專利名稱：太陽能電池及光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及功能元件、存儲元件、磁性記錄元件、太陽能電池、光電轉(zhuǎn)換元件、發(fā)光元件、催化反應裝置以及凈化單元，例如涉及自下而上(#卜A 7 7 7。)系的系統(tǒng)和自上而下(卜7 /夕‘々 > )系的系統(tǒng)的綜合。
背景技術：
現(xiàn)有的功能元件，其主流是以半導體集成電路為代表、用基于精細加工的自上而下工藝制造的元件。而且，尤其對半導體元件而言，經(jīng)過由巴丁(Bardeen)等提出的晶體管的發(fā)明以及由諾伊斯(Noyce)等提出的半導體集成電路的發(fā)明，現(xiàn)在已發(fā)展成基于該自上而下工藝的巨大的半導體電子工業(yè)。
另一方面，由于已經(jīng)注意到自上而下工藝在許多方面存在界限，因而作為打破該界限的方法，自我組織化等所涉及的自下而上工藝近年來引人矚目，對其研究正在盛行。
再者，已報告有細胞系和神經(jīng)系都在各處自動分散性地隨著時間的延續(xù)而連續(xù)地擴大、成長(R. R. Llinas, The Biology of the Brain, p. 94, W. H. Freeman and Company, NY, 1989)，這屬于自下而上工藝的范疇。
另外，對于自下而上，由于自動分散局域性，各部分根據(jù)局域規(guī)則去任意地形成結(jié)構(gòu)，但使用單元自動化顯示，在該結(jié)構(gòu)組成中有四種類型(穩(wěn)定的、周期性“嵌套型”的、功能結(jié)構(gòu)性的、隨機性的)(S. Wolfram，A New Kind of Science, pp. 51-81，Wolfram Media Inc.，IL, USA, 2002)。
另外，本發(fā)明者們發(fā)表的論文(P.Nemethy, P. Oddone, N. Toge, and A. Ishibashi, Nuclear Instruments and Methods 212(1983)273-280)是對時間投影譜儀(Time Projection Chamber,TPC)進行的改良，該時間投影譜儀作為基本粒子檢測器，這種基本粒子檢測器利用了根據(jù)漂移速度的穩(wěn)定性，隨時間的延續(xù)而連續(xù)移動的2次電子(沿基本粒子的飛行軌跡產(chǎn)生的電子)。
另外，觀測到了有用且意義深遠的物理現(xiàn)象，即在由金屬界面形成的納米空間特別是在二維試料平面和與此對置的探針之間的局部空間所觀測到的由等離子體振子激發(fā)的表面增強效果等(二又等，日本分光學會，平成14年春季演講會論壇“顯微震動光譜法的最前沿”演講要旨集，PP. 20-23)。
另外，由本發(fā)明者發(fā)表的論文(A.Ishibashi, MOSVD-grown Atomic Layer Superlattices, Spectroscopy of Semiconductor Microstructres, eds.G.Fasol, A. Fasolino, P. Lugli, Plenum Pdess，NY, 1989)提出，在使用了有機金屬化學氣相生長法 (M0CVD法)的半導體生長中，在成長方向得到了 1個原子層的分辨率。
3 另外，即使在電化學生長方面，也可了解其結(jié)構(gòu)的詳情(春山志郎，表面技術人員用的電化學P. 112，丸善，東京，2001)。
另外，在電化學領域中，眾所周知，在將中和的高分子電解質(zhì)分散于水中形成的溶液中，浸漬待涂敷體和配極，在待涂敷體和配極之間施加直流電流，就能夠在待涂敷體上析出高分子電解質(zhì)(山R亞夫監(jiān)修《實用高分子保護膜材料的新展望一作為光聚合物的具體應用》，第六章，)-m出版，1996年)。
另外，有論文提出了在寬約40nm的金屬線十字配置的交叉部位夾帶分子單體的結(jié)構(gòu)(Y. Chen, D. A. A. Ohlberg, Χ. Li, D. R. Stewart, R. S. Williams. J. 0. Jeppesen, K. A. Nidlsen, J. F. Stoddart,D.L.Olynick, and E. Anderson, Nanosale molecular switch devices fabricated by imprint lithography, Appl. Phys, Lett,82 (2003) 1610)。
另外，有提案提出了自下而上范疇的其他實例，是由自我組織獲得自動累進分級 (self-organized progressive hierarchical acquisition, SOPHIA)結(jié)構(gòu)形成方法及神經(jīng)元的生長方法(日本特開2000-216499號公報、國際公開第02/35616號小冊子)，此外， 還有一般在生命、生物體系上由常見的基因支配的形態(tài)表現(xiàn)(基因由來結(jié)構(gòu))。另一方面， 就自下而上范疇的其他實例來說，除了有MEMS (micro electromechanical systems)系及微小化學反應外，一般還可例舉由作為同源纖維(* · 7 τ·《 > )的人腦產(chǎn)生的構(gòu)造物形成(腦由來結(jié)構(gòu))(如，養(yǎng)老猛，“唯腦論”，青土社，1989年)。
另外，公知的還有基于固體電解質(zhì)的金屬原子遷移的、利用金屬微細架橋的被稱為納米橋(NanoBridge)的結(jié)構(gòu)(因特網(wǎng) <URL :http://www. nec. co. jp/press/ ja/0402/1801-01.htm>(平成 16 年 2 月 18 日檢索))。
另外，有論文(Jan.J. App 1. Phys. Vol. 42 (2003) pp. 1246-1249)就旋轉(zhuǎn)隧道(^ 匕° >卜 > 彳、> )結(jié)合的磁阻抗的頻率依賴性進行了報告。
另外，有提案提出了一種磁性記錄裝置，該裝置在由晶體管和LC電路組成的振蕩電路的晶體管和LC電路的一部分反饋回路上連接旋轉(zhuǎn)隧道結(jié)合元件，同時，設置轉(zhuǎn)換裝置，把通過該轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換頻率規(guī)定了磁數(shù)據(jù)的讀取速度的磁傳感器作為再生用磁頭使用(專利第3557442號說明書)。
另外，許多論文(例如，D. J. Friedman, J. F. Geisz, S.R.Kurtz，and J.M.Olson， July 1998 · NREL/CP-520-23874)報告了在pn結(jié)面上垂直入射太陽光類型的太陽能電池。
雖然想到了如果能夠把上述的自下而上系和自上而下系綜合起來就能最大限度地有效利用兩者的優(yōu)點，從而能夠?qū)崿F(xiàn)前所未有的全新的功能元件，但就本發(fā)明者所知，迄今為止，還沒有見到任何提案提出對此有效的具體辦法。
因此，本發(fā)明所要解決的問題，就是提供一種能夠最大限度地有效利用自下而上系和以硅LSI為代表的自上而下系的優(yōu)點的高性能的功能元件以及磁性存儲元件。
本發(fā)明要解決的另一個問題是，提供一種利用與上述存儲元件或磁性記錄元件的基本構(gòu)成要素相同的要素的新型的太陽能電池、光電轉(zhuǎn)換元件、發(fā)光元件以及催化反應裝置。
本發(fā)明要解決的其他問題，再具體的說，是提供包含有上述存儲元件、磁性記錄元件、太陽能電池、光電轉(zhuǎn)換元件、發(fā)光元件、催化反應裝置等的新型的功能元件。
本發(fā)明還要解決的其他問題，是提供適于制造下述各種功能元件的凈化單元系統(tǒng)
4及適用于它的凈化單元，即不像現(xiàn)有技術那樣規(guī)模大回報小，不必使用需要巨大的設備投資及固定資產(chǎn)費用的巨大的無塵車間，就可以很容易得到潔凈的環(huán)境，另外，解決了只能以一直線狀連接的現(xiàn)有凈化設備具有的空間利用率低下的問題，能夠使全部運行指標無論在投資方面還是作業(yè)效率方面乃至房間面積的有效利用方面都最大化，與符合目的的所有相關的生產(chǎn)流程相對應，使工藝保持高度的靈活性，并以低成本而簡便地進行。
上述課題以及其他課題，通過參照了附圖的本說明書的下述說明即可明晰。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明者為了解決現(xiàn)有技術存在的上述問題而進行了銳意考察。下面對其概要進行說明。
眾所周知，對于用自上而下方法進行的半導體裝置的制造，往往使用光刻法進行二維的印刻圖形。圖IA作為一例半導體裝置表示M0SLSI(例如，存儲器)。如圖IA所示， 二維的印刻圖形通常使用UV(紫外線)、EUV(強紫外線)光刻法及電子線刻法，在半導體基板上不必進行空間橫向的信息交換，在各時刻一次性(成批進行曝光、顯影、蝕刻等各要素工序的時刻，在時間上是瞬間的，即在時間軸上的一點一點)完成。即，二維印刻圖形一大特征是時間不連續(xù)、發(fā)散的(sporadic)編排。
在二維印刻圖形中，由于對光刻膠的使用光掩模的成批曝光決定了構(gòu)造，所以在構(gòu)造形成中沒有構(gòu)造間的橫向信息的交換。即，因果律主要不是在面內(nèi)而是存在于與面垂直方向的相互作用中(out-of-plane causality).在二維的印刻圖形中，如圖IB所示，在總體規(guī)則存在的基礎上采用塊結(jié)構(gòu)，另外，由于每個塊存在特有的方位，所以空間構(gòu)造一般地說，無論微觀方面還是宏觀方面都是各向異性的。換言之，可以說構(gòu)造取決于外在因素， 其不過是電路設計圖的實際空間體現(xiàn)而已。另外，配極上的構(gòu)造變化量，相對于時間呈δ 函數(shù)式的脈沖波列。
這樣，自上而下系可以說是時間非連續(xù)投影的各向異性(具有方向性)的構(gòu)造?，F(xiàn)在，當系具有時間連續(xù)投影性或具有空間各向同性時，分別標記為“個”，當具有時間非連續(xù)性或具有空間各向異性時，分別標記為“丨”，例如，當系具有時間連續(xù)投影性或具有空間各向同性時，假設標記為(時間投影性，空間方位性)=(丨，丨)，自上而下系由于具有時間非連續(xù)性或具有空間各向異性，所以就標記為(時間投影性，空間方位性)=(丨，丨)。
另一方面，如已所述，其重要性最近被人們認識到的另一個潮流就是自上而下系。 對該系來說，例如有半導體量子點所代表的無機物系的自我組織化系。另外，就生物體的細胞培養(yǎng)而言，可以列舉如圖2Α所示的細胞及神經(jīng)系的成長。在圖2Α上，符號11代表生物體組織，符號12代表神經(jīng)，符號13代表細胞。已經(jīng)敘述了細胞系和神經(jīng)系在各種場所自動擴散方面隨時間延續(xù)而連續(xù)擴大、成長(R. R. Llinas, The Biology of Brain, p. 94, W. H. Freeman and Company, NY, 1989)。
如圖2B所示，就自下而上系統(tǒng)而言，對于自下而上，由于因自動分散局部性各部分根據(jù)局部規(guī)則去任意地形成構(gòu)造，所以形成時間連續(xù)投影。此時，例如，在具有與圖IA 情形相同的二維性區(qū)域的自下而上構(gòu)造(例如，膀胱上皮細胞)中，因果律存在于面內(nèi) (in-plane causality).如S. wolfram采用單元自動化所顯示的那樣，該構(gòu)造組成具有四種類型I IV(穩(wěn)定的、周期性“嵌套型”的、功能構(gòu)造的、隨機的)(S. wolfram A New Kindof Science, pp. 51-81, Wolfram Media Inc. , IL, USA, 2002) 另外，對于自下而上系而言， 根據(jù)局部模式，由于整體上不存在這樣的特殊方向，所以空間構(gòu)造一般呈各向同性。此時， 整體構(gòu)造依照根據(jù)生成規(guī)則由內(nèi)在因素決定。構(gòu)造的變化量，相對于時間呈平滑的連續(xù)線。
如上所述，自下而上系，由于具有時間上連續(xù)投影的各向同性(沒有方向性)的構(gòu)造，所以按照上述的標記法標記為(時間投影性，空間方位性)=(丨，個)。
那么，生物把基于受基因支配的體組織性的自下而上性和基于由大腦控制的統(tǒng)率性的自上而下性巧妙地組合起來，從總體上使這些綜合進行具體化。更具體地來講，經(jīng)過漫長的進化過程，在由受精卵開始成長成個體時，通過在細胞上附帶神經(jīng)系，進行體組織形成中的自下而上性和由大腦控制的自上而下性的綜合。
S卩，如圖2B所示，對于自下而上所產(chǎn)生的細胞集合體，通過跟蹤神經(jīng)系這一聯(lián)絡網(wǎng)，使向各處選取信息成為可能，通過該神經(jīng)系可進行來自大腦的指令、控制、信息提取等。 其實質(zhì)是在作為自我組織化體的生物體上具有該跟蹤神經(jīng)系。
另一方面，為了有效地利用系，控制系必須用比被控制系小的多的“體積”進行遠程的信息傳送、控制。生物體可以說因此而對三維的細胞系附加上了神經(jīng)系的1+α (其中， 0< α < 1)的細微維量的條件。傳送、控制系的維次通常必須小于細胞系的維次。該神經(jīng)系在生物體內(nèi)被包圍成三維次。
生物體系就是這樣通過從受精卵產(chǎn)生起的經(jīng)過時間連續(xù)投影的神經(jīng)系這一自下而上的自相似的低維次構(gòu)造物，以所謂的最小限度的配置，對細胞系這一具有三維的其他自下而上系進行控制、綜合。
另一方面，即使在如上所述的生物體本身的系統(tǒng)之外，對人工系統(tǒng)，雖然不是剛性的固體系，但是在充填于圓筒狀容器內(nèi)的氣體這一最小限度的配置中，利用經(jīng)過時間向空間坐標的連續(xù)投影，作為在整個三維認識空間地址的系統(tǒng)有如圖3所示的TPC，本發(fā)明者們敘述了其開發(fā)及卓越的性能(P. Nemethy, P. Oddone, N. Toge, and A. Ishibashi，Nuclear Instruments and Methods 212(1983)273-280)。
對該TPC稍微詳細地說明一下。如圖3所示，從充填了氣體的圓筒狀TPC21的兩端射入的電子束22和正電子束23發(fā)生沖撞，噴射狀產(chǎn)生新的基本粒子M。由于沿該基本粒子飛行蹤跡生成的電子25，按軸向以一定的漂移速度到達位于TPC21兩端的稱為扇形區(qū) 26的二維檢測器，所以，以上述沖撞時刻為起點至到達扇形區(qū)沈的經(jīng)過時間作為軸向，即明確了 ζ方向的位置。圖4是扇形區(qū)沈的局部放大圖，符號26a表示讀出線，26b表示柵極，26c表示法蘭盤，26d表示電力線。如圖4所示，在扇形區(qū)26的讀出線26a部分電子發(fā)生了雪崩，因此，通過對讀出線和位于其下部的法蘭盤26c施加電信號，求出x、y方向的位置。這樣雖然求出了三維位置，但ζ方向的位置，由于電子的漂移速度一定，如上所述，時間信息在空間投影。根據(jù)該特征，把其系統(tǒng)稱為時間投影(時間投影)箱，形成了一個證實向該空間進行時間投影的構(gòu)思有用性的一個實例。
在扇形區(qū)沈，能讀出所謂的讀出線沈3和法蘭盤26c之間的狀態(tài)。也就是說，進行一種信息讀出，可以看作是進行局部尋址。取代法蘭盤26c，例如即使使金屬線與金屬線接近、交叉也能產(chǎn)生同樣的作用。在圖4中，直率地表示讀出線26a這樣的微小電極附近的電場集中的情形。為了產(chǎn)生強電場，最好是盡可能細的讀出線沈⑴但是象這樣，TPC具有時間向空間的投影和細微構(gòu)造體的交叉部位的電場集中(以及與此相伴隨的信號放大)這兩個
6重要特征。
因而，表示沿著以摩爾(Moore)定律所代表的負載圖展開的硅LSI，是所謂的自上而下型的裝置及系統(tǒng)的代表，雖然說了有尺寸大小方面、工作效率方面(環(huán)境溫度方面)以及制造設備投資方面的界限，但是不找出根本性的解決對策，久已擔憂遲早會迎來界限。
作為相對于自上而下型的反命題，被稱作自下而上令人矚目，但其最大難點在于不能個別尋址。
對于納米尺度，生物來源的功能和非生物來源的功能由于能夠還原至相同的相互作用機理(最終還是電磁相互作用)，所以進展顯著的納米技術，雖然隱含著使非生物與生物統(tǒng)一的潛在重要性，但仍然沒達到真正的實用化。
S卩，處于現(xiàn)有技術延長線上的微細構(gòu)造的制造方法，有的使用EUV及電子線刻法等，有的使用分子等所謂的自下而上，但是，將兩者連接，通過進一步結(jié)合發(fā)生最佳協(xié)同作用的設備系統(tǒng)還是沒有的。這是由于遵從上述的時間連續(xù)投影性和空間各向同性的標記方法后，自下而上這一(時間投影性，空間方位性)=(丨，丨)系統(tǒng)和自上而下這一(時間投影性，空間方位性)=(丨，丨)系統(tǒng)兩者完全相反，即因為具有丨對丨這樣的性質(zhì)，所以恰如水油不相容一樣，兩者之間很難找到接點。
