(57)【要約】【課題】異なる長さのナノワイヤの集団から所定の長さのナノワイヤを分離し、基板上に固定化するためのナノワイヤ固定化方法を提供する。【解決手段】第１の固定化部位と第２の固定化部位が所定の長さ離れて配置してある基板を準備する工程：第１の固定化部位に選択的に固定化される第１の末端と、第１の末端とは他の末端に第２の固定化部位に選択的に固定化される第２の末端を有するナノワイヤを準備する工程；第１の末端を第１の固定化部位に固定化する工程；基板上に固定化したナノワイヤを第１の固定化部位から第２の固定化部位へ向かう方向に配向させる工程；第２の固定化部位に接する第２の末端を第２の固定化部位に固定化する工程；第１の固定化部位に固定化している第１の末端を、基板から解離させる工程；及び第１の末端と第２の末端のいずれもが基板から解離しているナノワイヤを除去する工程を上記順序で含むことを特徴とするナノワイヤ固定化方法。【選択図】図４
2012238701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる長さのナノワイヤの集団から所定の長さのナノワイヤを分離し、基板上に固定化するためのナノワイヤ固定化方法であって、
（１）第１の固定化部位と第２の固定化部位を有し、前記第１の固定化部位と前記第２の固定化部位が所定の長さだけ離れて配置してある基板を準備する第１の工程、
（２）前記第１の固定化部位に選択的に固定化される第１の末端と、前記第1の末端とは他の末端に前記第２の固定化部位に選択的に固定化される第２の末端を有するナノワイヤを準備する第２の工程、
（３）前記第１の末端を前記第1の固定化部位に固定化する第３の工程、
（４）前記基板上に固定化したナノワイヤを前記第１の固定化部位から前記第2の固定化部位へ向かう方向に配向させる第４の工程、
（５）前記第２の固定化部位に接する前記第２の末端を前記第２の固定化部位に固定化する第５の工程、
（６）前記第１の固定化部位に固定化している前記第１の末端を、前記基板から解離させる第６の工程、および
（７）前記第１の末端と前記第２の末端のいずれもが前記基板から解離しているナノワイヤを洗浄により前記基板から除去する第７の工程、
を上記の順序で含むことを特徴とするナノワイヤ固定化方法。
【請求項２】
前記第３の工程および前記第５の工程において、ナノワイヤの末端の前記基板への固定化は、ナノワイヤの末端と固定化部位の間に化学結合を形成することによってなされ、
前記第６の工程において、前記第１の末端の前記基板からの解離は、前記第１の末端と前記基板との間の化学結合の解離によってなされる
ことを特徴とする請求項１に記載のナノワイヤ固定化方法。
【請求項３】
前記第７の工程の後に、
（８）前記基板上に固定化したナノワイヤを配向させる第８の工程、
を含むことを特徴とする請求項２に記載のナノワイヤ固定化方法。
【請求項４】
前記第８の工程の後に、
（９）前記第１の末端を再び基板上に固定化する第９の工程、
を含むことを特徴とする請求項３に記載のナノワイヤ固定化方法。
【請求項５】
外部刺激によって結合・解離を繰り返せる化学結合を介して前記第１の末端を前記基板に固定化する
ことを特徴とする請求項４に記載のナノワイヤ固定化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノワイヤの固定化方法に関する。より詳細には、所定の長さのナノワイヤを選択、分離し、基板上に固定化させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体加工技術の進展に伴い、従来の平面型スケーリングでは所望の特性を実現することが困難になっている。また設計寸法の縮小に伴い短チャネル効果等の要因も顕在化しつつあるため、単純な設計寸法縮小以外のブレークスルーが必要になっている。その中で、半導体のナノワイヤは、伝達特性の良いトランジスタを得られる可能性などから注目を集めている。加えて、非常に大きな表面体積比を有するという特徴から、センサへの応用面からも注目されている。ナノワイヤの作製技術としては、リソグラフィーとエッチングを用いて作製するトップダウン法と、ＶＬＳ（気相−液相−固相）法に代表されるボトムアップ法が挙げられる。ボトムアップ法を用いることによって、例えば、直径が５００ｎｍサイズ以下の円形の断面を有する単結晶半導体で、結晶欠陥密度の低いナノワイヤが得られる。これらはトップダウンによって作製されるナノワイヤでは得ることの困難な特性である。しかし、ボトムアップ手法は、その成長方位や位置制御の困難性から未だ半導体デバイスとしての実用化には至っていないのが実情である。デバイス化の手法として、成長させたナノワイヤを溶液中で超音波などの刺激によって基板から遊離させ、回収した後、別の基板上に塗布し、水平に配置した後両端に電極を形成するという手法が提案されている。この製法では、ナノワイヤは基板表面にランダムにレイアウトされるため、特性再現性良くデバイスを作製するのは困難である。これに対し、ナノワイヤの向き、方向を制御するための手法が特許文献１に提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１９３３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の固定化方法においては、長さの異なるナノワイヤが分散液中に存在する場合、長さの異なるナノワイヤが全て同時に固定化されてしまう。例えば２端子以上の素子に結合する構成要素として用いる場合，所望の長さよりも短いワイヤが固定化され、素子として機能しないことが想定される。また所望の長さよりも長いナノワイヤが固定化され、電極との接触面積が変動することも想定される。加えて、既報（Ｈ．Ｓｃｈｍｉｄ．ｅｔ．ａｌ、ＮａｎｏＬｅｔｔｅｒ  ２００９、９、ｐ１７３）に示されるような径と長さの相関性を考慮すると、長さの異なるナノワイヤは径も異なることが想定される。
【０００５】
本発明は、ナノワイヤを構成要素として用いる素子の作製歩留まりや特性の改善のため、所望の長さのワイヤを精査に分離し、所望の位置に固定化する方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、
異なる長さのナノワイヤの集団から所定の長さのナノワイヤを分離し、基板上に固定化するためのナノワイヤ固定化方法であって、
（１）第１の固定化部位と第２の固定化部位を有し、前記第１の固定化部位と前記第２の固定化部位が所定の長さだけ離れて配置してある基板を準備する第１の工程、
（２）前記第１の固定化部位に選択的に固定化される第1の末端と、前記第1の末端とは他の末端に前記第２の固定化部位に選択的に固定化される第２の末端を有するナノワイヤを準備する第２の工程、
（３）前記第１の末端を前記第1の固定化部位に固定化する第３の工程、
