(57)【要約】【課題】各種デバイスへの応用範囲をより拡大し得る新規な構成を有するシリコンナノ混合体及びその製造方法を提供する。【解決手段】混合体１４は、第一の材料を主成分として構成される領域１１（柱状構造体）と、該領域１１を取り囲み、第二の材料を主成分として構成される領域１２とを有し、ボロン、窒素、水素、カーボンのうち少なくとも一つ以上の元素を成分として含む。柱状構造体を成す領域１１の径２ｒは５０ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以下であり、その間隔２Ｒは３０ｎｍ以下、好ましくは１５ｎｍ以下である。第一の材料はアルミニウム、第二の材料はシリコンまたはシリコンとゲルマニウムの混合物（ゲルマニウムのみである場合を除く）である。混合体１４中のボロン、窒素、水素、カーボンのうち少なくとも一つ以上の元素の割合は、第一の材料と第二の材料の合計に対し３０atomic％以下、好ましくは０．５atomic％以上２０atomic％以下である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状の第一の部材と、前記第一の部材を取り囲む第二の部材からなる構造体において、
該構造体にボロン、窒素、水素、カーボンのうち少なくとも１種類以上の成分を含有していることを特徴とする構造体。
【請求項２】
前記第一の部材が、アルミニウムを含有していることを特徴とする請求項１記載の構造体。
【請求項３】
前記第二の部材が、シリコン、又はシリコンとゲルマニウムを含有していることを特徴とする請求項１又は２記載の構造体。
【請求項４】
前記ボロン、窒素、水素、カーボンのうち少なくとも１種類以上の成分の割合が、前記第一の部材と前記第二の部材の合計に対して３０atomic％以下である請求項１乃至３のいずれかに記載の構造体。
【請求項５】
前記第一の部材は、その径が５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の構造体。
【請求項６】
前記第一の部材は、その中心間隔が３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の構造体。
【請求項７】
請求項１乃至６に記載の構造体から前記第一の部材を除去して形成される孔を有する構造体。
【請求項８】
基体上にアルミニウムとシリコンゲルマニウム（ただし、シリコンのみである場合を含み、ゲルマニウムのみである場合を除く）を主成分とし、ボロン、窒素、水素、およびカーボンのうち少なくとも一つ以上の元素が含まれる膜を非平衡状態の成膜法で成膜することにより、アルミニウムを主成分として構成される柱状の第一の部材と、該第一の部材を取り囲むシリコンゲルマニウム領域を有する第二の部材とを有し、且つ、ボロン、窒素、水素、およびカーボンのうち少なくとも一つ以上の元素を３０atomic％以下の割合で含有する構造体を形成することを特徴とする混合体の製造方法。
【請求項９】
基体上にアルミニウムとシリコンゲルマニウム（ただし、シリコンのみである場合を含み、ゲルマニウムのみである場合を除く）を主成分とする膜を非平衡状態の成膜法で成膜し、アルミニウムを含み構成される柱状の第一の部材と、該第一の部材を取り囲むシリコンゲルマニウム領域を有する第二の部材とを有する構造体を形成する工程と、
該構造体にボロン、窒素、水素、およびカーボンのうち少なくとも一つ以上の元素をアルミニウムとシリコンゲルマニウムの合計に対して３０atomic％以下の割合で含有させる工程を有する構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記アルミニウムを含み構成される柱状の第一の部材のみを選択的に除去し、柱状形状の細孔を形成する工程をさらに有する請求項９又は１０記載の構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造体、及びその製造方法に係り、アルミニウムとシリコンの混合体、特にボロン、窒素、水素、カーボンが含まれた混合体、さらに混合体から得られる多孔質体、及び酸化物多孔質体、及びそれらの製造方法に関し、特に平均孔径が１０ｎｍ以下で、平均間隔が１５ｎｍ以下の微細な細孔がシリコン領域により互いに分離されており、該細孔が膜面に対して垂直またはほぼ垂直に形成されているナノメータサイズの構造体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属及び半導体の薄膜、細線、ドットなどでは、ある特徴的な長さより小さなサイズにおいて、電子の動きが閉じ込められることにより、特異な電気的、光学的、化学的特性を示すことがある。このような観点から、機能性材料として、数十ｎｍより微細なサイズ（幅や厚さなど）をもつ構造を有する材料（以降、「ナノ混合体」）への関心が高まっている。こうしたナノ混合体の作製方法としては、例えば、フォトリソグラフィーをはじめ、電子線露光、Ｘ線露光などの微細パターン形成技術をはじめとする半導体加工技術によって直接的にナノ混合体を作製する方法が挙げられる。
【０００３】
しかし、この半導体加工技術による直接的なナノ混合体の製造は、歩留まりの悪さや装置のコストが高いなどの問題があり、簡易な手法で再現性よく作製できる手法が望まれている。
【０００４】
そこで、このような半導体加工技術によるナノ混合体の作製方法のほかに、自然に形成される規則的な構造、すなわち自己規則的に形成される構造をベースに、新規なナノ混合体を実現しようとする試みがある。これらの手法は、ベースとして用いる微細構造によっては、従来の方法を上まわる微細で特殊な構造を作製できる可能性があるため、多くの研究が行われはじめている。
【０００５】
このような自己規則的手法として、ナノサイズの細孔を有するナノ混合体を制御よく大面積に形成できる陽極酸化が挙げられる。たとえば、アルミニウムを酸性浴中で陽極酸化することで作製する陽極酸化アルミナが知られている。
【０００６】
まず、アルミニウムの陽極酸化は、アルミニウム板あるいは基板上に形成されたアルミニウム膜を酸性電解質中で陽極酸化すると、多孔質酸化被膜（陽極酸化アルミナ）が形成される。この多孔質酸化被膜の特徴は、直径が数ｎｍ〜数百ｎｍの極めて微細な円柱状細孔（ナノホール）が、数十ｎｍ〜数百ｎｍの間隔（セルサイズ）で平行に配列するという特異的な幾何学的構造を有することにある。この円柱状の細孔は、細孔間隔が数十ｎｍ以上の場合では、高いアスペクト比を有し、断面の径の一様性にも比較的優れている。この細孔の径及び間隔は、陽極酸化における酸の種類、電圧を調整することによりある程度の制御が可能である。具体的には電圧を低下させると細孔の間隔を低減できる。また、陽極酸化被膜の厚さ及び細孔の深さは、陽極酸化の時間を制御することにより、ある程度の制御が可能である。
【０００７】
また、この陽極酸化アルミナの特異的な幾何学構造、あるいは色彩・耐久性に着目した、さまざまな応用が試みられている。非特許文献２による解説が詳しいが、以下、応用例を列記する。たとえば、皮膜を剥離してフィルターへの応用がある。さらには、ナノホール内に金属や半導体等を充填する技術や、ナノホールのレプリカ技術を用いることより、着色、磁気記録媒体、ＥＬ発光素子、エレクトロクロミック素子、光学素子、太陽電池、ガスセンサをはじめとするさまざまな応用が試みられている。さらには、量子細線、ＭＩＭ素子などの量子効果デバイス、ナノホールを化学反応場として用いる分子センサー、など多方面への応用が期待されている（非特許文献１参照）。
【０００８】
また、このような陽極酸化アルミナの他に、ナノサイズの細孔を有するナノ混合体を作製する方法として、シリコンの陽極化成がある。このシリコンの陽極化成は結晶シリコンあるいは多結晶シリコンをＨＦ（フッ化水素酸）をベースとした水溶液中で陽極化成を行うと多孔質シリコンが形成される（非特許文献２等参照）。この多孔質シリコンは表面あるいは内部に１〜数１０ｎｍ程度の微小細孔が無数に存在している。この微小細孔はマクロに見た場合、ほぼ膜面に対して垂直な構造となっているが、その形状や密度は陽極化成の条件によって大きく変化する。
【０００９】
このような観点から自己規則的手法、特にアルミニウムの陽極酸化やシリコンの陽極化成の手法は、ナノ混合体を容易かつ大面積に作製することができる特性は注目に値する。特に、陽極酸化アルミナあるいは陽極化成シリコン（多孔質シリコン）中の微小細孔を、基板に垂直に、かつ、非常に高密度に作製した構造は、量子効果を利用したデバイスへの応用、あるいは超高密度記録媒体を作製する為には重要である。
【非特許文献１】益田、「固体物理」31、1996年、p.493
【非特許文献２】D. R. Turner: "J. Electrochem. Soc. " 105, 1985, p.402
【非特許文献３】M. I. J. Beale, N. G. Chew, M. J. Uren, A. G. Cullis, J. D. Benjamin: Appl. Phys. Lett. 46, 1985, p.86
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで一方、本発明者らは、このようなナノ混合体のデバイスへの応用形態の検討の過程において、ナノ混合体として、平均孔径１０ｎｍ以下のサイズのナノホールを高密度に形成することが可能であれば、ナノ混合体のデバイスへの応用範囲をより拡大させることができるとの認識を持つに至った。即ち、例えば、孔径が１０ｎｍ以下のナノホールを間隔１５ｎｍ以下で形成し、その中に金属や半導体などの電気伝導材料を形成することで単電子メモリ、単電子トランジスタなどの量子効果デバイスに適応できる。
【００１１】
また、ナノ混合体を構成する材料がシリコンを主成分とする材料であれば、酸やアルカリに対する耐性が陽極酸化により作製されたアルミニウムの酸化物に比べて高くなり、ナノ混合体のデバイスへの応用範囲をより拡大させることができるとの認識を持つに至った。
【００１２】
しかしながら、アルミニウムの陽極酸化では、細孔の間隔を１０ｎｍ以下にするために、陽極酸化電圧を低下させると、図８に示すように、お互いの細孔８１，８２が陽極酸化アルミナ８３で形成される壁で隔たれなくなり、細孔を独立化させることが困難になる。また、母体材料が陽極酸化で作製されたアルミナであるため、酸やアルカリに対して比較的容易に溶け、化学薬品に対する耐久性に劣る。また、図８のように、細孔下部には基板８４と細孔８１、８２の間にバリア層８５と呼ばれる陽極酸化アルミナ膜が形成されるため、この細孔内に金属などの材料を電気メッキで充填するときに、このバリア層を削除する工程や交流電界を使う方法などが必要となる。
【００１３】
また、シリコンの陽極化成では、マクロ的に見た場合、細孔は膜面に対して垂直に形成されているが、より詳細に観察すると、図９のようにランダムもしくは樹状に細孔９１を伸ばした構造となっているため、細孔の形状が一定でなくなり、単電子メモリ、単電子トランジスタなどの量子効果デバイスに適応するのが難しいことがある。（非特許文献３参照）。
【００１４】
このような技術的背景により、本発明者らは種々検討を重ねた結果、細孔の平均孔径が１０ｎｍ以下であり、かつ、細孔の平均間隔が１５ｎｍ以下であり、該細孔が柱状形状でお互いに独立し、かつ膜面に対して垂直またはほぼ垂直であり、該細孔を隔てる壁材料が化学薬品に耐久性が高いシリコンからなり、かつ基板と細孔が直接つながることが可能なシリコンナノ混合体を形成できる方法を見出し、本発明に至った。
【００１５】
即ち、本発明は、各種デバイスへの応用範囲をより拡大し得る新規な構成を有するシリコンナノ混合体を提供するものである。
【００１６】
また、本発明は、新規な構造を有するデバイスへの応用範囲をより拡大し得る新規な構成を有するシリコンナノ混合体の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明にかかる構造体は、柱状の第一の部材と、前記第一の部材を取り囲む第二の部材からなる構造体において、該構造体にボロン、窒素、水素、カーボンのうち少なくとも１種類以上の成分を含有していることを特徴とする。
【００１８】
前記第一の部材は、アルミニウムを含有していることが好適である。
【００１９】
前記第二の部材は、シリコン、又はシリコンとゲルマニウムを含有していることが好適である。
【００２０】
前記ボロン、窒素、水素、カーボンのうち少なくとも１種類以上の成分の割合は、第一の部材と第二の部材の合計に対して３０atomic％以下であることが好ましい。より好ましくは、０．５atomic％以上２０atomic％以下である。
【００２１】
前記第一の部材は、その径が５０ｎｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、１０ｎｍ以下である。
【００２２】
前記第一の部材は、その間隔が３０ｎｍ以下、より好ましくは１５ｎｍ以下である。
【００２３】
上記構造体から第一の部材を除去して形成される孔を有する構造体を構成することも好ましい。
【００２４】
本発明にかかる構造体の製造方法は、基体上にアルミニウムとシリコンゲルマニウム（ただし、シリコンのみである場合を含み、ゲルマニウムのみである場合を除く）を主成分とし、ボロン、窒素、水素、カーボンのうち少なくとも一つ以上の元素が含まれる膜を非平衡状態の成膜法で成膜することにより、アルミニウムを主成分として構成される柱状の第一の部材と、該第一の部材を取り囲むシリコンゲルマニウム領域を有する第二の部材とを有し、且つ、ボロン、窒素、水素、カーボンのうち少なくとも一つ以上の元素を３０atomic％以下の割合で含有する構造体を形成することを特徴とする。
【００２５】
本発明にかかる構造体の製造方法は、基体上にアルミニウムとシリコンゲルマニウム（ただし、シリコンのみである場合を含み、ゲルマニウムのみである場合を除く）を主成分とする膜を非平衡状態の成膜法で成膜し、アルミニウムを含み構成される柱状の第一の部材と、該第一の部材を取り囲むシリコンゲルマニウム領域を有する第二の部材とを有する構造体を形成する工程と、該構造体にボロン、窒素、水素、カーボンのうち少なくとも一つ以上の元素をアルミニウムとシリコンゲルマニウムの合計に対して３０atomic％以下の割合で含有させる工程を有する。
【００２６】
上記構造体の製造方法において、前記アルミニウムを含み構成される柱状の第一の部材のみを選択的に除去し、柱状形状の細孔を形成する工程をさらに有してもよい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、第一の材料と第二の材料とで形成される混合体、又はその第一の材料を除去した多孔質体、或いは第二の材料部分が酸化している酸化物多孔質体で構成される構造体であって、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンの含有により、上記３種の構造体の形成を阻害せず、かつ耐酸、アルカリ性の向上と耐磨耗性の向上を達成することができる。これにより、各種デバイスへの応用範囲をより拡大し得る新規な構成を有するシリコンナノ混合体及びそ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】
【００２８】
以下、本発明に係る構造体、及びその製造方法の実施の形態を図１〜図７を参照して説明する。
【００２９】
本実施形態では、第一の材料と第二の材料に対して、第三の材料として少なくともボロン、窒素、水素、カーボンのうち一種類以上を含有することを特徴とするため、これらの組成を示す方法として、第一の材料をＡ、第二の材料をＢ、第三の材料をＣとした場合に、次式に含まれるｘ、ｙを用いて、材料の組成を表現することとする。
【００３０】
（ＡxＢ1-x）yＣ1-y
ここで、ｘ、ｙは、０から１の間の値をとることが可能であり、１００倍することでatomic％に換算することができるものとする。以下、材料の組成はこの表記を適用する。
【００３１】
（実施形態１：混合体）
本実施形態は、混合体に適用したものである。本実施形態に係る混合体に関して、図１を用いて説明する。
【００３２】
図１は、柱状構造体を有し第一の材料を主成分とする領域（第一の部材）１１と、それを取り囲む第二の材料を主成分とする領域（第二の部材）１２からなる混合体１４を示しており、図１（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、上面図と断面図である。１３は基板である。
【００３３】
図１中の混合体１４は、第一の材料を主成分とする領域１１が、第二の材料を主成分とする領域１２に取り囲まれており、且つ混合体１４には第二の材料が、０．３≦ｘ≦０．８（２０atomic％以上７０atomic％以下）となる割合で含まれている。この割合の範囲であれば、実質的に柱状の部材がそれを取り囲むマトリックス領域に分散した混合体１４の提供が可能である。
【００３４】
なお、混合体１４が形成される下地の基板形状にもよるが、その基板形状が水平であれば柱状の部材は、基板１３にほぼ垂直な配置をとる。この場合、混合体１４に含まれるボロン、または窒素、または水素、またはカーボンのうち一つ以上の元素は、第一の材料と第二の材料の双方に分散して存在してもよい。ただし、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンは、第一の材料と第二の材料の合計に対して、０．７≦ｙ＜１（３０atomic％以下）となる割合で含有されていることが好ましい。また、好ましくは０．８≦ｙ≦０．９９５（０．５atomic％以上２０atomic％以下）である。ただし、この割合の範囲において、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンは、比較的厳密に定量することが困難であることから、割合に多少の揺らぎが生じることを排除するものではない。
【００３５】
第二の材料の割合は、好ましくは０．３５≦ｘ≦０．７５となる割合であり、より好ましくは０．４０≦ｘ≦０．７０となる割合である。この割合は、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。
【００３６】
特に、第二の材料がシリコンまたはシリコンゲルマニウムであり、ボロン、または窒素、または水素を該材料の伝導型の制御に用いる場合は、ボロン、または窒素、または水素は、第一の材料と第二の材料の合計に対して、ｙ≧０．９９５（０．５atomic％以下）となる量で十分制御可能であり、膜の硬度をもたせるという目的のためには、ｙ≦０．９９５（０．５atomic％以上）であることが好ましい。
【００３７】
なお、混合体１４は、実質的に柱状形状が実現していればよく、例えば柱状の部材の成分として第二の材料が含まれていてもよいし、前記第二の材料を主成分とする領域１２に第一の材料が含まれていてもよい。また、柱状の部材を成す領域１１やその周囲の領域１２に酸素、アルゴンなどの不純物が含まれていてもよい。
【００３８】
第一の材料としては、ＡｌやＡｕなどが挙げられる。第二の材料としては、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉとＧｅの混合物（以降、ＳｉzＧｅ1-z（０＜ｚ＜１）と記載することがある。）、あるいはＣなどが挙げられる。特に、第二の材料としては、非晶質となり得る材料であることが望ましい。また、第一及び第二の材料としては、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。特に共晶温度が３００℃以上好ましくは４００℃以上であるのがよい。なお、共析系の材料を用いることもできる。
【００３９】
第一の材料と第二の材料の好ましい組み合わせは、第一の材料としてＡｌを用い、第二の材料としてＳｉを用いる形態、あるいは第一の材料としてＡｌを用い、第二の材料としてＳｉzＧｅ1-z（０＜ｚ＜１）を用いる形態が挙げられる。
【００４０】