把納米尺度的世界和宏觀分度標尺的世界聯(lián)系起來，是在納米技術領域，將今后得到的新的效果及功能與現(xiàn)有的硅基的IT基礎結(jié)構(gòu)連接起來得出相乘效果時不可回避的一道難關。但是，眾所周知，還沒有人在這種連接上十分成功。
利用納米技術期望其達到高效能的自下而上的物質(zhì)系，由于沒有如此可用細微分度標尺進行個別尋址的結(jié)構(gòu)，所以還達不到真正的實用化。
這是由于在人工自下而上系中，對相當于連接生物大腦和體組織的神經(jīng)的自下而上的主體伴隨的控制線路沒有設置成功，所以可以說，迄今為止，難以將自下而上、自上而下兩系統(tǒng)進行連接。
隨著時間的延續(xù)而成長，部分地滿足形成三維構(gòu)造來訪問這一生物體的神經(jīng)系的特征的似是而非的系統(tǒng)有上述的TPC。它雖然具有電子基于一定的漂移速度而進行的時間連續(xù)投影性和基于在細微導電構(gòu)造體的交叉部進行信號放大的向整個系統(tǒng)的三維數(shù)據(jù)存取這兩個重要特征，但是，該TPC由于其內(nèi)部含有氣體，所以作為完全的固體裝置來說是不成立的。
如已所述，目前在構(gòu)成自上而下系的半導體集成電路(例如存儲器)等的二維構(gòu)造體的制造方面，采用如圖IA所示的通過成批曝光進行的印刻圖形。這種情況下，雖然分辨率在X、y兩個方向上有要求，但其精度即使是目前的最高分辨率，在生產(chǎn)水平上也只有 70nm左右，即使是研究室的優(yōu)良數(shù)據(jù)也只有數(shù)nm左右，而且這還不能在整個主體尺寸內(nèi)實現(xiàn)。
另外，觀測到了在二維試料平面和與此對置的探針的局部空間觀測到的由等離子體振子激發(fā)的表面增強效果等有用且意義深遠的物理現(xiàn)象(二又等，日本分光學會，平成 14年春季演講會論壇“顯微振動光譜法的最前沿”演講要旨集，pp. 20-23)。橫跨例如mm cm的整個主體尺寸，使能形成這種物理現(xiàn)象的超精密結(jié)構(gòu)體并列多重化的系統(tǒng)是不存在的。即，在納米尺度中具有稠密的結(jié)構(gòu)、而且可以個別訪問的、構(gòu)成納米分散化主體尺寸結(jié)構(gòu)體的物質(zhì)是不存在的。
7 上述的課題的解決，從某種意義上來說，可以通過預備具有相當于連接水和油時的肥皂的性質(zhì)(兩親性質(zhì))或連接細胞系和腦系之間的神經(jīng)系資質(zhì)的連接中間層或連接平臺來完成，特別是可以通過采取利用人工神經(jīng)系連接自下而上系和自上而下系的配置來完成。
更詳細地來講，在(時間投影性，空間方位性)=(丨，丨)的自下而上系和(時間投影性，空間方位性)=(丨，丨)的自上而下系之間，可以通過插入具有(時間投影性， 空間方位性)=(丨，丨)的系作為第3結(jié)構(gòu)來完成。因此，用人工的自下而上系設置相當于神經(jīng)的伴隨線路。或在預先設置好的伴隨系的旁邊使自我組織化系成長。
如圖5所示，使一維超晶格31的成長作為將時間進行投影的東西而發(fā)生。在此， 由于一維超晶格31的成長方向的空間坐標直接表示時間的流逝，故其可以說是時間連續(xù)地向空間結(jié)構(gòu)投影形成的系。通過使用被控制的成長速度、優(yōu)先使用恒定的成長速度，利用時間(坐標)對空間結(jié)構(gòu)進行連續(xù)控制。另外，由于存在成長方向這樣特殊的方位，所以， 一般可將空間結(jié)構(gòu)設定為各向異性。
進而，如上所述，使成長的一維超晶格31進行薄片化。其意義在于以下方面。6 圖A表示一維超晶格31，6圖B表示將一維超晶格31進行線化的超晶格電線32，6圖C表示將一維超晶格31進行薄片化的超晶格薄片33。如圖6A、圖6B及圖6C所示，雖然一維超晶格31確實是在成長方向上插入時間t的結(jié)構(gòu)，但在時間(=成長方向的軸上的一點)訪問時，即使指定距離r，面內(nèi)坐標也無限(圖6A)，當將一維超晶格31進行線化時，指定時間 (=成長方向的軸上的一點)時，由于該部分是量子點，故不能由其它處訪問(圖6B)，對于這樣的問題，在將一維超晶格31進行薄片化時，可以單義地確定位置，并且，離開r的不同的另外一點(地點)也單義地決定，由此通過橫線路也可以訪問(圖6C)。如上所述，通過一維超晶格31的薄片化，可以實現(xiàn)具有上述的(丨，丨)性質(zhì)的系。
而且，如圖7所示，在移動90度方位的狀態(tài)下使上述的二維的超晶格薄片33再與另一個相同的超晶格薄片34相互重疊。以該超晶格薄片的2片層恢復相似的(離散的) 各向同性，同時，通過以該2片層形成二維晶格，形成在納米尺寸上離散、但稠密地在空間訪問的結(jié)構(gòu)，據(jù)此，相對于在整體中連續(xù)的任意的自下而上系，可以人工地賦予相當于個別尋址的神經(jīng)系的物質(zhì)。
圖7所示的結(jié)構(gòu)，其圖2A及圖2B所示的自下而上系，是時間連續(xù)地投影所得的各向同性(沒有方向性)的結(jié)構(gòu)(將其稱為目前第1結(jié)構(gòu))，圖IA及圖IB所示的自上而下系是時間不連續(xù)地投影所得的各向異性(有方向性)的結(jié)構(gòu)(將其稱為目前第2結(jié)構(gòu))，與上述對照，是正好具有其中間性質(zhì)的、將時間連續(xù)投影的各向異性的(具有方向性)的結(jié)構(gòu) (將其稱為目前第3結(jié)構(gòu))，兼有自下而上系及其連續(xù)時間性、自上而下系及其空間各向異性。因此，該第3結(jié)構(gòu)對自下而上系和自上而下系雙方具有良好的親和性，可以將具有時間連續(xù)投影性及空間各向同性，就是說(丨，丨)的性質(zhì)和具有時間非連續(xù)投影性及空間各向異性，就是說(丨、丨)的性質(zhì)這一完全兩個極端化的結(jié)構(gòu)(正因如此，它們的結(jié)合至今還沒有形成)進行連接。
而且，如圖7所示，第3結(jié)構(gòu)通過將上述的超晶格薄片2片重疊，使離散的各向同性(近似各向同性)恢復，可以在自下而上系中二維地完整地訪問。
而且，如已所述，目前對于形成自上而下系的半導體集成電路等二維結(jié)構(gòu)體使用
8利用成批曝光的印刻圖形，分辨率在χ、y這兩個方向上有要求，而且其精度即使目前的最高分辨率也是數(shù)nm左右，與此對照，上述的第3結(jié)構(gòu)部分，由于以將時間投影于空間的方法形成，所以可以具有原子層的分辨率。因此，即使自下而上部分由分子程度大小的單元構(gòu)成，也可向其個別訪問。
作為超越現(xiàn)有的光刻法的分辨率界限的方法，正在嘗試使用自我組織化。實際上， 例如對于使用有用自我組織化形成的量子點及單一分子的二維存儲器，可以數(shù)A級的精度進行排列。但是，關于對這些自我組織化微細結(jié)構(gòu)的獨立訪問沒有方法。即使要以金屬配線等從外訪問，在利用光刻法形成金屬配線中，如已所述，分辨率不夠。
S卩，對于在自上而下系中使用的現(xiàn)有的光刻法，完全不能得到1原子層級的分辨率，另外，僅使用自下而上系不可能(分辨率還行)獨立訪問，但如上述的超晶格薄片那樣， 控制一維超晶格的成長速度將時間投影于空間上，同時，通過將其薄片化，采用使方向性的自由度縮小至最小的結(jié)構(gòu)，可以使自上而下系和自下而上系相輔相成地連接，可使1個原子層級的分辨率和獨立訪問兩方面實現(xiàn)。如已所述，就分辨率來說，如圖8所示，由本發(fā)明者發(fā)表的論文(A. Ishibashi, MOSVD-grown Atomic Layer Superlattices, Spectroscopy of Semiconductor Microstructres, eds. G. Fasol, A. Fasolino, P. Lugli, Plenum Pdess, NY, 1989)提出，在利用MOCVD法的AlAS/GaAs 2原子層超晶格的成長中，在成長方向得到1 原子層的分辨率。在此，圖8A、圖8B及圖8C分別表示利用透過型電子顯微鏡(TEM)形成的暗視野像、晶格像及衍射圖案。
如已所述，MOCVD的成長機理本質(zhì)上由表面擴散和彎曲成長構(gòu)成，與圖9所示的電化學的成長機理相同(春山志郎，用于表面技術者的電化學P. 112，丸善，東京，2001)。因此，一維超晶格的成長即使使用電化學的方法也可以作為時間的函數(shù)進行。即，可以使用電化學的方法使直接表示如圖6A所示的時間的連續(xù)的流動的一維超晶格成長，可以進行由連續(xù)的時間坐標產(chǎn)生的空間結(jié)構(gòu)的控制。與用圖IA及圖IB所示的成批曝光、顯影、蝕刻這樣的時間軸上的離散的點控制空間結(jié)構(gòu)相比，可以提高一位以上的分辨率。
因此，依據(jù)上述的方法，可以以原子層的精度形成微細、離散的并且稠密的重復結(jié)構(gòu)，例如金屬等導電體帶/電介質(zhì)的重復結(jié)構(gòu)。
用這種導電體帶/電介質(zhì)的重復結(jié)構(gòu)形成上述的第3結(jié)構(gòu)時，如圖10C所示的電介質(zhì)帶41、42交叉，使得這些面之間對置，其交叉部的面積不是大的配置，如圖10B所示，電介質(zhì)帶41、42交叉，使得這些刀口之間對置，優(yōu)選其交叉部的面積設定為非常小的配置。圖 10B的情形，導電體帶41、42的厚度、即刀口寬度例如為1 IOnm級，此時將導電體帶41或?qū)щ婓w帶42隔開的電介質(zhì)的厚度例如為10 IOOnm級。在圖10B中，符號45表示一邊的尺寸為例如1 IOnm級的仿零維空間。
優(yōu)選圖10B所示的配置的理由表示如下。
圖10A表示確認由局部的電磁場產(chǎn)生的表面增強效果的SPM(表面探針顯微鏡) 的配置，探針43的前端接近于試料的表面44 ( 二維面)。下面，對圖10A所示的情形和圖 10B所示的情形計算在納米空間的電位空間分布。
圖10A的情形考慮鏡映效果作為探針之間對置的情形計算。此時的探針的前端間的距離和、圖10B的交叉部的導電體帶41和導電體帶42的間隔，為了便于比較設定為相同。現(xiàn)在，在真空中有金屬性的結(jié)構(gòu)物，當金屬部的電位規(guī)定為從外設定時，由于空間電荷k))/ Δ)/Δ
為零，故此時應該解的泊松方程式變得簡單，拉普拉斯方程式為 (d'/dxz+ d'/d^+ dz/dzn φ (x,y, ζ) =0 ⑴ 當將空間切成網(wǎng)格(間隔δ )，進行差分方程式化時，相對于φ (i，j，k)為 d φ (i, j,k)/5x = (φ (i, j.k)-^ (i-1, j.k))/ Δ d φ (i, j,k)/dy = (Φ (i, j.k)-^ (i. j-l,k))/ Δ d φ (i, j,k)/az = {φ (i,(i, j.k-1))/ Δ 例如，對x而言，為 d 2 φ/ ax1= (φ' (i + 1. j.k)- Φ' (U.k))M = ((φ (\Η,}Λ)-Φ (i, j.k))/ Α-[φ ('ι,3Λ)~φ (i-i = ((φ (i + 1. j,k) +沴(i-U,k)- 2^ (i, j.k))/ Δ2 同樣地，當求β2 φ/ 5y2、θ2 φ/ βζ2而代入式(1)時，結(jié)果為 0 = ((Φ (i+1，j，k) + (j5 (i-1, j,k)-2 Φ (i，」Λ))/Δ2+((Φ (i，j+l，k) + (j5 (i，j-1， 10-2Φ (i，j，10)/Δ2+((Φ (i, j, k+D + Φ (i，j，Η)-2Φ (i，j，k)) / Δ2 當匯集以上時， Φ (i, j,k) = (Φ (i+1，」Λ) + Φ (i_l，」Λ) + (Φ (i，j+l，k) + (t (i，」-1Λ) + (Φ (i， j, k+D + Φ (i,j,k-l))/6 (2) 通過運用漸化式求拉普拉斯方程式的解。
當代入圖IOA的配置中的臨界條件使用(2)式計算時，得到圖11 圖14所示的電位分布。在此，圖11 圖14的各序號(1 12)表示探針的前端的空間坐標，0和12是探針的前端的位置。在圖11 圖14的各a圖中，ζ軸是以滿刻度1000(任意單位)固定的，在各b圖中，通過電位的大小進行定標，繪制縱軸。
同樣地，圖IOB的情形，S卩，當對導電體帶41、42的刀口之間對置的情形進行計算時，得到圖15 圖18所示的電位分布。圖15 圖18中也與上述相同，各序號表示導電體帶41、42的刀口間的空間坐標，0和12是刀口前端的位置。另外，與上述相同，在圖15 圖 18各圖a中，ζ軸是以滿刻度1000(任意單位)固定的，在各b圖中，通過電位的大小進行定標，繪制縱軸。
當比較圖11 圖14和圖15 圖18時，表明在圖IOA所示的情形及圖IOB所示的情形中都反映交叉部的截面積為零維，在中間地點附近有類似的電位變化，即，急劇的電場變化，但當比較從圖12的序號5到圖13的序號7的變化量和從圖16的序號5到圖17 的序號7的變化量時，顯示即使施加相同電位的情形，與探針的前端對置的情形相比，倒是導電體帶41、42的刀口之間交叉成十字形對置的情形方面，每單位長度的電場變化大， 可以引出強的量子效果。
如圖11 圖14中所看到的，對置探針間的勢能于連接兩探針的前端的軸方向 (圖中、上下方向)對稱，另外，在該軸的周圍是旋轉(zhuǎn)對稱的，與其相對，按刀口的十字交叉配置，如圖16及圖17中所看到的，在中間點附近勢能成為鞍點狀的特異的形狀。即是上下非對稱，具有2次旋轉(zhuǎn)對稱性和相對于π/4旋轉(zhuǎn)+上下反轉(zhuǎn)的對稱作業(yè)的不變性。S卩，具有D2d對稱性。其可以控制夾持在十字交叉部的分子的配置 荷電對稱性，設為用于引出新
10的量子性能的好的工具。另外，通過從交叉角90度錯開，也可以破壞相對于&的對稱性。
另外，在圖6C及圖7所示的結(jié)構(gòu)中表明，通過將一維超晶格31設定為導電體層和電介質(zhì)層的周期結(jié)構(gòu)體，充分地縮小該導電體層的厚度，可以實現(xiàn)圖IOB所示的結(jié)構(gòu)及圖 15 圖18所示的電位分布。
因此，在上述第3結(jié)構(gòu)中，可以超多重并列地排列引起表面增強效果之類的點。此時，與將表面探針顯微鏡的磁頭多個排列的結(jié)構(gòu)的多重并列表面探針的情形完全不同，沒有作業(yè)部分是其一大特征。另外，通過使用例如厚度為1 100 μ m的薄片作為超晶格薄片， 可以將導電體帶41、42做得非常微細，并且，可以維持導電體帶41、42的高的導電性和薄片面的平坦性。
例如，當在圖IOB所示的導電體帶41、42的交叉部的仿零維空間45上設置自下而上物質(zhì)時，將形成該第3結(jié)構(gòu)中的x、y交叉系的導電體帶41、42作為人工神經(jīng)線，可以連接例如設置在第3結(jié)構(gòu)的外側(cè)的現(xiàn)有的硅LSI系和該自下而上物質(zhì)，得到新的性能(例如，日本特開2000-216499號公報、國際公開第02/35616號小冊子)。
導電體帶41、42，更一般地來講是導電線，由于以電子作為介質(zhì)，故傳遞相互作用的速度非?？?。另一方面，由于自下而上區(qū)域的變化、特別是原子的配置(構(gòu)型)的變化 (官能團的位置變化等)其慣性質(zhì)量大，速度相當慢。通常，在兩者的速度間有一位以上(一般為數(shù)位)的差。因此，作為使用實物實現(xiàn)圖7中示意性地表示的配置的一例的圖19所示的結(jié)構(gòu)，是用納米尺度進行離散化的主體尺寸時空間系，可以將夾持在各導電線的交叉部的原子 分子和電子線中流動的電子(或空穴)進行近似絕熱處理。即，圖19中是將由金屬和電介質(zhì)的周期結(jié)構(gòu)體構(gòu)成的2片超晶格薄片以相互錯開90度方位的狀態(tài)重疊在一起， 在由金屬構(gòu)成的導電體帶41、42的交叉部的仿零維空間45上設置自下而上物質(zhì)。導電體帶41用電介質(zhì)層46分離，導電體帶42用電介質(zhì)層47分離。在圖19中記載了在該系為存儲器時相當于存儲密度lTb/in2的各部分尺寸的實例。
