(57)【要約】電流を流すことによって白熱させることが可能な光源のエミッター(10)を作る工程において、陽極酸化された多孔質アルミナからなる層(1)が、少なくともエミッター(10)の一部を構成するために電気防食用要素として使用される。
2006514413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流を流すことによって白熱させることが可能な光源用のエミッター（１０，１３）を作るプロセスであって、
陽極酸化された多孔質アルミナ（１）から作られた層が、そのエミッター（１０，１３）の少なくとも一部を構成するために電気防食用要素として使用されることを特徴とするプロセス。
【請求項２】
前記構成することが、少なくともエミッター（１０）の表面上に予め決められた形状にしたがって配列された複数のナノメータサイズのレリーフ(12)と、エミッター（１３）の中に予め決められた形状にしたがって配列された複数のナノメータサイズの空洞(15)のうちのいずれか１つを得ることを含む請求項１記載のプロセス。
【請求項３】
前記アルミナ層(2)は、対応する基板(2)の表面上に堆積されたアルミニウムフィルム(6)を規則的なアルミナ構造が得られるまで連続した陽極酸化することによって得られ、それは前記基板(2)の前記表面に基本的に垂直な複数のポアを定義するものであり、そのアルミナ層(2)は、それぞれの基板の近くに多孔質でない部分(5)を持っていることを特徴とする請求項２記載のプロセス。
【請求項４】
前記アルミナ層(1)は、前記構成の間犠牲テンプレートとして使用されるか、前記構成のための別の犠牲テンプレート(10A)を得るための中間テンプレートとして使用されるかのいずれかであることを特徴とする請求項３記載のプロセス。
【請求項５】
前記構成することが、材料を蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ,スクリーン印刷、又は電着により堆積する工程を含むことをと特徴とする請求項２記載のプロセス。
【請求項６】
前記構成することがエッチング工程を含むことを特徴とする請求項２記載のプロセス。
【請求項７】
前記構成することが前記アルミナ層(1)の下にある金属を陽極酸化工程を含むことを特徴とする請求項２記載のプロセス。
【請求項８】
前記構成することが、次のステップを含む
複数のレリーフ（１２，１２Ａ）を持った目的のコンポーネント(10;10A)を作るための材料（２０）を、アルミナ層(1)の上にフィルムとして堆積し、前記材料（２０）の一部を前記ポアの中に満たすことと、
前記アルミナ層（１）とその基板（２）とを除去し、それにより、それらの持っているレリーフ１２，１２Ａが前記ポア（４）に満たされた前記材料２０の一部を構成する目的のコンポーネント(10; 10A)を得ることを含むことを特徴とする特徴とする請求項４記載のプロセス。
【請求項９】
前記材料（２０）が、スパッタリング又は化学気相成長により前記アルミナ層（１）の上に堆積される請求項８記載のプロセス。
【請求項１０】
前記構成することが、
前記アルミナ層（２）を前記基板（２）から除去し、かつそのベースにおいて開口して、そのノンポーラス部（５）を除去するステップと、
導電性金属フィルム（２１）を前記アルミナ層（１）の上に堆積するステップと、
複数のレリーフを持った所望のコンポーネント（１０，１０Ａ）を作るためのデザインされた前記材料（２２）を、前記金属フィルム（２１）と前記アルミナ層（１）の残った部分の上に形成された前記構造上に電気的に堆積して、前記材料（２０）の一部が前記ポア（４）内に満たされるステップと、
前記アルミナ層（１）の残った部分と前記金属フィルム（２１）が除去されるステップとを含み、
そのレリーフ（１２，１２Ａ）が前記ポア（４）に満たされた前記材料（２０）によって構成された所望のコンポーネント（１０，１０Ａ）を得ることを特徴とする請求項４記載のプロセス。
【請求項１１】
前記構成することが、
複数のレリーフ（１２，１２Ａ）を持った所望のコンポーネント（１０，１０Ａ）を作るための前記材料（２３）を、前記アルミナ層（１）の上にセリグラフィクペーストとして堆積させて、前記ペースト（２３）の一部を前記ポア（４）に充填するステップと、