柱状の部材を成す領域１１は、少なくとも一部が多結晶であり、該柱状の部材を取り囲む領域１２は、非晶質であることが望ましい。領域１１から成る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。また、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンの含有により、柱状の部材を取り囲む領域１２において、微視的には非晶質部分の中に一部結晶質が存在していることも好ましい。つまり、微結晶の存在は、電子デバイスにおける電気特性、磁気記録媒体における媒体強度等に反映されることからも重要である。
【００４１】
混合体１４には、第二の材料を主成分とする領域１２中に複数の柱状の部材、つまり第一の材料を主成分とする領域１１が分散していることになる。領域１１から成る柱状の部材の径（平面形状が円の場合は直径）は、主として混合体１４の組成（即ち、第二の材料の割合）などに応じて制御可能であるが、その平均径は、０．５ｎｍ以上５０ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上２０ｎｍ以下、さらに好ましくは２ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。特に２０ｎｍ未満の径であることが好適である。
【００４２】
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。もっとも、用いる材料や組成あるいは、混合体１４の用途によって最適な径や下記間隔は変動し得る。
【００４３】
また、複数の柱状部材（領域１１）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は柱状構造体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。なお、第二の材料（即ち、第一の材料を主成分とする領域１１を取り囲む材料）として、複数の元素の混合物（例えば、ＳｉzＧｅ1-z（０＜ｚ＜１））を用いれば、その混合比の割合によっても柱状の部材間の中心間距離の制御が可能となる。また、ここで柱状の部材（領域１１）間の中心間距離とは、互いに隣り合う柱状の部材（領域１１）同士の中心間距離である。
【００４４】
また、混合体１４は、膜状の混合体であることが好ましく、かかる場合、柱状である第一の材料を主成分とする領域１１は、膜の面内方向に対して略垂直になるように第二の材料を主成分とする領域１２に分散していることになる。膜状混合体の膜厚としては、特に限定されるものではないが、１ｎｍ〜１００μｍ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〜１μｍ、あるいは１ｎｍ〜３μｍ、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Ｌ（長さ方向）に対しては、実質的に分岐をもたない構造が好ましい。
【００４５】
混合体１４は、膜状の混合体であることが好ましく、基板上に当該混合体が設けられていてもよい。基板１３としては、特に限定されるものではないが、絶縁物や表面に絶縁層を有する基板の場合、また石英ガラス、強化ガラス、結晶化ガラス、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、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混合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。なお、シリコン基板の場合は、ｐ型、ｎ型、高抵抗基板、あるいは低抵抗基板など適宜用いることができる。
【００４６】
なお、混合体１４上に更に絶縁膜などを形成することにより、電子デバイスを提供することができる。ここでいう、電子デバイスとは、量子ドット、量子細線、量子細線トランジスタ、単電子トランジスタ、あるいは単電子メモリなどであり、更には、それらを備えた情報処理装置をも含むものである。
【００４７】
本実施形態における混合体（以下、混合体という場合もある。）は、種々の母材として応用が考えられ、例えば単電子トランジスタや単電子メモリなど様々な量子デバイスや微小電極等に適用できる。
【００４８】
また、本実施形態における混合体（例えば、アルミニウムシリコン混合体）を、別の基板あるいは基板上の膜を加工する目的で、ドライエッチング用あるいはウエットエッチング用マスクとして使用することもできる。
【００４９】
また、本実施形態は、量子ドットや量子細線などの柱状構造体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。本発明における混合体は、それ自体機能材料として使用可能である。
【００５０】
（実施形態２：混合体の製造方法）
本実施形態は、前述した実施形態１の混合体１４の製造方法に適用したものである。前記実施形態１の混合体１４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、図２に示すスパッタリング法（物理蒸着法）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。
【００５１】
図２を参照して、スパッタリング法による混合体の製造方法を説明する。
【００５２】
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。さらに０．１Ｐａ以下のガス圧力の低い領域でのスパッタリングでもよく、ガス種をその他の希ガスを用いることも可能であり、一部窒素、水素、酸素等を混入させることも好ましい。
【００５３】
スパッタリングの際には、ターゲット２２原料として前記第一の材料と第二の材料をそれぞれ別途用意しても良いが（例えば、アルミニウムとシリコンが分離されたターゲット２２材料を用いる。）、予め所望の割合で第一の材料と第二の材料が焼成されたターゲット２２材料を用いてもよい。
【００５４】
また、ボロン、窒素、カーボンに関しては、第一または第二の材料との化合物をターゲット２２材料の一部にチップ２３として配置してもよく、あらかじめ所望の量を含んだ原料を焼結したターゲット２２を作製しておくことも好ましい。本実施形態に係る混合体は、柱状の部材とその側面を取り囲む領域とが同時に形成されることになる。なお、膜が成長する基板２１に、Ａｒプラズマが接しない状態でスパッタリングを行うことも好ましい。
【００５５】
また、イオンインプランテーション法によりボロン等を打ち込んで混入させることも好ましい。
【００５６】
また、本実施形態にかかる混合体は、所定膜厚以上成膜しても、柱状構造を成す部材の側面がそれを取り囲む領域に分散した状態が維持できるものである。即ち、膜厚が厚くなっても、膜厚方向に対して、柱状構造体の径が大きく変化しないのである。所定膜厚とは、１１０ｎｍ以上、より好適には３００ｎｍ以上である。
【００５７】
基板上に形成される混合体は、基板温度が３００℃以下で作製可能であり、好適には、２０℃以上２００℃以下、より好適には１００℃以上１５０℃以下であることが特に好ましい。
【００５８】
（実施形態３：アルミニウムシリコン混合体）
本実施形態は、前述の実施形態１の混合体をアルミニウムシリコン混合体に適用したものである。上記実施形態１で説明した図１を再度利用して、第一及び第二の材料を、それぞれアルミニウム、シリコンとした場合の混合体について説明する。
【００５９】
本実施形態においては、図１の第一の材料をアルミニウム、第二の材料をシリコンとした場合該当する。つまり、図１（ａ）は本発明に係るボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有したアルミニウムシリコン混合体の模式的平面図である。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）の破線ＡＡ'に沿って試料を切断した場合の模式的断面図である。
【００６０】
基板上に形成された、膜状のボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有したアルミニウムシリコン混合体は、アルミニウムとシリコンの割合が０．３≦ｘ≦０．８であることが好ましい。また、好ましくは０．３５≦ｘ≦０．７５、さらに好ましくは０．４≦ｘ≦０．７である。なお、アルミニウムとシリコンの割合が上記範囲内でれば、シリコン領域内に柱状構造体が分散したアルミニウムシリコン混合体が得られる。
【００６１】
上記アルミニウムとシリコンの割合とは、例えば誘導結合型プラズマ発光分析法でアルミニウムシリコン混合体膜中のシリコンとアルミニウムの量を定量分析したときの値である。また、アルミニウムとシリコンに対してのボロン、または窒素、または水素、またはカーボンの含有量は、それぞれ好ましくは、ｙ≧０．７であることが好ましく、さらには０．８≦ｙ≦０．９９５であることが好ましい。また、ボロン、または窒素、または水素を該材料の伝導型の制御に用いる場合は、ｙ≧０．９９５を満たす量で十分制御可能であり、膜の硬度をもたせるという目的のためにはｙ≦０．９９５を満たすことが好ましい。
【００６２】
本実施形態におけるボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有したアルミニウムシリコン混合体は、アルミニウムを主成分とする組成からなるアルミニウム柱状構造体と、その周囲のシリコンを主成分とするシリコン領域部を備える。
【００６３】
また、アルミニウムを含有する柱状構造体部の組成は、アルミニウムを主成分とするが、柱状構造の微細混合体が得られていれば、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含んでいることが好ましい。さらに、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、例えば柱状構造体部の成分構成比においてアルミニウムの割合が５０atomic％以上、より好適には８０atomic％以上ということである。
【００６４】
また、柱状構造体の周囲を取り囲んでいるシリコン領域部の組成は、シリコンを主成分とするが、柱状構造の微細混合体が得られていれば、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含んでいることが好ましい。さらに、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、例えばシリコン領域部の成分構成比においてシリコンの割合が５０atomic％以上、より好適には８０atomic％以上ということである。
【００６５】
なお、シリコン領域部は非晶質であることが望ましい。また、前記シリコン領域部が非晶質シリコンであることは絶縁性と言う観点からも好ましい。その理由は、非晶質シリコンは結晶質シリコンに比べて、欠陥密度が多く、さらにはバンドギャップが大きいため、柱状構造体を隔てる母体材料の電気的な絶縁性が向上するからである。また、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンの含有によりシリコン領域部において、微視的には非晶質部分の中に一部結晶質が存在していることも好ましい。つまり、微結晶の存在は後の電子デバイスにおける電気特性、磁気記録媒体における媒体強度等に反映されることからも重要である。
【００６６】
なお、ここで用いている混合体とは、シリコン母体中にアルミニウムが遊離している状態を示している。
【００６７】
アルミニウムを含む柱状構造体は、その膜面から見た平面形状は円形、あるいは楕円形である。勿論、シリコン領域に前記柱状構造体が適度に分散していれば、任意の形状であってもよい。
【００６８】
本実施形態に係るアルミニウムシリコン混合体における柱状構造体の径としては、特に限定されるものではないが、平均径が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以下であるのがよい。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）で観察されるアルミニウム部分をコンピュータで画像処理して、導出される値である。
【００６９】
ところで、ナノメートルサイズのナノ混合体（概ね０．１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲）においては、ある特徴的な長さより小さいサイズとなることで、電子の動きが閉じ込められることにより、特異な電気的、光学的、化学的性質を示すことがある。このような観点から、機能性材料としてナノ混合体は有用であり、本実施形態に係るアルミニウムシリコン混合体においても、当該混合体を構成する柱状構造体の径が０．５ｎｍ以上５０ｎｍ以下、特に０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下である場合には、ナノ混合体として種々の利用が可能である。
【００７０】
また、複数の柱状構造体の中心間距離２Ｒ（図１（ｂ）参照）は、３０ｎｍ以下、好ましくは１５ｎｍ以下であるのがよい。もちろん、上記２Ｒは柱状構造体どうしが接触しない間隔は有する。特に径２ｒ及び中心間距離２Ｒが共に上記範囲内にあるのが良い。
【００７１】
たとえば、前記アルミニウムナノ構造の径が１〜９ｎｍであり、かつ、前記アルミニウムナノ混合体の間隔が５〜１０ｎｍであり、かつ、前記アルミニウムナノ混合体の高さと径の比が０．１〜１０００００であり、かつ、前記アルミニウムナノ混合体が基板に対して垂直である微細混合体などが挙げられる。
【００７２】
また、柱状構造体の基板断面からみた形状は、図１（ｂ）のように長方形形状が好ましいが、正方形や台形などの形状をとりうる。なお、柱状構造とは、任意のアスペクト比（径／長さ）を有する形状を含むものである。例えば、アスペクト比（径２ｒ／長さＬ）として、０．１〜１０００００をとることができる。
【００７３】
例えば、柱状構造の長さＬとしては、１ｎｍ〜１００μｍの範囲で適用できる。
【００７４】
特に、柱状構造体の径２ｒが例えば１〜１０ｎｍであり、その中心間距離２Ｒが５〜１５ｎｍである場合に、長さＬを１ｎｍ〜数μｍの範囲で制御する場合を考える。長さＬが数ｎｍ〜数十ｎｍのとき（長さと径の比が低いとき）、柱状構造体１はアルミニウム量子ドットとなり、それよりも大きい場合はアルミニウム量子細線となる。
【００７５】
また、アルミニウム含有の柱状構造体は、図１（ｂ）に示されているようにシリコンを主成分とするシリコン領域部により互いに分離されている。即ち、複数の柱状構造がシリコン領域中に分散している。
【００７６】
アルミニウム含有の柱状構造体は、特定方向に整列しているのがよい。図１（ｂ）に示すように、特に基板に対して垂直方向に整列しているのがよい。
【００７７】
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、あるいは支持部材としての基板上にアルミニウムシリコン混合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。さらには、支持基板上に一層以上の膜が形成されているものを使用してもかまわない。
【００７８】
（実施形態４：アルミニウムシリコン混合体の製造方法）
本実施形態は、前述の実施形態３のアルミニウムシリコン混合体の製造方法に適用したものである。
【００７９】
図２を用いて、本発明に係るボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有したアルミニウムシリコン混合体の作製方法について説明する。ここでは、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た例を示す。なお、図２において、２１が基板、２２が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、アルミニウムとシリコンの割合を簡単に変化させることができる。もちろん、アルミニウムやシリコンの化合物としてボロン、または窒素をターゲットに含有させておくことも可能である。さらには、窒素、または水素などはスパッタリングガス中に混入させることで混合体へ含有させることも好ましい。
【００８０】
図２に示したように、基板上に、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、ボロン、または窒素、または水素、カーボンを含有したアルミニウムシリコン混合膜を形成する。
【００８１】
原料としてのシリコン及びアルミニウムは、図２のようにアルミニウムのターゲット基板上にシリコンのチップ２３を配することで達成される。シリコンのチップ２３は、図２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つであっても良い。但し、均一なアルミニウム含有の柱状構造体をシリコン領域内に均一に分散させるには、基板２１に対象に配置しておいた方が良い。また、シリコンのチップ２３の中に一部、シリコン硼化物、シリコン窒化物、シリコン水素化物、シリコンカーバイトのチップを混ぜて配置することも可能である。
【００８２】
また、所定量のボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有したアルミニウムやシリコンの粉末を焼成して作製したアルミニウムシリコン焼成物を成膜のターゲット２２材として用いることもできる。
【００８３】
また、アルミニウムターゲットとシリコン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良い。さらに、ターゲット２２の種類を増やしてボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有した材料を準備して同時にスパッタリングしてもよい。
【００８４】
形成されるボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有した膜中のシリコンの量は、アルミニウムとシリコンの全量に対して０．３０≦ｘ≦０．８０であり、好ましくは０．３５≦ｘ≦０．７５、さらに好ましくは０．４０≦ｘ≦０．７０である。さらに、ボロン、窒素、水素、カーボンの含有量は、それぞれ好ましくは、ｙ≧０．７であることが好ましく、さらには０．８≦ｙ≦０．９９５であることが好ましい。また、ボロン、または窒素、または水素を該材料の伝導型の制御に用いる場合は、ｙ≧０．９９５を満たす量で十分制御可能であり、膜の硬度をもたせるという目的のためにはｙ≦０．９９５を満たすことが好ましい。
【００８５】
また、基板温度としては３００℃以下、好適には２０℃以上２００℃以下であり、さらに好ましくは１００℃以上１５０℃以下であるのがよい。シリコン量が斯かる範囲内であれば、シリコン領域内に柱状構造体が分散したアルミニウムシリコン混合体が得られる。
【００８６】
前記ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有したアルミニウムシリコン混合膜を形成しているときの試料温度は３００℃以下、好適には２００℃以下が好ましい。このように、３００℃以下の試料温度で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で形成することにより、作製されたアルミニウムシリコン混合膜は、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り、アルミニウムが数ｎｍレベルのナノ柱状構造体を形成し、自己形成的に分離する。
【００８７】
ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有したアルミニウムシリコン混合体のシリコンの量は、例えばアルミニウムターゲット上に置くシリコンチップの量を変えることで制御できる。さらに、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンの含有量も同様に変えることが可能である。
【００８８】