通常，原子團·分子團的相互作用通過最接近的物體產(chǎn)生波動，可以說沿著接近場傳遞。但是，在圖19所示的系中，通過導電線路，對原子·分子來說，瞬時地、可以說遠隔作用性地發(fā)生交換。由于系“覺察”至每個角落是臨界狀態(tài)的本質(zhì)之一，該圖19所示的系可以稱為在現(xiàn)有的物質(zhì)中沒有的(例如，相對于連續(xù)系為離散系的蜂窩狀自動控制裝置 (例如據(jù)說如參照(S. wolfram A New Kind of Science, pp. 51-81, Wolfram Media Inc.， IL, USA, 2002)那樣)接近于“臨界狀態(tài)”的新物質(zhì)。而且，當在該系中顯現(xiàn)時，可以通過期待的調(diào)制了的自我組織化臨界現(xiàn)象及自發(fā)的對稱性的破壞，來顯現(xiàn)納米結(jié)構(gòu)物理的新的一面。即，用整體性的尺寸得到局部性地且個別性地尋址的納米結(jié)構(gòu)體，由此把宏觀世界和微觀世界聯(lián)系起來，同時，可以創(chuàng)造出新的量子功能。
該發(fā)明是基于上述的考察提出的，上述的考察利用后述的發(fā)明的實施方式證明。
S卩，為了解決上述課題，第1發(fā)明是 一種功能元件，其特征在于，具有由導電體層和具有該導電體層的厚度以上的厚度的非金屬層的周期結(jié)構(gòu)體構(gòu)成的薄片，使光從與該薄片交叉的方向入射(訪問)。
該功能元件是特征如下的功能元件的一例在連續(xù)的穿插時間的結(jié)構(gòu)中，從與穿插的方向垂直的方向在該結(jié)構(gòu)中訪問。
在此，優(yōu)選從與薄片垂直的方向使光入射。零維，導電體層最優(yōu)選為金屬層。導電
11體層典型來講是帶狀或螺帶狀。在該功能元件例如為太陽電池時，使用陽極電極和陰極電極作為該金屬層，使用半導體層作為非金屬層。
第2發(fā)明是 一種功能元件，其特征在于，具有由導電體層和具有該導電體層的厚度以上的厚度的非金屬層的周期結(jié)構(gòu)體構(gòu)成的薄片，沿與該薄片交叉的方向，至少在一部分，使電子流動。
在此，典型來講是，使電子沿導電體層的寬度方向流動。導電體層最優(yōu)選為金屬層，典型來講是帶狀或螺帶狀。
第3發(fā)明是 —種功能元件，其特征在于，包含以下結(jié)構(gòu)將由導電體層和具有該導電體層的厚度以上的厚度的非金屬層的周期結(jié)構(gòu)體構(gòu)成的薄片至少重疊2片，使得該層相互交叉，并且上述導電體層的邊緣之間夾著規(guī)定的功能物質(zhì)而對置。
在此，導電體層最優(yōu)選為金屬層，典型來講是帶狀或螺帶狀。
第4發(fā)明是 一種功能元件，其特征在于，包含以下結(jié)構(gòu)多個導電體層，使其邊緣對置，相互交叉，并且上述導電體層的邊緣之間夾著規(guī)定的功能物質(zhì)而對置。
在第1 第4的發(fā)明中，導電體層典型來講是帶狀或螺帶狀。另外，導電體層的厚度一般為0. 2nm以上IOOnm以下或Inm以上IOOnm以下或0. 2nm以上60nm以下，優(yōu)選為 0. 2nm以上30nm以下，非金屬層的厚度一般為0. 2nm以上200nm以下，典型的為0. 2nm以上 50nm以下。
第5發(fā)明是 一種存儲元件，其特征在于，包含以下結(jié)構(gòu)將由厚度0. 2nm以上IOOnm以下的導電體層和具有該導電體層的厚度以上的厚度的電介質(zhì)層的周期結(jié)構(gòu)體構(gòu)成的薄片至少重疊2片，使得該層相互交叉，并且上述導電體層的邊緣之間夾著規(guī)定的存儲介質(zhì)而對置。
在此，導電體層典型來講是帶狀或螺帶狀。另外，導電體層的厚度優(yōu)選為Inm以上 IOOnm以下或0. 2nm以上60nm以下，優(yōu)選為0. 2nm以上30nm以下，電介質(zhì)層的厚度一般為 0. 2nm以上200歷以下，典型的為0. 2nm以上50nm以下。存儲介質(zhì)例如為絕緣膜或納米橋結(jié)構(gòu)。存儲元件典型的是只讀存儲器(ROM)。存儲在交叉部的信息(數(shù)據(jù))讀出也可以通過經(jīng)過對角線(不僅為最長的對角線，也包含折線狀的部分對角線)上的多個交叉部的并列讀出((幾乎)同時讀出，或(幾乎)同時存取數(shù)據(jù))進行，這樣一來，就可以高速地讀出。
第6發(fā)明是 一種磁性記錄元件，其特征在于，包含以下結(jié)構(gòu)將由絕緣體層和強磁性體層的周期結(jié)構(gòu)體構(gòu)成的薄片至少重疊2片，使得該強磁性體層的邊緣之間對置，其間夾持厚度 0. 2nm以上IOnm以下的隧道式絕緣體層。
在此，作為隧道式絕緣體層及強磁性體層可以使用各種物質(zhì)，但具體地來講，使用例如Al2O3膜作為隧道式絕緣體層，使用例如Co膜作為強磁性體層。絕緣體層及強磁性體層典型來講是帶狀或螺帶狀。
第7發(fā)明是 一種太陽能電池，其特征在于，陽極電極和陰極電極，其間夾持半導體層形成螺旋
12狀，整體上具有板狀形狀。
在此，半導體可以進行光電變換，只要對形成螺旋狀沒有妨礙，基本上哪種都可以，典型來講是非晶硅層等無機半導體層或有機半導體層。該太陽能電池的形狀不限，典型的有圓形、三角形或六邊形的形狀。陽極電極及陰極電極典型來講是帶狀或螺帶狀。
第8發(fā)明是 一種催化反應裝置，其特征在于，至少具有1片由厚度0. 5nm以上IOnm以下的金屬層和電介質(zhì)層的周期結(jié)構(gòu)體構(gòu)成的薄片。
在此，金屬層例如為Au膜、Pd膜、Pt膜等，電介質(zhì)層為TiA膜及SiA膜等氧化膜。 金屬層典型來講是帶狀或螺帶狀。從增加與反應氣體的接觸面積、提高催化作用的觀點來講，優(yōu)選多片、空出間隔層疊。
第9發(fā)明是 一種光電轉(zhuǎn)換元件，光電轉(zhuǎn)換層形成為螺旋狀或同心形狀，整體上具有板狀形狀， 使光從與該板交叉的方向入射，其特征在于， 在上述板的厚度方向，上述光電變換層可進行光電變換的光的波長階段性及/或連續(xù)地變化。
典型來講，第1電極和第2電極將光電轉(zhuǎn)換層夾持在中間形成螺旋狀或同心形狀。 另外，典型來講，第1電極及第2電極中的至少一種，通常至少陽極電極由在板的厚度方向相互分離而設置的多個電極構(gòu)成。另外，典型來講，光電變換層的可以進行光電變換的光的波長從板的光入射面在厚度方向階段性地增加，第1電極及第2電極中的至少一種由在板的厚度方向與上述的各階段相對應的位置相互分離而設置的多個電極構(gòu)成。光電變換層典型來講，是由P型半導體層和η型半導體層構(gòu)成的ρη結(jié)。這些ρ型半導體層及η型半導體層可以是無機半導體、有機半導體的任意一種，典型來講，由在板的厚度方向組成上有傾斜的無機半導體或有機半導體構(gòu)成。典型來講，P型半導體層及η型半導體層的帶隙從板的光入射面在厚度方向階段性地及/或連續(xù)地減少。第1電極及第2電極的厚度根據(jù)需要決定，但典型來講都為IOnm以上，IOOnm以下。光電變換層的厚度根據(jù)需要決定，但典型來講為IOnm以上，IOOnm以下。光電變換層與公知的色素敏感濕式太陽電池同樣，可以由擔任色素的半導體光電極、與該半導體光電極連接的電解質(zhì)層和與該電解質(zhì)層連接的配極構(gòu)成。 作為電解質(zhì)層，優(yōu)選使用固體電解質(zhì)層。該固體電解質(zhì)層可以通過印刷及涂敷形成。作為半導體光電極，典型來講，使用由氧化鈦(例如，銳鈦礦型結(jié)構(gòu)的氧化鈦)等金屬氧化物構(gòu)成的半導體光電極。典型來講，從板的光入射面在厚度方向變換在半導體光電極上擔持的色素的種類，階段性地增加該色素吸收的光的波長。更具體來講，從板的光入射面在厚度方向使半導體光電極上擔持的色素從吸收短波長的光的物體向吸收長波長的光的物體階段性地變化。典型來講具有圓形、三角形或六邊形的形狀。
第10發(fā)明是 —種發(fā)光元件，其特征在于，發(fā)光層形成為螺旋狀或同心形狀。
該發(fā)光元件，典型來講具有板狀的形狀，具體來講，例如具有圓形、三角形或六邊形的形狀。將該發(fā)光元件設定為單色發(fā)光時，在發(fā)光層上使用具有單一的帶隙的發(fā)光材料。 與其相對，在設定為白色發(fā)光或多色發(fā)光時，在該發(fā)光元件中，典型來講，利用發(fā)光層的帶隙的控制，在板的厚度方向發(fā)光層可以發(fā)光的光的波長階段性地及/或連續(xù)地變化。另外，
13典型來講，第1電極及第2電極將發(fā)光層夾持在中間形成螺旋狀或同心形狀。另外，典型來講，第1電極及第2電極中的至少一種由在板的厚度方向相互分離而設置的多個電極構(gòu)成。另外，典型來講，從板的一主面在厚度方向發(fā)光層可以發(fā)光的光的波長階段性地變化， 第1電極及第2電極中的至少一種由在板的厚度方向與上述的各階段相對應的位置相互分離而設置的多個電極構(gòu)成。典型來講，發(fā)光層是由P型半導體層和η型半導體層構(gòu)成的ρη 結(jié)。P該型半導體層及η型半導體層可以是無機半導體，也可以是有機半導體，典型來講，由在厚度方向組成上有梯度的無機半導體或有機半導體構(gòu)成。典型來講，從板的一主面在厚度方向P型半導體層及η型半導體層的帶隙階段性地及/或連續(xù)地變化。第1電極及第2 電極的厚度可以根據(jù)需要決定，但典型來講分別為0. 2nm以上IOOnm以下。另外，發(fā)光層的厚度也可以根據(jù)需要決定，但典型來講為IOnm以上IOOnm以下。
上述課題更通俗地來講，可以如下所述解決。
即，第11發(fā)明是 一種功能元件，其特征在于，通過局部性相互作用形成的第1結(jié)構(gòu)和通過預先設定的總體規(guī)則形成的第2結(jié)構(gòu)通過具有各向異性結(jié)構(gòu)的第3結(jié)構(gòu)結(jié)合而成。
第12發(fā)明是 第1結(jié)構(gòu)和第2結(jié)構(gòu)通過第3結(jié)構(gòu)結(jié)合而成的功能元件的制造方法，其特征在于， 具有 使其具有各向異性的結(jié)構(gòu)而形成第3結(jié)構(gòu)的工序； 通過預先設定的總體規(guī)則而形成第2結(jié)構(gòu)的工序；和 通過局部性的相互作用而形成第1結(jié)構(gòu)的工序。
第13發(fā)明是 一種功能系統(tǒng)，其特征在于，使用如下的功能元件通過局部的相互作用而形成的第1結(jié)構(gòu)和通過預先設定的總體規(guī)則而形成的第2結(jié)構(gòu)通過具有各向異性的結(jié)構(gòu)的第3結(jié)構(gòu)結(jié)合而成。
在第11、第12及第13的發(fā)明中，例如，第1結(jié)構(gòu)通過自動分散型相互作用形成， 第2結(jié)構(gòu)通過預先設定的總體設計規(guī)則形成，第3結(jié)構(gòu)由具有各向異性的周期結(jié)構(gòu)的平面或曲面構(gòu)成?；颍?結(jié)構(gòu)通過自動分散型相互作用形成，第2結(jié)構(gòu)通過預先設定的總體設計規(guī)則形成，第3結(jié)構(gòu)使多個具有各向異性的周期結(jié)構(gòu)的面交叉、重疊。
第14發(fā)明是 一種功能元件，其特征在于，時間連續(xù)地投影所得的各向同性的第1結(jié)構(gòu)和時間不連續(xù)地投影所得的各向異性的第2結(jié)構(gòu)通過具有各向異性的周期結(jié)構(gòu)的第3結(jié)構(gòu)結(jié)合而成。
第15發(fā)明是 第1結(jié)構(gòu)和第2結(jié)構(gòu)通過第3結(jié)構(gòu)結(jié)合而成的功能元件的制造方法，其特征在于， 具有 使其具有各向異性的結(jié)構(gòu)而形成第3結(jié)構(gòu)的工序； 形成第2結(jié)構(gòu)作為時間不連續(xù)地投影所得的各向異性的結(jié)構(gòu)的工序；和 形成第1結(jié)構(gòu)作為時間連續(xù)地投影所得的各向同性的結(jié)構(gòu)的工序。
第16發(fā)明是 一種功能系統(tǒng)，其特征在于，使用如下的功能元件時間連續(xù)地投影所得的各向同性的第1結(jié)構(gòu)和時間不連續(xù)地投影所得的各向異性的第2結(jié)構(gòu)通過具有各向異性的周期結(jié)構(gòu)的第3結(jié)構(gòu)結(jié)合而成。
在第14、15及16的發(fā)明中，例如，第3結(jié)構(gòu)使多個具有各向異性的周期結(jié)構(gòu)的面交叉、重疊。
第17發(fā)明是 一種功能元件，其特征在于，時間連續(xù)地投影所得的各向同性的第1結(jié)構(gòu)和時間不連續(xù)地投影所得的各向異性的第2結(jié)構(gòu)通過時間連續(xù)地投影所得的各向異性的第3結(jié)構(gòu)結(jié)合而成。
第18發(fā)明是 第1結(jié)構(gòu)和第2結(jié)構(gòu)通過第3結(jié)構(gòu)結(jié)合而成的功能元件的制造方法，其特征在于， 具有 形成第3結(jié)構(gòu)作為時間連續(xù)地投影所得的各向異性的結(jié)構(gòu)的工序、 形成第2結(jié)構(gòu)作為時間不連續(xù)地投影所得的各向異性的結(jié)構(gòu)的工序和 形成第1結(jié)構(gòu)作為時間連續(xù)地投影所得的各向同性的結(jié)構(gòu)的工序。
第19發(fā)明是 一種功能系統(tǒng)，其特征在于，使用如下的功能元件時間連續(xù)地投影所得的各向同性的第1結(jié)構(gòu)和時間不連續(xù)地投影所得的各向異性的第2結(jié)構(gòu)通過時間連續(xù)地投影所得的各向異性的第3結(jié)構(gòu)結(jié)合而成。
在第17、第18及第19的發(fā)明中，例如，第3結(jié)構(gòu)將時間連續(xù)地投影所得的各向異性的二維結(jié)構(gòu)錯開其方向性至少重疊二個，恢復類似的各向同性。
第20發(fā)明是 一種功能元件，其特征在于，通過自下而上形成的第1結(jié)構(gòu)和通過自上而下形成的第2結(jié)構(gòu)，通過各向異性的周期性第3結(jié)構(gòu)結(jié)合而成。
第21發(fā)明是 第1結(jié)構(gòu)和第2結(jié)構(gòu)通過第3結(jié)構(gòu)結(jié)合而成的功能元件的制造方法，其特征在于， 其具有 形成第3結(jié)構(gòu)作為各向異性的周期性結(jié)構(gòu)的工序； 通過自上而下形成第2結(jié)構(gòu)的工序；和 通過自下而上形成第1結(jié)構(gòu)的工序。
第22的發(fā)明是 一種功能系統(tǒng)，其特征在于，使用如下的功能元件通過自下而上形成的第1結(jié)構(gòu)和通過自上而下形成的第2結(jié)構(gòu)，通過各向異性的周期的第3結(jié)構(gòu)結(jié)合而成。
在第20、第21及第22的發(fā)明中，例如，第1結(jié)構(gòu)通過利用自我組織化的自下而上形成，第2結(jié)構(gòu)是通過自上而下形成的集成電路(半導體集成電路等)，第3結(jié)構(gòu)將多個時間連續(xù)地投影所得的各向異性的二維結(jié)構(gòu)交叉、重疊，恢復類似的各向同性。
第23發(fā)明是 一種功能元件，其特征在于，具有自我相似性或分形結(jié)構(gòu)的第1結(jié)構(gòu)和由通過自上而下形成的集成電路構(gòu)成的第2結(jié)構(gòu)，通過具有各向異性的周期結(jié)構(gòu)的第3結(jié)構(gòu)結(jié)合而
15成。
第對發(fā)明是 第1結(jié)構(gòu)和第2結(jié)構(gòu)通過第3結(jié)構(gòu)結(jié)合而成的功能元件的制造方法，其特征在于， 具有 使其具有各向異性的周期結(jié)構(gòu)而形成第3結(jié)構(gòu)的工序； 通過自上而下形成第2結(jié)構(gòu)作為集成電路的工序；和 形成第1結(jié)構(gòu)作為具有自我相似性或分形結(jié)構(gòu)的工序。
第25發(fā)明是 一種功能系統(tǒng)，其特征在于，使用如下的功能元件具有自我相似性或分形結(jié)構(gòu)的第1結(jié)構(gòu)和由通過自上而下形成的集成電路構(gòu)成的第2結(jié)構(gòu)，通過具有各向異性的周期結(jié)構(gòu)的第3結(jié)構(gòu)結(jié)合而成。
在第23、第M及第25的發(fā)明中，例如，第3結(jié)構(gòu)是將多個具有各向異性的周期結(jié)構(gòu)的面交叉、重疊，另外，集成電路是半導體集成電路。
第11 第25的發(fā)明中，第3結(jié)構(gòu)具有將由例如厚度0. 2nm以上60nm以下，優(yōu)選為0. 2nm以上30nm以下，典型來講，1 IOnm級的導電體層和、厚度0. 2nm以上50nm以下， 典型來講，0. 2nm以上600nm以下，更典型來講，10 IOOnm級的電介質(zhì)層的周期結(jié)構(gòu)構(gòu)成的薄片至少重疊2片的結(jié)構(gòu)，使得其層相互交叉。
