣＤＡ薄膜を良好な配向性の下に形成することができる。この場合、前記Ｓｉ基板は水素終端処理されていることが好ましい。但し、本作製方法は、これらの組み合わせに限られるものではない。
【００２９】
（第３の作製方法）
本発明の第３の作製方法においては、最初に基板表面にバッファ層を形成する。前記バッファ層の厚さや前記バッファ層を構成する材料などは、選択する基板の種類及び形成すべき有機半導体薄膜の種類などに依存して適宜に決定する。
【００３０】
但し、前記バッファ層の厚さは１０ｎｍ〜１００ｎｍであることが好ましい。これによって、基板の種類や有機半導体薄膜の種類などによらず、良好な配向性の有機半導体薄膜を簡易に形成することができる。特に、好ましくは水素終端処理された（１１１）Ｓｉ基板上にＰＴＣＤＡ薄膜を良好な配向性の下に形成することができる。この場合、前記Ｓｉ基板は水素終端処理されていることが好ましい。但し、本作製方法は、これらの組み合わせに限られるものではない。
【００３１】
同様の理由から、前記バッファ層はＡｌＮ層から構成することが好ましい。但し、ＡｌＮ層に加えてシクロヘキセン層やシクロヘキサジエン層などの有機材料層を用いることもできる。
【００３２】
なお、前記バッファ層はＣＶＤ法及び蒸着法などの公知の成膜手法を用いて形成することができる。
【００３３】
次いで、前記バッファ層上に目的とする有機半導体薄膜を形成する。このとき、前記有機半導体薄膜は、前記バッファ層によってその配向性が促進されるため、良好な配向性を呈するようになる。前記有機半導体薄膜は、ＭＢＥ法及びＣＶＤ法などの公知の成膜手法を用いて形成することができる。
【００３４】
（第４の作製方法）
本発明の第４の作製方法においては、最初に基板表面に複数のドットから構成されるドット構造を形成する。前記ドット構造は、ＭＢＥ法を用いて、前記ドットを構成する原子ビーム又は分子ビームの、前記基板表面への供給量を制御することによって形成することができる。すなわち、ＭＢＥ法を用いた通常の成膜操作において、前記基板表面への前記原子ビーム及び前記分子ビームの供給を極めて初期の段階で中止することにより、前記原子ビーム及び前記分子ビームは一様な膜を構成することなく、ドットを構成するようになる。
【００３５】
前記ドットの大きさ、間隔、密度、及び形状などは選択する基板の種類及び形成すべき有機半導体薄膜の種類に応じて適宜に設定する。また、これら大きさ、間隔、密度及び形状を変化させることにより、前記有機半導体薄膜の配向性を制御することができる。
【００３６】
但し、前記ドットの大きさは１０ｎｍ〜２０ｎｍであることが好ましく、前記ドットの間隔は１０ｎｍ〜５０ｎｍであることが好ましく、前記ドットの密度は９×１０−４／ｎｍ２〜３×１０−２／ｎｍ２であることが好ましく、前記ドットの形状はドーム型又はピラミッド型であることが好ましい。これによって、基板の種類や有機半導体薄膜の種類などによらず、良好な配向性の有機半導体薄膜を簡易に形成することができる。
【００３７】
なお、“ドットの大きさ”とは、前記ドットの大きさを支配している部分の大きさを意味し、例えば前記ドットの底面の直径及び前記ドットの高さなどの、いずれか大きい方を意味する。
【００３８】
また、前記ドットの材質を変化させれば、上述したドットの大きさやファセットなどを制御することができ、結果として、目的とする有機半導体薄膜の配向性を制御できるようになる。特に、前記ドットは、ＩｎＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓ、及びＡｌＧａＡｓからなる群より選ばれる少なくとも一種から構成されることが好ましく、この場合、上述した特性のドットからなるドット構造を簡易に形成することができ、良好な配向性の有機半導体薄膜を簡易に形成することができる。
【００３９】