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、０．２〜１Ｐａ程度、あるいは０．１〜１Ｐａがよい。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であればよい。つまり、０．１Ｐａ以下のガス圧の低い領域のスパッタリングも可能であり、ガス種もその他の希ガスを用いることも可能である。また、一部窒素、水素、酸素ガスを混入させることも好ましい。
【００８９】
基板１１としては、例えば石英ガラス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ナノ混合体の形成に不都合がなければ、基体の材質、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、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有したアルミニウムシリコンナノ混合体に不都合がなければ、特に限定されるものではない。
【００９０】
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）、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。
【００９１】
また、成膜のやり方としては、シリコンとアルミニウムを同時に形成する同時成膜プロセスを用いても良いし、シリコンとアルミニウムを数原子層づつ積層する積層成膜プロセスを用いてもかまわない。
【００９２】
（実施形態５：アルミニウムシリコンゲルマニウム混合体）
本実施形態は、前述の実施形態１の混合体をアルミニウムシリコンゲルマニウム混合体に適用したものである。
【００９３】
図１を再度利用して、柱状の部材を構成する第一の材料としてアルミニウムを、第二の材料としてＳｉzＧｅ1-z（０＜ｚ＜１）を用いる場合について説明する。
【００９４】
図１（ａ）は、本発明に係るボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有したアルミニウムシリコンゲルマニウムからなる混合体１４の模式的平面図である。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）の破線ＡＡ'に沿って試料を切断した場合の模式的断面図である。図１において、第一の材料を主成分とする領域１１がアルミニウムであり、第二の材料を主成分とする領域１２がシリコンゲルマニウムである。また、図１（ｂ）において、１３は基板である。
【００９５】
基板１３上に形成された、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有した膜状のアルミニウムシリコンゲルマニウムの混合体１４は、その全量に対するシリコンとゲルマニウムの合計の割合が０．３≦ｘ≦０．８であることが好ましい。また、好ましくは０．３５≦ｘ≦０．７５であり、さらに好ましくは０．４０≦ｘ≦０．７０である。なお、シリコンゲルマニウムの割合が上記範囲内でれば、シリコンゲルマニウムからなる領域内に柱状構造体が分散したアルミニウムシリコンゲルマニウムの混合体１４が得られる。
【００９６】
上記割合とは、例えば誘導結合型プラズマ発光分析法でアルミニウムシリコンゲルマニウム混合体膜中のシリコンゲルマニウムとアルミニウムの全量に対しての量を定量分析したときの値である。ただし、上記の割合の範囲において、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンは、比較的厳密に定量することが困難であることから、割合に多少の揺らぎが生じることを排除するものではない。また、アルミニウムとシリコンゲルマニウムに対してのボロン、または窒素、または水素、またはカーボンの含有量は、ｙ≧０．７であることが好ましく、さらには０．８≦ｙ≦０．９９５であることが好ましい。特に、第二の材料がシリコンまたはシリコンゲルマニウムである場合に、ボロン、または窒素、または水素を該材料の伝導型の制御に用いる場合は、ｙ≧０．９９５の量で十分制御可能であり、膜の硬度をもたせるという目的のためにはｙ≦０．９９５であることが好ましい。
【００９７】
また、本発明のシリコンゲルマニウム混合部分を構成しているシリコンゲルマニウム領域のシリコンとゲルマニウムの組成比は、特に限定されるものではなく、少なくともシリコン元素とゲルマニウム元素の両方が含まれてればよい。つまり、シリコン（Ｓｉ）とゲルマニウム（Ｇｅ）の組成割合をＳｉzＧｅ1-zとしたとき、０＜ｚ＜１の範囲で有ればよい。組成がこの範囲であれば、アルミニウムシリコンナノ混合体やアルミニウムゲルマニウムナノ混合体で可能なアルミニウムナノ柱状構造体の間隔あるいは径の制御よりも、広範囲にアルミニウムナノ柱状構造体の間隔等を制御することが可能となる。かかる意味では、本発明は、柱状の部材間の間隔や径の制御方法をも含むものである。
【００９８】
本発明におけるボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有したアルミニウムシリコンゲルマニウムの混合体１４は、アルミニウムを主成分とする組成からなるアルミニウム柱状構造体１１と、その周囲のシリコンゲルマニウムを主成分とするシリコンゲルマニウム領域部１２を備える。
【００９９】
また、アルミニウムを含有する柱状構造体１１部分の組成は、アルミニウムを主成分とするが、柱状構造の微細混合体が得られていれば、シリコン、ゲルマニウム、ボロン、窒素、水素、カーボン、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、例えば柱状構造体部の成分構成比においてアルミニウムの割合が５０atomic％以上、より好適には８０atomic％以上ということである。
【０１００】
また、柱状構造体１１の周囲を取り囲んでいるシリコンゲルマニウム領域部１２の組成は、シリコンとゲルマニウムを主成分とするが、アルミニウムを含有する柱状構造の微細混合体の周囲を囲んでさえいれば、アルミニウム、ボロン、窒素、水素、カーボン、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、例えばシリコンゲルマニウム領域部の成分構成比においてシリコンとゲルマニウムの合計の割合が５０atomic％以上、より好適には８０atomic％以上ということである。
【０１０１】
シリコンゲルマニウム領域部１２は、非晶質であることが望ましい。また、シリコンゲルマニウム領域部１２が非晶質シリコンゲルマニウムであることは絶縁性と言う観点からは好ましいものである。その理由は、非晶質シリコンゲルマニウムは、バンドギャップが大きく、柱状構造体１１を隔てる母体材料の電気的な絶縁性が高いからである。もしくは、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンの含有により前記柱状の部材を取り囲む領域において、微視的には非晶質部分の中に一部結晶質が存在していることも好ましい。つまり、微結晶の存在は電子デバイスにおける電気特性、磁気記録媒体における媒体強度等に反映されることからも重要である。
【０１０２】
なお、ここで用いている混合体１４とは、シリコンとゲルマニウム母体中にアルミニウムが遊離している状態を示している。
【０１０３】
アルミニウムを含む柱状構造体１１は、膜面から見たその平面形状は円形、あるいは楕円形である。勿論、シリコンゲルマニウム領域１２に柱状構造体１１が適度に分散していれば、任意の形状であってもよい。
【０１０４】
本発明に係るボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有したアルミニウムシリコンゲルマニウム混合体１４における柱状構造体１１の径としては、特に限定されるものではないが、平均径が０．５ｎｍ以上３０ｎｍ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１５ｎｍ以下であるのがよい。下限値は１ｎｍあるいは２ｎｍでもよい。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、実際の膜表面のＳＥＭ写真（約１００ｎｍ×１００ｎｍの範囲）で観察されるアルミニウム部分をコンピュータで画像処理して、そのアルミニウム部分を楕円と仮定したとき、長軸として導出される長さの平均値である。
【０１０５】
ところで、ナノメートルサイズのナノ混合体（概ね０．１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲）においては、ある特徴的な長さ（平均自由工程等）より小さいサイズとなることで、特異な電気的、光学的、化学的性質を示すことがある。このような観点から、機能性材料としてナノ混合体は有用であり、本発明に係るアルミニウムシリコンゲルマニウム混合体においても、当該混合体を構成する柱状構造体の径が０．５ｎｍ以上３０ｎｍ以下、特に０．５ｎｍ以上１５ｎｍ以下である場合には、ナノ混合体として種々の利用が可能である。
【０１０６】
また、複数の柱状構造体の中心間距離２Ｒ（図１（ｂ））は、３０ｎｍ以下、好ましくは２０ｎｍ以下であるのがよい。もちろん、上記２Ｒは柱状構造体どうしが接触しない間隔は有する。特に径２ｒ及び中心間距離２Ｒが共に上記範囲内にあるのが良い。ここで、２Ｒは、隣り合う柱状部材の中心間距離ともいえる。
【０１０７】
たとえば、柱状構造をした前記アルミニウムナノ構造体の径が１〜１５ｎｍであり、かつ、前記アルミニウムナノ混合体の間隔が１０〜２０ｎｍであり、かつ、前記アルミニウムナノ混合体の高さと径の比が０．１〜１０００００であり、かつ、前記アルミニウムナノ混合体が基板に対して垂直である微細混合体などが挙げられる。
【０１０８】
また、柱状構造体１１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が可能である。なお、柱状構造とは、任意のアスペクト比（径／長さ）を有する形状を含むものである。例えば、アスペクト比（径２ｒ／長さＬ）として、０．１〜１０００００をとることができる。
【０１０９】
例えば、柱状構造の長さＬとしては、１ｎｍ〜１００μｍの範囲で適用できる。
【０１１０】
特に、柱状構造体の径２ｒが例えば１〜１５ｎｍであり、その中心間距離２Ｒが１０〜２０ｎｍである場合に、長さＬを１ｎｍ〜数μｍの範囲で制御する場合を考える。長さＬが数ｎｍ〜数十ｎｍのとき（長さと径の比が低いとき）、柱状構造体１はアルミニウム量子ドット（０次元）として作用し、それよりも大きい場合はアルミニウム量子細線（１次元）として作用する。
【０１１１】
また、アルミニウム含有の柱状構造体１１は、図１（ｂ）に示されているようにシリコンとゲルマニウムを主成分とするシリコンゲルマニウム領域部１２により互いに分離されている。即ち、複数の柱状構造がシリコンゲルマニウム領域中に分散している。
【０１１２】
アルミニウム含有の柱状構造体１１は、特定方向に整列しているのがよい。図１（ｂ）に示すように、特に基板に対して垂直方向に整列しているのがよい。
【０１１３】
基板１３としては、特に限定されるものではないが、石英ガラスやプラスチックなどの絶縁性基板、シリコン基板、ゲルマニウム基板、ガリウム砒素、あるいはインジウム燐などの半導体基板、あるいは支持部材としての基板上にアルミニウムシリコンゲルマニウム混合体が形成できるのであれば、フレキシブルな基板（例えばポリイミド樹脂など）も用いることができる。さらには、支持基板上に一層以上の膜が形成されているものを使用してもかまわない。
【０１１４】
（実施形態６：アルミニウムシリコンゲルマニウム混合体の製造方法）
本実施形態は、前述の実施形態５のアルミニウムシリコンゲルマニウム混合体の製造方法に適用したものである。
【０１１５】
図２を再度利用して、本発明に係るボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有したアルミニウムシリコンゲルマニウム混合体の作製方法について説明する。ここでは、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た例を示す。なお、図２において、２１が基板、２２が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、ターゲット２２材料を変化させることで、アルミニウムとシリコンとゲルマニウムの割合を簡単に変化させることができる。２３はシリコンチップと記載されているが本実施形態では、シリコンチップあるいはゲルマニウムチップということになる。もちろん、アルミニウムやシリコンゲルマニウムの化合物としてボロン、または窒素、または水素、またはカーボンをターゲットに含有させておくことも可能である。さらには、窒素、または水素などはスパッタリングガス中に混入させることで混合体へ含有させることも好ましい。
【０１１６】
図２に示したように、基板上に、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、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有したアルミニウムシリコンゲルマニウム混合膜を形成する。
【０１１７】
原料としてのシリコン、ゲルマニウム及びアルミニウムは、図２のようにアルミニウムのターゲット２２上にシリコンのチップ２３とゲルマニウムのチップ２３、さらにシリコン、ゲルマニウムの硼化物、窒化物、水素化物、炭化物のチップ２３を配することで達成される。これらチップ２３は、図２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つであっても良い。但し、均一なアルミニウム含有の柱状構造体をシリコンゲルマニウム領域内に均一に分散させるには、図２に示したように基板２１に対象に配置しておいた方が良い。
【０１１８】
また、所定量のボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有したアルミニウム、シリコン、ゲルマニウムの粉末を焼成して作製したアルミニウムシリコンゲルマニウム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。このようなターゲット２２を用いることにより、膜組成のばらつきの少ない、均質な膜を形成することが可能となる。
【０１１９】
また、アルミニウムターゲット、シリコンターゲット、ゲルマニウムターゲットを別々に用意し、同時に各々のターゲット２２をスパッタリングする方法を用いても良い。このとき、硼化物、窒化物、水素化物、炭化物としてターゲット２２に混入させておくことで、ボロン、窒素、水素、カーボンを混合体に含有させることが可能である。また、スパッタリングガス中に窒素、水素を一部混ぜる方法でもよい。
【０１２０】
形成される膜中のシリコンとゲルマニウムの合計総量は、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０．３０≦ｘ≦０．８０であり、好ましくは０．３５≦ｘ≦０．７５、さらに好ましくは０．４０≦ｘ≦０．７０である。また、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンの含有量は、ｙ≧０．７であることが好ましく、さらには０．８≦ｙ≦０．９９５であることが好ましい。特に、ボロン、または窒素、または水素を該材料の伝導型の制御に用いる場合は、ｙ≧０．９９５の量で十分制御可能であり、膜の硬度をもたせるという目的のためにはｙ≦０．９９５であることが好ましい。
【０１２１】
また、基板温度としては、３００℃以下、好適には２００℃以下であり、好ましくは１００℃以上１５０℃以下であるのがよい。下限としては、０℃あるいは室温である。シリコンとゲルマニウムの合計量が斯かる温度範囲内で作製されれば、シリコンゲルマニウム領域内に柱状構造体が分散したボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有したアルミニウムシリコンゲルマニウム混合体が得られる。
【０１２２】
前記ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有したアルミニウムシリコンゲルマニウム混合膜を形成しているときの試料温度は、３００℃以下、好ましくは２００℃以下が好ましい。このように、成膜条件にもよるが、３００℃以下の試料温度で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で形成することにより、作製されたボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有したアルミニウムシリコンゲルマニウム混合膜は、アルミニウムとシリコンとゲルマニウムが準安定状態の共晶型組織となり、アルミニウムが数ｎｍレベルのナノ柱状構造体を形成し、シリコンゲルマニウム領域と自己形成的に分離する。
【０１２３】
ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有したアルミニウムシリコンゲルマニウム混合体のシリコンとゲルマニウムの総量は、例えばアルミニウムターゲット上に置くシリコンチップあるいはゲルマニウムチップの量を変えることや、アルミニウムとシリコンとゲルマニウムの粉末の混合量を変えて作製したターゲットを用いることにより制御できる。
【０１２４】
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、０．２〜１Ｐａ程度、あるいは０．１〜１Ｐａがよい。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であればよい。つまり、０．１Ｐａ以下のガス圧の低い領域のスパッタリングも可能であり、ガス種もその他の希ガスを用いることも可能である。また、一部窒素、水素、酸素ガスを混入させることも好ましい。
【０１２５】
基板２１としては、例えば石英ガラス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、アルミニウムのナノ柱状構造体の形成に不都合がなければ、基体の材質、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、アルミニウムのナノ柱状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。
【０１２６】
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蒸着法（抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着等）、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。
【０１２７】
また、成膜のやり方としては、シリコン、ゲルマニウム、アルミニウムを同時に形成する同時成膜プロセスを用いても良いし、シリコン、ゲルマニウム、アルミニウムを数原子層づつ積層する積層成膜プロセスを用いてもかまわない。
【０１２８】
（実施形態７：多孔質体）
本実施形態は、多孔質体に適用したものである。本実施形態の多孔質体に適用できる混合体とは、前述した実施形態１、３、５に記載の混合体である。そして、図１における混合体１４の第一の材料を主成分とする領域１１を除去することで多孔質化させることが好ましい。
【０１２９】
図３を用いて説明すると、本発明のボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有した多孔質体３４は、平均孔径２ｒが２０ｎｍ以下であり、平均間隔２Ｒが３０ｎｍ以下である膜面に対して垂直またはほぼ垂直な細孔３１を有し、また、前記細孔３１は柱状径状をなしており、さらに、前記細孔３１の長さＬと孔径２ｒの比であるアスペクト比（長さ／孔径）が０．１〜１００００であり、かつ前記細孔３１がボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有したシリコンゲルマニウムを主成分とするシリコンゲルマニウム領域３２で隔てられていることを特徴とする。