前記ペースト（２３）を焼結させるステップと、
それから前記アルミナ層（１）とその基板（２）を除去するステップとを含み、
そのレリーフ（１２，１２Ａ）が前記ポア（４）に満たされた前記材料（２０）によって構成された所望のコンポーネント（１０，１０Ａ）を得ることを特徴とする請求項４記載のプロセス。
【請求項１２】
前記構成することが、
前記アルミナ層（１）におけるノンポーラス部の局在した部分（５）を、それらの基板（２）の上の前記ポア（４）を開口させるように、除去するステップと、
複数のレリーフ（１２，１２Ａ）を持った所望のコンポーネント（１０，１０Ａ）を作り上げるためにデザインされた前記材料（２６）を、電気化学法により前記アルミナ層（１）の上に堆積させて、前記ペースト（２３）の一部を前記ポア（４）に充填し、それらの基板（２）に接触させるステップと、
それから前記アルミナ層（１）の残った部分とその基板（２）を除去するステップとを含み、
そのレリーフ（１２，１２Ａ）が前記ポア（４）に満たされた前記材料（２０）によって構成された所望のコンポーネント（１０，１０Ａ）を得ることを特徴とする請求項４記載のプロセス。
【請求項１３】
前記構成することが、
前記アルミナ層（１）の基板（２）を、前記基板（２）の表面凸部（２Ａ）を形成することになり、その成長は最初は前記アルミナ層（１）のノンポーラス部（５）の部分で起こりそれから前記ポアの中の成長が維持されるところのものである、前記ポア（４）の下にある前記基板（２）の成長を誘発するように陽極酸化するステップと、
前記アルミナ層を選択エッチングにより除去するステップとを含み、
複数のレリーフ（１２）を有する所望のコンポーネント（１０）が前記基板（２）によってそのように作られ、前記表面凸部(1A)が前記レリーフ(12)を作ることを特徴とする請求項４記載のプロセス。
【請求項１４】
前記所望のコンポーネント（１０）が前記エミッター(10)である請求項８，１０，１１，１２，１３記載のうちのいずれか１つに記載のプロセス。
【請求項１５】
前記所望のコンポーネント（１０）が前記別のテンプレート(10Ａ)である請求項８，１０，１１，１２，１３記載のうちのいずれか１つに記載のプロセス。
【請求項１６】
前記構成することが、前記エミッターを作るためにデザインされた前記材料の層（２４，２５）が前記別のテンプレート（１０Ａ）上に形成されるステップと、前記別のテンプレート（１０Ａ，１３Ａ）が除去されるステップとを含み、前記エミッター（１３）を得ることを特徴とする請求項１５記載のプロセス。
【請求項１７】
前記構成することが、
前記エミッターを作るためにデザインされた前記材料の層（２４，２５）が前記別のテンプレート（１０Ａ，１３Ａ）上に形成されるステップと、前記別のテンプレート（１０Ａ，１３Ａ）が除去されるステップとを含み、
前記エミッター（１３）を得ることを特徴とする請求項１５記載のプロセス。
【請求項１８】
前記構成することが、
前記エミッターを作るためにデザインされた前記材料の層（２４，２５）が前記別のテンプレート（１０Ａ，１３Ａ）上に形成されるステップと、前記別のテンプレート（１０Ａ，１３Ａ）が除去されるステップとを含み、
前記エミッター（１３）を得ることを特徴とする請求項１５記載のプロセス。
【請求項１９】
前記エミッターを作るためにデザインされた前記材料の層（２４）が前記別のテンプレート（１０Ａ，１３Ａ）上に、スパッタリング又は化学気相成長により形成され、
前記別のテンプレート（１０Ａ，１３Ａ）が選択エッチングにより除去される請求項１６，１７又は１８に記載のプロセス。
【請求項２０】
前記エミッターを作るためにデザインされた前記材料（２４）が、セリグラフィクペースト（２５）の形を取り、それが前記別のテンプレート（１０Ａ，１３Ａ）の上に堆積され選択エッチングで除去された後に焼結される請求項１６，１７又は１８に記載のプロセス。
【請求項２１】
前記構成することが、
前記アルミナ層(1)のノンポーラス部（５）の少なくとも一部が除去され、前記ポア（４）がそれらの基板（２）の上に開口されるステップと、
前記基板を前記ポア（４）上の開口領域に対応して選択的に掘り出すステップと、
前記アルミナ層（１）の残った部分を除去し、前記基板が前記エミッター（１３）を作り、前記掘り出し領域が前記空洞を作るステップとを含むことを特徴とする請求項５記載のプロセス。