次いで、前記基板表面上に、前記ドット構造を介して目的とする有機半導体薄膜を形成する。このとき、前記有機半導体薄膜は、前記ドット構造によってその配向性が促進されるため、良好な配向性を呈するようになる。前記有機半導体薄膜は、ＭＢＥ法及びＣＶＤ法などの公知の成膜手法を用いて形成することができる。
【００４０】
本作製方法によれば、ＧａＡｓ基板上にＰＴＣＤＡ薄膜を良好な配向性の下に形成することができる。但し、本作製方法は、これらの組み合わせに限られるものではない。
【００４１】
（第５の作製方法）
本発明の第５の作製方法においては、基板表面に有機半導体薄膜を形成した後、この有機半導体薄膜にアニール処理を施す。このアニール処理は、前記有機半導体薄膜を構成する材料が蒸発する直前の温度、具体的には前記材料の蒸発温度より１０℃〜２００℃低い温度で行う。これにより、前記有機半導体薄膜中の有機分子が表面拡散することにより、結晶粒のライプニングが進行し、結晶粒間の位相ずれをなくすことができる。したがって、前記有機半導体薄膜の配向性を向上させることができるようになる。
【００４２】
前記アニール処理はいずれの雰囲気でも行うことができるが、特に酸化の影響を受け易い半導体基板などを用いる場合は、好ましくは１×１０−５Ｔｏｒｒ〜１×１０−１０Ｔｏｒｒの真空中で行うことが好ましい。この場合、前記アニール処理での、前記有機半導体薄膜中への不純物の混入を防止することもできるようになる。
【００４３】
さらに、特に酸化の影響を受けにくいＫＣｌ基板などを用いる場合は、前記アニール処理は大気中で行うこともできる。
【００４４】
また、前記アニール処理時間については、適宜に設定することができ、通常は数時間から数日に設定する。
【００４５】
なお、前記有機半導体薄膜は、ＭＢＥ法及びＣＶＤ法などの公知の成膜手法を用いて形成することができる。
【００４６】
また、本作製方法によれば、特にＫＣｌ基板上に銅フタロシアニン薄膜を良好な配向性の下に形成することができる。但し、本作製方法は、これらの組み合わせに限られるものではない。
【００４７】
以上説明した第１の作製方法から第５の作製方法はそれぞれ単独で用いることもできるし、２以上を組み合わせて用いることもできる。
【実施例１】
【００４８】
（１１１）Ｓｉ基板表面をエタノール、アセトン、及びトリクロロエチレンを用いて洗浄し、有機汚染層を除去した後、硫酸・過酸化水素水、弗酸、及びフッ化アンモニウムで処理し、水素終端処理した（１１１）Ｓｉ基板を得た。図１は、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）を用いて前記（１１１）Ｓｉ基板表面を観察した結果である。図１から明らかなように、前記（１１１）Ｓｉ基板表面には［−１１０］方向に約１０ｎｍの間隔で複数のステップが形成されていることが分かる。
【００４９】
次いで、ＭＢＥ法を用いて前記（１１１）Ｓｉ基板表面上に、前記ステップを介してＰＴＣＤＡ薄膜を成長させた。このとき、ベース圧力は４×１０−１０Ｔｏｒｒとし、セル温度３５０℃、基板温度２５０℃とした。なお、成長速度は５０ｎｍ／ｈｒであった。
【００５０】
図２は、前記ＰＴＣＤＡ薄膜を厚さ５μｍに形成した場合を示す原子力間顕微鏡（ＡＦＭ）写真であり、図３は、前記ＰＴＣＤＡ薄膜を厚さ１６μｍに形成した場合を示すＡＦＭ写真である。なお、図２及び図３においては、それぞれ（ａ）で示すものが上記本発明の具体例に該当し、それぞれ（ｂ）で示すものが上述したステップを形成しない（１１１）Ｓｉ基板上に形成したＰＴＣＤＡ薄膜の状態を示すものである。
【００５１】
図２及び図３から明らかなように、本発明に従ってステップを有する（１１１）Ｓｉ基板上に形成したＰＴＣＤＡ薄膜では、ステップを有しない（１１１）Ｓｉ基板上に形成したＰＴＣＤＡ薄膜に比べて、結晶粒の個数が多く、前記ステップが核形成サイトとして機能していることが判明した。さらに、ステップを有する（１１１）Ｓｉ基板上に形成した