【０１３０】
さらに、図３（ａ）は細孔の平均孔径が２０ｎｍ以下であり、かつ互いに隣接する該細孔３１の平均間隔が３０ｎｍ以下であり、該細孔３１がお互いに独立し、かつ膜面に対して垂直またはほぼ垂直である模式的平面図である。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）の破線ＢＢ'に沿って多孔質体３４を切断したときの模式的断面図である。図３において、３１は細孔（ナノホール）、３２は領域、３３は基板、３４は多孔質体である。
【０１３１】
本実施形態に係る多孔質体３４は、細孔３１と領域３２により構成されていることを特徴とする。また、細孔３１は、図３（ｂ）に示されているように、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３３に対して垂直またはほぼ垂直に形成されている。
【０１３２】
また、本実施形態に係る多孔質体３４を構成している細孔３１の形状は、図３（ｂ）に示されているように柱状形状である。また、細孔３１の孔径（膜面から見た細孔３１の平均孔径を示す）２ｒは、２０ｎｍ以下であり、細孔３１の間隔（膜面から見た細孔３１の平均中心間間隔を示す）２Ｒは、３０ｎｍ以下である。好ましくは、細孔３１の径２ｒは、０．５〜１５ｎｍであり、その中心間距離の間隔２Ｒは、５〜２０ｎｍである。また、長さＬは、０．５ｎｍ〜数μｍ、好ましくは２ｎｍ〜５μｍの範囲である。
【０１３３】
ここで「平均孔径」とは、例えば、実際のＳＥＭ写真（約１００ｎｍ×７０ｎｍ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。
【０１３４】
また、多孔質体３４内の細孔３１は、図３（ｂ）に示されるように、細孔３１と基板３３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３３と細孔３１をつなげなくても良い。
【０１３５】
また、本実施形態の多孔質体３４を構成している領域３２の組成は、例えばボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有したシリコンゲルマニウムを主成分とするが、数から数十atomic％程度の他の元素、例えばアルミニウム（Ａｌ）、酸素（Ｏ）、アルゴン（Ａｒ）などの各種の元素を含有してもよい。ここで、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンの含有量は、ｙ≧０．７であることが好ましく、さらには０．８≦ｙ≦０．９９５であることが好ましい。特に、ボロン、または窒素、または水素を該材料の伝導型の制御に用いる場合は、ｙ≧０．９９５の量で十分制御可能であり、膜の硬度をもたせるという目的のためにはｙ≦０．９９５であることが好ましい。
【０１３６】
また、本実施形態の多孔質体３４の構造は、非晶質であること。また、本発明のボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有した多孔質体３４を構成している細孔３１部分の基板上面からみた形状は、図３（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。さらに、非晶質部分の一部が結晶質であることも好ましい。
【０１３７】
また、本実施形態の多孔質体３４を構成している細孔３１部分の基板断面からみた形状は、図３（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。
【０１３８】
また、細孔３１の長さＬと孔径２ｒの比であるアスペクト比（長さ／孔径）が０．１〜１００００、好ましくは０．５〜１０００の範囲である形状のものが望ましい。
【０１３９】
（実施形態８：シリコン多孔質体）
本実施形態は、前述した実施形態７の多孔質体をシリコン多孔質体に適用したものである。
【０１４０】
本実施形態に係るボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有す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多孔質体である。
【０１４１】
前記多孔質体は、柱状形状の細孔とボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有するシリコンからなるシリコン領域を有する膜状のシリコン多孔質体であって、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、細孔の平均孔径が２０ｎｍ以下で、平均間隔が３０ｎｍ以下で、細孔の長さと孔径の比であるアスペクト比（長さ／孔径）が０．１〜１００００であり、かつ前記細孔が前記シリコンを主成分とするシリコン領域で隔てられているのが好ましい。上記シリコン領域の表面には酸化膜が形成されている場合がある。
前記細孔の平均孔径が１〜１５ｎｍであり、かつ細孔の平均間隔が５〜２０ｎｍであるのが好ましい。
【０１４２】
前記シリコン領域がシリコンを８０atomic％以上含有するのが好ましい。当該割合には含有酸素量は除いている。また、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンの含有量は、ｙ≧０．７であることが好ましく、さらには０．８≦ｙ≦０．９９５であることが好ましい。特に、ボロン、または窒素、または水素を該材料の伝導型の制御に用いる場合は、ｙ≧０．９９５の量で十分制御可能であり、膜の硬度をもたせるという目的のためにはｙ≦０．９９５であることが好ましい。
【０１４３】
前記シリコンが非晶質シリコンであるのが好ましい。また、前記非晶質部分の一部は、結晶質が含まれていることも好ましい。
【０１４４】
（実施形態９：ゲルマニウム多孔質体）
本実施形態は、前述した実施形態７の多孔質体をゲルマニウム多孔質体に適用したものである。
【０１４５】
本実施形態に係るボロン、または窒素、または水素を含有するゲルマニウム多孔質体は、柱状形状の細孔と、それを取り囲むゲルマニウム領域を有するゲルマニウム多孔質体であって、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多孔質体である。
【０１４６】
前記多孔質体は、柱状形状の細孔とボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有するゲルマニウムを主成分とするゲルマニウム領域を有する膜状の多孔質体であって、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、細孔の平均孔径が２０ｎｍ以下で、平均間隔が３０ｎｍ以下で、細孔の長さと孔径の比であるアスペクト比（長さ／孔径）が０．１〜１００００であり、かつ前記細孔が前記ゲルマニウムを含有するゲルマニウム領域で隔てられているのが好ましい。
【０１４７】
前記細孔の平均孔径が１〜１５ｎｍであり、かつ細孔の平均間隔が５〜２０ｎｍであるのが好ましい。
【０１４８】
前記ゲルマニウム領域がゲルマニウムを８０atomic％以上含有するのが好ましい。当該割合には含有酸素量は除いている。また、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンの含有量は、ｙ≧０．７であることが好ましく、さらには０．８≦ｙ≦０．９９５であることが好ましい。特に、ボロン、または窒素、または水素を該材料の伝導型の制御に用いる場合は、ｙ≧０．９９５の量で十分制御可能であり、膜の硬度をもたせるという目的のためにはｙ≦０．９９５であることが好ましい。
【０１４９】
前記ゲルマニウム領域が少なくともゲルマニウムとアルミニウムを含有するのが好ましい。
【０１５０】
前記ゲルマニウムが非晶質ゲルマニウムであるのが好ましい。さらに、非晶質の一部が結晶質であることも好ましい。
【０１５１】
（実施形態１０：シリコンゲルマニウム多孔質体）
本実施形態は、前述した実施形態７の多孔質体をシリコンゲルマニウム多孔質体に適用したものである。
【０１５２】
本実施形態に係るボロン、または窒素、または水素を含有するシリコンゲルマニウム多孔質体は、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領域を有するシリコンゲルマニウム多孔質体であって、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以下である多孔質体である。
【０１５３】
前記多孔質体は、柱状形状の細孔とボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有するシリコンゲルマニウムを含有する領域を有する膜状の多孔質体であって、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、細孔の平均孔径が２０ｎｍ以下で、平均間隔が３０ｎｍ以下で、細孔の長さと孔径の比であるアスペクト比（長さ／孔径）が０．１〜１００００であり、かつ前記細孔が前記シリコンゲルマニウムを主成分とするシリコンゲルマニウム領域で隔てられているのが好ましい。
【０１５４】
前記細孔の平均孔径が１〜１５ｎｍであり、かつ細孔の平均間隔が５〜２０ｎｍであるのが好ましい。
【０１５５】
前記シリコンゲルマニウム領域内のシリコンとゲルマニウムの総量が８０atomic％以上含有するのが好ましい。当該割合には含有酸素量は除いている。また、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンの含有量は、ｙ≧０．７であることが好ましく、さらには０．８≦ｙ≦０．９９５であることが好ましい。特に、ボロン、または窒素、または水素を該材料の伝導型の制御に用いる場合は、ｙ≧０．９９５の量で十分制御可能であり、膜の硬度をもたせるという目的のためにはｙ≦０．９９５であることが好ましい。
【０１５６】
前記シリコンゲルマニウム領域のシリコン（Ｓｉ）とゲルマニウム（Ｇｅ）の組成の割合をＳｉxＧｅ1-xとしたとき、０＜ｘ＜１の範囲であるのが好ましい。
【０１５７】
前記シリコンゲルマニウムが非晶質シリコンゲルマニウムであるのが好ましい。さらに、非晶質の一部が結晶質であることも好ましい。
【０１５８】
（実施形態１１：多孔質体の製造方法）
本実施形態は、前述した実施形態７の多孔質体の製造方法に適用したものである。
【０１５９】
本実施形態に係るボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有する多孔質体の製造方法は、第一の材料と第二の材料を主成分として構成され、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有する混合体であって、該第一の材料を含み構成される柱状の部材が、該第二の材料を含み構成される領域に取り囲まれている混合体を用意する工程(図４（ａ）参照)、該混合体から該柱状の部材を除去する工程を有することを特徴とする(図４（ｂ）参照)。
【０１６０】
図４において、４１は第一の材料を主成分とする領域、４２は第一の材料を主成分とする領域を取り囲むように配置される第二の材料を主成分とする領域、４３は混合体、４４は基板、４５は多孔質体、４６は細孔である。
【０１６１】
ここで、混合体４３には該第二の材料が、０．３≦ｘ≦０．８の割合で含まれているのがよい。但し、基板４４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混合体４３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、混合体４３が、当該混合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。また、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンの含有は、第一の材料、第二の材料の化合物、混合物から混入させてもよく、スパッタリング法においてはアルゴンなどのガスの一部に導入して達成させることも好ましい。
【０１６２】
前記ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンの含有量は、ｙ≧０．７が好ましく、さらには０．７≦ｙ≦０．９９５であることが好ましい。
【０１６３】
また、細孔４６形成後、必要に応じて当該細孔４６を拡大させることもできる（図４（ｃ）参照）。
【０１６４】
前記第一の材料としては、例えばアルミニウムや金を、前記第二の材料としては、例えばＳｉ、ＳｉＧｅ，Ｇｅ，Ｃ、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。
【０１６５】
本発明に係るボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有する多孔質体の製造方法は、下記の（ａ）工程〜（ｃ）工程を有することを特徴とする。
【０１６６】
（ａ）工程：第一の材料（例えばアルミニウム）と第二の材料（例えばシリコン）を用意する。
【０１６７】
（ｂ）工程：次に、前記２つの材料を非平衡状態で物質を形成する成膜法を用いて、基板上に成膜する。当該成膜により得られるボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有する混合体は、前記第一の材料を含む柱状の部材と、前記第二の材料により構成され、該柱状の部材を取り囲む領域とを有する。第一の材料と第二の材料の全量に対して、第二の材料を０．３≦ｘ≦０．８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混合体が得られる。もちろん、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有させるためには、第一の材料または第二の材料に化合物、混合物として混入させておく方法が好ましく。さらに、スパッタリング法を用いる場合には、アルゴンガスの一部に窒素、水素ガスとして導入することで達成する方法も好ましい。
【０１６８】
（ｃ）工程：次に、得られた混合体から柱状の部材を除去して細孔を形成する。第二の材料に比べて、第一の材料を溶かしやすい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、主として第一の材料により形成される柱状の部材が除去されて細孔が形成される。
【０１６９】
なお、上記柱状の部材のエッチングなどによる除去は、実質的に柱状の部材が選択的に除去されればよく、柱状部材の深さ方向の長さ分すべてを除去する必要はない。
また、上記（ｃ）工程に引き続き、前記第二の材料を溶かす酸あるいはアルカリを用いたウエットエッチングを行って、形成された細孔の孔径を広げる事も可能である。
【０１７０】
この工程においても、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有させることが可能であり、イオンインプランテーション法により、イオン化させたボロンなどを打ち込むことが可能である。もちろん、混入させる量はわずかではあるがドーピングという観点からは十分適用可能である。
【０１７１】
前記ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンの含有量は、ｙ≧０．７が好ましく、さらには０．８≦ｙ≦０．９９５であることが好ましい。
【０１７２】
さらに、本発明に係る多孔質体の製造方法を（ａ）〜（ｄ）の順に追って説明する。
【０１７３】
（ａ）工程：成膜装置内に第一の材料（例えばアルミニウム）と、第二の材料（例えばシリコン）を用意する。このとき、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有させる場合は、第一の材料または第二の材料の中に化合物、混合物としてあらかじめ含有させておくことが好ましい。
【０１７４】
例えば、に示すように、第一の材料（例えば、アルミニウム）により構成されるターゲット（基板）上に、第二の材料（例えばシリコン）により構成されるチップを配置する。
【０１７５】
または、第一の材料または第二の材料からなるターゲット上に、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有する第二または第一の材料のチップを配置する。
【０１７６】
（ｂ）工程：混合体の形成
次に、基板上に混合体を成膜して形成する。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。
基板上に、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、混合体を形成する。混合体は、第一の材料を主成分とする組成からなる柱状の部材と、その周囲に配置され第二の材料を主成分とする領域から構成される。
【０１７７】
図２に示したように、基板２１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、混合体を形成する。
【０１７８】
原料としての第二の材料及び第一の材料は、図２のように第一の材料を含むターゲット２２上に、第二の材料からなるチップ２３を配することで達成される。チップ２３は、図２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つであっても良い。但し、柱状の部材を領域内に均一に分散させるには、基板２１に対象に配置しておくのがよい。
【０１７９】
また、所定量の第一の材料（例えばアルミニウム）と第二の材料（例えばシリコン）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、例えばアルミニウムターゲットとシリコンターゲットを別々に用意し、同時に両方のターゲット２２をスパッタリングする方法を用いても良い。
【０１８０】
また、ターゲット２２にボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有させる方法の他に、スパッタリングガスとしてアルゴンの一部を窒素、水素にする方法も好ましい。
【０１８１】
形成される膜中の第二の材料の量は、第一の材料と第二の材料の全量に対して０．３≦ｘ≦０．８の割合であり、好ましくは０．３５≦ｘ≦０．７５、さらに好ましくは０．４０≦ｘ≦０．７０である。第二の材料の量が斯かる範囲内であれば、領域内に柱状の部材が分散した混合体が得られる。
【０１８２】
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。
【０１８３】
なお、このような方法で前記混合体を形成すると、第一の材料と第二の材料が準安定状態の共晶型組織となり、第一の材料が第二の材料により形成されるマトリックス内に数ｎｍレベルのナノ混合体（柱状の部材）を形成し、自己組織的に分離する。そのときの柱状の部材はほぼ円柱状形状であり、その孔径は１〜２０ｎｍであり、間隔は５〜３０ｎｍである。
【０１８４】
混合体に含まれる第二の材料の量は、例えば第一の材料からなるターゲット上に置くチップの量を変えることで制御できる。
【０１８５】
また、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、０．２〜１Ｐａ程度、あるいは０．１から１Ｐａ程度が好ましい。
【０１８６】
さらに０．１Ｐａ以下のガス圧力の低い領域でのスパッタリングでもよく、ガス種をその他の希ガスを用いることも可能であり、一部窒素、水素、酸素等を混入させることも好ましい。
【０１８７】
また、プラズマを形成するための出力は４インチターゲットでは、１５０〜１０００Ｗ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。
【０１８８】