【請求項２２】
前記基板（２）が、前記開口領域において反応性イオンエッチング、選択ウェットエッチング又は電気化学エッチングにより掘り出される請求項２１記載のプロセス。
【請求項２３】
請求項１〜２２のうちのいずれか１つに記載のプロセスによって作製される、電流を流すことによって白熱する光源（特にフィラメント）用エミッターであって、
そのエミッターは、あらかじめ定義された形状にしたがって少なくともそのエミッターの表面に配列された複数のナノメータサイズのレリーフ(12)及びあらかじめ定義された形状にしたがってそのエミッターの内部に配列された複数のナノメータサイズの空洞（１５）のうちの少なくとも一方を含むエミッター（１３）。
【請求項２４】
前記レリーフ(12)が可視スペクトルにおけるエミッター（１２）からの電磁放射を最大にするための反射防止マイクロ構造を構成する請求項２３記載のエミッター。
【請求項２５】
前記空洞（１５）がフォトン結晶構造の一部である請求項２３記載のエミッター。
【請求項２６】
電流を流すことにより白熱する光源用のエミッター（１０，１３）の少なくとも一部分を構成するために、陽極酸化された多孔質アルミナの電気防食用要素としての用途。
【請求項２７】
前記構成することおいて、テンプレートとしてのアルミナの用途である請求項２６記載の用途。
【請求項２８】
前記構成するときに、テンプレートとして、別のテンプレート（１０Ａ，１３Ａ）を得るためにアルミナが使用される請求項２６記載の用途。
【請求項２９】
前記構成することにより、あらかじめ定義された形状にしたがってエミッター（１０）の少なくとも表面に配列された複数のナノメータサイズのレリーフ(12)及び, あらかじめ定義された形状にしたがってエミッター（１３）の中に配列された複数のナノメータサイズの空洞(15)のうちの少なくとも一方が得られる請求項２６記載の用途。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、電流を流すことにより白熱する光源用ナノ構造エミッターを作製するためのプロセスに関する。
【０００２】
特定の形にしたがった又は幾何形状にしたがって配列されたナノメータサイズの表面構造又はレリーフを有する金属コンポーネントが、近年、マイクロ電気機械システム又はＭＥＭＳのようなある技術分野で、回折光学装置、医療デバイス、マイクロタービンなどを得るために使用される。
【０００３】
本発明は、白熱ランプの分野において、ナノ構造フィラメントにより重要な応用を見出し得る知見に基づいている。そのような状況下、本発明は、簡単でかつ経済的な方法で、ナノメータサイズのレリーフ又は構造を持った白熱光源用のフィラメント又は同様のエミッターを作製する新しいプロセスを提案することを目的とする。
【０００４】
前記目的は、エミッターを選択的に構成するために陽極酸化された多孔質アルミナからなる層を電気防食用要素として利用することを考えたことによってと特徴づけられる上述したようなエミッターを作るプロセスに関係した本発明によって達成される。
【０００５】
上述のアルミナ層の使用が、そのエミッターの少なくとも表面上に複数のレリーフを得ること、又はそのエミッターの中に複数の空洞を得ることを可能にする。上記ナノメータサイズのレリーフ又は空洞はエミッターにおいて定義された幾何形状にしたがって配列される。
【０００６】
本発明に係るプロセスの好ましい特色は、本明細書に一体化された部分である添付されたクレームにおいて言及される。
【０００７】
本発明の別の目的、特色及び利点は、それによって本発明が制限されるものではない例示として備えられた以下の詳細な説明及び添付した図面から明らかになるであろう。
【０００８】
全ての可能な実施の形態において、本発明に係るプロセスは、陽極酸化された多孔質アルミナからなる高度に規則化されたフィルムを電気防食用要素又はテンプレートとして利用することが場合によって考えられている。上記アルミナ層は、所望のナノ構造エミッターを得るために直接使用されか、又は上記エミッターを得るために必要とされる別の電気防食用要素を作るために間接的に使用される。
【０００９】
多孔質アルミナフィルムは、過去においてアルミナキャパシタ、有機コーティングの保持用若しくはアルミナ基板の保護用のフィルムなどの誘電体フィルムのような応用においてすでに注目されていた。