ＰＴＣＤＡ薄膜の単結晶の割合が約５８％であり、ステップを有しない（１１１）Ｓｉ基板上に形成したＰＴＣＤＡ薄膜の単結晶の割合が約４８％であり、本発明に従って得たＰＴＣＤＡ薄膜では、単結晶の割合が約１０％増大し、良好な配向性を呈することが判明した。
【実施例２】
【００５２】
（１１１）Ｓｉ基板を実施例１と同様に洗浄した後、ＭＢＥ装置内に配置し、ベース圧力が１×１０−１０Ｔｏｒｒとなるまで排気した後、６００℃で一晩加熱し、前記Ｓｉ基板表面に吸着したガスを除去した。次いで、前記Ｓｉ基板に対して通電を行い、１３００℃で１０秒間の加熱処理を実施した後、室温まで徐冷して、前記Ｓｉ基板の表面に７×７長周期構造を形成した。
【００５３】
次いで、ＭＢＥ法を用いて前記Ｓｉ基板上に前記長周期構造を介してＰＴＣＤＡ薄膜を成長させた。このとき、ベース圧力は４×１０−１０Ｔｏｒｒとし、セル温度３５０℃、基板温度１５０℃とした。なお、成長速度は５０ｎｍ／ｈｒであった。本例においても、実施例１同様に、得られたＰＴＣＤＡ薄膜の表面をＡＦＭ観察したところ、前記長周期構造を形成しない場合に比較して、単結晶の割合が約１０％多く、良好な配向性を有することが判明した。
【実施例３】
【００５４】
水素終端処理された（１１１）Ｓｉ基板を準備し、このＳｉ基板上にＭＯＶＰＥ法により、ＡｌＮバッファ層を厚さ５０ｎｍに形成した。次いで、ＭＢＥ法を用いて前記ＡｌＮバッファ層上にＰＴＣＤＡ薄膜を成長させた。このとき、ベース圧力は４×１０−１０Ｔｏｒｒとし、セル温度３５０℃、基板温度１５０℃とした。なお、成長速度は５０ｎｍ／ｈｒであった。
【００５５】
本例においても、実施例１同様に、得られたＰＴＣＤＡ薄膜の表面をＡＦＭ観察したところ、前記ＡｌＮバッファ層を形成した場合においては、前記ＡｌＮバッファ層を形成しない場合に比較して、単結晶の割合が約１０％多く、良好な配向性を呈していることが確認された。
【実施例４】
【００５６】
（１００）ＧａＡｓ基板表面に、ＭＢＥ法を用いてＩｎＧａＡｓドットからなるドット構造を形成した。なお、基板温度は４５０℃とし、ベース圧力は１×１０−１０Ｔｏｒｒとした。また、各ドットの大きさは高さ約１ｎｍ、底面の直径が約１０ｎｍであった。次いで、ＭＢＥ法を用いて、前記ＧａＡｓ基板上に前記ドット構造を介してＰＴＣＤＡ薄膜を成長させた。このとき、ベース圧力は４×１０−１０Ｔｏｒｒとし、セル温度３５０℃、基板温度１５０℃とした。なお、成長速度は５０ｎｍ／ｈｒであった。
【００５７】
本例においても、実施例１同様に、得られたＰＴＣＤＡ薄膜の表面をＡＦＭ観察したところ、前記ドット構造を形成した場合においては、前記ドット構造を形成しない場合に比較して、単結晶の割合が約１０％多く、良好な配向性を呈していることが確認された。
【実施例５】
【００５８】
劈開して得た（１００）ＫＣｌ基板を３００℃に設定し、銅フタロシアニン薄膜を真空蒸着法におり形成した。次いで、前記銅フタロシアニン薄膜を大気中、１２５−３００℃で３−２４時間アニール処理した。アニール後の銅フタロシアニン薄膜をＴＥＭ観察したところ、良好な配向性を呈することが確認された。
【００５９】
以上、具体例を挙げながら発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。
【００６０】
例えば、本発明の第３の作製方法におけるドット構造の代わりに、基板表面に周期的に形成した開口部構造や線状のストリップ構造などを利用することもできる。なお、開口部構造とドット構造などとを併用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１の作製方法における（１１１）Ｓｉ基板表面のＳＴＭ写真である。
【図２】本発明の第１の作製方法におけるＰＴＣＤＡ薄膜のＡＦＭ写真である。
【図３】同じく、本発明の第１の作製方法におけるＰＴＣＤＡ薄膜のＡＦＭ写真である。
【図１】
2005079535.tif 000002
【図２】
2005079535.tif 000003
【図３】
2005079535.tif 000004