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などの基板、金属基板、カーボン基板や、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、本発明に係る混合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、前記混合体に不都合がなければ、特に限定されるものではない。ポリイミド樹脂などを用いたフレキシブル基板も用いることができる。なお、シリコン基板の場合は、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。
【０１８９】
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。なお、スパッタリング法の中でも、前記混合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。
【０１９０】
また、成膜する方法としては、第一の材料と第二の材料を同時に形成する同時成膜プロセスを用いても良いし、両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。
上記の様にして成膜された混合体は、第一の材料を主成分とする組成からなる柱状の部材と、その周囲の第二の材料を主成分とするシリコン領域を備える。
【０１９１】
柱状の部材部の組成は、第一の材料を主成分とするが、柱状構造の微細混合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、例えば柱状の部材部の成分構成比においてアルミニウムの割合が８０atomic％以上、好ましくは９０atomic％以上が望ましい。当該割合において含有酸素量は除いている。
【０１９２】
また、柱状の部材の周囲を取り囲んでいる領域の組成は、第二の材料を主成分とするが、柱状構造の微細混合体が得られていれば、ボロン、窒素、水素、カーボンを多く含んでもよく、ｙ≧０．７の割合で含むことが好ましい。また、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、例えば第二の材料の割合が８０atomic％以上、あるいは９０atomic％以上である。
【０１９３】
（ｃ）工程：細孔形成工程
上記混合体中の柱状の部材を選択的に除去する。その結果、混合体には、細孔を有する領域が残り、多孔質体が形成される。
【０１９４】
なお、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有したシリコン多孔質体中の細孔は、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１〜１５ｎｍであり、その間隔２Ｒは５〜２０ｎｍである。また、長さＬは０．５ｎｍ〜数μｍ、好ましくは２ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲である。
【０１９５】
エッチングに用いる溶液は、例えばアルミニウムを溶かし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が、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かまわない。またエッチング条件は、例えば、溶液温度、濃度、時間などは、作製するボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有したシリコン多孔質体に応じて、適宜設定することができる。もちろん、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンの含有により、エッチング耐性が向上していることから、アルカリを用いたエッチングも好ましい。
【０１９６】
前記ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンの含有量は、ｙ≧０．７が好ましく、さらには０．８≦ｙ≦０．９９５であることが好ましい。
【０１９７】
なお、上記工程により得られる多孔質体の孔壁には、酸化膜を形成することができる。
【０１９８】
また、必要に応じて、以下の工程（ｄ）を行なってもよい。
【０１９９】
（ｄ）工程：細孔径の拡大工程：
さらに上記多孔質体に対して、第二の材料を溶解する酸溶液、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、例えば水酸化ナトリウムなど、の中に浸すポアワイド処理により、適宜、細孔径を広げることができる。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。
【０２００】
また細孔の孔径拡大（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。
【０２０１】
（実施形態１２：シリコン多孔質体の製造方法）
本実施形態は、前述した実施形態８のシリコン多孔質体の製造方法に適用したものである。
【０２０２】
本実施形態に係るボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有するシリコン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混合体であって、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０．３≦ｘ≦０．８の割合で含有するアルミニウムシリコン混合体を用意する工程、及び該アルミニウムシリコン混合体から該アルミニウムを含む柱状の部材を除去する工程を有することを特徴とする。
【０２０３】
前記多孔質体の製造方法は、（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、シリコンが０．３≦ｘ≦０．８の割合で、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有するアルミニウムシリコン混合体を形成する工程、及び（ｃ）該アルミニウムシリコン混合体のアルミニウムをエッチングし、細孔を形成する工程を有するのが好ましい。
【０２０４】
前記ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンの含有量は、ｙ≧０．７が好ましく、さらには０．８≦ｙ≦０．９９５であることが好ましい。
【０２０５】
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。
【０２０６】
前記ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有する多孔質体の製造方法は、（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、シリコンが０．３≦ｘ≦０．８の割合で、ボロン、または窒素、または水素を含有するアルミニウムシリコン混合体を形成する工程、（ｃ）該アルミニウムシリコン混合体のアルミニウムをエッチングし、細孔を形成する工程、及び（ｄ）該細孔の孔径を広げる工程を有するのが好ましい。
【０２０７】
前記ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンの含有量は、ｙ≧０．７が好ましく、さらには０．８０≦ｙ≦０．９９５であることが好ましい。
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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
（実施形態１３：ゲルマニウム多孔質体の製造方法）
本実施形態は、前述した実施形態９のゲルマニウム多孔質体の製造方法に適用したものである。
【０２１０】
本実施形態に係るボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有するゲルマニウム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混合体であって、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、ゲルマニウムを０．３０≦ｘ≦０．８０の割合で、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有するアルミニウムゲルマニウム混合体を用意する工程、及び該アルミニウムゲルマニウム混合体から該アルミニウムを含む柱状の部材を除去する工程を有することを特徴とする。
【０２１１】
前記ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有する多孔質体の製造方法は、（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、ゲルマニウムを０．３０≦ｘ≦０．８０の割合で、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有するアルミニウムゲルマニウム混合体を形成する工程、及び（ｃ）該アルミニウムゲルマニウム混合体のアルミニウムをエッチングし、細孔を形成する工程を有するのが好ましい。
【０２１２】
前記ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンの含有量は、ｙ≧０．７が好ましく、さらには０．８≦ｙ≦０．９９５であることが好ましい。
【０２１３】
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。
【０２１４】
前記ボロン、または窒素、または水素を含有する多孔質体の製造方法は、（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、ゲルマニウムを０．３０≦ｘ≦０．８０の割合で、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有するアルミニウムゲルマニウム混合体を形成する工程、（ｃ）該アルミニウムゲルマニウム混合体のアルミニウムをエッチングし、細孔を形成する工程、及び（ｄ）該細孔の孔径を広げる工程を有するのが好ましい。
前記ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンの含有量は、ｙ≧０．７が好ましく、さらには０．８０≦ｙ≦０．９９５であることが好ましい。
【０２１５】
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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
（実施形態１４：シリコンゲルマニウム多孔質体の製造方法）
本実施形態は、前述した実施形態９のシリコンゲルマニウム多孔質体の製造方法に適用したものである。
【０２１８】
本実施形態に係るボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有するシリコンゲルマニウム多孔質体の製造方法は、アルミニウムとシリコンとゲルマニウムを含み構成される混合体であって、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、シリコンとゲルマニウムの総量を０．３０≦ｘ≦０．８０の割合で、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有するアルミニウムシリコンゲルマニウム混合体を用意する工程、及び該アルミニウムシリコンゲルマニウム混合体から該アルミニウムを含む柱状の部材を除去する工程を有することを特徴とする。
【０２１９】
前記ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有する多孔質体の製造方法は、（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、シリコンとゲルマニウムの総量を０．３０≦ｘ≦０．８０の割合で、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有するアルミニウムシリコンゲルマニウム混合体を形成する工程、及び（ｃ）該アルミニウムシリコンゲルマニウム混合体のアルミニウムをエッチングし、細孔を形成する工程を有するのが好ましい。
【０２２０】
前記ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンの含有量は、ｙ≧０．７が好ましく、さらには０．７≦ｙ≦０．９９５であることが好ましい。
【０２２１】
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。
【０２２２】
前記ボロン、または窒素、または水素を含有する多孔質体の製造方法は、（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、シリコンとゲルマニウムの総量を０．３０≦ｘ≦０．８０の割合で、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有するアルミニウムシリコンゲルマニウム混合体を形成する工程、及び（ｃ）該アルミニウムシリコンゲルマニウム混合体のアルミニウムをエッチングし、細孔を形成する工程、及び（ｄ）該細孔の孔径を広げる工程を有するのが好ましい。
【０２２３】
前記ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンの含有量は、ｙ≧０．７が好ましく、さらには０．７≦ｙ≦０．９９５であることが好ましい。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
（実施形態１５：酸化物多孔質体）
本実施形態は、酸化物多孔質体に適用したものである。本発明の酸化物多孔質体に適用できる混合体とは、前述した実施形態１に記載の混合体である。そして、適用できる混合体の第一の材料を除去することで多孔質化させることが好ましい。
【０２２７】
つまり、本実施形態に係る酸化物多孔質体は、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有する混合体から第一の材料からなる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。また、ボロン、窒素、水素の混入は、混合体作製時にも可能であるが、エッチングによる除去工程後に窒素ガス、アンモニアガス、水素ガス雰囲気中で加熱したり、プラズマ処理する方法も好ましい。
【０２２８】
本実施形態では、第一の材料としては、ＡｌやＡｕやＭｇやＡｇなどが挙げられる。第二の材料としては、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉｘＧｅ１−ｘなどが挙げられる。特に第二の材料としては、非晶質となり得る材料であることが望ましい。
【０２２９】
第一及び第二の材料としては、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、第一及び第二の材料として共析系を用いることもできる。なお、第一の材料と第二の材料として好ましい組み合わせとしては、第一の材料としてＡｌを用い、第二の材料としてＳｉを用いる形態、第一の材料としてＡｌを用い、第二の材料としてＧｅを用いる形態、あるいは第一の材料としてＡｌを用い、第二の材料としてＳｉｘＧｅ１−ｘ（０＜ｘ＜１）を用いるのが好ましい。
【０２３０】
なお、多孔質体を構成する前記領域に含まれる第一の材料（例えばアルミニウム）の割合としては、１atomic％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。
【０２３１】
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。さらに、非晶質部分には一部結晶質が含まれていることも好ましい。
【０２３２】
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。
【０２３３】
前記混合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、細孔を有する混合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。
【０２３４】
本実施形態に係るボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有する多孔質体は、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。
【０２３５】
図５（ａ）において、５１は細孔を、５２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。５３は基板、５４は酸化物多孔質体である。
【０２３６】
図５（ｂ）は、図５（ａ）の破線ＣＣ'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。
【０２３７】
図５（ｂ）に示すように、本実施形態によれば、実質的に分岐していない細孔５１を有する酸化物多孔質体５４が得られる。同図からも明らかなように、細孔５１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５１が得られる。
【０２３８】
本実施形態によれば、複数の細孔５１同士の平均中心間距離（図１中の２Ｒ）を３０ｎｍ以下にし、柱状の細孔５１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５１の径２ｒは０．５〜１５ｎｍであり、その中心間距離の間隔２Ｒは５〜２０ｎｍである。また、長さＬは０．５ｎｍ〜数μｍ、好ましくは２ｎｍ〜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。
【０２３９】
また、本実施形態に係る酸化物多孔質体５４内の細孔５１は、図５（ｂ）に示されるように、細孔５１と基板５３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５３と細孔５１をつなげなくても良い。
【０２４０】
また、本実施形態に係る酸化物多孔質体を構成している酸化物領域５２の組成は、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有する第二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。また、ボロン、または窒素、または水素の含有量は、ｙ≧０．７が好ましく、さらには０．８≦ｙ≦０．９９５であることが好ましい。
【０２４１】
特に、柱状の細孔５１が存在する位置にアルミニウムなどの上述した第一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、酸化物多孔質体５４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一の材料は、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、酸化物多孔質体５４内の第一の材料は、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一の材料の拡散を促せば、その濃度分布は減少する。
【０２４２】
なお、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有する酸化物多孔質体５４は、孔壁面付近、その内部ともに非晶質構造をとる。また、非晶質部分に一部結晶質が形成されていることも好ましい。
【０２４３】
第二の材料とは、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、本実施形態に係る酸化物多孔質体５４を構成している領域２の構造は、非晶質構造であり、細孔５１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。
【０２４４】