另外，各向異性的結(jié)構(gòu)既可以是具有單一的空間頻率的結(jié)構(gòu)，也可以是具有多個空間頻率的結(jié)構(gòu)。而且，各向異性的結(jié)構(gòu)例如具有多種相互作用或物理現(xiàn)象的載體，該多種相互作用具有在傳遞相互作用的特征性時間上有一位以上的差的相互不同性質(zhì)，對引人注目的相互作用或物理現(xiàn)象，在成為其主體的物質(zhì)的系中，與以快速的相互作用時間或物理現(xiàn)象時間為特征的載體(例如電子)所對應的第1主體物質(zhì)相比，以緩慢的相互作用或物理現(xiàn)象為特征的載體(例如原子或分子)所對應的第2主體物質(zhì)以Inm以上IOOnm以下的尺度級(例如0. 2nm以上600nm以下)離散。另外，此時，例如就第1主體物質(zhì)而言，對整體系統(tǒng)的內(nèi)部的任意的位置，與此連結(jié)的該第1主體物質(zhì)至少一處存在于或暴露于包圍該系統(tǒng)的一維線或曲線上。
在第3結(jié)構(gòu)上使用導電體層和電介質(zhì)層的重復結(jié)構(gòu)時，與導電體層接觸的兩側(cè)的電介質(zhì)層的性質(zhì)可以相互相同，也可以不同。
在典型的一個實例中，由通過自上而下制造集成電路(半導體集成電路等)構(gòu)成的第2結(jié)構(gòu)和第1結(jié)構(gòu)及第3結(jié)構(gòu)的結(jié)合體，將存在于該結(jié)合體邊緣的直線或曲線狀的一維結(jié)構(gòu)作為連接區(qū)域結(jié)合。
第沈發(fā)明是 一種功能材料，其特征在于，將第11、第14、第17、第20、第23的發(fā)明中的第3結(jié)構(gòu)層疊3層以上而成。
第27發(fā)明是 一種功能材料，其特征在于，將由第11、第14、第17、第20、第23的發(fā)明中的第1 結(jié)構(gòu)及第3結(jié)構(gòu)構(gòu)成的層疊體層疊2層以上而成。
第觀的發(fā)明是 一種功能元件，其特征在于，包含以下結(jié)構(gòu)將由帶狀的導電體層和電介質(zhì)層的周
16期結(jié)構(gòu)體構(gòu)成的薄片至少重疊2片，使得該層相互交叉，并且使得導電體層的邊緣之間對置。
第29的發(fā)明是 一種功能材料，其特征在于，包含以下結(jié)構(gòu)將由帶狀的導電體層和電介質(zhì)層的周期結(jié)構(gòu)體構(gòu)成的薄片至少重疊2片，使得該層相互交叉，并且導電體層的邊緣之間對置。
第30發(fā)明是 一種功能元件，其特征在于，包含以下結(jié)構(gòu)將由厚度0. 2nm以上60nm以下的帶狀的導電體層和具有該導電體層的厚度以上的厚度的電介質(zhì)層的周期結(jié)構(gòu)體構(gòu)成的薄片至少重疊2片，使得該層相互交叉，并且導電體層的邊緣之間對置。
第31發(fā)明是 一種功能材料，其特征在于，包含以下結(jié)構(gòu)將由厚度0. 2nm以上60nm以下的帶狀的導電體層和具有該導電體層的厚度以上的厚度的電介質(zhì)層的周期結(jié)構(gòu)體構(gòu)成的薄片至少重疊2片，使得該層相互交叉，并且導電體層的邊緣之間對置。
在第30及第31的發(fā)明中，導電體層的厚度優(yōu)選為0. 2nm以上30nm以下，電介質(zhì)層的厚度一般為0. 2nm以上200 μ m以下，典型來講，為0. 2nm以上50 μ m以下。
第32發(fā)明是 一種功能元件，其特征在于，各向異性的結(jié)構(gòu)具有多種相互作用或物理現(xiàn)象的載體，該多種相互作用具有在傳遞相互作用的特征性時間上有一位以上的差的相互不同性質(zhì)，對引人注目的相互作用或物理現(xiàn)象，在成為其主體的物質(zhì)的系中，與以快速的相互作用時間或物理現(xiàn)象時間為特征的載體所對應的第1主體物質(zhì)相比，以緩慢的相互作用或物理現(xiàn)象為特征的載體所對應的第2主體物質(zhì)以Inm以上IOOnm以下的尺度級離散。
第33發(fā)明是 一種功能元件的制造方法，該功能元件的特征在于，各向異性的結(jié)構(gòu)具有多種相互作用或物理現(xiàn)象的載體，該多種相互作用具有在傳遞相互作用的特征的時間上有一位以上的差的相互不同性質(zhì)，對引人注目的相互作用或物理現(xiàn)象，在成為其主體的物質(zhì)的系中， 與以快速的相互作用時間或物理現(xiàn)象時間為特征的載體所對應的第1主體物質(zhì)相比，以緩慢的相互作用或物理現(xiàn)象為特征的載體所對應的第2主體物質(zhì)以Inm以上IOOnm以下的尺度級離散。
第34發(fā)明是 一種功能系統(tǒng)，其特征在于，使用如下的功能元件各向異性的結(jié)構(gòu)具有多種相互作用或物理現(xiàn)象的載體，該多種相互作用具有在傳遞相互作用的特征的時間上有一位以上的差的相互不同性質(zhì)，對引人注目的相互作用或物理現(xiàn)象，在成為其主體的物質(zhì)的系中，與以快速的相互作用時間或物理現(xiàn)象時間為特征的載體所對應的第1主體物質(zhì)相比，以緩慢的相互作用或物理現(xiàn)象為特征的載體所對應的第2主體物質(zhì)以Inm以上IOOnm以下的尺度級離散。
在第26 第34的發(fā)明中，只要不違反其性質(zhì)，則涉及第11 第25的發(fā)明所述的內(nèi)容均成立。
而且，在第11 第34的發(fā)明中，只要不違反其性質(zhì)，則涉及第1 第10的發(fā)明所述的內(nèi)容均成立。
17 如上所述，依據(jù)構(gòu)成的該發(fā)明，使通過局部的相互作用形成的第1結(jié)構(gòu)和通過預先設定的總體規(guī)則形成的第2結(jié)構(gòu)，通過具有各向異性結(jié)構(gòu)的第3結(jié)構(gòu)進行結(jié)合，從而可使一向困難的自上而下系和自下而上系的統(tǒng)一很容易地進行。
上述的各種元件，通過使用下面的新型的凈化單元或凈化單元系統(tǒng)，不使用巨大的且設備成本高的現(xiàn)有的無塵車間，即可以較高的成品率制造出來。
即，第35發(fā)明是 一種凈化單元，其特征在于，具有 可以維持在凈化的環(huán)境的作業(yè)室；和 在作業(yè)室的后部、上部及下部中的至少一個及至少一方側(cè)部分別設置的連接部。
將作業(yè)室的連接部設置在后部、上部、下部及二個側(cè)部的哪一處，根據(jù)在二維的 (平面的)或三維的(立體的)上如何配置凈化單元適當決定。例如，在平面上配置凈化單元時，為了既增大連接的自由度，又提高凈化單元系統(tǒng)的靈活性，連接部優(yōu)選分別設置在作業(yè)室的后部及兩側(cè)部。此時，對一個凈化單元，可以連接后部及兩側(cè)部總計三個凈化單元。 另外，將凈化單元設置在垂直面內(nèi)時，為了既增大連接的自由度，又提高凈化單元系統(tǒng)的靈活性，連接部優(yōu)選分別設置在作業(yè)室的上部或下部及兩側(cè)部。此時，對一個凈化單元，可以連接上部或下部及兩側(cè)部總計三個凈化單元。一般來講，連接部具有設置在作業(yè)室的壁的開口部和可以開閉地設置該開口部的遮斷板。該遮斷板限于可以開閉，基本上哪種都可以， 典型來講是拉門及門等。該遮斷板的開閉，既可以手動，也可以將光傳感器等傳感器安裝在作業(yè)室內(nèi)部，同時，設置遮斷板的開閉機構(gòu)，在操作者的手及試料接近于遮斷板時可以自動地開閉。另外，通過在作業(yè)室設置皮帶運輸機等運輸裝置，在入口和出口之間通過該運輸裝置運輸試料時，試料通過運輸裝置運輸至出口附近時，可以利用傳感器檢測它，利用開閉機構(gòu)開閉遮斷板?？梢栽谡跀喟寤蜃鳂I(yè)室的壁面設置襯墊等密封構(gòu)件，提高遮斷時的氣密性。
作業(yè)室根據(jù)進行怎樣的作業(yè)(或工藝)而不同，在凈化的環(huán)境中實行化學工藝、化學反應、結(jié)晶成長、生物工藝等時，典型來講，具有排氣管道及不具有鼓風動力的被動的防塵過濾器。典型來講，這些排氣管道及防塵過濾器設置在作業(yè)室的上部。此時，一般來講，凈化單元是密閉型，但不限定于此。與其相對，在作業(yè)室內(nèi)實行非化學工藝(例如，利用表面探針顯微鏡進行的物理測定及檢查及組合(裝配)作業(yè))時，典型來講，作業(yè)室備有壓力控制用等通風孔及具有鼓風動力的主動防塵過濾器(例如，HEPA過濾器及ULPA過濾器等)。 典型來講，防塵過濾器設置在作業(yè)室的上部，通風孔設置在作業(yè)室的側(cè)壁下部。此時，一般來講，凈化單元是通過通風孔控制作業(yè)室的內(nèi)部壓力的開放系型，但不限定于此。在作業(yè)室中，有時在壓力控制用等通風孔的基礎上，以用于接通配線等的目的設置一個或二個以上的孔。從作業(yè)室流出的氣體經(jīng)過使用活性炭等的吸附裝置或除害裝置或其雙方后，進入到主動防塵過濾器的入口那樣地構(gòu)成，而且，優(yōu)選通過在吸附裝置及/或除害裝置中設置與外界聯(lián)系的排氣管道，通過吸附氣體中含有的有害微粒子等，或?qū)⒂泻怏w無害化后使其排出到外部，可以適用于伴隨有害微粒子及有毒氣體等產(chǎn)生的生物工藝(細胞培養(yǎng)、細胞融合、基因重組、植物體培育、形質(zhì)轉(zhuǎn)換等)及化學工藝等。另外，通過從通風孔流出的氣體進入到主動防塵過濾器的入口那樣地構(gòu)成，可以一邊使用相同的防塵過濾器，一邊謀求作業(yè)室的潔凈度的大幅度的提高。從作業(yè)室的潔凈度的提高的觀點來看，最優(yōu)選從作業(yè)室的通風孔等流出的氣體的全部(100% )進入到主動防塵過濾器的入口那樣地構(gòu)成，但不一定需要如此，即使僅流出的氣體的一部分進入到主動防塵過濾器的入口那樣地構(gòu)成，也可以得到效果。典型來講，通過與作業(yè)室直接耦合成的具有氣密性的管道連接到主動防塵過濾器的入口，使得氣體循環(huán)而構(gòu)成，并且使其具有氣密性(葉輪系統(tǒng))。作業(yè)室根據(jù)需要具有作業(yè)用手套，其通常設置在作業(yè)室的前部。
凈化單元例如是納米技術工藝裝置及生物技術工藝裝置，可以用于各種工藝。
凈化單元例如是通風室、凈化臺、手套箱等，但并不限定于此。
凈化單元的作業(yè)室形狀可以是各種形狀，根據(jù)需要選擇，但如果列舉具體例，則可以是長方體狀或立方體狀、將長方體或立方體變形過的形狀、球狀、半球狀、橢圓體狀、圓筒狀等。另外，作業(yè)室的內(nèi)部的大小，基本上根據(jù)使用目的通過設計適當確定，例如，為了操作者可以使用手套等在作業(yè)室內(nèi)部實行各種作業(yè)(執(zhí)行工藝、凈化等維護的實施)，優(yōu)選為在作業(yè)室內(nèi)從外部入手時、整個作業(yè)空間大體上夠用的程度，一般來講，寬度、高度、深度都在 Im內(nèi)選擇。另一方面，當作業(yè)室的大小過小時，由于有可能帶來作業(yè)上的障礙，故一般來講， 選擇30cm以上。當不需要在作業(yè)室內(nèi)從外部入手進行作業(yè)時，例如將作業(yè)自動化時，或在凈化單元直接放入試料等將凈化單元進行攜帶時，可以進一步縮小作業(yè)室的大小。
作業(yè)室由板狀的硬質(zhì)構(gòu)件構(gòu)成，此外，也可以使用球櫛或氣球狀的軟的材料構(gòu)成。
在凈化單元的內(nèi)部，根據(jù)使用目的，可以容納小型的裝置。具體來講，該裝置是后述的各種工藝裝置、摩擦裝置、解析裝置(例如，光學顯微鏡、掃描型電子顯微鏡(SEM)、原子間力顯微鏡(AFM)等掃描探針顯微鏡(SPM)等)、反應裝置、微化學系統(tǒng)、微化學反應、曝光裝置、蝕刻裝置、成長裝置、加工裝置、殺菌裝置、粒徑過濾器、人工光源、生物裝置、食品加工裝置、檢查裝置、驅(qū)動裝置等。作為人工光源，在進行細胞系的培育及植物體的培育時， 優(yōu)選使用光譜半功率寬度為30nm以下的發(fā)光二極管及半導體激光器，尤其是使用脈沖驅(qū)動半導體激光器。
第36發(fā)明是 一種凈化單元系統(tǒng)，具有可以維持在凈化的環(huán)境的作業(yè)室的多個凈化單元連接而成，其特征在于，多個凈化單元中的至少一個凈化單元具有 可以維持在凈化的環(huán)境的作業(yè)室；和 在作業(yè)室的后部、上部及下部中的至少一個及至少一方側(cè)部分別設置的連接部。
多個凈化單元可以是這樣的凈化單元，其全部具有可以維持在凈化的環(huán)境的作業(yè)室和在作業(yè)室的后部、上部及下部中的至少一個及至少一方側(cè)部分別設置成的連接部， 另外，也可以是該凈化單元和現(xiàn)有的僅可以在左右方向連接的凈化單元混在一起的凈化單元。
該凈化單元系統(tǒng)例如含有用非單一直線狀配置、左右方向或上下方向或前后方向的折線狀配置、枝狀配置、環(huán)狀配置或其兩個以上混合的配置連接凈化單元形成的部分，整體可以是這些非單一直線狀配置、折線狀配置、枝狀配置、環(huán)狀配置或混合配置。在此，折線狀配置至少具有一個彎曲，優(yōu)選的是具有兩個以上的彎曲。具有一個彎曲時的一例是L字型。在此所謂的彎曲，不僅是彎曲成直角時那樣的非連續(xù)地彎曲的情況，也包含連續(xù)地或平滑地彎曲。因此，例如在具有兩個彎曲時，也包含U字型的彎曲的情況。關于折線狀配置所述的以上內(nèi)容，在下面也是同樣的。
對具有可以維持在凈化的環(huán)境的作業(yè)室和在作業(yè)室的后部、上部及下部中的至少一個及至少一方側(cè)部分別設置的連接部的上述的凈化單元，涉及第35發(fā)明所述內(nèi)容成立。
第37發(fā)明是 一種凈化單元系統(tǒng)，其具有可以維持在凈化的環(huán)境的作業(yè)室的多個凈化單元連接而成，其特征在于，包含以非單一直線狀配置或折線狀配置而連接凈化單元的部分。
第38發(fā)明是 一種凈化單元系統(tǒng)，由具有可以維持在凈化的環(huán)境的作業(yè)室的多個凈化單元連接而成，其特征在于，多個凈化單元中的至少一個凈化單元具有多個連接部，該多個連接部含有試料通過該連接部時的方向相互非平行或相互垂直的至少兩個連接部。
第39發(fā)明是 一種凈化單元系統(tǒng)，由具有可以維持在凈化的環(huán)境的作業(yè)室的多個凈化單元連接而成，其特征在于，在多個凈化單元中的至少一組相鄰的凈化單元中，試料通過一方凈化單元的出口的方向和該試料通過另一方凈化單元的入口的方向相互非平行或相互垂直。
第40發(fā)明是 一種凈化單元系統(tǒng)，由具有可以維持在凈化的環(huán)境的作業(yè)室的多個凈化單元連接而成，其特征在于， 以折線狀配置連接凈化單元，使其容納在規(guī)定的有限區(qū)域。
第41發(fā)明是 一種凈化單元系統(tǒng)，由具有可以維持在凈化的環(huán)境的作業(yè)室的多個凈化單元連接而成，其特征在于， 包含以環(huán)狀配置連接凈化單元的部分。
第42發(fā)明是 一種凈化單元系統(tǒng)，由具有可以維持在凈化的環(huán)境的作業(yè)室的多個凈化單元連接而成，其特征在于， 多個凈化單元包含以鑲嵌狀配置連接成的多種凈化單元。
在此，在多個凈化單元中，例如含有通風室、凈化臺、手套箱等。當著眼于執(zhí)行的工藝時，在多個凈化單元中含有化學工藝裝置、非化學工藝裝置、生物工藝裝置等。多個凈化單元例如可以含有以環(huán)狀配置連接凈化單元形成的部分。
第43發(fā)明是 一種凈化單元系統(tǒng)，由具有可以維持在凈化的環(huán)境的作業(yè)室的多個凈化單元連接而成，其特征在于，在多個凈化單元中以環(huán)狀配置來設置連接凈化單元的部分，使得可以在同一凈化單元中執(zhí)行在整個一系列的工藝流程中多次重現(xiàn)的同種工藝。
第44發(fā)明是 一種元件制作方法，使用具有可以維持在凈化的環(huán)境的作業(yè)室的多個凈化單元連接而成的凈化單元系統(tǒng)制造元件，其特征在于，多個凈化單元含有以折線狀或環(huán)狀配置連接在內(nèi)部分別具有種類相互不同的小型的裝置的多個凈化單元的部分，以該部分將整個一系列的工藝流程的工藝的全部或主要部分一連串執(zhí)行。
在此，元件中除了上述各種元件及半導體元件等各種電子元件外，還含有生物元件、生物電子學元件等。
在第37 第44的發(fā)明中，優(yōu)選多個凈化單元中的至少一個凈化單元具有可以維
20持在凈化的環(huán)境的作業(yè)室和在作業(yè)室的后部、上部及下部中的至少一個及至少一方側(cè)部分別設置成的連接部。多個凈化單元的全部可以是這樣的凈化單元。對該凈化單元而言，關于第35發(fā)明所述的內(nèi)容成立。
第45發(fā)明是一種凈化單元，其特征在于，具有 可以維持在凈化的環(huán)境的作業(yè)室；和 設置在作業(yè)室的排氣管道及被動的防塵過濾器。