【００１０】
多孔質アルミナ構造は、アルミナマトリクスに埋め込まれた空洞の円柱のネットワークとして理論的に図式化される。多孔質アルミナは、高純度のアルミナシート又は、ガラス、石英、シリコン、タングステンのような基板上のアルミナフィルムの陽極酸化によって得ることができる。
【００１１】
図１は、全体が符号１で示される多孔質アルミナフィルムの一部分の例を単に示している。
その多孔質アルミナは、後で２の符号が付される適当な基板の上に形成されたアルミニウムフィルムの陽極酸化によって得られる。図示されるように、アルミナ層1は、それぞれが、まっすぐでかつ基本的に基板２の表面に直交するポア４を形成している中心孔を有する六角形のセルが互いに近接して繋がったものを含む。基板２上に位置する各セル３は、基本的に半球形状の閉じた部分を有している。その全ての閉じた部分が、集まってフィルム１の非ポーラス部又は５の符号で示される障壁層を構成している。
【００１２】
従来技術からわかるように、フィルム１は、適切に選択された電解質と、物理的プロセス、酸性電解質（リン酸、シュウ酸及び硫酸などの）中の電気化学的パラメータ、適切なプロセス条件（電圧、電流、振動及び温度などの）によって、制御された表面を持つように焼き付けられ、高い規則性を持った多孔質フィルムを得ることができる。セル３の上記目的サイズ及び密度に対応して、ポア３の径及びフィルム１の厚さは、変化させることができる。例えば、ポア３の径は、化学処理によって概ね５０-５００ｎｍの範囲で増加させることも減少させることもできる。
【００１３】
図２に概略が示されているように、多孔質アルミナフィルム１を作る第１ステップは、シリコン又はタングステンにより作られている基板２上にアルミニウム層６を形成することである。上記処理は１ミクロンから３０ミクロンの厚さの高純度材料の堆積を必要とする。層３の好ましい堆積技術は、電子ビームの熱による蒸着及びスパッタリングである。
【００１４】
アルミニウム層６の堆積を含むステップの後は、その層を陽極酸化するステップである。層６の陽極酸化プロセスは、ポア４の望ましい大きさ及び距離に対応して、異なる電解質溶液を用いることによって実行される。
【００１５】
電解質が同じであると、濃度、電流密度及び温度がポア４の大きさに大きく影響するパラメータである。電解質のセルはまた、陽極プロセスの均一性に対応する電界の正しい分布を得るために重要である。
【００１６】
図３は、基板２上のアルミニウム層６の陽極酸化結果の概略を示す。概要が示されているように、層６の第１陽極酸化によって得られるアルミナフィルム１Ａでは、規則的な構造を得ることはできない。図１において符号１で示されているもののような、高い規則性を持った構造を得るために、連続した陽極酸化プロセスと、
特に、少なくとも
i)その結果を図３において示すことができる第１陽極酸化プロセス、
ii)不規則アルミナフィルム６の酸性溶液（例えば、ＣｒＯ３およびＨ３ＰＯ４）を用いて行われるエッチングによる減少ステップ、図４は、そのエッチングステップ後の基板２を模式的に示している。
iii) エッチングによって除去されなかったアルミナフィルム１Ａの一部の第２陽極酸化、
が必要とされる。
【００１７】
ii)で言及したエッチングステップは、第２の陽極酸化ステップにおいて、アルミナ成長のための選択的領域である残ったアルミナ部分１Ａを明らかにするために重要である。
【００１８】
エッチングと陽極酸化を伴う連続した処理を何回も実行することによって、参照番号１のアルミナフィルムが規則的である図５に概要が示されているように、構造が均一になるまで改善される。
【００１９】
後述するように、本発明に係るプロセスのいくつかの実施の形態では、規則的な多孔質アルミナフィルム１を得た後、障壁層５の全体又は部分的な除去を含むステップが実行される。その障壁層５は、アルミナ構造体を絶縁し、基板２を保護する。層５の除去はそれゆえ、基板２の上に直接、３次元ナノ構造を得る場合には、必要な場合に、電気的な接触が必要な連続した電気堆積プロセスとエッチングプロセスを実行するために、基本的なものである。
【００２０】
障壁層５の除去又は減少を含む上述のプロセスは、次の２つの連続したステージを含むことができる。