また、本実施形態の酸化物多孔質体５４を構成している細孔５１部分の基板断面からみた形状は、図５（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。また、複数の細孔５１の深さ方向が実質的に同一であることが好ましい。
【０２４５】
また、酸化物領域５２には、アルミニウムが含まれていてもよい。
【０２４６】
なお、本実施形態によれば、前記細孔５１の長さと孔径の比であるアスペクト比（長さ／孔径）を０．１〜１００００にすることができる。
【０２４７】
また、本発明に係る酸化物多孔質体５４は、柱状形状の細孔５１と酸化物領域５２を有する膜状の混合体であって、細孔５１が膜面に対して垂直またはほぼ垂直に設けられ、細孔５１の平均孔径が２０ｎｍ以下で、平均間隔が３０ｎｍ以下であり、かつ細孔５１が酸化物領域５２で隔てられていることを特徴とする。
【０２４８】
細孔５１は、図５（ｂ）に示されているように酸化物領域５２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５３に対して垂直またはほぼ垂直に形成されている。
【０２４９】
また、本実施形態に係るボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有する酸化物多孔質体５４を構成している細孔５１の形状は、図５（ｂ）に示されているように柱状形状である。また、細孔５１の孔径（平均孔径を示す）２ｒは２０ｎｍ以下であり、細孔５１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５１の径２ｒは１〜１５ｎｍであり、その間隔２Ｒは５〜２０ｎｍである。また、長さＬは５ｎｍ〜数μｍ、好ましくは２ｎｍ〜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。
【０２５０】
また、本実施形態のボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有する酸化物多孔質体内の細孔５１は、図５（ｂ）に示されるように、細孔５１と基板５３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５３と細孔５１をつなげなくてもよい。
【０２５１】
また、本実施形態に係るボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有する酸化物多孔質体５４がシリコン酸化物（ＳｉＯx）を主成分とする場合、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンの含有量は、ｙ≧０．７が好ましく、さらには０．８≦ｙ≦０．９９５であることが好ましい。さらに、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８５〜９９atomic％の範囲である。
【０２５２】
なお、第一の材料としてアルミニウムを用いた場合、得られる酸化物多孔質体５４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、０．０１〜２０atomic％の範囲であり、好ましくは０．１〜１０atomic％の範囲である。
【０２５３】
なお、細孔５１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０．５〜１０００の範囲である。
【０２５４】
（実施形態１６：シリコン酸化物多孔質体）
本実施形態は、前述した実施形態１５の酸化物多孔質体をシリコン酸化物多孔質体に適用したものである。
【０２５５】
本実施形態に係るボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有す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って、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。
【０２５６】
柱状形状の細孔とボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有する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って、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、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。
【０２５７】
前記細孔の平均孔径が１〜１５ｎｍであり、かつ細孔の平均間隔が５〜２０ｎｍであるのが好ましい。
【０２５８】
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。
【０２５９】
前記ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有するシリコン酸化物には、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンの含有量は、ｙ≧０．７が好ましく、さらには０．８≦ｙ≦０．９９５であることが好ましい。さらに、アルミニウム酸化物を含むことが好ましい。さらに、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有するシリコン酸化物は、非晶質であるのが好ましい。また、非晶質部分の一部は、結晶質であることが好ましい。
【０２６０】
（実施形態１７：ゲルマニウム酸化物多孔質体）
本実施形態は、前述した実施形態１５の酸化物多孔質体をゲルマニウム酸化物多孔質体に適用したものである。
【０２６１】
本実施形態に係るボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有す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って、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。
【０２６２】
柱状形状の細孔とボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有する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って、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、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。
【０２６３】
前記細孔の平均孔径が１〜１５ｎｍであり、かつ細孔の平均間隔が５〜２０ｎｍであるのが好ましい。
【０２６４】
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。また、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンの含有量は、ｙ≧０．７が好ましく、さらには０．８≦ｙ≦０．９９５であることが好ましい。
【０２６５】
前記ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有するゲルマニウム酸化物領域は、アルミニウム酸化物を含有するのが好ましい。さらに、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有するゲルマニウム酸化物は、非晶質であることが好ましい。また、非晶質部分の一部は、結晶質であることが好ましい。
【０２６６】
（実施形態１８：シリコンゲルマニウム酸化物多孔質体）
本実施形態は、前述した実施形態１５の酸化物多孔質体をシリコンゲルマニウム酸化物多孔質体に適用したものである。
【０２６７】
本実施形態のボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有する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って、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。
【０２６８】
柱状形状の細孔とボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有する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って、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、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ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有する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。
【０２６９】
前記細孔の平均孔径が１〜１５ｎｍであり、かつ細孔の平均間隔が５〜２０ｎｍであるのが好ましい。
【０２７０】
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。また、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンの含有量は、ｙ≧０．７が好ましく、さらには０．８≦ｙ≦０．９９５であることが好ましい。
【０２７１】
前記ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有する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ＳｉzＧｅ1-zとしたとき、０＜ｚ＜１の範囲であるのが好ましい。前記ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有するシリコンゲルマニウム酸化物には、アルミニウム酸化物が含まれることが好ましい。
【０２７２】
また、シリコンゲルマニウム酸化物は、非晶質であるのが好ましい。さらに、非晶質部分の一部には、結晶質を含むことが好ましい。
【０２７３】
（実施形態１９：酸化物多孔質体の製造方法）
本実施形態は、前述した実施形態１５の酸化物多孔質体の製造方法に適用したものである。以下、本実施形態にかかるボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有する酸化物多孔質体の製造方法について詳細に説明する。
【０２７４】
本実施形態に係る酸化物多孔質体の製造方法は、第一の材料と第二の材料を含み構成される混合体であって、該第一の材料を含み構成される柱状の部材が、該第二の材料を含み構成される領域に取り囲まれている混合体を用意する工程（図６（ａ）参照）、該混合体から該柱状の部材を除去する除去工程（図６（ｂ）参照）、及び前記領域を酸化する工程を有することを特徴とする。
【０２７５】
図６において、６１は第一の材料を主成分とする領域、６２は基板、６３は混合体、６４は第二の材料を主成分とする領域、６５は多孔質体、６６は細孔、６７は拡大した細孔、６８酸化物多孔質体である。
【０２７６】
ここで、混合体６３には該第二の材料が、０．３０≦ｘ≦０．８０の割合で含まれているのがよい。但し、基板６２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混合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。本実施形態においては、混合体６３が、当該混合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。
【０２７７】
なお、前記除去工程後、必要に応じて、酸化物多孔質体６８の孔径を拡大する孔径拡大工程を行うこともできる（図６（ｄ）参照）。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。
【０２７８】
また、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有させるためには、第一の材料を含み構成される柱状の部材が、該第二の材料を含み構成される領域に取り囲まれている混合体を用意する工程で混入させるか、その後にイオンインプランテーションにより膜中にイオンを打ち込むか、混入させる材料からなるガス中で熱処理、プラズマ処理するなどの手段が好ましい。また、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンの含有量は、ｙ≧０．７が好ましく、さらには０．８≦ｙ≦０．９９５であることが好ましい。
【０２７９】
第一の材料としては、例えばアルミニウムや金を、第二の材料としては、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。
【０２８０】
以下に、酸化物多孔質体の製造方法に関する工程を（ａ）〜（ｄ）に分けて説明する。
【０２８１】
（ａ）工程：まず第一の材料（例えばアルミニウム）と第二の材料（例えばシリコン）を用意する。この時点で、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有させる場合は、第一の材料、または第二の材料に化合物、または混合物としてボロン、窒素、水素、カーボンを目的の組成に合わせて混入させておくことが好ましい。
【０２８２】
（ｂ）工程：次に、該第一の材料と第二の材料を非平衡状態で物質を形成する成膜法を用いて、基板上に混合体を形成する（図６（ａ）参照）。成膜されて得られる混合体は、第一の材料を含む柱状の部材と、前記第二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。第二の材料を０．３０≦ｘ≦０．８０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混合体が得られる。特に、ボロン、窒素、水素、カーボンがあらかじめ原料に混入されていた場合には、この時点で混合体に取り込まれているようにすることができる。
【０２８３】
（ｃ）工程：次に、該混合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６（ｂ）参照）。混合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。
【０２８４】
（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６（ｃ）参照）。
【０２８５】
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。
【０２８６】
また、酸化させる工程においては、酸素雰囲気中での加熱処理、プラズマ処理が適用できるが、まだボロン、窒素、水素、カーボンの混入を達成していない場合には、特に窒素、水素においては加熱処理、プラズマ処理により混合体への添加を行うことができる。
【０２８７】
本実施形態のボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有する酸化物多孔質体の製造方法は、下記の（ａ）〜（ｃ），（ｅ'）および（ｄ）工程を有することを特徴とする。
【０２８８】
（ａ）工程：まず第一の材料（例えばアルミニウム）と第二の材料（例えばシリコン）を用意する。この時点でボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有させておくことも好ましい。
【０２８９】
（ｂ）工程：次に、第一の材料と第二の材料を非平衡状態で物質を形成する成膜法を用いて、基板上に混合体を形成する。成膜された混合体は、第一の材料を含む柱状の部材と、第二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、第二の材料を０．３０≦ｘ≦０．８０の割合で含有する。成膜法がスパッタリングの場合にアルゴンガスの一部を窒素、または水素ガスとして成膜することも好ましい。
【０２９０】
（ｃ）工程：次に、該混合体から柱状の部材を除去して多孔質体を形成する。該混合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、第一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。
【０２９１】
（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って、形成された多孔質体の細孔の孔径を広げる。
【０２９２】
（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。
【０２９３】
最後に、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有させるために、イオンインプランテーション法でイオンを打ち込んでもよく、窒素ガス、アンモニアガス、水素ガス中で熱処理、プラズマ処理することも好ましい。
【０２９４】
さらに、(a)〜(e)、(e')を用いて工程を説明する。
【０２９５】
（ａ）工程：第一の材料（例えばアルミニウム）と第二の材料（例えばシリコン）を用意する工程
原料としての第二の材料及び第一の材料を、図２のように第一の材料からなるターゲット２２上に第二の材料からなるチップ２３を配置する。
【０２９６】
（ｂ）工程：混合体の形成
次に、基板２１上に混合体を形成する。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。
【０２９７】
基板２１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、混合体を形成する。混合体は、第一の材料を主成分とする組成からなる柱状の部材と、その周囲に配置される第二の材料を主成分とする領域から構成される。
【０２９８】
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混合体を成膜する方法について説明する。なお、２１が基板、２２が第一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、第一の材料と第二の材料の割合を簡単に変化させることができる。基板２１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、混合体を形成する。また、ボロン、または窒素、または水素の含有量は、ｙ≧０．７が好ましく、さらには０．８≦ｙ≦０．９９５であることが好ましい。
【０２９９】
原料としての第二の材料及び第一の材料は、第一の材料のターゲット２２上に第二の材料からなるチップ２３を配することで達成される。このチップは、図２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内に均一に分散させるには、基板２１に対象（例えば同心円上）に配置しておくのがよい。さらに、チップ２３として硼化物、窒化物、水素化物、炭化物としてボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有させることも好ましい。
また、所定量の第一の材料と第二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。焼結体の方にボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを化合物、混合物として含有させておくことも好ましい。
【０３００】
また、第一の材料からなるターゲットと第二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２２をスパッタリングする方法を用いてもよい。
【０３０１】
形成される混合体膜中の第二の材料の量は、０．３≦ｘ≦０．８であり、好ましくは０．３５≦ｘ≦０．７５、さらに好ましくは０．４≦ｘ≦０．７である。第二の材料の量が斯かる範囲内であれば、領域内に柱状の部材が分散した混合体が得られる。