在此，該凈化單元可以是具有在作業(yè)室的后部、上部及下部中的至少一個及至少一方側(cè)部分別設置成的連接部，也可以不是這樣。對前者的情況而言，只要不違反其性質(zhì)， 則關于第35發(fā)明所述的內(nèi)容即成立。在下面說明的第46發(fā)明中也同樣。就作業(yè)室來說， 典型的有化學工藝裝置，但并非局限于此。
第46發(fā)明是 一種凈化單元系統(tǒng)，由具有可以維持在凈化的環(huán)境的作業(yè)室的多個凈化單元連接而成，其特征在于， 多個凈化單元中的至少一個凈化單元具有 可以維持在凈化的環(huán)境的作業(yè)室；和 設置在作業(yè)室的排氣管道及被動的防塵過濾器。
在第36 43及第46發(fā)明中，凈化單元系統(tǒng)可以用于各種用途，例如通過可以使用納米技術工藝裝置及生物技術工藝裝置，可以得到納米技術工藝系統(tǒng)及生物技術工藝系統(tǒng)等各種工藝系統(tǒng)，而且，通過將納米技術工藝裝置及生物技術工藝裝置組合在一起，可以實現(xiàn)納米 生物融合平臺。這在下面的凈化單元系統(tǒng)中也是同樣的。具體來講，該凈化單元系統(tǒng)是材料處理系統(tǒng)(無機材料處理系統(tǒng)、有機材料處理系統(tǒng))、元件制造系統(tǒng)、細胞系培育系統(tǒng)、植物體培育系統(tǒng)等。
另外，在第36 44及第46發(fā)明中，多個凈化單元中的至少一個凈化單元，典型來講，在內(nèi)部具有例如如下所述的小型的工藝裝置、解析裝置、反應裝置、微化學系統(tǒng)、微化學反應、曝光裝置、蝕刻裝置、成長裝置、加工裝置、殺菌裝置、粒徑過濾器、人工光源、生物裝置、食品加工裝置、檢查裝置、驅(qū)動裝置等。
在上述的裝置中裝載的工藝裝置、解析裝置、反應裝置、微化學系統(tǒng)、微化學反應、 曝光裝置、蝕刻裝置、成長裝置、加工裝置、殺菌裝置、粒徑過濾器、人工光源、生物裝置、食品加工裝置、檢查裝置、驅(qū)動裝置等，優(yōu)選使用即使是小型的凈化單元，也那樣充分地容納在其中的小型的裝置。例如，在凈化單元系統(tǒng)中實行從試料的投入至制品輸出的整個一系列工藝時，或?qū)嵭袠?gòu)成該工藝的主要部分的一系列工藝時，對分別與該工藝流程中出現(xiàn)的各種物理·化學處理相對應的工藝裝置，使用在該凈化單元中能容納的小型的裝置組。這些工藝裝置相對于凈化單元可以出入自在地設置，也可以對凈化單元進行一體化。
例如，上述各種元件及半導體元件等高性能元件的制造，由于使用從材料的投入至成品輸出的一連串的工藝，故通過在高度地管理成的巨大的無塵車間中配置成的光刻裝置及蝕刻裝置等高度精密裝置間交接基板，目前實現(xiàn)了的事情如已所述，但在該發(fā)明中，以最近各種技術的發(fā)展為基礎，進行如下的裝置置換，即進行裝置的小型化。例如，透過型電子顯微鏡及現(xiàn)有型的掃描型電子顯微鏡(TEM · SEM觀察)等用臺式掃描隧道式顯微鏡觀察·原子間力顯微鏡觀察(STM/AFM觀察)或微掃描型電子顯微鏡(SEM)取代。就光刻裝
21置來說，將其曝光光源從氣體激光器用半導體激光器(例如文獻10)取代。就工藝薄膜成長法來說，停止使用分子線外延(MBE)、有機金屬氣相成長法(MOCVD)這樣的大規(guī)模裝置， 而使用微化學反應(文獻11)等。對于金屬化而言，也使用鍍金屬裝置或臺式微沉淀(成膜)裝置等。進而，還使用微小CVD(化學氣相堆積)裝置、微小RIE(反應性離子蝕刻)裝置、微旋涂、微烘焙裝置等。
通過進行以上的裝置取代，事實上，可以使來自半導體等工藝中的基板投入的光刻法、電極制作、表面觀察等構(gòu)成從基板投入至輸出的全部工藝或其主要部分的一系列流程，不使用巨大的無塵車間，而在置于普通房間的、含有局部凈化的密閉空間(典型的是臺式空間那樣的)的凈化單元的連接體中一連串地完成。即，由于通過利用上述取代的小型化，可以將凈化單元設置在桌子上進行小型化，故通過用折線狀裝置(彎曲狀裝置等)及環(huán)狀裝置等將在作業(yè)室的后部、及至少一方側(cè)部分別設置有連接部的上述凈化單元連接，即使在整個凈化單元系統(tǒng)中，也僅使用較小的面積而完成。而且，由于不需要凈化套裝、風淋室、凈化墊子等，故可將幾乎全部作業(yè)在局部的、非常潔凈的氛圍氣下，在人體中、環(huán)境中都很容易地進行。
依據(jù)如上所述構(gòu)成的第35 第46的發(fā)明，通過在作業(yè)室的后部、上部及下部中的至少一個及至少一方側(cè)部分別設置連接部，不僅在左右方向、而且在后方或上下部都可以連接其它的凈化單元，凈化單元的連接的自由度大幅度地增加。因此，可以用折線狀裝置及環(huán)狀裝置等連接凈化單元，可以根據(jù)實行的工藝用最適的配置而且用最小的面積構(gòu)成凈化單元。另外，特別是例如通過在作業(yè)室的后部、上部及下部中的至少一個及至少一方側(cè)部分別設置連接部，另外，在作業(yè)室設置通風孔及主動防塵過濾器，可以不僅大幅度地增加凈化單元的連接的自由度，而且將作業(yè)室內(nèi)部維持在凈化的環(huán)境。
另外，通過凈化單元系統(tǒng)含有非單一直線狀配置、折線狀配置、枝狀配置、環(huán)狀配置或其兩個以上混合的配置連接凈化單元形成的部分，可以根據(jù)實行的工藝用最適的配置而且用最小的面積構(gòu)成凈化單元。
另外，通過多個凈化單元中的至少一個凈化單元具有多個連接部，該多個連接部含有試料通過該連接部時的方向相互非平行或相互垂直的至少兩個連接部，凈化單元的連接的自由度大幅度地增加，可以根據(jù)執(zhí)行的工藝用最適當?shù)呐渲枚矣米钚〉拿娣e構(gòu)成凈化單元。
另外，通過以折線狀配置連接凈化單元，使得容納在規(guī)定的有限區(qū)域，可以用最小的面積構(gòu)成與實行的工藝對應的凈化單元。
另外，通過含有多個凈化單元以鑲嵌狀配置連接成的多種凈化單元，可以在含有多種工序的工藝流程中構(gòu)成最合適的凈化單元系統(tǒng)。
另外，對于在整個一系列的工藝流程中多次重現(xiàn)的同種工序，通過在多個凈化單元中以環(huán)狀配置而設置連接凈化單元的部分，并通過可以在同一凈化單元中執(zhí)行，由此，可使在同種工序中需要的凈化單元的數(shù)量大幅度地減少。
另外，多個凈化單元含有在內(nèi)部分別具有種類相互不同的小型裝置的多個凈化單元以折線狀或環(huán)狀配置連接成的部分，在該部分中將整體的一系列工藝流程的全部工序或主要部分一連串執(zhí)行，由此，可有效地進行材料處理、元件制造、細胞系培育、植物體培育等工藝。
另外，通過在凈化單元的作業(yè)室設置排氣導管及被動式防塵過濾器，可以不使用鼓風動力，而使作業(yè)室內(nèi)部保持凈化的環(huán)境。
但是，現(xiàn)在考慮這樣一種凈化單元有無連接部不限，而具有利用設有通風孔及鼓風動力的主動防塵過濾器(例如，HEPA過濾器及ULPA過濾器等)，來維持潔凈環(huán)境的盒狀的作業(yè)室的凈化單元。此時，將防塵過濾器的風量設為V，作業(yè)室的體積設為Vtl，內(nèi)面積設為 S，每單位面積·單位時間的粉塵微粒子的脫離速度設為σ，設置環(huán)境的粉塵密度設為Ntl， 防塵過濾器的粉塵收集率設為Y，則該作業(yè)室內(nèi)的粉塵密度η (t)可用下式表示 V0 = Sa- n(t)V + N0V(l - γ)2
dt 此時，如果定義
Sa n ,2 V .. C = — + (l~r) -^0
OO 及
β V Pc=Y 則，粉塵密度變?yōu)? rt(t) = ^- + (N0-^-)e^'
Hcη C 即使經(jīng)過時間，上式也成為外部空氣的粉塵密度的一次函數(shù)?？傊?，其受設置環(huán)境的很大控制。
下面，考慮已述的渦輪系統(tǒng)。即如下情況通過與作業(yè)室連接的具有氣密性的管道與主動防塵過濾器的入口連接，構(gòu)成以使氣體循環(huán)，并且具有氣密性。此時，粉塵密度n(t) 用下式表示 V0 ^^ = Sa- n(t)V + n(t)V(l - γ)
dt =Sa- yVn{t) 此時，如果定義
5cr a"=y 及
γν βη=ψ 則，粉塵微粒子濃度變?yōu)? = +
PnPn 如果經(jīng)過充分的時間，由于第2項急速地接近于零，則只剩下第1項即αη/βη = (So/V0)/(yV/V0) =So/YV。由此可知，由于該項不含有外界的粉塵密度，故不利用該凈化單元的設置環(huán)境，即得到最終的潔凈度。在此，具有特征的是，在不使用渦輪系統(tǒng)的凈化單元中，作業(yè)室的潔凈度由I-Y或其乘冪(1_Υ)η控制，與此相對，在使用渦輪系統(tǒng)的凈化單元中，作業(yè)室的潔凈度是由1/Υ控制。另外，將SO/YV最小化也是很重要的。
23 因此，第47發(fā)明是 一種凈化單元系統(tǒng)，使用主動防塵過濾器將作業(yè)室維持在凈化的環(huán)境中，其特征在于， 在將上述防塵過濾器的收集效率設為Y時，上述作業(yè)室的潔凈度由1/Y支配。
典型來講，防塵過濾器是HEPA過濾器及ULPA過濾器，從作業(yè)室流出的氣體的全部進入到上述主動防塵過濾器的入口那樣地構(gòu)成。特別是，通過與作業(yè)室連接的具有氣密性的管道與主動防塵過濾器的入口連接，構(gòu)成以使氣體循環(huán)，并且具有氣密性。在作業(yè)室內(nèi)實行化學工藝時，優(yōu)選使用與化學工藝對應的防塵過濾器，同時，通過將吸附劑及吸附塔與上述的管道連接，通過管道等不與外部連接，即可以使在封閉式系統(tǒng)中除去有害物質(zhì)和維持凈化的環(huán)境并行。為了使來自作業(yè)室內(nèi)壁的灰塵或粉塵的放出量最小化，最好是在作業(yè)室內(nèi)壁的至少一部分貼上粘合片材，例如使用一定時間后，則重新粘貼。在使用使粘合片材多層化的物質(zhì)時，通過一片一片地剝離粘合片材，可以使?jié)崈舻钠拿娉霈F(xiàn)。另外，通過對作業(yè)室的內(nèi)壁表面進行平滑加工，以使其不具有與要從作業(yè)室除去的粉塵微粒子的直徑同級的表面凹凸的傅里葉成分，可以將具有該粒徑的粉塵微粒子向作業(yè)室內(nèi)壁表面的吸附量控制到最低限度。
依據(jù)第35 第46發(fā)明的凈化單元或凈化單元系統(tǒng)的構(gòu)成或與此相關聯(lián)進行說明的內(nèi)容，只要不違反其性質(zhì)，則在該第47的發(fā)明中也可以成立或適用。
另外，根據(jù)需要，可以將上述的兩個以上的發(fā)明組合在一起。


圖IA及圖IB是用于說明該發(fā)明的略線圖，圖2A及圖2B是用于說明該發(fā)明的略線圖，圖3及圖4是用于說明TPC的略線圖，圖5是用于說明該發(fā)明的略線圖，圖6A、圖6B 及圖6C是用于說明該發(fā)明的略線圖，圖7是用于說明該發(fā)明的略線圖，圖8A、圖8B及圖8C 是利用用于說明AlAS/GaAs2原子層超晶格的成長的透過型電子顯微鏡表示暗視野像、晶格像及衍射圖案的照片，圖9是用于說明電化學的成長機理的略線圖，圖10A、圖IOB及圖 IOC是用于說明該發(fā)明的略線圖，圖11 圖14是表示圖IOA所示的情況的交叉部的電場分布的計算結(jié)果的略線圖，圖15 圖18是表示圖IOB所示的情況的交叉部的電場分布的計算結(jié)果的略線圖，圖19是用于說明該發(fā)明的略線圖，圖20A、圖20B、圖21、圖22、圖23A、圖 2 及圖23C是用于說明該發(fā)明的第1實施方式的略線圖，圖24A、圖24B及圖24C是表示該發(fā)明的第1實施方式的功能元件的略線圖，圖25是用于說明該發(fā)明的第2實施方式的略線圖，圖26是用于說明該發(fā)明的第3實施方式的略線圖，圖27A及圖27B是用于說明該發(fā)明的第4實施方式的略線圖，圖觀是用于說明該發(fā)明的第4實施方式的略線圖，圖29A及圖29B是用于說明該發(fā)明的第5實施方式的略線圖，圖30A、圖30B、圖30C、圖30D、圖30E及圖30F是用于說明該發(fā)明的第6實施方式的略線圖，圖31是用于說明該發(fā)明的第7實施方式的略線圖，圖32A、圖32B及圖32C是用于說明該發(fā)明的第8實施方式的略線圖，圖33A、 圖3 及圖33C是用于說明該發(fā)明的第9實施方式的略線圖，圖34A、圖34B及圖34C是用于說明該發(fā)明的第9實施方式的有機太陽能電池的制造方法的略線圖，圖35A、圖35B及圖 35C是用于說明該發(fā)明的第10實施方式的略線圖，圖36及圖37是用于說明該發(fā)明的第10 實施方式的有機太陽能電池的制造方法的略線圖，圖38是表示該發(fā)明的第10實施方式的有機太陽能電池的配置例的略線圖，圖39、圖40A及圖40B是用于說明該發(fā)明的第12實施方式的略線圖，圖41A及圖41B是用于說明該發(fā)明的第12實施方式的催化臺的使用方法的略線圖，圖42A、圖42B、圖42C、圖43及圖44是用于說明該發(fā)明的第13實施方式的略線圖， 圖45A、圖45B及圖45C是用于說明該發(fā)明的第14實施方式的略線圖，圖46是用于說明使用該發(fā)明的第14實施方式的太陽能電池的太陽能電池系統(tǒng)的略線圖，圖47及圖48是用于說明該發(fā)明的第15實施方式的略線圖，圖49及圖50是用于說明使用該發(fā)明的第16實施方式的太陽能電池的太陽能電池系統(tǒng)的略線圖，圖51是用于說明該發(fā)明的第17實施方式的略線圖，圖52A、圖52B及圖52C是表示該發(fā)明的第18實施方式的凈化單元的上面圖、正面圖及側(cè)面圖，圖53A、圖5 及圖53C是表示在該發(fā)明的第18實施方式的凈化單元中裝載的傳送盒的上面圖、正面圖及側(cè)面圖，圖54A及圖54B是用于說明該發(fā)明的第18實施方式的凈化單元和傳送盒的連接的側(cè)面圖及正面圖，圖55A及圖55B是表示在該發(fā)明的第18 實施方式的凈化單元中裝載的投入/取出盒的側(cè)面圖及正面圖，圖56A及圖56B是用于說明該發(fā)明的第18實施方式的凈化單元不使用的連接用開口部的遮斷方法的側(cè)面圖及正面圖，圖57A、圖57B及圖57C是表示該發(fā)明的第19實施方式的凈化單元的上面圖、正面圖及側(cè)面圖，圖58A及圖58B是表示該發(fā)明的第20實施方式的凈化單元系統(tǒng)及用于比較的現(xiàn)有的凈化單元系統(tǒng)的略線圖，圖59是表示該發(fā)明的第21實施方式的凈化單元系統(tǒng)的略線圖， 圖60是表示該發(fā)明的第22實施方式的凈化單元系統(tǒng)的略線圖，圖61是表示該發(fā)明的第23 實施方式的凈化單元系統(tǒng)的略線圖，圖62是表示該發(fā)明的第M實施方式的凈化單元系統(tǒng)的略線圖，圖63是表示希耳伯特曲線的略線圖，圖64A、圖64B及圖64C是表示該發(fā)明的第 25實施方式的凈化單元的上面圖、正面圖及側(cè)面圖，圖65A、圖65B及圖65C是表示該發(fā)明的第26實施方式的凈化單元的上面圖、正面圖及側(cè)面圖，圖66是表示該發(fā)明的第27實施方式的凈化單元的略線圖，圖67是表示通過圖64A、圖64B及圖64C所示的凈化單元得到的潔凈度的測定結(jié)果的略線圖。
具體實施例方式下面，參照附圖，對該發(fā)明的實施方式進行說明。
首先，對該發(fā)明的第1實施方式進行說明。
在該第1實施方式中，使用電化學成長法形成超晶格薄片。圖20A表示用于其的成長裝置。如圖20A所示，在該成長裝置中，在電解槽51中放入與要使其成長的兩種物質(zhì)相對應的含有陰離子(A_)52及陽離子53(C+)53的電解液。而且，在電解槽M中插入成為電化學成長基板的例如具有微小圓柱狀的電極部的軸55，同時，設置兩個電極56、57，使得夾持該軸陽。在此，軸陽的電極部接地，電極56、57分別成為可以偏置在電壓VI、Vr上。 電極56、57可以是在環(huán)狀中包圍軸55的電極部的配置。另外，在電解槽51中設置隔墻，分別配置陰離子52和陽離子53，同時，也可以作成使軸55旋轉(zhuǎn)。
第21圖表示軸55的詳細結(jié)構(gòu)例。如圖21所示，對軸55來說，成為成長時基板的電極部55a與另一部分5 相比，直徑稍微變大。而且，在電極部55a的下部與其接觸，將例如由玻璃及陶瓷等構(gòu)成的圓板狀的支持板58安裝在與軸55同軸上，同時，在電極部5 的上側(cè)預涂了溶劑易溶性有機膜59的圓板狀的支持板60同樣安裝在與軸55同軸上。支持板58、60的直徑相同。另外，這些支持板58、60的間隔與應該使其成長的超晶格薄片的
25厚度相同，具體來講，例如為1 1000 μ m，典型來講，例如為10 100 μ m。