１つは、電流路を持つことなく、前の陽極酸化と同じ電解質中で実行されるポア４を広げること、
もう１つは、前の陽極酸化と同じ電解質中で大変低い電流の流れによって行われる障壁層５の減少であり、このステージは、陽極酸化の典型的な平衡が達成されないことから、アルミナ形成プロセスに関係した好ましいエッチングプロセスである
【００２１】
上述したように、本発明によれば、先に述べたプロセスにより形成されるアルミナフィルム１がナノ構造を作るためのテンプレート、例えば、アルミナの同じパターンを再生産する構造を作るためのベースとして、として使用される。後述するように、選択された実施の形態によっては、例えば、アルミナと相補的で、そのためにフィルム１のポアの上に柱を持つ負のナノ構造、又はアルミナと同一でありそのためにフィルム１のポア４上の空洞を持つ正のナノ構造を作ることが可能である。
【００２２】
図６および図７は、上述した２つのタイプの構造を有する、白熱光源用の２つのフィラメントを、部分概略図で示している。それらは、それぞれ本発明にしたがって実施されており、図６において、参照番号１０で示されたフィラメントは、上述の負の構造を持っており、参照番号１２の上記柱がそこから立ち上がっているベース部１１によって特徴づけられ、図７において、参照番号１３で示されたフィラメントは、上述の正の構造を持っており、参照番号１５の上記空洞が定義されるところの本体１４によって特徴づけられる。
【００２３】
構成された図６および図７に示されたフィラメント１０，１３を作るために提案された技術は、全く異なっており、付け加える技術（例えば、蒸着、スパッタリング、化学気相成長、スクリーン印刷および電気メッキのような）、減少させる技術（エッチング）および中間的な技術（アルミナの下にある金属の陽極酸化）を含むことができる。
【００２４】
以下、目的とするいくつかの可能な本発明に係る実施の形態のプロセスについて説明する。
【００２５】
第１の実施の形態．
図８は、本発明に係る第１の実施の形態のプロセスのいくつかのステップの概要を示しており、そのプロセスは、図６のフィラメント１０の１つの負の構造を作るためのものである。
【００２６】
プロセスの最初の４ステップは、図２〜５を参照しながら説明した基板２上の対応するアルミナ層の第１と第２の陽極酸化を少なくとも含む。基板２は、例えば、シリコンから作ることができ、陽極酸化プロセス用のアルミニウム層はスパッタリング又は電子ビーム蒸着で作製できる。
【００２７】
規則的なアルミナ構造（図５に示されるような）を持ったフィルム１が得られた後、スパッタリングによりナノ構造化されるべき材料がアルミナ上にフィルムとして堆積され、図８（ａ）に示されるように、アルミナ１のポアがその堆積された材料であり番号２０で示される、例えば、タングステンで満たされる。
【００２８】
続いて、図８（ｂ）に示されるように、アルミナ１とその基板２がエッチングで取り除かれ、負のナノ構造を持った例えばタングステンからなる所望のフィラメント１０が得られる。
【００２９】
スパッタリング技術は、高純度の材料からなるフィルム２０を１〜３０ミクロンの厚さに形成するのに使用されるが、高いアスペクト比を持った構造を再現することは理論的にできない。それゆえ、上述した本実施の形態は、アルミナポア４の径が最大のときに使用される。
【００３０】
したがって、スパッタリングの代わりに、材料２０の堆積は化学気相成長又はＣＶＤにより行うことができ、それらは高い純度又は適度にドープされた金属からなる構造を作るために適した最も技術であると思われる。
この技術の主な特徴は、反応ガスを含む反応槽を使用することであり、それがアルミナの窪みポアへの金属の浸透と表面の上の連続した層の堆積を可能にする。これが、高いアスペクト比構造の正確に再現を確かなものにする。
【００３１】
第２の実施の形態．
前のケースのように、この実施の形態は、図６におけるフィラメント１０の１つに関係した負の構造を作ることを本質としており、本実施の形態は、基板２の上にアルミニウム層６を堆積させること（図２）、第１陽極酸化（図３）と続くエッチング（図４）に関するかぎり基本的に第１の実施の形態と同じ初期ステップを含む。第２の陽極酸化（図５）は、ここでは第１の実施の形態より厚い多孔質アルミナからなるフィルム１を作るために実行される。