（４）前記基板上に固定化したナノワイヤを前記第１の固定化部位から前記第2の固定化部位へ向かう方向に配向させる第４の工程、
（５）前記第２の固定化部位に接する前記第２の末端を前記第２の固定化部位に固定化する第５の工程、
（６）前記第１の固定化部位に固定化している前記第１の末端を、前記基板から解離させる第６の工程、および
（７）前記第１の末端と前記第２の末端のいずれもが前記基板から解離しているナノワイヤを洗浄により前記基板から除去する第７の工程、
を上記の順序で含むことを特徴とするナノワイヤ固定化方法である。
【０００７】
また、前記第７の工程の後に、さらに
（８）前記基板上に固定化したナノワイヤを配向させる第８の工程、および
（９）前記第１の末端を再び基板上に固定化する第９の工程、
を上記順序で含むことがより好ましい。
【０００８】
さらに、前記第３の工程および前記第５の工程において、ナノワイヤの末端の前記基板への固定化は、ナノワイヤの末端の結合部位と基板の固定化部位の間に化学結合を形成することによってなされ、
前記第６の工程において、前記第１の末端の前記基板からの解離は、前記第１の末端と前記基板との間の化学結合の解離によってなされ、
外部刺激によって結合・解離を繰り返すことができる化学結合を介して前記第１の末端を前記基板に固定化することがより好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、請求項１に記載のナノワイヤ固定化方法を用いることで、所望の長さのナノワイヤを選択的に固定化させることが可能となる。また、請求項８に記載のナノワイヤの固定化方法を用いることで、所望の長さのナノワイヤを選択的にかつ配向して固定化することができる。従って、ナノワイヤを構成要素として用いる素子の作製歩留まりや特性が改善される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明において用いられる基板を模式的に示した図である。
【図２】本発明において用いられるナノワイヤを模式的に示した図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる接続領域の形成及び解離を説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかるナノワイヤ固定化工程を説明する図であり、（ａ）〜（ｇ）の各左側の図は種々のナノワイヤと固定化部位との位置関係を説明する概略的平面図であり、各右側の図はそれぞれ左側の図に対応して個々のナノワイヤと固定化部位との位置関係を個別に説明する概略的側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施形態を図、実施例等を使用して説明する。なお、これらの図、実施例等および説明は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。本発明の趣旨に合致する限り他の実施の形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。
【００１２】
（実施形態）
本発明による固定化方法の実施形態は、
異なる長さのナノワイヤの集団から所定の長さのナノワイヤを分離し、基板上に固定化するためのナノワイヤ固定化方法であって、
（１）第１の固定化部位と第２の固定化部位を有し、前記第１の固定化部位と前記第２の固定化部位が所定の長さだけ離れて配置してある基板を準備する第１の工程、
（２）前記第１の固定化部位に選択的に固定化される第1の末端と、前記第1の末端とは他の末端に前記第２の固定化部位に選択的に固定化される第２の末端を有するナノワイヤを準備する第２の工程、
（３）前記第１の末端を前記第1の固定化部位に固定化する第３の工程、
（４）前記基板上に固定化したナノワイヤを前記第１の固定化部位から前記第2の固定化部位へ向かう方向に配向させる第４の工程、
（５）前記第２の固定化部位に接する前記第２の末端を前記第２の固定化部位に固定化する第５の工程、
（６）前記第１の固定化部位に固定化している前記第１の末端を、前記基板から解離させる第６の工程、および
（７）前記第１の末端と前記第２の末端のいずれもが前記基板から解離しているナノワイヤを洗浄により前記基板から除去する第７の工程、
を上記の順序で含むことを特徴とするナノワイヤ固定化方法である。
【００１３】
また、前記第７の工程の後に、さらに
（８）前記基板上に固定化したナノワイヤを配向させる第８の工程、および
（９）前記第１の末端を再び基板上に固定化する第９の工程、
を上記の順序で含むことがより好ましい。
【００１４】
さらに、前記第３の工程および前記第５の工程において、ナノワイヤの末端の前記基板への固定化は、ナノワイヤの末端の結合部位と基板の固定化部位の間に化学結合を形成することによってなされ、
前記第６の工程において、前記第１の末端の前記基板からの解離は、前記第１の末端と前記基板との間の化学結合の解離によってなされ、
外部刺激によって結合・解離を繰り返すことができる化学結合を介して前記第１の末端を前記基板に固定化することがより好ましい。
【００１５】
＜第１の工程＞
本発明における第１の工程は、第１の固定化部位と第２の固定化部位を有し、前記第１の固定化部位と前記第２の固定化部位が所定の長さだけ離れて配置されている基板を準備することを特徴とする。
【００１６】
本発明で用いられる基板を図１に示す。本発明における基板は、後述するナノワイヤと方法を用いることにより、異なる長さのナノワイヤの集団から所望の長さのナノワイヤを選択的に固定化することを可能とする基板である。
【００１７】
本発明で用いられる基板１は後述する第1の固定化部位２と第２の固定化部位３を設置可能な材料である限り、形状、構成等は特に限定されない。固定化されたナノワイヤを有する基板を電界効果型トランジスタ等のデバイスとして用いる場合、基板としては絶縁体からなる材料を用いることが好ましい。例えば、絶縁体として、ガラス、炭化物、窒化物、酸化物、高分子材料からなるプラスチック類などを用いることができる。
【００１８】
本発明で用いられる基板１は第１の固定化部位と第２の固定化部位を有する。各固定化部位は基板上の特定の領域に配置する。図１（ａ）に示すように、第１の固定化部位２は第１の固定化部位を配置する領域１６の中に単数配置しても複数配置してもよい。同様に第２の固定化部位３は第２の固定化部位を配置する領域１７の中に単数配置しても複数配置してもよい。
【００１９】
図１（ｂ）に示すように、第１の固定化部位を配置する領域１６と第２の固定化部位を配置する領域１７は基板１上に複数存在していてもよい。第１の固定化部位を配置する領域と第２の固定化部位を配する領域はそれぞれナノワイヤの両末端を固定化する為、第１の固定化部位を配置する領域と第２の固定化部位を配置する領域は、基板上に同数存在することが好ましい。