在使用該成長裝置使超晶格薄片成長時，例如，如圖20B所示，將電極56、57交替偏置在Vl = +V2、Vr = -Vl上。此時，當電極56偏置在+V2上時，電解液M中的陽離子53 堆積在軸陽的電極部^a的側(cè)面上；當電極57偏置在-Vl上時，電解液M中的陰離子52 堆積在軸陽的電極部^a的側(cè)面上。這樣一來，如圖21所示，在支持板58和溶劑易溶性有機膜59間的空間，可以使兩種物質(zhì)、具體來講是作為電介質(zhì)(絕緣體)的溶劑難溶性電析有機膜61及電析金屬膜62的周期結(jié)構(gòu)體，交互地在軸55的電極部55a的側(cè)面上，橫向成長為同心圓狀(年輪狀或蛋糕卷狀)。成長結(jié)束后，用溶劑使溶劑易溶性有機膜59進行溶解，取出年輪狀的周期結(jié)構(gòu)體。
在此，作為電析金屬膜62的金屬，例如可以使用金(Au)、鉬(Pt)JH (Cu)等。作為鍍敷液來說，鍍Au時，例如使用含有KAu(CN)、(NH4)2HPO4, K2HPO4等的物質(zhì)；鍍Cu時， 使用例如含有CuSO4 · 5H20、H2SO4、硫尿素等的物質(zhì)；鍍Pt時，例如使用含有(NH4)2PtCl, NaHPO4 · 12H20 等的物質(zhì)。
另外，在溶劑難溶性電析有機膜61的成長中，例如使用有機酸離子作為活性劑使用(山網(wǎng)亞夫監(jiān)修《實用高分子保護膜材料的新展望-作為光聚合物的應用展望》，第六章， 〉—工Λ〉-出版，1996年)。
通過在溶劑難溶性電析有機膜61及電析金屬膜62的成長中使用大致恒定的成長速度，可以將時間間隔在結(jié)構(gòu)上投影，如圖22所示，各層可以得到由具有原子層級的厚度精度的難溶性電析有機膜61及電析金屬膜62的周期結(jié)構(gòu)體構(gòu)成的圓板狀的超晶格薄片。
其次，如圖22的實線四邊形表示的那樣，截出該圓板狀的超晶格薄片的一部分， 并準備2片。在圖23Α及圖23Β中表示這樣截出的四邊形狀的超晶格薄片71、72。而且， 如圖23Α、圖2 及圖23C所示，相對于超晶格薄片71，將超晶格薄片72的方位旋轉(zhuǎn)90度重疊。這樣一來，作為二維的圖案的最小單位，可以存儲信號 信息作為人工神經(jīng)系統(tǒng)的晶格(lattice)完成。該晶格的精度可以設定為原子層級。在此，各超晶格薄片71、72的溶劑難溶性電析有機膜61及電析金屬膜62，嚴格來講是圓弧狀，但由于電析金屬膜62的周期非常小，例如為IOnm左右，故這些溶劑難溶性電析有機膜61及電析金屬膜62可以認為延長為直線狀。因此，該晶格與圖19所示的晶格實質(zhì)上具有同樣的結(jié)構(gòu)。
當將超晶格薄片71、72的電析金屬膜62的根數(shù)分別設定為N根時，超晶格薄片 71的電析金屬膜62和超晶格薄片72的電析金屬膜62的交叉點總計N2個。此時，對這些交叉點(地址)的訪問可以通過超晶格薄片71、72的各電析金屬膜62很容易地進行。例如，如圖23C所示，通過在超晶格薄片71、72的邊緣的電析金屬膜62上分別連接繼電器電路73、74，可以控制對任何地址的訪問。具體來講，例如，當將超晶格薄片71、72的一邊設定為lcm，將電析金屬膜62的間隔設定為IOnm時，為lcm/IOnm = 10"2m/10_8m = IO6 IO20, 但由于可以在例如20段的繼電器電路73、74中選擇IOki IO6根的電析金屬膜62，故可以用例如(xy平面的每一個自由度)約20比特的信息控制對地址的訪問。
在超晶格薄片71的電析金屬膜62和超晶格薄片72的電析金屬膜62的N2個交叉點中設置具有通過自下而上生成的所希望的性能。因此，以超晶格薄片71為基板在其上通過自我組織化使量子點成長，只要在其上將超晶格薄片72與上述同樣地重疊即可?；?， 在超晶格薄片71、72之間夾持功能材料層(例如，無機分子、有機分子等)，在相互交叉并且對置的電析金屬膜62間進行例如電流通電，注入能量，利用由此產(chǎn)生的自我組織化臨界現(xiàn)象，其結(jié)果，可以制作在超晶格薄片71、72之間設置自下而上構(gòu)造的結(jié)構(gòu)。
通過能量注入和散失最后形成設置在超晶格薄片71、72之間的N2個交叉點的自下而上結(jié)構(gòu)時，這些自下而上結(jié)構(gòu)不需要任何對位，可以自我整合地在各交叉點自動地形成。此時，超晶格薄片71、72的電析金屬膜62之間不一定需要相互垂直，與邊緣連接只是重要條件。各自下而上結(jié)構(gòu)例如既可以是單純的存儲元件，又可以是通過上述的自我組織化具有高度的性能的自下而上元件。由超晶格薄片71、72的電析金屬膜62產(chǎn)生的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的維在1和自下而上法(現(xiàn)在的情況為平面系)的維2之間，成立有與“生物體的神經(jīng)系的維比細胞系的維小”的同等關系。成為形成上述的自下而上結(jié)構(gòu)的基礎的材料物質(zhì)也可以通過插入夕力>一導入。另外，也可以在插入之前，利用電解蝕刻使電析金屬膜62的刀口尖銳化，由此，更加強化表面增強效果，也可以將配置在超晶格薄片71、72 的電析金屬膜62的交叉部的自下而上結(jié)構(gòu)設定為更少數(shù)的原子團(分子團)。
將在超晶格薄片71、72的各交叉點夾持有自下而上結(jié)構(gòu)的上述的二維結(jié)構(gòu)體與硅LSI連接，制作功能元件。即，如圖24A所示，在基板81上安裝上述的二維結(jié)構(gòu)體82，將超晶格薄片72的電析金屬膜62通過連接襯墊83與配線連接部84連接，同時，將超晶格薄片71的電析金屬膜62與配線連接部85連接。連接襯墊83具有枕木狀形狀，其厚度與配線連接部84的上面和超晶格薄片72的下面的高度差大致相等。圖24B是將超晶格薄片72 的電析金屬膜62和連接襯墊83的連接部放大表示的圖，在連接襯墊83上通過寬度窄的絕緣體83a形成的、與溶劑難溶性電析有機膜61的寬度(厚度)相等的寬度的電極部8 和電析金屬膜62連接。另外。圖24C是將超晶格薄片71的電析金屬膜62和配線連接部85 的連接部放大表示的圖，在配線連接部85上通過寬度窄的絕緣體8 形成的、與溶劑難溶性電析有機膜61大致相等的寬度的電極部8 和電析金屬膜62連接。配線連接部84、85 通過配線86與具有所希望的性能的自上而下系的LSI87連接，結(jié)果為連接二維結(jié)構(gòu)體82 和LSI87。這樣得到功能元件。LSI87典型來講是硅LSI，但也可以是使用其它的半導體、例如GaAs等化合物半導體的LSI。另外，LSI87即使是將芯片狀的物體安裝在基板81上，也可以使用硅基板等半導體基板作為基板81，對其用LSI工藝形成電路。
超晶格薄片71、72的電析金屬膜62和外部的連接襯墊83或配線連接部85的連接，可以是每一邊N個的連接。該連接數(shù)和設置超晶格薄片71、72的自下而上結(jié)構(gòu)的交叉點的數(shù)之比用1/N計量。因此，與產(chǎn)生N2的對位誤差的現(xiàn)有法相比，N越變大，換言之，集成度越上升，對位誤差越減少，因此，與現(xiàn)有法相比，可以實現(xiàn)元件的制造利用率的提高。特別是，如圖24B及圖24C所示，由于連接襯墊83的電極部83b的寬度可以與作為超晶格薄片72的電介質(zhì)的溶劑難溶性電析有機膜61的寬度(厚度)大致相等地設定，故可以增大超晶格薄片71、72的電析金屬膜62和電極部83b、^b的對位的安全系數(shù)，這也有助于提高元件制造的成品率。
由以硅LSI等為代表的LSI87構(gòu)成的自上而下系，如已所述，具有時間非連續(xù)投影并且空間各向異性的結(jié)構(gòu)，如果按照前面的標記法，則具有(時間投影性、空間方位性)= (I，丨)的結(jié)構(gòu)。另外，夾持在超晶格薄片71、72之間的自下而上結(jié)構(gòu)，由于按照自動分散的生成規(guī)則形成，時間連續(xù)地進行投影，在局部規(guī)則上不存在全局性，尤其是沒有特別的方向，而具有各向同性的結(jié)構(gòu)、即(時間投影性、空間方位性)=(丨，丨)的結(jié)構(gòu)。將兩結(jié)
27構(gòu)直接鄰接在一起并列觀察，由于成為(丨，丨)、(丨，丨)，箭頭倒置，故不直接連接。與其相對，上述的二維結(jié)構(gòu)體82，如已所述，具有朝向使時間沿成長方向連續(xù)投影形成的空間坐標的一個方向的各向異性的結(jié)構(gòu)，即，具有(時間投影性、空間方位性)=(丨，丨)的結(jié)構(gòu)。在圖24A、圖24B及圖24C所示的功能元件中，通過使該二維結(jié)構(gòu)體82、S卩(丨，丨)結(jié)構(gòu)介于自下而上結(jié)構(gòu)、即(丨，丨)結(jié)構(gòu)和自上而下結(jié)構(gòu)的LSI87、即(丨，丨)結(jié)構(gòu)之間，成為(丨，丨)(丨，丨)(丨，丨)，由于箭頭在結(jié)構(gòu)間不倒置地連接下去，故其結(jié)果是，可以不失個別訪問性地、巧妙地將(丨，丨)結(jié)構(gòu)和(丨，丨)結(jié)構(gòu)、即自下而上系和自上而下系連接起來。
如上所述，依據(jù)該第1實施方式，可以容易地實現(xiàn)能最大限度地充分利用自下而上系和以硅LSI等為代表的自上而下系的優(yōu)點的高性能的功能元件。通過該功能元件將在自下而上系中具有的功能和在硅LSI中具有的功能組合在一起，可以顯現(xiàn)豐富多彩的功能。
下面，對該發(fā)明的第2實施方式進行說明。該第2實施方式特別是使用量子點作為自下而上結(jié)構(gòu)。
如圖25所示，在該第2實施方式中，在基板81的中央部安裝二維結(jié)構(gòu)體82，此時， 在該二維結(jié)構(gòu)體82的超晶格薄片71、72的電析金屬膜62的十字交叉點上夾持量子點91 作為自下而上結(jié)構(gòu)。在此，由于超晶格薄片71、72的電析金屬膜62的周期及厚度可以比量子點91的尺寸充分縮小，故超晶格薄片71、72的電析金屬膜62的十字交叉點和量子點91 不需要1對1地對應。即，不需要在全部的十字交叉點上附帶量子點91，但各量子點91必須附帶十字交叉點。該冗余性提高量子點元件的成品率，同時，也可以起到對由以量子點為活性部的十字交叉構(gòu)成的二極管的直流連接的作用，也可以進行目前非常困難的量子點元件的3端子元件化。特別是，此時使用在中間夾持有非常薄的電介質(zhì)的導電層2層結(jié)構(gòu)和稍微厚的電介質(zhì)的層疊重復結(jié)構(gòu)作為超晶格薄片71、72，S卩，使用具有大小2個頻率的結(jié)構(gòu)作為空間頻率的結(jié)構(gòu)是有效的。
另外，圖25所示的結(jié)構(gòu)也可適用于平面顯示器。此時，使用發(fā)光量子點作為量子點91，但可以是發(fā)光性有機分子單體、低聚物、聚合物。另外，此時，如已所述，由于在超晶格薄片71、72的設定上有自由度，故具有這樣的長處，可以將電析金屬膜62作為具有高的導電性并且非常細的導電線構(gòu)成。由于依據(jù)該平面顯示器，十字交叉部的面積小，故可以以低消費電力實現(xiàn)陰暗少、明亮的畫面。另外，圖示省略，關于圖25的縱橫的各電析金屬膜62， 即各導電線，利用通過使用如上所述的夾持有非常薄的電介質(zhì)的導電層2層結(jié)構(gòu)和稍微厚的電介質(zhì)的層疊重復結(jié)構(gòu)、即具有大小2個頻率作為空間頻率的結(jié)構(gòu)導入的冗余性，可以降低例如由活性部不良引起的像素掉落等危險，可以提高制造成品率。
而且，圖25的配置，通過控制夾持在十字交叉部的π電子系有機分子的官能團的配置及荷電狀態(tài)，可以不僅作為光元件、而且也作為電子元件利用，因此，也可以作為集成分子電子元件利用，但通過使用具有大小2個頻率作為空間頻率的超晶格薄片得到的上述的冗余性，在提高對分子電子元件實現(xiàn)的容錯性(缺陷允許性)方面，效果非常大。
基板81的外圍部81a是配置自上而下型的LSI的區(qū)域，但不一定需要在四面八方全部配置，可以僅在一部分配置。
另外，根據(jù)情況，也可以做成多層結(jié)構(gòu)，在含有基板81的中央部的整面上下配置
28自上而下型的LSI。
二維結(jié)構(gòu)體82的周圍的框緣部81b用與圖24B及圖MC同樣的配置，與訪問二維結(jié)構(gòu)體82的N2個交叉點的χ、y方向平行的電析金屬膜62連接。
上述以外的內(nèi)容，只要不違反其性質(zhì)，即與第1實施方式相同。
利用該第2實施方式，也可以得到與第1實施方式同樣的優(yōu)點。
下面，對該第3實施方式進行說明。
如圖沈所示，在該第3實施方式中，取代在第2實施方式中作為自下而上結(jié)構(gòu)使用的量子點排列，使用具有自我相似性的具有階層性結(jié)構(gòu)的面、即具有分形結(jié)構(gòu)的面92作為自下而上結(jié)構(gòu)。此時，通過使用具有大小2個頻率作為空間頻率的超晶格薄片得到的上述的冗余性，在提高系的魯棒性方面發(fā)揮著極大的效力。
上述以外的內(nèi)容，只要不違反其性質(zhì)，即與第1及第2實施方式相同。
利用該第3實施方式，也可以得到與第1及第2實施方式同樣的優(yōu)點。
下面，對該第4實施方式進行說明。
在該第4實施方式中，如圖27A所示，在第1實施方式中使用的成長裝置的電解液 M中以規(guī)定的間隔相互平行地設置2根軸101、102。在軸101的長度方向例如等間隔地設置多個電極部101a，在軸102的長度方向與電極部IOla相互不同地、例如等間隔地設置多個電極部102a，而且，在軸101的最下的電極部IOla的上下以規(guī)定的間隔安裝支持板103 及溶劑可溶樹脂板104，在其上的電極部IOla的上下以規(guī)定的間隔安裝2片溶劑可溶樹脂板105、106，而且，在其上的電極部IOla的上下同樣地以規(guī)定的間隔安裝2片溶劑可溶樹脂板107、108。另一方面。在軸102的最下的電極部10 的上下以規(guī)定的間隔安裝2片溶劑可溶樹脂板109、110，在其上的電極部10 的上下以規(guī)定的間隔安裝2片溶劑可溶樹脂板 111、112，而且，在其上的電極部10 的上下以規(guī)定的間隔安裝溶劑可溶樹脂板113及支持板114，但這2片板的組合與安裝在軸101上的組合彼此不同。此時，這些支持板103、114 及溶劑可溶樹脂板104 113都是圓板狀，它們的半徑選擇為比軸101、102的間隔略小。因此，安裝在軸101上的支持板103及溶劑可溶樹脂板104 108和安裝在軸102上的溶劑可溶樹脂板109 113及支持板114，在軸101、102之間的部分相互重疊。
在該成長裝置中，例如如下所述進行成長。
首先，在軸101的電極部IOla及軸102的電極部10 的側(cè)面預先涂敷規(guī)定厚度的導電性有機保護膜(沒有圖示)。作為該有機保護膜，例如使用可以利用用于溶解溶劑可溶樹脂板104 113的溶劑溶解的物質(zhì)。其次，與第1實施方式同樣地，在安裝在軸101上的支持板103及溶劑可溶樹脂板104之間的空間、溶劑可溶樹脂板105、106之間的空間和溶劑可溶樹脂板107、108之間的空間，在電極部IOla的側(cè)面通過導電性有機保護膜使周期結(jié)構(gòu)體橫向成長。同樣地，在安裝在軸102上的溶劑可溶樹脂板109、110之間的空間、溶劑可溶樹脂板111、112之間的空間和溶劑可溶樹脂板113及支持板114之間的空間，在電極部 102a的側(cè)面通過導電性有機保護膜使周期結(jié)構(gòu)體橫向成長。在電極部IOla的側(cè)面成長的周期結(jié)構(gòu)體和在電極部10 的側(cè)面成長的周期結(jié)構(gòu)體可以相互相同，也可以不同。接著， 取代從電解槽51排出電解液M，放入規(guī)定的溶劑，利用該溶劑溶解涂敷在溶劑可溶樹脂板 104 113及電極部101a、102a的側(cè)面的導電性有機保護膜。由此，在電極部IOla的側(cè)面橫向成長的圓板狀的各超晶格薄片115和在電極部10 的側(cè)面橫向成長的圓板狀的各超晶格薄片116沉淀下去，依次交替層疊。這樣，形成超晶格薄片相互層疊的層疊結(jié)構(gòu)體。
然后，從電解槽取出該層疊結(jié)構(gòu)體，切成用圖27B的實線的四邊形表示的形狀。由此，如圖觀所示，得到超晶格薄片三維層疊體。而且，使用該超晶格薄片三維層疊體與第1 實施方式同樣地制造功能元件。
上述以外的內(nèi)容與第1實施方式相同，故省略說明。
依據(jù)該第4實施方式，在與第1實施方式同樣優(yōu)點的基礎上，通過使用超晶格薄片三維層疊體構(gòu)成功能元件，可以得到能實現(xiàn)功能性及集成度大幅度提高這樣的優(yōu)點。
下面，對該發(fā)明的第5實施方式進行說明。
圖29A及圖29B是真空蒸鍍裝置的真空室121的正面圖及側(cè)面圖。如圖29A及圖 29B所示，在該第5實施方式中，在滾子122上，卷繞寬度窄、薄的、平坦的帶狀的樹脂制基礎薄膜123，在該樹脂制基礎薄膜123的一個面上從蒸鍍源IM蒸鍍例如金屬，形成薄的金屬膜(沒有圖示)后，用卷繞滾子125將該帶金屬膜樹脂制基礎薄膜123卷繞下去。符號 126表示從兩側(cè)保持樹脂制基礎薄膜123的支持板。