【００３２】
厚いアルミナフィルム１は、その支持体２から離れ、先に参照番号５が付された障壁層を通常の方法により除去するように、そのベースを開口させる。その結果得られる障壁層の無いフィルム１の構造は、図９（ａ）に示される。
【００３３】
図９（ｂ）に示されるように続くステップは、アルミニウム１上の導電性金属フィルム２１の熱堆積、又はスパッタリングによる堆積である。そして、タングステン合金層２２が、そのようにして得られた構造の上に電気メッキされ、図９（ｂ）に示すように、その合金がアルミナ１のポア内に満たされる。それから、アルミナ１とそれに接続されたフィルム２１が除去され、図９（ｄ）に示されるようなタングステン合金で作られたナノ構造フィラメント１０が得られる。
【００３４】
第３の実施の形態．
この実施の形態は、先の２つの実施の形態と同様の初期ステップ（図２−５）を有し、図６におけるフィラメント１０の１つに関係した負の構造を作ることを本質としている。
【００３５】
図１０（ａ）に示すように、第２の陽極酸化に続いて、ここでは、セリグラフィクペースト２３が多孔質アルミナ１上にそのポアを満たすように堆積されるステップがある。
【００３６】
これに続いて、図１０（ｂ）に示すようにペースト２３が焼結され、それからアルミナ１とその基板が取り除かれ、それで図１０（ｃ）に示される構造１０が得られる。
【００３７】
この実施の形態は、低コストの技術を利用することと材料の選択の自由度の確保を可能にする。セリグラフィクペーストの準備がそのプロセスの第１ステップであり、例えば、タングステン、溶媒およびバインダーを含む金属ナノ粉体の正しい選択が、理想的な粒度分布と異なるタイプの基板２に対する流動性を持ったペーストを得るために重要である。
【００３８】
第４の実施の形態．
本発明に係るこの実施の形態のプロセスは、図７のフィラメント１３のような正の構造を作ることを目的とし、先の実施の形態により得られたテンプレートから始まっている。
【００３９】
それゆえ、基本的には、先の実施の形態の１つが、前の参照番号１０が付されたフィラメントの１つと同一の構造を持った基板を得るために使用され、図１１（ａ）において参照番号１０Ａが付されている上記基板の上に、最終製品を得るために必要とされる、例えばタングステンなどの材料２４からなる層がスパッタリング又はＣＶＤにより図１１（ｂ）に示すように堆積され、それにより材料２４がテンプレートとして働く上記基板１０Ａの柱１２Ａを覆う。
【００４０】
それから、図１１（ｄ）における空洞１５を備えた正のナノ多孔構造のフィラメント１３を得るために基板１０Ａが選択エッチングにより除去される。
【００４１】
上述した最初の３つの実施の形態にしたがって得られる基板１０Ａは、タングステンからなることは必要でない。変形例では、図８−９にしたがって得られる基板１０Ａ上に、図１２（ａ）（ｂ）に示すように金属セリグラフィクペースト２５を堆積させて、図１２（ｃ）に示すように焼結させる。それから、図１２（ｄ）に示す正のナノ多孔構造を有するフィラメント１３を得るために基板１０Ａを選択エッチングにより除去する。
【００４２】
第５の実施の形態．
また、本発明に係るこの実施の形態のプロセスは、参照番号１３が付された正のナノ構造を作製することを目的とし、スパッタリング又は電子ビーム蒸着によりアルミニウム層６がタングステン基板２の上に堆積される図２〜５に示されるものと同じ初期ステップを含み、第２陽極酸化の間にアルミナ１が成長するための優先的な領域を持った基板２を提供するために、アルミニウム６の第１の陽極酸化（図３）とエッチングステップ（図４）が続く。アルミナ１の障壁層５が除去されて、図１３（ａ）に示すようにポア４が開口される。これに続いて反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）がなされ、図１３（ｂ）に示すように基板２においてアルミナ１のポア４の開口底部が選択的に掘り返される。残ったアルミナ１は、タングステン基板が規則的なナノメータサイズの空洞１５を有する本体１４を形成するように結局は除去される（このようにして、所望のフィラメント１３が得られる）。
【００４３】