また、これらの領域は、後述する第４の工程、第８工程においてナノワイヤを配向させた時に、ナノワイヤ同士が干渉するような配置にしてはならない。
即ち、第４の工程でナノワイヤを配向させる方向１８に対し、第１の固定化部位を配置する領域と別の第１の固定化部位を配置する領域を、ナノワイヤの長さ２０よりも大きく離して配置することが好ましい。より具体的にはナノワイヤの長さ２０よりも１μｍ以上長く離すことがより好ましい。
また、第８の工程でナノワイヤを配向させる方向１９に対し、第２の固定化部位を配置する領域と別の第２の固定化部位を配置する領域を、ナノワイヤの長さ２０よりも大きく離して配置することとが好ましい。より具体的にはナノワイヤの長さ２０よりも１μｍ以上長く離すことがより好ましい。
【００２０】
図１（ｃ）に示すように、第１の固定化部位を配置する領域１６と第２の固定化部位を配置する領域１７はそれぞれ一つの領域内に複数のナノワイヤが固定化できる面積を有する領域として配置しても良い。しかし、後述する第４の工程、第８工程においてナノワイヤを配向させた時に、ナノワイヤ同士が干渉するような固定化部位の配置にしてはならない。即ち、第４の工程でナノワイヤを配向させる方向１８に対し、第１の固定化部位を配置する領域の幅２１は狭いことが好ましく、より好ましくは１００ｎｍ以下の幅にすることが好ましい。また、第８の工程でナノワイヤを配向させる方向１９に対し、第２の固定化部位を配置する領域の幅２２は狭いことが好ましく、より好ましくは１００ｎｍ以下の幅にすることが好ましい。
【００２１】
また、ナノワイヤの両末端の結合部位を選択的に固定化するために、第１の固定化部位と第２の固定化部位は互いに異なる物質で形成されていることが好ましい。
本発明における基板は、前記第１の固定化部位と前記第２の固定化部位が所定の長さだけ離れて配置されていることを特徴とする。第２の固定化部位は、第１の固定化部位から、第４の工程でナノワイヤを配向させる方向に、所定の長さだけ離れて配置することが好ましい。
【００２２】
このように、基板の所定の位置に固定化部位を配置する方法としては、固定化部位を有する化合物を位置選択的に基板上に配置する方法が好ましい。位置選択的な配置には、フォトリソグラフィ法を利用し、基板の一部のみを活性化し、他の部分は不活性化する方法が一般的に用いられる。活性化とは特定の化合物と反応を起こし得る状態にすることであり、不活性化とは前記反応が起きない状態にすることである。例えば、シリコン基板上にシランカップリング反応を用いて固定化部位を配置する場合について説明する。基板を洗浄し、末端にアルキル鎖を有するシランカップリング剤を含む溶液に浸漬させ、基板をアルキル鎖即ち不活性基でコーティングする。次に、第１の固定化部位２を配置する領域１６以外をマスクでカバーし、真空紫外照射を行う。その結果マスクでカバーされていない領域、即ち第１の固定化部位２を配置する領域１６は不活性なアルキル基が除去され、基板表面が露出した状態、即ち活性化した状態となる。次に第１の固定化部位２を有するシランカップリング剤を含む溶液に基板を浸漬させることによって、第１の固定化部位２を基板１上の活性化した領域に結合させる。同様に、第２の固定化部位３を配置する領域１７以外をマスクでカバーし、真空紫外照射を行い、部分的に基板を露出させる。次に第２の固定化部位３を有するシランカップリング剤を含む溶液に浸漬させることによって、第２の固定化部位３を基板１上に結合させる。この結果、基板の各所定位置に第１の固定化部位２と第２の固定化部位３を有する基板１を得ることができる。
【００２３】
＜第２の工程＞
本発明における第２の工程は、前記第１の固定化部位に選択的に固定化される第1の末端と、前記第1の末端とは他の末端に前記第２の固定化部位に選択的に固定化される第２の末端を有するナノワイヤを準備することを特徴とする。
【００２４】
本発明で用いられるナノワイヤ４とは、例えば材質は半導体、金属、誘電体、もしくはそれらの複合体からなる。半導体材料としては、シリコン、ゲルマニウム等のIV属半導体、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等のIII−Ｖ属化合物半導体、ＳｉＣ等を用いることができる。金属材料としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｔｉ等を用いることができる。誘電体としては、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＨｆＯ２、Ａｌ２Ｏ３等を用いることができる。
【００２５】
これらの材料からなる複合体は、例えばＶＬＳ（ｖａｐｏｒ−ｌｉｑｕｉｄ−ｓｏｌｉｄ）法を用いて形成することが可能である。
【００２６】
また、本発明で用いられるナノワイヤ４は、概ね１μｍ以下の直径、１μｍ以上の長さからなるものを指すが、上記以外のサイズのワイヤを本発明の適用範囲から除外するものではない。
【００２７】
また、本発明で用いられるナノワイヤ４を図２に示す。ナノワイヤ４は第１の末端１１に第１の結合部位５を単数のみならず複数有していても良く、同様に第２の末端１２に第２の結合部位６を単数のみならず複数有していても良い。また第１の結合部位と第２の結合部位は異なる物質からなることが好ましい。この結合部位に前記固定化部位と選択的に反応する官能基を用いることで、ナノワイヤの末端と基板上の固定化部位との選択的な固定化が可能となる。ナノワイヤの末端に結合部位を付与する方法としては以下のような方法がある。ナノワイヤの末端が金の場合、結合部位を有するチオール化合物を用いて、金−チオール結合を介して結合部位をナノワイヤの末端に付与することができる。また、ナノワイヤの末端が酸化シリコンの場合、結合部位を有するシランカップリング剤を用いて、シランカップリング反応を行うことにより結合部位を末端に付与することができる。尚、この結合部位は、ナノワイヤ末端のみに付与されることが好ましい。よって、ナノワイヤの末端と側面が同じ官能基を有している場合、側面を他の官能基、より好ましくは反応に不活性な官能基でコーティングすることが好ましい。不活性な官能基としてはアルキル基などがある。
【００２８】
一方、本発明における第１の結合部位と第２の結合部位は、互いに異なる物質からなる部位であることが好ましい。ナノワイヤの両末端に互いに異なる物質からなる結合部位を付与する方法として、以下の手順を用いることができる。
【００２９】
基板上で金触媒を介してＶＬＳ成長させてナノワイヤを作製する。ＶＬＳ成長により作製されたナノワイヤは片末端にのみ金触媒が存在するので、本発明に好適に用いられる。第１の結合部位５を有するチオール化合物を含む溶液中にこの基板を浸漬させることで、ナノワイヤの第１の末端１１に第１の結合部位を付与する。次に、この基板に超音波を照射して、ナノワイヤ４を基板から取り外した後、無電解金メッキ溶液を用いてナノワイヤ４の第２の末端１２に金を析出させる。最後に、第２の結合部位６を有するチオール化合物を含む溶液中にナノワイヤ４を浸漬させることで、ナノワイヤ４の第２の末端に第２の結合部位６を付与する。この結果、第１の末端１１に第１の結合部位５と、第２の末端１２に第２の結合部位６を付与したナノワイヤ４を得ることができる。