【０３０２】
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。
【０３０３】
なお、このような方法で混合体を形成すると、第一の材料と第二の材料が準安定状態の共晶型組織となり、第一の材料が第二の材料からなるマトリックス中に数ｎｍレベルのナノ混合体（柱状の部材）を形成し、第一の材料と第二の材料が自己組織的に分離する。そのときの第一の材料はほぼ円柱状形状であり、その孔径は１〜１０ｎｍであり、間隔は３〜１５ｎｍである。
【０３０４】
混合体中の第二の材料の量は、例えば第一の材料からなるターゲット上に置く第二の材料からなるチップの量を変えることで制御できる。
【０３０５】
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、０．２〜１Ｐａ程度、あるいは０．１〜１Ｐａ程度がよく、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。
【０３０６】
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混合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。
【０３０７】
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混合体に不都合がなければ、特に限定されるものではない。
【０３０８】
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。
【０３０９】
また、成膜する方法としては、第二の材料と第一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、第二の材料と第一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。
【０３１０】
上記の様にして成膜された混合体は、第一の材料を主成分とする組成からなる柱状の部材と、その周囲の第二の材料を主成分とする領域を備える。
【０３１１】
柱状の部材の組成は、第一の材料を主成分とするが、柱状構造の微細混合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、例えば第一の材料の割合が８０atomic％以上、あるいは９０atomic％以上の場合である。
【０３１２】
また、第一の材料を含む柱状の部材の周囲を取り囲んでいる領域の組成は、第二の材料を主成分とするが、柱状構造の微細混合体が得られていれば、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンの含有量は、ｙ≧０．７が好ましく、さらには０．８≦ｙ≦０．９９５であることが好ましい。さらに、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二の材料の割合が、例えば８０atomic％以上、あるいは９０atomic％以上である。
【０３１３】
（ｃ）工程：細孔形成工程
上記の混合体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、第一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、混合体には、細孔を有する領域が主として残り、多孔質体が形成される。なお、多孔質体中の細孔は、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１〜１５ｎｍであり、その中心間距離２Ｒは５〜２０ｎｍである。また、長さＬは１ｎｍ〜数μｍの範囲である。なお、柱状の部材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。
【０３１４】
ウエットエッチングに用いる溶液は、例えば、第一の材料としてアルミニウムを溶かし、第二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が、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。
【０３１５】
（ｄ）多孔質体の酸化処理
工程（ｃ）で作製された多孔質体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二の材料は酸化されて酸化物領域となり、酸化物多孔質体が得られる。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。
【０３１６】
また、本発明は、工程（ｅ'）に示す様に、工程（ｃ）で作製された多孔質体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。
【０３１７】
（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、工程（ｃ）で作製された多孔質体の細孔の拡大（ｅ'）工程を行う。
【０３１８】
細孔径の拡大は、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。
【０３１９】
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。
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。
【０３２０】
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。
【０３２１】
最後に、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有させるために、イオンインプランテーション法でイオンを打ち込んでもよく、窒素ガス、アンモニアガス、水素ガス中で熱処理、プラズマ処理することも好ましい。
【０３２２】
（実施形態２０：シリコン酸化物多孔質体の製造方法）
本実施形態は、前述した実施形態１６のシリコン酸化物多孔質体の製造方法に適用したものである。
【０３２３】
本実施形態に係るボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有した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混合体であって、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、シリコンを０．３≦ｘ≦０．８の割合で含有するアルミニウムシリコン混合体を用意する工程、該アルミニウムシリコン混合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混合体を酸化する工程を有することを特徴とする。
【０３２４】
前記シリコン酸化物多孔質体の製造方法は、（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、シリコンを０．３≦ｘ≦０．８の割合で含有するアルミニウムシリコン混合体を形成する工程、（ｃ）該アルミニウムシリコン混合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を有するのが好ましい。
【０３２５】
前記シリコン酸化物多孔質体の製造方法は、（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、シリコンを０．３≦ｘ≦０．８の割合で含有するアルミニウムシリコン混合体を形成する工程、（ｃ）該アルミニウムシリコン混合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を有するのが好ましい。
【０３２６】
前記シリコン酸化物多孔質体の製造方法は、（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、シリコンを０．３≦ｘ≦０．８の割合で含有するアルミニウムシリコン混合体を形成する工程、（ｃ）該アルミニウムシリコン混合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を有するのが好ましい。
【０３２７】
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。
【０３２８】
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。
【０３２９】
最後に、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有させるために、イオンインプランテーション法でイオンを打ち込んでもよく、窒素ガス、アンモニアガス、水素ガス中で熱処理、プラズマ処理することも好ましい。
【０３３０】
（実施形態２１：ゲルマニウム酸化物多孔質体の製造方法）
本実施形態は、前述した実施形態１７のゲルマニウム酸化物多孔質体の製造方法に適用したものである。
【０３３１】
本実施形態に係るボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有す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混合体であって、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０．３≦ｘ≦０．８の割合で含有するアルミニウムゲルマニウム混合体を用意する工程、該アルミニウムゲルマニウム混合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混合体を酸化する工程を有することを特徴とする。
【０３３２】
前記ゲルマニウム酸化物多孔質体の製造方法は、（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、ゲルマニウムを０．３≦ｘ≦０．８の割合で含有するアルミニウムゲルマニウム混合体を形成する工程、（ｃ）該アルミニウムゲルマニウム混合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を有するのが好ましい。
【０３３３】
前記ゲルマニウム酸化物多孔質体の製造方法は、（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、ゲルマニウムを０．３≦ｘ≦０．８の割合で含有するアルミニウムゲルマニウム混合体を形成する工程、（ｃ）該アルミニウムゲルマニウム混合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を有するのが好ましい。
【０３３４】
前記ゲルマニウム酸化物多孔質体の製造方法は、（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、ゲルマニウムを０．３≦ｘ≦０．８の割合で含有するアルミニウムゲルマニウム混合体を形成する工程、（ｃ）該アルミニウムゲルマニウム混合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を有するのが好ましい。
【０３３５】
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。
【０３３６】
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。
最後に、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有させるために、イオンインプランテーション法でイオンを打ち込んでもよく、窒素ガス、アンモニアガス、水素ガス中で熱処理、プラズマ処理することも好ましい。
【０３３７】
（実施形態２２：シリコンゲルマニウム酸化物多孔質体の製造方法）
本実施形態は、前述した実施形態１８のシリコンゲルマニウム酸化物多孔質体の製造方法に適用したものである。
【０３３８】
本実施形態に係るボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有する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混合体であって、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、シリコンとゲルマニウムの合計量を０．３≦ｘ≦０．８の割合で含有するアルミニウムシリコンゲルマニウム混合体を用意する工程、該アルミニウムシリコンゲルマニウム混合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混合体を酸化する工程を有することを特徴とする。
【０３３９】
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、（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、シリコンとゲルマニウムの総量を０．３≦ｘ≦０．８の割合で含有するアルミニウムシリコンゲルマニウム混合体を形成する工程、（ｃ）該アルミニウムシリコンゲルマニウム混合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を有するのが好ましい。
【０３４０】
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、（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、シリコンとゲルマニウムの総量を０．３≦ｘ≦０．８の割合で含有するアルミニウムシリコンゲルマニウム混合体を形成する工程、（ｃ）該アルミニウムシリコンゲルマニウム混合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を有するのが好ましい。
【０３４１】
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、（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、シリコンとゲルマニウムの総量を０．３≦ｘ≦０．８の割合で含有するアルミニウムシリコンゲルマニウム混合体を形成する工程、（ｃ）該アルミニウムシリコンゲルマニウム混合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混合体を酸化する工程を有するのが好ましい。
【０３４２】
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。
【０３４３】
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。
【０３４４】
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。
【０３４５】
最後に、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有させるために、イオンインプランテーション法でイオンを打ち込んでもよく、窒素ガス、アンモニアガス、水素ガス中で熱処理、プラズマ処理することも好ましい。
【０３４６】
（実施形態２３：酸化物多孔質体を作製するための他の製造方法）
本実施形態は、前述した実施形態１５の酸化物多孔質体の他の製造方法に適用したものである。ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有させた酸化物多孔質体を得るには、上述した方法のみではなく、混合体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。
【０３４７】
図７は、本実施形態に用いる陽極酸化装置の一例を示す概略図である。図７中、７０は混合体（例えば柱状部材を構成する第一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混合体である。）、７１は恒温槽、７２はＰｔ板のカソード、７３は電解液、７４は反応容器、７５は陽極酸化電圧を印加する電源、７６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。
【０３４８】
混合体７０およびカソード７２は、恒温槽７１により温度を一定に保たれた電解液７３中に配置され、電源７５よりアルミニウムシリコン混合膜、カソード７２間に電圧を印加することで陽極酸化が行われる。
【０３４９】
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混合体に応じて、適宜設定することができる。
【０３５０】
陽極酸化により、混合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、混合体には、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１〜９ｎｍにし、その中心間距離２Ｒを３〜１０ｎｍにすることもできる。また、長さＬは２ｎｍ〜数μｍの範囲である。
【０３５１】
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。
【０３５２】
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。
【０３５３】
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。
以下に実施例をあげて、本発明を説明する。
【０３５４】
以下の実施例では、第一の材料と第二の材料に対して、第三の材料としてボロン、窒素、水素、カーボンの含有を特徴とするため、これらの組成を示す方法として、第一の材料をＡ、第二の材料をＢ、第三の材料をＣとした場合に、次式に含まれるｘ、ｙを用いて、材料の組成を表現することとする。
【０３５５】
（ＡxＢ1-x）yＣ1-y
ここで、ｘ、ｙは、０から１の間の値をとることが可能であり、１００倍することでatomic％に換算することができるものとする。以下、材料の組成はこの表記を適用する。
【実施例１】
【０３５６】
本実施例は、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有し、かつ第一の材料としてアルミニウム、第二の材料としてシリコンを選択した場合の混合体の形成に関するものである。
【０３５７】
非平衡な成膜方法としてスパッタリング法を選択し、円柱状のアルミニウムの平均間隔２Ｒが８ｎｍ、平均径２ｒが５ｎｍであり、長さＬが５０ｎｍであるアルミニウムシリコン混合体を形成した例を示す。目的の組成は、一例としてｘ＝０．５３、ｙ＝０．９７を満たすものである。
【０３５８】
図２に示すように、直径が４インチ（１０１．６ｍｍ）の円形のスパッタリングターゲットには、ｘ＝０．５３、ｙ＝０．９７となるよにアルミニウムとシリコンとボロンを焼結したものを準備した。スパッタ条件は、ＲＦ電源を用いて、Ａｒ流量：２５ｓｃｃｍ、放電圧力：０．１Ｐａ、投入電力：１２０Ｗとした。また、基板温度は室温（２５℃）とした。
【０３５９】
なお、ここではターゲットとして、３つの元素の焼結体を用いたが、それぞれ分割されたターゲットを用いてもかまわない。また、ターゲット上にチップを配置することで組成を目的の値にすることも好ましい。特に、アルミニウムターゲットにシリコンチップ、シリコン硼化物、シリコン窒化物、シリコン水素化物、シリコンカーバイトを配置してもよい。その他アルミニウム側の化合物でもよい。
【０３６０】