反応性イオンエッチングステップは、必要に応じて選択的ウェットエッチングステップ又は電気化学エッチングステップにより置き換えることができる。
【００４４】
第６の実施の形態．
この実施の形態のプロセスは、図６のフィラメント１０のような負の構造を作ることを目的としており、最初の数ステップは、先の実施の形態と同様である。したがって、対応するタングステン基板2の上に規則的なアルミナフィルム1を得た後、図14(b)に示す如く、基板2の上にポアを開口させるように障壁層5が除去される。 それに続いて、パルス電流を用いた電気化学法により概略が図14(b)に示されるように、タングステン合金26が堆積され、次に、図14(c)に示される所望のフィラメント10を得るために、残ったアルミナ1と基板2が除去される。
【００４５】
プロセスは、最初にアルミナ1のポア4の中にタングステン堆積用の濃縮された電解質溶液を準備することを含む。その電解質は、それが溶液中のイオンの十分な濃度を確保することになるので正確にポアを埋めるために大変重要である。
【００４６】
パルス電流ステップは、高いアスペクト比を持った構造の複製を可能にし、次のものを含む。
i）正の電流の印加によるタングステン合金２６の堆積、アルミナ1で作られたカソードとその基板２の近くの溶液の改質につながる。
ii）溶液が再びカソード付近で混合されるための電流が印加されない緩衝時間、
iii）カソードの上に先に堆積された合金26の一部が除去されるように設定された負の電流の印加、これにより堆積表面の良好なレベリングを可能にする。
ステップi)、ii)、及びiii)、は、それぞれ数ミリセカント続き、所望の構造が得られるまで、周期的に繰り返される。
【００４７】
第７の実施の形態．
この実施の形態は、タングステンで作られる必要はないけれど、先の実施の形態から得られる負の構造を持った基板から出発してフィラメント13のような正のナノ構造を作ることを目的する。テンプレートとして働く上述の負の構造を持った基板は図15(a)において10Aの符号が付されている。
【００４８】
タングステン層２７は、図１５（ｂ）に示すように基板１０Ａの上に、ＣＶＤ又はスパッタリングによって堆積される。そして、基板１０Ａを除去するために選択エッチングが行われ、これにより、図１５（ｃ）に示されるようなタングステンナノポーラス構造を有する所望のフィラメント１３が得られる。 
【００４９】
第８の実施の形態．
この実施の形態は、図６のフィラメント１０のような負のナノ構造を作ることを目的とし、その最初の数ステップは、図２−５に示されているものと同様であり、アルミニウム層６をスパッタリング又は電子ビーム蒸着によりタングステン基板２上に形成すること(図２)、続くアルミニウム６の第１陽極酸化(図３)とエッチングステップ(図４)を、第２陽極酸化(図５)においてアルミナ１の成長用の好ましい領域を持った基板２を提供するために含む。
【００５０】
これに、アルミナ１のポア４の下で起こる後述の局在成長のためのタングステン基板２の陽極酸化を含むステップが続く。上記ステップは、図１６（ａ）に示すように、最初にアルミナ１からなる障壁層5を破壊し、それから、アルミナポアの中の成長を保つことからなる基板２の表面レリーフ２Ａの形成を含む。
【００５１】
図１６（ｂ）に示す負のナノ構造を持った所望のフィラメント１０を得るために、Ｗ／Ｗ酸化による選択エッチングによりアルミナ1が除去される。
【００５２】
この実施の形態は、アルミニウムと同様な化学的電気的コンディションの下で陽極酸化できるタングステンやタンタルのようないくつかの金属の典型的な特質に基づいていることに注目すべきである。上述したように、上記陽極酸化は、アルミナ１のポア４の低い部分で起こり、それにより、基板２の表面を直接構成する。
【００５３】
第１０の実施の形態．
この実施の形態は、先の実施の形態により得られる１つの負の構造を持った基板から出発して、図７のフィラメント１３のような正のナノポーラス構造を作ることを目的とする。テンプレートとして働いているその基板は、図１７（ａ）において参照番号１０Ａが付されている。
【００５４】
タングステン合金２７は、基板１０Ａ上に電気化学堆積、ＣＶＤ又はスパッタリングにより、図１７（ｂ）に示すように堆積される。基板１０Ａは、その後選択エッチングにより除去され、これにより、正のナノポーラス構造を持った所望のフィラメント１３が得られる。