【００３０】
また両末端に互いに異なる物質からなる結合部位を付与する別の方法としては以下の手順を用いることができる。基板上で金触媒を介してＶＬＳ成長させたナノワイヤ４を作製し、末端にアルキル鎖を有するシランカップリング剤を含む溶液に浸漬させ、ナノワイヤ４の側面をアルキル鎖でコーティングする。次にヨウ化カリウム溶液を加えることにより、金を溶解させ、ナノワイヤ４の第１の末端１１を露出させる。次に第１の結合部位５を有するシランカップリング剤を含む溶液に浸漬させ、第１の末端１１に第１の結合部位５を付与する。次に、この基板に超音波を照射し、ナノワイヤ４を基板から取り外し、第２の末端１２を露出させる。最後にナノワイヤ４を末端に第２の結合部位６を有するシランカップリング剤を含む溶液に浸漬させ、第２の末端１２に第２の結合部位６を付与する。この結果、第１の末端１１に第１の結合部位５と、第２の末端１２に第２の結合部位６を付与したナノワイヤ４を得ることができる。
【００３１】
このようにして作製したナノワイヤには所望の長さのナノワイヤだけでなく、所望の長さ以外のナノワイヤが含まれてしまう。このため、所望の長さのナノワイヤのみを選択的に基板に固定化する必要がある。
【００３２】
＜第３の工程＞
本発明における第３の工程は、前記第１の末端を前記第１の固定化部位に固定化することを特徴とする。図４（ａ）は本工程を示した図である。本工程ではナノワイヤの第１の末端と基板とを接続し、ナノワイヤの片端のみを基板に固定化することを目的とする。
【００３３】
本発明おける固定化は前述の結合部位と固定化部位が結合することによって成されることが好ましい。本発明で用いられる固定化部位と結合部位とは、互いに選択的に結合し、接続領域を形成する。この接続領域の形成によってナノワイヤは基板上に固定化される。第３の工程により、接続領域がナノワイヤの片末端だけに形成されていても、ナノワイヤは基板上に固定化される。
【００３４】
図３（ａ）に接続領域を形成する前のナノワイヤと基板を、図３（ｂ）に接続領域を形成した後のナノワイヤと基板を示す。
【００３５】
接続領域は図３（ｂ）に示すようにナノワイヤが基板に固定化された時、ナノワイヤの末端から基板までの領域を指す。この接続領域は電場や、磁場、化学結合を用いて形成することが可能であり、化学結合によって形成されることが好ましい。また、一つの接続領域が複数の化学結合によって形成されていてもよい。
以下、第１の固定化部位と第１の結合部位の間に形成する接続領域を第１の接続領域とする。第1の固定化部位と第1の結合部位は接触しただけで、第１の接続領域を形成してもよく、接触した状態に外部刺激を加えることによって第１の接続領域を形成してもよい。
外部刺激としては、酸、塩基、反応試薬、光、熱、電場、磁場などがある。
【００３６】
外部刺激が酸、塩基、または反応試薬を含む場合、酸、塩基、反応試薬を液体と混合し、その液体を基板上に流すことにより外部刺激を加えることが好ましい。また、この液体は酸、塩基、反応試薬が溶解する液体を用いることが好ましい。接続領域の形成後は、酸、塩基、反応試薬を含まない液体を用いて基板を洗浄することにより、酸、塩基、反応試薬を基板から除去することができる。
【００３７】
外部刺激に光が含まれる場合、基板に光を照射することによって外部刺激を加え、照射している光を消すか遮断することにより外部刺激を除去することが好ましい。また、照射する光の光路中は該光を透過する物質を用いることが好ましい。
【００３８】
外部刺激に電場または磁場が含まれる場合、基板に電場または磁場を印加することによって外部刺激を加え、電場または磁場の印加を解除することにより外部刺激を除去することが好ましい。
【００３９】
外部刺激に熱が含まれる場合、基板を加熱・冷却するか、高温・低温の液体・気体を基板に流すことによって、外部刺激を加えるまたは除去することが好ましい。
【００４０】
また、第1の固定化部位と第1の結合部位の接触には、ナノワイヤを分散させた溶液と基板を接触させて行うことが好ましい。ナノワイヤは溶液に分散させることにより、固定化時におけるナノワイヤの凝集を防止し、ナノワイヤ各々を所定位置、所定の向きに固定化することが可能となる。
【００４１】
ナノワイヤを分散させた溶液の調製は、前記第２の工程で作製したナノワイヤを所定の溶液に分散させる。また、溶液に超音波の照射等を用いると効率的にナノワイヤを分散させることができる。また、溶液中に塩を加えたり、緩衝液を用いて溶液のｐＨを調製したりすることで、ナノワイヤの凝集を防ぐことも可能である。また、固定化されたナノワイヤ４を電界効果型トランジスタ等のチャネルとして用いる場合、ナノワイヤを分散させる溶液には純水、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、有機塩を含む溶液を用いることが好ましい。これは、ナノワイヤ４内へのアルカリ金属混入によるデバイス性能の低下を防止するためである。
【００４２】
また、第３の工程における第１の接続領域の形成は選択的でなければならない。選択的とは、第1固定化部位と第２の結合部位の間、第２の固定化部位と第１の結合部位の間、第２の固定化部位と第２の結合部位の間、第１の結合部位と第２の結合部位の間、第２の結合部位同士の間で結合しないことである。また、第１の結合部位同士の間でも結合しないことがより好ましい。尚、後述する第４、第６、第７の工程においてナノワイヤの末端と基板またはナノワイヤ同士は結合しないことが好ましい。また第５の工程において第１の接続領域を形成しないことが好ましい。
【００４３】
尚、基板の固定化部位とナノワイヤの結合部位との反応性を高めるために、基板と固定化部位の間、ナノワイヤの末端と結合部位の間にそれぞれに１ｎｍから１０ｎｍ程度のリンカーを有していることが好ましい。図３（ａ）は基板１を側面から見た図を示す。接続領域が化学結合によって形成される場合、基板１と固定化部位２の間にリンカー１３を有すること、ナノワイヤの末端と結合部位５の間にリンカー１３を有することにより、固定化部位と結合部位の自由度が高まり接触しやすくなる。このため、接続領域の形成が容易となる。
【００４４】
＜第４の工程＞
本発明における第４の工程では、前記基板上に固定化したナノワイヤを前記第１の固定化部位から前記第2の固定化部位へ向かう方向に配向させることを特徴とする。図４（ｂ）は本工程を示した図である。尚、本発明における配向とは基板上のナノワイヤを所定の向きに平行に揃えることを意味している。本工程では所望の長さのナノワイヤの第２の末端を選択的に第２の固定化部位に接しさせることを目的とする。
【００４５】