如上所述，通過用卷繞滾子125卷繞該帶金屬膜樹脂制基礎薄膜123，形成樹脂制基礎薄膜123和金屬膜交替層疊成的螺旋結(jié)構(gòu)。該螺旋結(jié)構(gòu)與圖22所示的同心圓結(jié)構(gòu)大致是類似的。因此，以該螺旋結(jié)構(gòu)為基礎，可與第1實施方式同樣地得到超晶格薄片。
依據(jù)該第5實施方式，可以得到與第1實施方式同樣的優(yōu)點。
在該第6實施方式中，利用圖30A 圖30E所示的方法制作超晶格薄片71、72。即， 首先，如圖30A所示，在樹脂基板131上使第1實施方式的電析金屬膜62和具有相同的圖案形狀的納米結(jié)構(gòu)模型132接近，如圖30B所示，用該納米結(jié)構(gòu)模型132將樹脂基板131進行陰模壓制。然后，如圖30C所示，把納米結(jié)構(gòu)模型132與樹脂基板131分開。然后，如圖 30D所示，例如利用真空蒸鍍等在樹脂基板131上堆積金屬膜133，對利用納米結(jié)構(gòu)模型132 的陰模壓制在樹脂基板131上形成的溝的內(nèi)部利用該金屬膜133裝填。然后，如圖30E所示，通過從上下蝕刻樹脂基板131，除去上面的不需要的金屬膜133，同時，在背面使金屬膜 133露出，由此，如圖30F所示，制作超晶格薄片71、72。
上述以外的內(nèi)容，只要不違反其性質(zhì)，即與第1實施方式相同。
即使利用該第6實施方式，也可以得到與第1實施方式同樣的優(yōu)點。
下面，對該第7實施方式進行說明。
在該第7實施方式中，對于把圖24A、圖24B及圖24C所示的第1實施方式的功能元件特別是在ROM中專門化的情況進行說明，但是，超晶格薄片71、72的溶劑難溶性電析有機膜61及電析金屬膜62分別對含有利用各種方法進行成膜的有機膜或無機膜的各種電介質(zhì)膜及、利用各種方法進行成膜的各種金屬膜進行一般化考慮。在此，例如，電介質(zhì)的厚度為10 lOOnm，金屬膜的厚度為1 lOnm。另外，對與超晶格薄片71、72的金屬膜連接的 LSI87來說，使用含有變換器群的儀器(譯碼器)。
在圖31中示意性地表示該ROM的電路。在該ROM中，當分別將超晶格薄片71、72 的金屬膜的根數(shù)設定為N根時，由于超晶格薄片71的金屬膜和超晶格薄片72的金屬膜的交叉點總計為N2個，故該ROM的容量為N2比特。在超晶格薄片72的N根金屬膜上附加j =1 N的序號，在超晶格薄片71的N根金屬膜上附加i = 1 N的序號。在超晶格薄片 71、72的相互對置的主面上露出的金屬膜的表面形成薄的自然氧化膜(沒有圖示)(例如在金屬膜由Al構(gòu)成時為Al2O3膜)，因此，對于各交叉點，超晶格薄片71的金屬膜和超晶格薄片72的金屬膜通過該自然氧化膜相互對置。超晶格薄片72的N根金屬膜的一端分別與由 η溝道FET構(gòu)成的變換器Ij (j = 1 N)的一端連接。變換器Ij的另一端接地。超晶格薄片71的N根金屬膜的一端通過負荷電阻&與規(guī)定的電源連接。
下面，對該ROM的作業(yè)原理進行說明。
首先，對信息的輸入方法進行說明。現(xiàn)在，考慮讀出位于地址(i，j)的存儲器單元 Aij的信息的情況。首先，在構(gòu)成與超晶格薄片72的j序號的金屬膜連接的變換器I」的η 溝道FET的柵極上輸入高電平的信號使其導通，在此狀態(tài)下，由電源在超晶格薄片71的金屬膜和超晶格薄片72的金屬膜之間施加充分高的電壓，從而使這些金屬膜之間的自然氧化膜發(fā)生絕緣破壞而導通?？煽紤]在這樣導通的部位例如寫入信息“ 1”，在不使自然氧化膜絕緣破壞而不導通的部位寫入信息“0”。通過對選擇了的地址的全部存儲單元進行該作業(yè)，進行信息寫入。
其次，對信息讀出方法進行說明。現(xiàn)今，考慮讀出位于地址(i，j)的存儲器單元 Aij信息的情況。首先，在構(gòu)成與超晶格薄片72的j序號的金屬膜連接的變換器h的η溝道FET的柵極上輸入高電平的信號使其導通，同時，通過與超晶格薄片71的i序號的金屬膜的一端連接的電源施加高電平的電壓。此時，在存儲器單元Aij上輸入信息“1”時，即， 在該存儲器單元Aij的交叉點自然氧化膜導通時，在通過負荷電阻&在超晶格薄片71的i 序號的金屬膜上電流流動，其結(jié)果，該金屬膜的另一端Ai'的電位成為低電平。由于在構(gòu)成變換器Ij的η溝道FET的柵極上輸入高電平信號時不導通，故通過負荷電阻&在超晶格薄片71的i序號的金屬膜上電流不流動，其結(jié)果，該金屬膜的另一端Ai'的電位保持在高電平。另一方面，在對存儲器單元Au輸入信息“0”時，S卩，在該存儲器單元Au的交叉點自然氧化膜不導通時，不管構(gòu)成變換器Ij的η溝道FET是否導通，通過負荷電阻&在超晶格薄片71的i序號的金屬膜上電流都不流動，其結(jié)果，該金屬膜的另一端Ai'的電位保持在高電平。
如上所述，依據(jù)該第7實施方式，可以實現(xiàn)在存儲器單元部使用超晶格薄片71、72 的新型的ROM。該ROM例如可以進行大容量化為10 160G比特/cm2。另外，由于其可以靈活地構(gòu)成，故可裝載于各種各樣的電子設備上。而且，在該ROM中，由于超晶格薄片71可以用光刻法形成，故可以廉價地抑制制造成本，例如可以作為可一次性使用的存儲器使用， 適用于普遍使用的信息裝置等。
下面，對該發(fā)明的第8實施方式進行說明。
在該第8實施方式中，在第7實施方式的ROM中超晶格薄片71的金屬膜和超晶格薄片72的交叉點上使用所謂的納米橋結(jié)構(gòu)(因特網(wǎng)<URL :http://www. nec. co. jp/press/ ja/0402/1801-01.htm>(平成16年2月18日檢索))。另外，使用Cu膜作為超晶格薄片71 的金屬膜，使用Ti膜作為超晶格薄片72的金屬膜，同時，使用Cu2S膜作為在這些交叉點上插入的物質(zhì)。
圖32A表示這些金屬膜的交叉點的結(jié)構(gòu)。在圖32A中，符號141表示作為超晶格薄片71的金屬膜的Cu膜，142表示作為超晶格薄片72的金屬膜的Ti膜，143表示在它們之間插入的Cu2S膜。此時，當對Ti膜142施加負電壓時，在Cu膜的表面產(chǎn)生氧化反應，Cu 原子成為Cu+溶入Cu2S膜內(nèi)。在Ti膜142的表面產(chǎn)生還原反應，Cu2S膜143內(nèi)的Cu+成為
31Cu析出。符號144表示該Cu的析出區(qū)域。如圖32B所示，當析出的Cu到達Cu膜141形成由析出區(qū)域144構(gòu)成的金屬架橋時，納米橋成為接通狀態(tài)。當在Ti膜142上施加正電壓產(chǎn)生逆反應時，如圖32C所示，金屬架橋消失，成為關閉狀態(tài)。通過利用以上的現(xiàn)象，可以對存儲器單元輸入信息。
對上述以外的內(nèi)容，與第7實施方式大致相同。
依據(jù)該第8實施方式，在與第7實施方式同樣優(yōu)點的基礎上，可以得到可非破壞性地向存儲器單元進行信息輸入的優(yōu)點。
下面，對該發(fā)明的第9實施方式進行說明。
該第9實施方式是一種功能元件，其特征在于，在時間連續(xù)地反復交織的結(jié)構(gòu)中， 從與反復交織的方向垂直的方向?qū)υ摻Y(jié)構(gòu)訪問。該功能元件具有由帶狀或螺帶狀的金屬層等的導電體層和具有該導電體層的厚度以上的厚度的非金屬層的周期結(jié)構(gòu)體構(gòu)成的薄片， 從與該薄片交叉的方向、優(yōu)選垂直的方向使光(太陽光等)進行訪問。
具體來講，圖33A、圖3 及圖33C表示利用該第9實施方式的有機太陽能電池。 在此，圖33A是表面圖，圖3 是背面圖，圖33C是側(cè)面圖。如圖33A、圖3 及圖33C所示， 該有機太陽能電池，由于陽極電極151和陰極電極152之間夾持有機半導體層形成螺旋狀 (螺旋)，故整體上具有薄的圓板形狀。圖示省略，但在陽極電極151和陰極電極152成為背靠背的部位設置用于將其相互電絕緣的絕緣膜。在該有機太陽能電池的背面從中心沿半徑方向形成線狀的取出電極154、155。在此，取出電極154與陽極電極151接觸，取出電極 155與陰極電極152接觸。
有機半導體層153具有異接合型或主體異接合型的結(jié)構(gòu)。在異接合型結(jié)構(gòu)的有機半導體層153中，接合ρ型有機半導體膜及η型有機半導體膜，以使分別與陽極電極151及陰極電極152接觸。主體異接合型結(jié)構(gòu)的有機半導體層153由ρ型有機半導體分子及η型有機半導體分子構(gòu)成，具有P型有機半導體和η型有機半導體相互錯綜復雜、相互接觸的微細結(jié)構(gòu)。作為有機半導體層153的材料，可以全部使用作為有機太陽能電池一般報告的材料，具體來講，可以使用聚乙炔(優(yōu)選二取代型聚乙炔)、聚(對亞苯基亞乙烯基)、聚(2， 5-亞噻嗯基亞乙烯基)、聚吡咯、聚(3-甲基噻吩)、聚苯胺、聚(9，9- 二烷基芴)(PDAF)、聚 (9，9-二辛基芴-(0-雙噻吩)爾812)、聚(1-己基-2-苯乙炔)(PHxPA)(作為發(fā)光材料表示藍色的發(fā)光)、聚(二苯乙炔)衍生物(PDPA-nBu)(作為發(fā)光材料表示綠色的發(fā)光)、聚(吡啶)(PPy)、聚(吡啶基亞乙烯基)(PPyV)、氰基取代型聚(對亞苯基亞乙烯基)(CNPPV)、聚 (3，9_二-叔丁基茚滿酮[l，2-b]芴(PIF)等。對這些有機半導體層的摻雜劑而言，作為供體可以使用堿金屬(Li、Na、K、Cs)，作為受體可以使用鹵素類(Br2、I2、Cl2)、路易斯酸(BF3、 PF5, AsF5, SbF5, SO3)、過渡金屬鹵化物O^eCly MoCl5, WC15、SnCl4)，作為有機受體分子可以使用TCNE、TCNQ。另外，用于電化學參雜質(zhì)的摻雜劑離子，作為陽離子可以使用四乙基銨離子(TEA+)、四丁基銨離子(TBA+)、Li+、Na+、K+，作為陰離子可以使用 C104_、BF4_、PF6_、As F6_、 Sb Ff 等。
有機半導體層153也可以進一步使用高分子電解質(zhì)。如果列舉該高分子電解質(zhì)的具體例，則，作為聚陰離子，可以使用硫酸酯聚陰離子、聚(噻吩-3-醋酸)、硫酸酯聚苯乙烯、聚(3-噻吩烷烴硫酸酯)等，作為聚陽離子，可以使用聚烯丙胺、聚(對亞苯基-亞乙烯基)前驅(qū)體高分子、聚(對甲基吡啶鐺亞乙烯基)、質(zhì)子化聚(吡啶基亞苯基)、普露同(#CN 102208535 A
說明書
31/46 頁口卜> )Q-N-甲基吡啶鐺乙炔)等。
陽極電極151及陰極電極152優(yōu)選由功函數(shù)相互不同的金屬構(gòu)成，具體來講，例如，陽極電極151由Au、Ni構(gòu)成，電極152由Al構(gòu)成。
如果列舉該有機太陽能電池的各部分的尺寸，則，有機半導體層153的厚度為 70 lOOnm，陽極電極151及陰極電極152的厚度分別為IOOnm左右。該有機太陽能電池的高度(厚度)以及有機半導體層153的高度，為了使與該有機太陽能電池的面垂直的方向入射的光幾乎全部或完全被吸收，進行光電變換，而選擇足夠的高度，具體來講，選擇數(shù) μ m Imm左右。
下面，對該有機太陽能電池的制造方法的一例進行說明。在此，對有機半導體層 153具有接合ρ型有機半導體膜及η型有機半導體膜的異接合型結(jié)構(gòu)的情況進行說明。圖 34Α、圖34Β及圖34C表示用于制造該有機太陽能電池的真空蒸鍍裝置。在此，圖34Α是正面圖，圖34Β是側(cè)面圖，圖34C是平面圖。
如圖34Α、圖34Β及圖34C所示，在滾子161上卷繞例如規(guī)定寬度的薄的、平坦的、 帶狀的樹脂制基礎薄膜162，在該樹脂制基礎薄膜162的一個面上首先從蒸鍍源163使陰極電極用的金屬蒸發(fā)，形成陰極電極152，然后，從蒸鍍源164使η型有機半導體蒸發(fā)，形成 η型有機半導體膜，然后，從蒸鍍源165使ρ型有機半導體蒸發(fā)，形成ρ型有機半導體膜，然后，從蒸鍍源163使陽極電極用的金屬蒸發(fā)，形成陽極電極151后，用卷繞滾子166卷繞該帶蒸鍍膜樹脂制基礎薄膜162。此時，作為樹脂制基礎薄膜162，使用可以利用熱或光剝離的材料。而且，為了在陰極電極152、η型有機半導體膜、ρ型有機半導體膜及陽極電極151 形成螺旋狀時不卷入樹脂制基礎薄膜162，通過有時在卷入之前在該樹脂制基礎薄膜162 的背面壓緊加熱到高溫的滾子，有時對該背面照射光，將樹脂制基礎薄膜162剝離。符號 166 171表示用于對蒸鍍源163 165進行通電的電極。另外，樹脂制基礎薄膜162的滾子161及卷繞滾子166的總體容納在下部開放的容器172內(nèi)。來自蒸鍍源163 165的蒸鍍束，從釋放該容器172的開放的下部照射到樹脂制基礎薄膜162。
如圖34Β所示，容器172及其中的滾子161及卷繞滾子166的總體可以如用點線表示那樣地從垂直面使其傾斜，根據(jù)需要可以進行傾斜蒸鍍。
另外，實際上，在蒸鍍源163 165的前方設置具有例如直徑1 3mm的開口的金屬制的屏蔽板(沒有圖示)，可以極力地抑制從蒸鍍源163 165向樹脂制基礎薄膜162的熱輻射。
依據(jù)該第9實施方式，由于陽極電極151和陰極電極152將有機半導體層153夾持在中間形成螺旋狀，按薄的圓板狀構(gòu)成有機太陽能電池，故每有機太陽能電池的單位面積的pn結(jié)的面積非常大，在與該有機太陽能電池的面垂直的方向入射光時，可以使有機半導體層153的光吸收區(qū)域增大。另外，有機半導體層153—般來講電阻高，但由于可以充分地縮小該有機半導體層153的厚度，故可以充分地降低該電阻。因此，可以實現(xiàn)光電變換效率高、而且撓性的有機太陽能電池。
下面，對該發(fā)明的第10實施方式進行說明。
圖35A、圖35B及圖35C表示該第10實施方式的有機太陽能電池。在此，圖35A是表面圖，圖35B是背面圖，圖35C是側(cè)面圖。如圖35A、圖35B及圖35C所示，該有機太陽能電池由于陽極電極151和陰極電極152將有機半導體層153夾持在中間形成六邊形的螺旋狀，故整體具有薄的六邊形板的形狀。其它的結(jié)構(gòu)與第9實施方式相同。
下面，對該有機太陽能電池的制造方法的一例進行說明。在此，對有機半導體層 153具有接合ρ型有機半導體膜和η型有機半導體膜的異接合型結(jié)構(gòu)的情況進行說明。圖 36表示用于制造該有機太陽能電池的真空蒸鍍裝置。另外，圖37表示用卷繞滾子166卷繞帶蒸鍍膜樹脂制基礎薄膜162的狀態(tài)。
如圖36所示，在滾子161上卷繞例如規(guī)定寬度的薄的、平坦的、帶狀的樹脂制基礎薄膜162，在該樹脂制基礎薄膜162的一個面上首先從蒸鍍源163使陰極電極用的金屬蒸發(fā)，形成陰極電極152，然后，從蒸鍍源164使η型有機半導體蒸發(fā)，形成η型有機半導體膜 153a，接著，從蒸鍍源165使ρ型有機半導體蒸發(fā)，形成ρ型有機半導體膜15北，然后，從蒸鍍源163使陽極電極用的金屬蒸發(fā)，形成陽極電極151后，用截面形狀為六邊形的卷繞滾子 166將該帶蒸鍍膜樹脂制基礎薄膜162卷繞下去。其它的作業(yè)與第9實施方式相同。
在圖37中，符號173表示ρ側(cè)和η側(cè)的電分離用的絕緣膜。該絕緣膜173在從蒸鍍源163使陽極電極用的金屬蒸發(fā)之前形成。
為了在陰極電極152、η型有機半導體膜153a、ρ型有機半導體膜15 及陽極電極151形成螺旋狀時不卷入樹脂制基礎薄膜162，通過有時在卷入之前在該樹脂制基礎薄膜162的背面壓緊加熱到高溫的滾子，有時對該背面照射光，將樹脂制基礎薄膜162剝離。
依據(jù)該第10實施方式，可以得到與該第9實施方式同樣的優(yōu)點，此外，也可以得到以下的優(yōu)點。即，由于該該第10實施方式的有機太陽能電池具有六邊形的形狀，故如圖38 所示，可以將該有機太陽能電池無縫隙地全面鋪在一面。因此，可以大幅度地增加每單位面積的發(fā)電量。
下面，對該第11實施方式進行說明。
在該第11實施方式中，對使用旋轉(zhuǎn)隧道結(jié)合(Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 42 (2003) pp. 1246-1249及專利第3557442號說明書)的磁性紀錄裝置進行說明。
在該磁性紀錄裝置中，在與第7實施方式的ROM相同的構(gòu)成中，使用Co膜作為超晶格薄片71、72的金屬膜，使用Al2O3膜作為夾持在這些超晶格薄片71、72間的物質(zhì)。在此， 例如，Al2O3膜的厚度為2nm，Co膜的厚度為10 15nm。此時，作為強磁性金屬的二層的帶狀或螺帶狀Co膜的邊緣通過Al2O3膜十字對置的結(jié)構(gòu)是旋轉(zhuǎn)隧道結(jié)合。此時，跨過作為活性部位的交叉部在沿對置或螺帶狀結(jié)構(gòu)的寬度方向的方向電子移動。