【００５５】
上述したことから、推定することができる。説明したすべての本発明にかかる実施の形態のプロセスは、アルミナ層1を使用することを含む。すなわち、アルミナ層1は、場合により、直接的にナノメーターサイズの構造１０を持った所望のフィラメントを得るためにテンプレートとして働くか、続く所望のフィラメント１３の構成のためのテンプレート１０Ａを得るために使用されるかのいずれかとして使用される。
【００５６】
本発明は、白熱光源用のフィラメント、及び電流が流れることによって白熱することが可能なフィラメントに関する異なる形状に基づくより一般的な部品の構成のために特有の利点を持っている。本発明に係るエミッターが上述した技術にしたがって重ねられる層構造の形態の多孔質アルミナを用いて構成された複数の層によって作られうることを注目すべきである。
【００５７】
記述したプロセスは、たとえばタングステンからなる1又は2以上のフィラメントの表面、たとえば、可視光中のフィラメントからの電磁放射を最大化するための微細な凹凸を含む反射防止微細構造をたとえば簡単に作ることを可能にする。本発明は、他の光学結晶構造を作るために好適に適用できる。たとえば、たとえば、規則的なマイクロ空洞が連続して存在することによって特徴付けられ、屈折率がタングステン又は使用されている他の材料とは異なる媒質において、タングステン又は他の適当な材料で作られる構造を作るために、好適に適用できる。
【００５８】
本発明の基本的な考えに基づき、詳細な構成及び実施の形態は、上述した内容及び単に例示した例から広く変形することが可能であることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】多孔質アルミナフィルムの一部分の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示されたアルミナフィルムを作製するフィルム形成プロセスの１つのステップを示す略図である。
【図３】図１に示されたアルミナフィルムを作製するフィルム形成プロセスの１つのステップを示す略図である。
【図４】図１に示されたアルミナフィルムを作製するフィルム形成プロセスの１つのステップを示す略図である。
【図５】図１に示されたアルミナフィルムを作製するフィルム形成プロセスの１つのステップを示す略図である。
【図６】本発明にしたがって作製することができる第１のナノ構造エミッターの一部の概略構成を示す斜視図である。
【図７】本発明にしたがって作製することができる第２のナノ構造エミッターの一部の概略構成を示す斜視図である。
【図８】図６に示すようなナノ構造エミッターを作ることができる本発明に係る一プロセスの実施の形態を示す概略断面図である。
【図９】図６に示すようなナノ構造エミッターを作ることができる本発明に係る他のプロセスの実施の形態を示す概略断面図である。
【図１０】図６に示すようなナノ構造エミッターを作ることができる本発明に係るさらに異なるプロセスの実施の形態を示す概略断面図である。
【図１１】図７に示すようなナノ構造エミッターを作ることができる本発明に係る一プロセスの実施の形態を示す概略断面図である。
【図１２】図７に示すようなナノ構造エミッターを作ることができる本発明に係る他のプロセスの実施の形態を示す概略断面図である。
【図１３】図７に示すようなナノ構造エミッターを作ることができる本発明に係るさらに異なるプロセスの実施の形態を示す概略断面図である。
【図１４】図６に示すようなナノ構造エミッターを作ることができる本発明に係る異なる別のプロセスの実施の形態を示す概略断面図である。
【図１５】図７に示すようなナノ構造エミッターを作ることができる本発明に係る異なる別のプロセスの実施の形態を示す概略断面図である。
【図１６】図６に示すようなナノ構造エミッターを作ることができる本発明に係る別のプロセスの実施の形態を示す概略断面図である。
【図１７】図７に示すようなナノ構造エミッターを作ることができる本発明に係る別のプロセスの実施の形態を示す概略断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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