本工程では基板に片端のみ固定化されたナノワイヤを配向し、基板に固定されていないナノワイヤはナノワイヤを配向させる力によって基板から除去される。また、第２の固定化部位は、第１の固定化部位から特定の方向、即ちナノワイヤを配向させる方向に、特定の長さだけ離れて配置されている。したがって、ナノワイヤが配向することにより前記特定の長さ、即ち所望の長さのナノワイヤの第２の末端が選択的に第２の固定化部位に接する。また、所望の長さ以外のナノワイヤの第２の末端は第２の固定化部位とは接していない。
【００４６】
第３の工程においてナノワイヤの片末端のみ接続領域を形成するため、本工程においてナノワイヤを基板上で特定方向に配向させることができる。なぜなら片末端のみ接続領域を形成しているナノワイヤは、ナノワイヤに外力を加えることにより、固定化部位を支点として自由に方向を変えることができるからである。ナノワイヤに外力を加える方法としては、電場や磁場でナノワイヤの片端を引っ張る方法、基板上に流体を流す方法などがあり、本発明においては流体を用いて配向させることが好ましい。
【００４７】
本発明において用いられる流体としては、基板に片端のみ固定化されたナノワイヤを配向させ、かつ基板上に遊離しているナノワイヤを除去する液体もしくは気体である。気体に比べ液体の方がナノワイヤとの摩擦が大きい為、ナノワイヤを配向させる力とナノワイヤを除去する力が強く、より好ましい。液体を用いる場合、揮発性が低く、且つ脱気された液体を用いることが好ましい。このような液体を流路で用いた場合、流路内における酸素の発生や気泡の発生が防止され、流体を効率良くナノワイヤに接触させることができる。例えば、本発明で用いられる流体としては、純水、金属塩緩衝水溶液、酢酸トリエチルアンモニウム塩などのカルボン酸誘導体とアンモニウム誘導体との塩を含む有機塩緩衝水溶液や、イミダゾリウムイオン、ピリジニウムイオンなどの陽イオンとテトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオンなどの陰イオンから成るイオン液体、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジオキサン、Ｎ−メチルピロリドンなどの低揮発性有機溶液などを用いることができる。脱気された液体は、液体を所定時間窒素バブリングすることによって調製される。
【００４８】
本発明では、基板上に流路を設け、送液ポンプを用いて流体を流す方法や、基板を液相から気相へ取り出すことによって、任意の方向に流体を流す方法などを利用し、流体を流すことができる。尚、流体の流速を制御する場合は、流路を用いることが好ましい。本発明で用いられる流路は、リソグラフィーを用いて流路型を作製し、その型にポリマー材料を流し込み、硬化させることで作製される。流路を構成する材料は、基板に対して接着性の高く、成形が容易な材料が好ましく、例えば、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）などが挙げられる。流路上にインレット部とアウトレット部の穴を設け、これらにシリコンチューブを取り付け、送液ポンプにつなぐことで流路内に流体を流すことが可能となる。流路幅は、ナノワイヤ４が流路内で詰まることの無い、十分に広い幅であることが好ましい。例えば、０．１〜５．０ｍｍ幅の流路を用いることができる。
【００４９】
また、本発明において用いられる流体は、ナノワイヤを分散させた溶液と同じ溶液を使用することができる。本工程における流体は、ナノワイヤ４の向きを流体の流れる方向に揃え、且つ固定化部位からナノワイヤが外れない流速で流すことが好ましい。ナノワイヤ４の向きが揃うための流速は、上述の非特許文献（Ｌｉｅｂｅｒ．ｅｔ．ａｌ、Ｓｃｉｅｎｃｅ、２００１、２６、ｐ６３０−６３３）に記載の値を参考にできる。１μｍ以下の直径と１μｍ以上の長さのナノワイヤを流体によって向きを揃える場合、０．０１ｍ/ｓｅｃ以上の流速で流体を流すことによって、該ナノワイヤの向きは流体の流れる方向に揃う。
【００５０】
また、本発明におけるナノワイヤの末端と基板が接している状態とは両者が近接している、即ち固定化部位と結合部位が近接していることであり、その間に結合は存在せず、ナノワイヤの末端は基板に固定化されていない。
【００５１】
＜第５の工程＞
本発明における第５の工程では、前記第２の固定化部位に接する前記第２の末端を前記第２の固定化部位に固定化することを特徴とする。図４（ｃ）は本工程を示した図である。本工程では、所望の長さのナノワイヤの第２の末端を選択的に基板に固定することを目的とする。
【００５２】
本工程では、第４の工程において所望の長さのナノワイヤが選択的に第２の固定化部位に接するようにしたため、本工程において所望の長さのナノワイヤの第２の末端と基板とを接続することができる。本工程では、所望の長さのナノワイヤの両端が基板に固定され、所望の長さ以外のナノワイヤが片端のみが基板に固定化された状態にする。
【００５３】
本工程における固定化は、前述の結合部位と固定化部位が結合し、接続領域を形成することによってなされることが好ましい。以下、第２の固定化部位と第２の結合部位の間に形成する接続領域を第２の接続領域とする。
【００５４】
本工程では、第２の固定化部位と接した第２の末端のみを第２の固定化部位に固定化することが特徴であり、後の工程を経ることにより所望の長さのナノワイヤの分離が可能となる。よって、以降の工程における解離、洗浄において第２の固定化部位に接することが可能となった他の第２の末端は結合してはならない。よって、本工程において、第２の固定化部位と第２の結合部位は接触しただけで、第２の接続領域が形成されてはならず、第２の固定化部位と第２の結合部位が接触した状態に外部刺激を加えることによって第２の接続領域が形成されることが好ましい。また、第２の固定化部位と第２の結合部位が接していない状態で該外部刺激を加えても結合部位は形成しない。したがって、本工程において、所望の長さ以外のナノワイヤの第２の結合部位と第２の固定化部位は接していないため、所望の長さ以外のナノワイヤは第２の接続領域を形成しない。
【００５５】
該外部刺激は第５の工程においてのみ、加えることが好ましい。また、第２の接続領域は、第５の工程においてのみ形成され、その他の工程で形成、解離されてはならず、かつ第５の工程以降も接続領域の形成が維持されなければならない。
【００５６】
電場や磁場といった外部刺激は、その付与によって、接続領域の形成・解離を可能とするが、その接続領域の形成を維持するためには、付与し続けなければならない。つまり、接続領域の維持と形成・解離が同時に起こってしまう。よって、本工程に用いる外部刺激には電場、磁場は不適であり、反応試薬といった外部刺激により化学結合を形成することが好ましい。化学結合は形成後に外力を加えなくても結合を維持することができるからである。尚、本工程における外部刺激は第４の工程で行ったナノワイヤの配向を変化させてはならない。例えば外部刺激を液体によって加える場合、ナノワイヤが配向している向きと同じ方向に液体を流すことにより、ナノワイヤの配向を変化させずに外部刺激を加えることが可能となる。