成膜した後、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、混合体を観察した。基板斜め上方向から見た表面の形状は図４（ａ）のように、シリコン領域（第二の材料を主成分とする領域４２）に囲まれた円形のアルミニウムを含む柱状の部材（第一の材料を主成分とする領域４１）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孔径は５ｎｍであり、その平均中心間間隔は８ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、長さは５０ｎｍであり、それぞれのアルミニウムを含む柱状の部材はお互いに独立していた。
【０３６１】
また、ボロンも元素分析から検出され、おおよそｙ＝０．９７となる組成となっていた。ただし、混合体の構造が微細なためアルミニウムとシリコンの片側のみに含有されるか双方に含有されるかは判明しなかった。ただ、アルミニウムは結晶化が進行しており、シリコンはアモルファスとなる傾向が透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）からの観察で判明しており、アモルファスなシリコンのダングリングボンドにボロンが結合しやすい可能性があることが推測される。
【０３６２】
次に、同スパッタリング法において、ｘ＝０．５３、ｙ＝０．９７となるように焼結したアルミニウムとシリコンと窒素からなるターゲットを使用して、前記条件で成膜した。
窒素と水素の含有に関しては、ターゲットに含まれていなくても、スパッタリングガスのアルゴンの一部を窒素または水素とすることで、成膜されたものに含有させることが可能である。
【０３６３】
成膜後のＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）による基板斜め上方向から見た表面の形状は図４（ａ）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孔径は５ｎｍであり、その平均中心間間隔は８ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、長さは５０ｎｍであり、それぞれのアルミニウムを含む柱状の部材はお互いに独立していた。また、窒素も元素分析から検出され、おおよそｙ＝０．９７となる組成となっていた。
【０３６４】
ただし、混合体の構造が微細なためアルミニウムとシリコンの片側のみに含有されるか双方に含有されるかは判明しなかった。ただ、アルミニウムは結晶化が進行しており、シリコンはアモルファスとなる傾向が透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）からの観察で判明しており、アモルファスなシリコンのダングリングボンドに窒素が結合しやすい可能性があることが推測される。
【０３６５】
次に、同スパッタリング法において、ｘ＝０．５３、ｙ＝０．９７となるようにしたアルミニウムとシリコンと水素からなるターゲットを使用して、前記条件で成膜した。
成膜後のＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）による基板斜め上方向から見た表面の形状は図４（ａ）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。
【０３６６】
アルミニウムを含む柱状の部材部分の孔径は５ｎｍであり、その平均中心間間隔は８ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、長さは５０ｎｍであり、それぞれのアルミニウムを含む柱状の部材はお互いに独立していた。また、水素も元素分析から検出され、おおよそｙ＝０．９７となる組成となっていた。
【０３６７】
ただし、混合体の構造が微細なためアルミニウムとシリコンの片側のみに含有されるか双方に含有されるかは判明しなかった。ただ、アルミニウムは結晶化が進行しており、シリコンはアモルファスとなる傾向が透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）からの観察で判明しており、アモルファスなシリコンのダングリングボンドに水素が結合しやすい可能性があることが推測される。ただし、水素がアルミニウム、シリコンの格子間に位置する可能性を排除するものではない。
【０３６８】
さらに、スパッタリングガスに水素を用いた場合にも水素の含有がみとめられ、ｙ＝０．７となる組成となっていた。したがって、３０atomic％程度の含有も可能であることがわかる。
【０３６９】
次に、同スパッタリング法において、ｘ＝０．５３、ｙ＝０．９７となるように焼結したアルミニウムとシリコンとカーボンからなるターゲットを使用して、前記条件で成膜した。
成膜後のＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）による基板斜め上方向から見た表面の形状は図４（ａ）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。
【０３７０】
アルミニウムを含む柱状の部材部分の孔径は５ｎｍであり、その平均中心間間隔は８ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、長さは５０ｎｍであり、それぞれのアルミニウムを含む柱状の部材はお互いに独立していた。また、カーボンも元素分析から検出され、おおよそｙ＝０．９７となる組成となっていた。
【０３７１】
ただし、混合体の構造が微細なためアルミニウムとシリコンの片側のみに含有されるか双方に含有されるかは判明しなかった。ただ、アルミニウムは結晶化が進行しており、シリコンはアモルファスとなる傾向が透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）からの観察で判明しており、アモルファスなシリコンのダングリングボンドにカーボンが結合しやすい可能性があることが推測される。
【０３７２】
以上は、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有するアルミニウムシリコン混合体は、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た構造をとることを示している。また、水素を例にとると３０atomic％含有することも示している。
【実施例２】
【０３７３】
本実施例は、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有し、かつ第一の材料としてアルミニウム、第二の材料としてシリコンを選択した場合に得られる混合体から多孔質体を形成することに関するものである。
【０３７４】
実施例１で得られたボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有する混合体をそれぞれ、ほとんど無水状態の９８％の濃硫酸に浸漬する。するとボロン、窒素、水素、カーボンの含有にかかわらず、円柱状のアルミニウム部分のみが溶解され、その部分が空洞となり、その孔径は５ｎｍであり、その平均中心間間隔は８ｎｍであることがＦＥ−ＳＥＭで確認される。
【０３７５】
また、元素分析から円柱状のアルミニウムが除去された後には、それぞれの混合体からシリコンとボロン、または窒素、または水素、またはカーボンが検出され、アルミニウムも検出される。円柱状アルミニウムを溶解させるためには、シリコンを溶解せずにアルミニウムだけ溶解するもの、また相対的な溶解速度が大きくことなるものを選択すれば濃硫酸に限定するものではない。
【０３７６】
この場合、シリコンにはダングリングボンドが多数含まれていることから特に表面は酸化しやすく、一部エッチングにおいて酸化を伴うことを否定するものではない。
以上は、混合体のエッチングによりボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有する多孔質体を容易に得ることが可能であることを示している。
【実施例３】
【０３７７】
本実施例は、ボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有し、かつ第一の材料としてアルミニウム、第二の材料としてシリコンを選択した場合に得られる混合体から酸化物体を形成することに関するものである。
【０３７８】
実施例１で得られたボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有する混合体をそれぞれ、５ｗｔ％のリン酸に浸漬する。そうするとボロン、窒素、水素、カーボンの含有にかかわらず、円柱状のアルミニウム部分のみが溶解され、その部分が空洞となることがＦＥ−ＳＥＭで確認される。
【０３７９】
さらに、それらを酸素が導入可能な熱処理炉に配置させ、酸素雰囲気下で６００度で２時間加熱させる。その結果、元素分析から酸素はもちろん、それぞれの混合体からシリコンとボロン、または窒素、または水素、またはカーボンが検出され、アルミニウムも検出される。再度、ＦＥ−ＳＥＭで観察すると熱処理前と同じく、孔径は５ｎｍであり、その平均中心間間隔は８ｎｍであった。
【０３８０】
円柱状アルミニウムを溶解させるためには、シリコンを溶解せずにアルミニウムだけ溶解するもの、また相対的な溶解速度が大きくことなるものを選択すればリン酸に限定するものではない。
【０３８１】
以上は、混合体のエッチングと酸素雰囲気中の熱処理によりボロン、または窒素、または水素、またはカーボンを含有する酸化物多孔質体を容易に得ることが可能であることを示している。
【実施例４】
【０３８２】
本実施例は、混合体へのボロン、窒素、水素、カーボンの混入方法に関するものである。
【０３８３】
実施例１の方法においては、混合体へのボロン、窒素、水素、カーボンの含有方法は、スパッタリングターゲットにアルミニウムとシリコンに混ぜて焼結されたものを用いて達成されることを示した。
【０３８４】
以下にその他の方法に関して示す。
【０３８５】
（１）まず、化合物をターゲット上に配置することでも可能であることを示す。特にボロンを例にとって示すものである。まず、ＳｉＢ６の５ｍｍ四方のチップを２枚、４ｉｎｃｈのアルミニウムとシリコンからなるターゲット上に配置した。このとき、アルミニウムとシリコンの組成は、ｘ＝０．５３である。これらを、実施例１と同様のスパッタリング条件にて成膜すると、得られる膜の組成は、元素分析からボロンの含有が確認され、おおよそｙ＝０．９７を示す。
【０３８６】
（２）次に、スパッタリングガスとしてアルゴンガスに水素ガスを混合したものを使用した場合を示す。アルゴンと水素の混合比は、流量換算で水素が３０％とした。このときのスパッタリング条件は、Ａｒ２/Ｈ２流量：合計２５ｓｃｃｍ、放電圧力：０．１Ｐａ、投入電力：１２０Ｗとした。また、基板温度は室温（２５℃）とする。ターゲットは、ｘ＝０．５３を満たすアルミニウムとシリコンからなるものを使用する。そして、成膜後の膜の組成を分析すると水素の混入量がおおよそｙ＝０．７を示す。
【０３８７】
以上から、ターゲットにすべての原料を混入させていなくても、チップの配置による方法、スパッタリングガスから混入させる方法等が有効な手段であることを示している。
【実施例５】
【０３８８】
本実施例は、混合体から作製された多孔質体へのボロン、窒素、水素、カーボンの混入方法に関するものである。特に、実施例４で作製された混合体を用い、それを加工して多孔質体を形成する手段以外の方法に関する。
【０３８９】
実施例４までは、混合体の形成までにボロン、または窒素、または水素、またはカーボンの混入を行っているが、その他に多孔質体の形成後にも混入可能な手段について示す。
【０３９０】
（１）まず、実施例２と同様の手段でボロン、窒素、水素、カーボンを含有していない混合体から多孔質体を準備する。さらに、イオンインプランテーション法により一例としてボロンをイオン化して多孔質体に向けて打ち込みを行う。その結果、イオン化したボロンが多孔質を形成するアモルファス状のシリコン部分に含有される。このときは、ｙ＝０．９７を満たすような濃度で混入させることはなく、いわゆるドーピング濃度で１０20ｃｍ-1程度の濃度が可能である。したがって、ｙ＝０．９９５よりも十分低い濃度でのボロン添加となる。この場合は、シリコンの伝導性制御等の目的で有効である。
【０３９１】
（２）次は、実施例２と同様の手段でボロン、窒素、水素、カーボンを含有していない混合体から多孔質体を準備する。さらに、多孔質体を加熱できる容器内で６００℃に加熱しながら窒素プラズマ、または窒素ラジカルの照射を行い、窒化を促す。その後膜中の窒素の組成分析を行うとおおよそｙ＝０．９０を示す。この手段は、窒素だけでなく、水素にも適用できる。
【０３９２】
（３）次は、実施例２と同様の手段でボロン、窒素、水素、カーボンを含有していない混合体から多孔質体を準備する。さらに、ガスを導入して加熱可能な炉に多孔質体を配置させ、１０ｓｃｃｍでアンモニアガスを流して６００℃に過熱処理を行う。すると、シリコン部分の一部が窒化される。そのときの組成は、おおよそｙ＝０．９０を示す。
【実施例６】
【０３９３】
本実施例は、混合体から作製された酸化物多孔質体へのボロン、窒素、水素、カーボンの混入方法に関するものである。特に、実施例４で作製された混合体または実施例５で作製された多孔質体を用い、それを加工して酸化物多孔質体を形成する手段以外の方法に関する。
【０３９４】
（１）まず、実施例３と同様の手段でボロン、窒素、水素、カーボンを含有していない混合体から酸化物多孔質体を準備する。さらに、イオンインプランテーション法により一例としてボロンをイオン化して酸化物多孔質体に向けて打ち込みを行う。その結果、イオン化したボロンが酸化物多孔質を形成するシリコン酸化物部分に含有される。このときは、ｙ＝０．９７を満たすような濃度で混入させることはなく、いわゆるドーピング濃度で１０20ｃｍ-1程度の濃度が可能である。したがって、ｙ＝０．９９５よりも十分低い濃度でのボロン添加となる。この場合は、シリコンの伝導性制御等の目的で有効である。
【０３９５】
（２）次は、実施例３と同様の手段でボロン、窒素、水素、カーボンを含有していない混合体から酸化物多孔質体を準備する。さらに、酸化物多孔質体を加熱できる容器内で６００℃に加熱しながら窒素プラズマ、または窒素ラジカルの照射を行い、窒化を促す。その後膜中の窒素の組成分析を行うとおおよそｙ＝０．９７を示す。この手段は、窒素だけでなく、水素にも適用できる。
【０３９６】
（３）次は、実施例２と同様の手段でボロン、窒素、水素、カーボンを含有していない混合体から酸化物多孔質体を準備する。さらに、ガスを導入して加熱可能な炉に酸化物多孔質体を配置させ、１０ｓｃｃｍでアンモニアガスを流して６００℃に過熱処理を行う。すると、シリコン部分の一部が窒化される。そのときの組成は、おおよそｙ＝０．９７を示す。
【実施例７】
【０３９７】
本実施例は、混合体へのボロン、窒素、水素、カーボンの混入による膜強度の変化に関するものである。
【０３９８】
膜強度とは、酸またはアルカリへの耐性と機械的強度のことを示すこととする。また、多孔質体、酸化物多孔質体の性質も特に耐酸、耐アルカリに関して同様であることが推測されるので、一例として混合体を用いて実施する。
【０３９９】
（１）まず、実施例１と同様のボロン、窒素、水素、カーボンを含有したアルミニウムシリコン混合体とそれらを含有しないアルミニウムシリコン混合体を準備し、これらを室温（２４度）の水酸化ナトリウム１Ｍ水溶液に浸漬して、膜の溶解特性をその構造の溶解具合から観察する。特に、水素含有のものは、３０atomic％のものを用いる。
【０４００】
ボロン、窒素、水素、カーボンを含まない混合体の溶解を観察すると１分後には、アルミニウム部分は溶解し、シリコン部分が崩れて微細構造が崩れていることが判明する。しかし、ボロン、窒素、水素、カーボンを含有した混合体は、当然アルミニウム部分は溶解しているがシリコン部分は溶解していない。さらに、３分後にもシリコン部分の形状に大きな変化はなく、アルカリへの耐性が向上していることが示される。この結果は、混合体に対してのみでなく、多孔質体と酸化物多孔質体にも適用されるものである。
【０４０１】
（２）次に、上記の４種類の膜の堅さを示す指標として、研磨による磨耗量で比較する。膜を研磨用冶具に貼り付け、研磨装置の回転パッド上の半径１００ｍｍφにおいて摺動させ、１/４μｍのダイヤモンドスラリーによる研磨量を測定した。ボロン、または窒素、または水素を含有しない混合体の研磨量を１として、その他ボロン、窒素、水素、カーボンを含有する混合体の研磨量を比較すると、ボロン、窒素、カーボンが堅く０．７付近であった。また、水素含有のものは０．９付近であった。
【０４０２】
以上、ボロン、窒素、ボロンの含有により膜の堅さも増していることが確認できる。
【産業上の利用可能性】
【０４０３】
以上のように、本発明は、量子ドット、量子細線、量子細線トランジスタ、単電子トランジスタ、あるいは単電子メモリ等の量子効果を用いた電子デバイス、また多孔質体に磁性材料を充填した磁気デバイスや磁気記録媒体、更には、それら電子・磁気デバイスを備えた情報処理装置等の電子機器の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０４０４】
【図１】本発明による構造体を適用した混合体の実施形態を示す模式図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図２】スパッタリング法を用いた本発明による構造体の製造方法の実施形態を示す模式図である。
【図３】本発明による構造体を適用した多孔質体の実施形態を示す模式図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明による構造体を適用した多孔質体の作製方法を示す図である。
【図５】本発明による構造体を適用した酸化物多孔質体の実施形態を示す模式図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中のＣ−Ｃ’線に沿った断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、本発明による構造体を適用した酸化物多孔質体の作製方法の一例を示す図である。
【図７】本発明による構造体を適用した酸化物多孔質体の製造方法で用いる陽極酸化装置の構成例を示す図である。
【図８】従来例の細孔間隔が１０ｎｍ以下の陽極酸化アルミナの一例を示す図である。
【図９】従来例のシリコンを陽極化成した多孔質シリコンの一例を示す図である。
【符号の説明】
【０４０５】
１１  第一の材料を主成分とする領域（第一の部材、柱状構造体）
１２  第二の材料を主成分とする領域（第二の部材、シリコンゲルマニウム領域部）
１３  基板
１４  混合体（構造体）
２１  基板
２２  ターゲット
２３  チップ
３１  細孔
３２  領域
３３  基板
３４  多孔質体（構造体）
４１  第一の材料を主成分とする領域（第一の部材、柱状構造体）
４２  第二の材料を主成分とする領域（第二の部材、シリコンゲルマニウム領域部）
４３  混合体
４４  基板
４５  多孔質体（構造体）
４６  細孔
４７  拡大した細孔
５１  細孔
５２  酸化物領域（第二の部材）
５３  基板
５４  酸化物多孔質体（構造体）
６１  第一の材料を主成分とする領域
６２  基板
６３  混合体
６４  第二の材料を主成分とする領域
６５  多孔質体
６６  細孔
６７  拡大した細孔
６８  酸化物多孔質体（構造体）
７０  混合体
７１  恒温槽
７２  Ｐｔのカソード
７３  電解液
７４  反応容器
７５  電源
７６  電流計
８１  独立した細孔
８２  独立していない細孔
８３  陽極酸化アルミナ
８４  基板
８５  バリア層
９１  細孔
９２  シリコン
【図１】
2005059134.tif 000003
【図２】
2005059134.tif 000004
【図３】
2005059134.tif 000005
【図４】
2005059134.tif 000006
【図５】
2005059134.tif 000007
【図６】
2005059134.tif 000008
【図７】
2005059134.tif 000009
【図８】
2005059134.tif 000010
【図９】
2005059134.tif 000011