【００５７】
また、第２の接続領域は第４の工程以前においても、形成されてはならない。そのために第２の固定化部位と第２の結合部位の両方またはいずれかに接続領域の形成を防止する保護基を含んでいても良い。保護基を含む場合、第２の接続領域を形成する前に、保護基を脱保護する必要がある。この脱保護の時、第１の接続領域が解離してはならない。具体的には、第１の接続領域がエステル結合を有する場合、脱保護に酸・塩基を用いることはできず、その他の外部刺激を用いて脱保護できる保護基で保護する必要がある。酸・塩基以外で脱保護する保護基としては光解離性保護基、より具体的にはニトロベンジル基などが知られている。
【００５８】
＜第６の工程＞
本発明における第６の工程では、前記第１の固定化部位に固定化している前記第１の末端を、前記基板から解離させることを特徴とする。図４（ｄ）は本工程を示した図である。本工程では、所望の長さのナノワイヤは第２の接続領域によって片端のみが基板に固定され、所望の長さ以外のナノワイヤは両端とも基板に固定化されていない状態とすることを目的とする。
【００５９】
本工程では、第１の接続領域が電場や磁場によって形成されている場合は、その力を消すことにより第１の末端と基板との解離がなされる。第１の接続領域が化学結合によって形成されている場合は、その化学結合の解離によって接続領域を解離することができる。化学結合の解離は外部刺激を用いて解離することができ、具体的には酸、塩基、反応試薬、光、熱、電場、磁場などがある。しかし、この解離を行う際に、第２の接続領域は解離してはならない。第１の接続領域のみに外部刺激を加えるか、第１の接続領域に選択的に作用する外部刺激を用いて、第１の接続領域を解離させることが好ましい。尚、図３（ｃ）、図３（ｄ）、図３（ｅ）に示すように、ナノワイヤの第１の末端が基板から解離されれば、接続領域のどの部分が解離してもよい。また図３（ｆ）のように接続領域が全て分解されてもよい。ただし、後述する第８の工程において、再び第１の末端を基板に固定する場合、第８の工程を行う場合は図３（ｃ）、図３（ｄ）、図３（ｅ）に示すように、特定の結合を選択的に解離させることが好ましい。図３（ｆ）のように接続領域を全て分解してしまうと基板への固定化部位が無くなってしまうためである。
【００６０】
＜第７の工程＞
本発明における第７の工程では、前記第１の末端と前記第２の末端のいずれもが前記基板から解離しているナノワイヤを洗浄により前記基板から除去することを特徴とする。図４（ｅ）は本工程を示した図である。本工程では前記第６の工程において両端とも基板から解離させたナノワイヤを基板から除去することにより、基板上に所望の長さのナノワイヤのみを残し、固定化されている状態とすることを目的とする。
【００６１】
本工程では流体を流すことにより、ナノワイヤを除去することが好ましい。また前記第６の工程により、所望の長さ以外のナノワイヤは両端が基板に固定化されていない状態となっている。そのため、基板に流体を流すことにより、基板上から所望の長さ以外のナノワイヤを除去することができる。一方、所望の長さのナノワイヤは片末端が基板に固定化されているため、基板に流体をながしても除去されることはない。
【００６２】
基板から所望の長さ以外のナノワイヤを除去した結果、所望の長さのナノワイヤが選択的に固定化された基板を得ることができる。
【００６３】
＜第８の工程＞
本発明における第８の工程程では、前記第７の工程の後に、前記基板上に固定化したナノワイヤを配向させることを特徴とする。図４（ｆ）は本工程を示した図である。本工程後では、このナノワイヤを利用して作製する所望のデバイス形状に合わせて、所望の長さのナノワイヤを所望の向きに配向させることを目的とする。即ち本工程により、特許文献１に記載のナノワイヤの向き、方向を制御するための手法に加え、さらに所望の長さのナノワイヤみが固定化された状態を実現できる。また、本工程においてナノワイヤの第１の末端を再度固定化する領域に接するようにナノワイヤを配向させることにより、後述する第９の工程で第１の末端を再び基板に固定化することが可能となる。
【００６４】
＜第９の工程＞
本発明における第９の工程程では、前記第１の末端を再び基板上に固定化することを特徴とする。図４（ｇ）は本工程を示した図である。所望のデバイスを作製するために、配向させたナノワイヤを基板上に固定化することが目的であり、固定化位置や配向の向きは、所望のデバイス形状に合わせて任意に設定出来る。本工程においてナノワイヤは両末端が固定されるため、ナノワイヤは流体中においても、配向を維持できる状態となる。これにより所望のデバイスを作製するプロセスにおいて、流体を用いたプロセスが可能となる。流体を用いたプロセスが可能となることにより、ナノワイヤを用いたデバイスの設計の幅を大きく広げることができる。尚、片端のみが固定されたナノワイヤを流体を用いたプロセスに適応することは、ナノワイヤの配向が乱れてしまう可能性があり、好ましくない。
【００６５】
本工程では第６の工程で、解離した接続領域を再生してもよいし、その他の結合により再固定してもよい。前者の場合、接続領域に外部刺激によって、解離・再結合が可能な化学結合が含まれており、この化学結合を介して第１の末端と基板が固定化されていることが好ましい。解離・再結合が可能な官能基としてはエステル結合、ジスルフィド結合などかある。エステル結合は酸・塩基を加えることによりカルボキシル基と水酸基に解離できる。ここにカップリング剤、より具体的にはカルボジイミドなどの反応試薬を加えることによりエステル結合を再結合することができる。ジスルフィド結合は、還元剤、より具体的にはジチオトレイトール（ＤＴＴ）などの反応試薬を加えることにより二つのチオール基に解離できる。ここに酸化剤、より具体的には過酸化水素などの反応試薬を加えることによりジスルフィド結合を再結合することができる。また、ジスルフィド結合を形成する時は、ナノワイヤの末端同士のチオール結合でもジスルフィド結合を形成する可能性があるので、チオールを有するナノワイヤの末端同士を離した状態でジスルフィド結合を形成することが好ましい。
【００６６】
解離・再結合が可能な化学結合は、第３の工程における結合部位と固定化部位との結合反応により形成されてもよく、また、第１の結合部位とナノワイヤ末端の間、もしくは第１の固定化部位と基板の間に形成されていてもよい。
【００６７】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【実施例１】
【００６８】
本実施例では第１の固定化部位にカルボキシル基、第１の結合部位に水酸基、第２の固定化部位にアミノ基、第２の結合部位にニトロベンジル基で保護したカルボキシル基を有するナノワイヤと基板を用いて、基板上にナノワイヤを固定化させる。
【００６９】
（固定化部位を有する基板の作製）
まずシリコンウェハに大気中で５分間UV照射し、その後、所定濃度のオクタデシルトリメトキシシラン（ODS）溶液に一晩浸漬しシリコン表面全面をODSでコーティングする。
次にマスクを用いてシリコン基板上の第１の固定化部位を形成する場所のみに真空中で紫外線を５分照射し、ODSのコーティングを部分的に除去する。この基板を所定濃度の３−アミノプロピルトリエトキシシラン（APTES）溶液に浸漬し、基板洗浄後に更に、所定濃度の無水マレイン酸溶液に浸漬し、カルボキシル基が基板の表面に露出した第１の固定化部位を形成する。
次にマスクを用いてシリコン基板上の第２の固定化部位を形成する場所のみに真空中で紫外線を５分間照射し、ＯＤＳのコーティングを部分的に除去する。この基板を所定濃度の１１−アミノウンデシルトリメトキシシラン（AUS）溶液に浸漬し、アミノ基が基板表面に露出した第２の固定化部位を形成する。
【００７０】
（ナノワイヤ作製）
まず基板上に触媒を形成する。本発明に用いられる触媒には、Ａｕ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｇなどから選択される少なくとも一種の材料であって、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｃなどの後述するナノワイヤとなる半導体と共晶を形成する材料が適用できる。本実施例では、触媒部分にＡｕを用いることにする。触媒は、リフトオフ法や通常のリソグラフィーによるパターニングで形成できる。更には、金属微粒子を含む溶液（例えば、Ａｕコロイド含有溶液）を基板上に滴下することによっても形成可能である。触媒が溶融し液滴となった場合の粒径は２００ｎｍ以下であることが好ましい。後述のナノワイヤのＶＬＳ成長における過飽和がより好適に起こりうるためである。薄膜触媒を用いる場合には初期の膜厚とナノワイヤとなる半導体原料の供給前のアニール条件により、粒径は制御可能である。例えば３ｎｍのＡｕ薄膜を用いた場合、真空チャンバー内で分圧１３３Ｐａの窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス中において、３７０℃で２分から５分程度加熱することによって、４０ｎｍ程度の粒径のナノワイヤを得るための触媒が複数分散して形成される。一方、コロイドを用いる場合には初期コロイド粒径と略等しい径のナノワイヤが得られる。次に、触媒と共晶を作りうるナノワイヤの原料を供給し、触媒とナノワイヤとなる半導体が共晶状態を取りうる温度に基板を加温する。例えば触媒Ａｕによるシリコンナノワイヤ成長では３６３℃の共晶温度よりも高い温度とする。半導体原料には、ＳｉＨ４、ＳｉＦ４、ＳｉＣｌ４、ＳｉＨＣｌ3、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＧｅＨ４、ＣＨ４、Ｃ2Ｈ6などのナノワイヤを構成する原子を含むガスを用いることができる。また、ＰＬＤやスパッタなどの手法を用いて、蒸着源やターゲットであるところの固体の半導体原料からの気相による供給も適用可能である。半導体原料の供給により半導体種が触媒に溶け込み、共晶状態の溶融液滴となる。そして、半導体原料を供給し続けることによって溶融液滴は半導体種の組成比が過飽和に達し、半導体が結晶成長する。これが、いわゆるＶＬＳ成長法であり、この方法によりナノワイヤが得られる。例えば半導体原料にＳｉＨ４ガスを用いることによってシリコンナノワイヤが、ＧｅＨ４を用いることによってゲルマニウムナノワイヤが得られる。上記ＶＬＳ法以外にも、材料に応じてＶＳＳ（気相―固相―固相）法やＭＯＣＶＤ法も適用できる。これらの方法により、基板の表面に対して垂直方向に延びるナノワイヤを成長させることができる。本発明に用いられるナノワイヤは、その直径が１ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲内にあることが好ましい。
【００７１】
次に、ナノワイヤの末端に水酸基とニトロベンジル基で保護されたカルボキシル基を付与する。本実施例では、金（Ａｕ）触媒を用いてナノワイヤを作製するため、ナノワイヤ末端には金が形成されている。従って、金−チオール結合を介して結合部位を末端に付与することができる。ナノワイヤが形成された基板を溶液中に浸漬させ、この溶液に所定濃度の１１−ヒドロキシ−１−ウンデカチオール（HUT）を添加する。所定時間静置させた後、溶液で基板を洗浄する。この基板を溶液中に浸漬させ、所定時間、超音波を照射させ、基板上からナノワイヤを分離させる。この結果、末端に水酸基を有するナノワイヤを得ることができる。次に、もう一方の末端にカルボキシル基を付与させる。ナノワイヤを含む溶液中に、亜硫酸金ナトリウム溶液を含む無電解めっき溶液（日立化成工業社製）を加え、ナノワイヤのもう一方の末端に金を析出させる。次に所定の濃度の１１−カルボキシ−１−ウンデカチオールに（CUT）塩基性条件下でｏ−ニトロベンジルブロミドを加え、カルボキシル基をニトロベンジル基で保護する。この化合物を精製し、所定の濃度の溶液にナノワイヤを加え、所定時間静置する。静置後、この溶液を遠心分離させ、上清の溶液を除去する。この操作を３回繰り返し、最後に溶液で残渣物を分散させる。分散溶液には、純水、または有機塩溶液を用いる。このようにして、片末端に水酸基が付与され、もう一方の片末端にニトロベンジル基で保護されたカルボキシル基が付与されたナノワイヤが分散されたナノワイヤ溶液を得ることができる。ニトロベンジル基を含むナノワイヤは脱保護するまではアルミホイルなどによって光を遮蔽して取り扱う。
【００７２】
（ナノワイヤの固定化）
第１の結合部位と第２の結合部位を有するナノワイヤをジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に分散させ、その溶液に所定濃度のジイソプロピルカルボジイミド（ＤＩＣ）を加える。この溶液中に第１の固定化部位と第２の固定化部位を有する基板を一晩浸漬し、基板上にナノワイヤの第１の末端を固定化する（第３の工程）。次に第１の固定化部位から第２の固定化部位の方向へＤＭＦを流し、基板上に残った固定されていないナノワイヤとＤＩＣを除去すると共にナノワイヤを所定の方向に配向させる（第４の工程）。次に基板に光を照射し、第２の結合部位の光保護基を脱保護する。再び、ＤＩＣを含むＤＭＦを第１の固定化部位から第２の固定化部位の方向に流し、第２の固定化部位と第２の結合部位を選択的に結合させる（第５の工程）。ＤＩＣを含まないＤＭＦを流し、基板を洗浄し、ＤＩＣを除去する。次に所定の濃度のトリフルオロ酢酸（ＴＦＡ）を含むＤＭＦを第２の固定化部位から第１の固定化部位の方向に流すことにより、第１の工程で形成したエステル結合を選択的に切断し、第１の末端を基板から解離させる（第６の工程）。ＴＦＡを含まないＤＭＦを第２の固定化部２から第１の固定化部位の方向に流し、基板を洗浄し、基板から完全に切り離された所望の長さ以外のナノワイヤを除去し（第７の工程）、かつナノワイヤを所定の方向に配向させる（第８の工程）。所定濃度のＤＩＣを含むＤＭＦを第２の固定化部位から第１の固定化部位の方向に流し、第１の固定化部位と第１の結合部位を選択的に再結合させる。その結果、所望の長さのナノワイヤのみ基板に両端が固定され、かつ配向したものを得ることができる（第９の工程）。
また、第７の工程の後に基板を乾燥し、ＵＶ照射を行うことにより接続領域を分解することができる。この基板にＤＭＦなどの液体を流すことにより、ナノワイヤを基板から回収でき、異なる長さのナノワイヤの集団から所望の長さのナノワイヤを抽出することも可能である。
【実施例２】
【００７３】
本実施例では第１の固定化部位にジスルフィド結合を介してアミノ基、第１の結合部位にカルボキシル基、第２の固定化部位にターシャリーブチル基(ｔBu基)で保護されたカルボキシル基、第２の結合部位にターシャリーブトキシカルボニル基（Boc基）で保護されたアミノ基を有するナノワイヤと基板を用いて、基板上にナノワイヤを固定化させる。
【００７４】
（固定化部位を有する基板の作製）
まずシリコンウェハに大気中で５分間UV照射し、その後、所定濃度のODS溶液に一晩浸漬しシリコン基板の表面全面をODSでコーティングする。
次にマスクを用いてシリコン基板上の第２の固定化部位を形成する場所のみに真空中で紫外線を５分照射し、ODSのコーティングを部分的に除去する。この基板を所定濃度のAPTES溶液に浸し、基板洗浄後に更に、所定濃度の無水マレイン酸溶液に浸し、カルボキシル基を基板の表面に露出させる。この基板を所定濃度の２−メチル−２−プロパノールとDICを含む溶液に浸し、カルボキシル基をターシャリーブチル基（ｔＢｕ基）で保護する。その結果ｔＢｕ基で保護されたカルボキシル基が基板表面に露出した第２の固定化部位を形成することができる。
次にマスクを用いてシリコン基板上の第１の固定化部位を形成する場所のみに真空中で紫外線を５分照射し、ODSのコーティングを部分的に除去する。この基板を所定濃度のイソシアン酸−３−（トリエトキシシリル）プロピル溶液に浸し、基板を洗浄し、更に所定濃度のシスタミン二塩酸塩溶液に浸す。その結果、ジスルフィド結合を介してアミノ基が基板の表面に露出した第１の固定化部位を形成することができる。
【００７５】
（ナノワイヤ作製）
実施例１と同様の方法で基板上にシリコンナノワイヤを成長させる。この基板を所定濃度のODSに浸し、ナノワイヤの側面をODSでコーティングする。次にこの基板を所定濃度のヨウ化カリウム溶液に浸漬し、ナノワイヤの末端の金を溶解させ、ナノワイヤの第１の末端にシリコンを露出させる。次にこの基板を所定濃度のAPTESに浸漬し、洗浄後にさらに無水マレイン酸溶液に浸漬し、第１の末端にカルボキシル基を付加する。この基板を溶液中に浸漬させ、所定時間、超音波を照射し、基板上からナノワイヤを分離させ、ナノワイヤの第２の末端を露出させる。この溶液に所定濃度のAUSを加え、ナノワイヤの第２の末端にアミノ基を付加させる。この溶液を遠心分離し、上澄と共に余剰なAUSを除去し、そこにジ−ターシャリー−ブチルジカルボネートを塩基性下で加え、アミノ基をBoc基で保護する。この溶液を遠心分離し、上清の溶液を除去する。この操作を３回繰り返し、最後に溶液で残渣物を分散させる。分散溶液には、純水、または有機塩溶液を用いる。このようにして、片末端にカルボキシル基が付与され、もう一方の片末端にBoc基で保護されたアミノ基が付与されたナノワイヤが分散されたナノワイヤ溶液を得ることができる。
【００７６】
（ナノワイヤの固定化）
第１の結合部位と第２の結合部位を有するナノワイヤをＤＭＦに分散させ、その溶液に所定濃度のＤＩＣを加える。この溶液中に第１の固定化部位と第２の固定化部位を有する基板を一晩浸漬し、基板上にナノワイヤの第１の末端を固定化する（第３の工程）。次に第１の固定化部位から第２の固定化部位の方向へＤＩＣを含まないＤＭＦを流し、基板上に残った固定されていないナノワイヤとＤＩＣを除去すると共に、ナノワイヤを所定の方向に配向させる（第４の工程）。次に基板に所定濃度のＴＦＡを含むＤＭＦを流し、第２の固定化部位のｔＢｕと第２の結合部位のＢＯＣ基を脱保護し、ＴＦＡを除去した後、所定濃度のＤＩＣを含むＤＭＦを流し、第２の固定化部位と第２の結合部位を選択的に結合させる（第５の工程）。ＤＩＣを含まないＤＭＦを流し、基板を洗浄し、ＤＩＣを除去する。次に所定の濃度のＤＴＴを含むＤＭＦを第２の固定化部位から第１の固定化部位の方向に流し、第１の固定化部位と基板との間のジスルフィド結合を選択的に解離し、第１の末端を基板から解離させる（第６の工程）。ＤＴＴを含まないＤＭＦを固定化部位２から固定化部位１の方向に流し、基板を洗浄し、基板から完全に切り離された所望の長さ以外のナノワイヤを除去し（第７の工程）、かつナノワイヤを所定の方向に配向させる（第８の工程）。所定濃度の過酸化水素を含むＤＭＦを流し、第１の固定化部位と第１の結合部位を選択的に再結合させ、両端が固定され、かつ配向したナノワイヤを得ることができる（第９の工程）。
また実施例１と同様にまた、第７の工程の後に基板を乾燥し、ＵＶ照射を行うことにより接続領域を分解することができる。この基板にＤＭＦなどの液体を流すことにより、ナノワイヤを基板から回収でき、異なる長さのナノワイヤの集団から所望の長さのナノワイヤを抽出することも可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１    基板
２    第１の固定化部位
３    第２の固定化部位
４    ナノワイヤ
５    第１の結合部位
６    第２の結合部位
７    所望の長さのナノワイヤ
８    所望の長さ以外のナノワイヤ
９    固定化部位１から固定化部位２へ向かう方向
１０  固定化部位２から固定化部位１へ向かう方向
１１  第１の末端
１２  第２の末端
１３  リンカー
１４  第１の接続領域
１５  第２の接続領域
１６  第１の固定化部位を配置する領域
１７  第２の固定化部位を配置する領域
１８  第４の工程でナノワイヤを配向させる方向
１９  第８の工程でナノワイヤを配向させる方向
２０  ナノワイヤの長さ
２１  第４の工程でナノワイヤを配向させる方向に対する第１の固定化部位を配置する領域の幅
２２  第８の工程でナノワイヤを配向させる方向に対する第２の固定化部位を配置する領域の幅
【図１】
2012238701.tif 000003
【図２】
2012238701.tif 000004
【図３】
2012238701.tif 000005
【図４】
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