依據(jù)該第11實施方式，可以實現(xiàn)超高密度的新型的磁性紀錄裝置。
下面，對該發(fā)明的第12實施方式進行說明。
在該第2實施方式中，對催化反應臺進行說明。
如圖39所示，該催化反應臺具有空出規(guī)定的間隔相互平行地層疊多個超晶格薄片71的結(jié)構(gòu)。圖40A表示一個超晶格薄片71。該超晶格薄片71的電介質(zhì)膜及金屬膜分別使用TW2膜及SW2膜等氧化膜181及Au膜、Pd膜、Pt膜等金屬膜182。在此，例如，氧化膜181的厚度為10 lOOnm，金屬膜182的厚度為0. 5 lOnm。圖40B表示在超晶格薄片 71的一個主面露出的金屬膜182的端部附近的放大圖。如圖40B所示，該金屬膜182的端部由凸面構(gòu)成，其曲率半徑與其厚度相同程度，即為0. 5 IOnm左右。
該催化反應臺的使用方法如下。
如圖41A所示，在規(guī)定的反應裝置內(nèi)放入該催化反應臺，從其一個側(cè)面使反應氣體與超晶格薄片平行地流入，從另一個側(cè)面流出。此時，反應氣體與在超晶格薄片71的一個主面露出的金屬膜182的端部的表面接觸，但由于該端部的曲率半徑非常小，為0.5 IOnm左右，故該端部的表面的催化活性變得非常高。其結(jié)果，如圖41B所示，氣體分子183 通過受到該金屬膜182端部的表面的催化作用，反應速度大幅度地提高。
如上所述，依據(jù)該第12實施方式，通過使用在一個主面露出的金屬膜182的端部由曲率半徑為0. 5 IOnm左右小的凸面構(gòu)成的超晶格薄片71，可以實現(xiàn)高效率的催化反應臺。
下面，對利用該發(fā)明的第13實施方式的有機太陽能電池進行說明。
圖42A、圖42B及圖42C表示該太陽能電池。在此，圖42A是表面圖，圖42B是背面圖，圖42C是側(cè)面圖。如圖42A、圖42B及圖42C所示，該太陽能電池由于陽極電極151和陰極電極152將由ρ型半導體層和η型半導體層構(gòu)成的ρη結(jié)夾持在中間形成螺旋狀，故整體具有薄的圓板的形狀。這些P型半導體層及η型半導體層可以是無機半導體，也可以是有機半導體。
圖43示意地表示該太陽能電池的詳細結(jié)構(gòu)。在圖43中，符號191表示ρ型半導體層，192表示η型半導體層。如圖43所示，陽極電極151和陰極電極152在背靠背的部位設置有由樹脂等各種絕緣體構(gòu)成的絕緣膜193，通過該絕緣膜193陽極電極151和陰極電極 152相互進行電絕緣。此時，陰極電極152是全面電極，與η型半導體層192歐姆接觸，與此相對，陽極電極151由在圓板的厚度(W)方向相互分離的細長的η個微小陽極電極151-1 151-η構(gòu)成。這些微小陽極電極151-1 151_η的寬度分別為^、W2>…Wn，它們可以相互相同，也可以相互不同。
ρ型半導體層191及η型半導體層192的帶隙&從光入射面在圓板的厚度方向按 η階段(η彡2)階段性地減少，從光入射面依次為I” Eg2, -Egn(Egl > Eg2 > > Egn)。ρ 型半導體層191及η型半導體層192中的帶隙 將Egk(l彡k彡η)區(qū)域稱作Egk區(qū)域。該 Egk區(qū)域的ρ型半導體層191和微小陽極電極151-k進行歐姆接觸。這些Egk區(qū)域可以成為一體，也可以相互分離。在微小陽極電極151-k和陰極電極152之間夾持Egk區(qū)域的結(jié)構(gòu)構(gòu)成微小太陽能電池，由將陰極電極152設為通用電極的這η個微小太陽能電池構(gòu)成該太陽能電池。
Egk可以如下設定。例如，在AMI. 5太陽光光譜的全波長范圍或其主要的波長范圍 (含有入射能量高的部分)內(nèi)，將波長分成η個區(qū)間。而且，在這些區(qū)間從短波長側(cè)(高能量側(cè))依次附加1、2、…、η這樣的序號，與k序號的區(qū)間的最小光子能量相等地選擇Egk。 這樣一來，當具有k序號的區(qū)間的光子能量的光子入射到Egk區(qū)域時，產(chǎn)生電子-空穴對，進行光電變換。另外，此時，選擇從光入射面至該Egk區(qū)域的深度，以使具有該k序號的區(qū)間的光子能量的光子到達各區(qū)域被充分地吸收。因此，入射到該太陽能電池的光入射面的太陽光首先入射到I1區(qū)域，其光譜中光子能量為Egl以上的光子被吸收、進行光電變換，然后入射到^區(qū)域，其光譜中光子能量為^以上比^小的的光子被吸收、進行光電變換，最終入射到Egk區(qū)域，其光譜中光子能量為Egk以上比‘-I小的光子被吸收、進行光電變換。其結(jié)果，可以光電變換地使用太陽光光譜的幾乎全范圍或主要的波長范圍的光。
對Egk的理想的設定例進行說明。圖44表示AMI. 5太陽光光譜的光子密度nph和光子能量h υ的關系。在此，將AMI. 5太陽光光譜的光子能量設定為等分為能量寬度Δ的
3510個區(qū)間的光子能量。此時的理論最高光電變換效率約為65%，其例如為& = 1. 35eV的現(xiàn)有的太陽能電池的理論最高變換效率的31%的1倍以上。
各Egk的設定可以通過改變構(gòu)成各Egk區(qū)域的半導體的組成而進行。具體來講，由另一種類半導體構(gòu)成各Egk區(qū)域。如果對使用無機半導體的情況列舉幾個具體例，則如下。 在11 = 2的最簡單的情況，例如，由6￡^(1=1.4；3^)構(gòu)成Egl區(qū)域，由Si^g= 1. IleV)構(gòu)成Eg2區(qū)域。另外，在η = 3的情況，例如由feiP(Eg = 2. 25eV)構(gòu)成Egl區(qū)域，由GaAs^g = 1. 43eV)構(gòu)成Eg2區(qū)域，由Si g = 1. IleV)構(gòu)成Eg3區(qū)域。另外，在η = 4的情況，例如由 GaP (Eg = 2. 25eV)構(gòu)成 ^ 區(qū)域，由 GaAs^g = 1. 43eV)構(gòu)成 Eg2 區(qū)域，由 Si (Eg = 1. IleV) 構(gòu)成Eg3區(qū)域，由Ge g = 0. 76eV)構(gòu)成Eg4區(qū)域。而且，也可以使用&JnNxASl_x及^JnNx Ph以僅χ的控制構(gòu)成η 10的情況的Egk區(qū)域。加之，也可使用已知的當含有Te時顯示較大的弓形彎曲(bowing)的II-VI族化合物半導體構(gòu)成Egk區(qū)域。
該太陽能電池的制造方法與第9實施方式相同。
在使用多個該太陽能電池構(gòu)成太陽能電池系統(tǒng)時，例如，將排列成一列的太陽能電池的微小陽極電極151-k之間連接，從每列的最終段的太陽能電池的微小陽極電極 151-k取出輸出電壓。
依據(jù)該第13實施方式，在與第9實施方式相同的優(yōu)點的基礎上，可以得到如下的優(yōu)點。即，例如，在現(xiàn)有的非晶硅太陽能電池中，太陽光光譜中的光子能量小于1. 12eV的波長的光不能利用，與此相對，依據(jù)該第13實施方式，通過Egk區(qū)域的設計，可以對太陽光光譜的全部或主要部分的光利用光電變換，實現(xiàn)光電變換效率的飛躍性的提高。
下面，對該發(fā)明的第14實施方式的太陽能電池進行說明。
圖45A、圖45B及圖45C表示該太陽能電池。在此，圖45A是表面圖，圖45B是背面圖，圖45C是側(cè)面圖。如圖45A、圖45B及圖45C所示，該太陽能電池由于陽極電極151和陰極電極152將由ρ型半導體層191和η型半導體層192構(gòu)成的ρη結(jié)夾持在中間形成螺旋狀，故整體具有薄的六邊形板的形狀。其它構(gòu)成與第13實施方式相同。
將該具有六邊形的形狀的太陽能電池無縫隙地全面鋪在一面構(gòu)成太陽能系統(tǒng)時， 將排列成一列的太陽能電池的微小陽極電極151-k之間連接，從每列的最終段的太陽能電池的微小陽極電極151-k取出輸出電壓。此時，每一列的各太陽能電池的^t區(qū)域的微小陽極電池并列連接。將該太陽能電池系統(tǒng)示于圖46。
依據(jù)該第14實施方式，可以得到與第13實施方式相同的優(yōu)點，此外，也可以得到如下的優(yōu)點。即，由于該第14實施方式的太陽能電池具有六邊形的形狀，故如圖38所示， 可以將該太陽能電池無縫隙地全面鋪在一面。因此，隨著各太陽能電池的光電變換效率的飛躍性的提高，可以使每單位面積的發(fā)電量飛躍性地增加。
下面，對該發(fā)明的第15實施方式的太陽能電池進行說明。
如圖47所示，該太陽能電池與第13實施方式的太陽能電池同樣，陽極電極151和陰極電極152將由ρ型半導體層和η型半導體層構(gòu)成的ρη結(jié)夾持在中間形成螺旋狀。此時，作為卷繞軸的中心軸194成為陽極側(cè)，因此，ρ型半導體層191比η型半導體層192先卷繞，不僅陽極電極151由在圓板的厚度(W)方向相互分離的細長的η個微小陽極電極 151-1 151-η構(gòu)成，不同的是，陰極電極152也由在六邊形板的厚度(W)方向相互分離的細長的η個微小陰極電極152-1 152-η構(gòu)成。這些微小陰極電極152-1 152_η的寬度
36分別為WpW2、…Wn，其它構(gòu)成與第13實施方式相同。
圖48表示中心軸194的詳細結(jié)構(gòu)。如圖48所示，中心軸194的表面由絕緣體構(gòu)成，在其表面P接觸層195-1 195-Π在軸方向相互分離而形成，在其周圍分別卷繞微小陽極電極151-1 151-n，成為接觸的結(jié)構(gòu)。在中心軸194的一端設置連接器196。該連接器 196的表面由絕緣體構(gòu)成，在該表面電極197-1 197-n在軸方向相互分離而形成。電極 197-1 197-n通過省略圖示的內(nèi)部配線分別與ρ接觸層195-1 195_η進行電連接。
在使用多個該太陽能電池構(gòu)成太陽能電池系統(tǒng)時，例如將排列成一列的太陽能電池的微小陽極電極151-k之間及微小陰極電極152-k之間連接，從每列的最終段的太陽能電池的微小陽極電極151-k取出輸出電壓。此時，每一列的各太陽能電池的^t區(qū)域的微小陽極電池并列連接。
依據(jù)該第15實施方式，可以得到與第13實施方式相同的優(yōu)點。
下面，對該發(fā)明的第16實施方式的太陽能電池進行說明。
該太陽能電池，整體上具有薄的六邊形板的形狀。其它的構(gòu)成與第15實施方式相同。
在將該具有六邊形的形狀的太陽能電池無縫隙地全面鋪在一面構(gòu)成太陽能電池系統(tǒng)時，將排列成一列的太陽能電池的微小陽極電極151-k —組及微小陰極電極152-k — 組連接起來，從每列的最終段的太陽能電池的微小陽極電極151-k取出輸出電壓。此時，每一列的各太陽能電池的^t區(qū)域的微小陽極電池并列連接。此時，由于在太陽能電池的側(cè)面露出微小陽極電極151-k，故僅將太陽能電池的側(cè)面對接，即可使微小陽極電極151-k之間進行電連接。將該太陽能電池系統(tǒng)示于圖49。
下面，對來自該太陽能電池系統(tǒng)的輸出電壓的優(yōu)選的取出方法進行說明。由于該太陽能電池的各微小太陽能電池的微小陽極電極151-k和微小陰極電極152-k之間產(chǎn)生的光電動勢用Egk表示，故各微小太陽能電池的光電動勢相互不同。可以直接使用各微小太陽能電池的光電動勢，但為了最有效地利用太陽能電池，理想的是設計各微小太陽能電池的的連接方法，而得到單一的輸出電壓。因此，設定Egn= Δ，設定Egi = Egl-(i-l) Δ (i = 1 η)。此時，一列列的各太陽能電池的Egk區(qū)域的各微小陽極電池并列連接。而且，當用 Cij表示i序號的列j序號的太陽能電池時，如圖50所示，當將2i-l序號的列的1序號的太陽能電池C2^1的^t區(qū)域(k彡2)的微小太陽能電池和2i序號的列的1序號的太陽能電池C2iil 區(qū)域的微小太陽能電池串聯(lián)連接時，光電動勢的合計值為(EgdEg(n+2_k))/ e = Egl/e0另一方面，^區(qū)域的微小太陽能電池的光電動勢為^八。因此，通過從同一端子取出這些光電動勢，即可由該太陽能電池得到單一電壓的輸出電壓。
下面，對該發(fā)明的第17實施方式的發(fā)光元件進行說明。
該發(fā)光元件的表面圖、背面圖及側(cè)面圖分別與圖42A、圖42B及圖42C表示的相同。
圖51示意性地表示該發(fā)光元件的詳細結(jié)構(gòu)。如圖51所示，陽極電極151和陰極電極152在背靠背的部位設置有絕緣膜193，通過該絕緣膜193陽極電極151和陰極電極152 相互進行電絕緣。此時，陰極電極152是全面電極，與η型半導體層192歐姆接觸，與此相對，陽極電極151由在圓板的厚度(W)方向相互分離的細長的η個微小陽極電極151-1 151-n構(gòu)成。這些微小陽極電極151-1 151_n的寬度分別為^、W2>…Wn，它們可以相互相同，也可以相互不同。陰極電極152及微小陽極電極151-1 151-n由相對于發(fā)光波長的光是透明的材料、例如銦-錫氧化物(ITO)等構(gòu)成。在微小陽極電極151-k和陰極電極 152之間夾持Egk區(qū)域的結(jié)構(gòu)構(gòu)成微小發(fā)光元件，由將陰極電極152作為共用電極的這η個微小發(fā)光元件構(gòu)成該發(fā)光元件。
ρ型半導體層191及η型半導體層192的帶隙&從光入射面在圓板的厚度方向按 η階段(η彡2)階段性地變化。具體來講，例如，選擇這些區(qū)域的帶隙，以使從^區(qū)域、^ 區(qū)域、Eg7區(qū)域、…得到紅色(R)發(fā)光，從^區(qū)域、^區(qū)域、Eg8區(qū)域、…得到綠色(G)發(fā)光，從I3區(qū)域、Eg6區(qū)域、Eg9區(qū)域、…得到藍色(B)發(fā)光。即，從光入射面在圓板的厚度方向微小發(fā)光元件的發(fā)光色成為R、G、B的重復。在各發(fā)光色的微小發(fā)光元件的微小陽極電極 151-k和陰極電極152之間分別施加規(guī)定的驅(qū)動電壓，通入電流，使其產(chǎn)生發(fā)光。通過驅(qū)動這些微小發(fā)光元件得到白色光。
上述以外的內(nèi)容，只要不違反其性質(zhì)，即與第13實施方式相同。
依據(jù)該第17實施方式，由于從占發(fā)光元件的體積的大部分的全部Egk區(qū)域的整體三維產(chǎn)生發(fā)光，故與現(xiàn)有的發(fā)光二極管相比，可以實現(xiàn)發(fā)光效率的飛躍性提高，從而實現(xiàn)超高亮度的發(fā)光元件。另外，通過該發(fā)光效率的飛躍性提高，由于不增大發(fā)光元件的通入電流密度，也可以得到足夠大的光強度，因此，可以實現(xiàn)發(fā)光元件的壽命的提高。
下面，對用于制造上述的第1 第17實施方式中的各種元件而適用的凈化單元及凈化單元系統(tǒng)進行說明。
圖52A、圖52B及圖52C表示該發(fā)明的第18實施方式的凈化單元，圖52A是上面圖，圖52B是正面圖，圖52C是側(cè)面圖。在該凈化單元中，主要是進行伴隨有氣體的產(chǎn)生及有機溶劑的使用等的化學工藝，但并非局限于此。
如圖52A、圖52B及圖52C所示，該凈化單元具有六面體形狀的箱狀的作業(yè)室211。 該作業(yè)室211的兩側(cè)相互平行，上面及底面也相互平行，兩側(cè)面和上面、底面、前面及背面相互為直角，但前面相對于背面為非平行，其上部在接近于背面的方向僅傾斜角度θ (例如，70 80° )。作業(yè)室211的背面及兩側(cè)面分別離合自由地設置兼用凈化單元間的連接器及運輸路線的輸送盒212、213、214。在圖52Α、圖52Β及圖52C中沒有圖示，但在安裝這些輸送盒212、213、214的部分的作業(yè)室211的壁上設置開口部。使用這些輸送盒212、213、214 從背面及兩側(cè)面的三個方向可以連接其它的凈化單元，同時，通過這些輸送盒212、213、214 可以進行試料等的輸送。在作業(yè)室211的前面的壁上設置兩個圓形的開口部，在這些開口部配置了一對手工作業(yè)用手套215。而且，操作者可將兩手伸入這對手工作業(yè)用手套215， 在作業(yè)室211內(nèi)進行所需作業(yè)。在作業(yè)室211的上面，安裝有排氣管道216及不具有鼓風動力的被動式防塵過濾器217，通過它們可以使作業(yè)室211的內(nèi)部保持例如10級或100級左右的凈化環(huán)境。對該被動式過濾器217來說，例如可以使用被動式HEPA過濾器。
作業(yè)室211的前面可以拆卸，在拆卸了前面的狀態(tài)下，可以將工藝裝置及觀察裝置等需要的裝置放入其中。
作業(yè)室211的大小選擇為在其中能容納需要的工藝裝置等，并且，操作者能將兩手伸進手工作業(yè)用手套215，在作業(yè)室211內(nèi)進行所需作業(yè)。如果列舉作業(yè)室211的尺寸， 則在圖52Α、圖52Β及圖52C中，為深度a = 50 70cm、寬度=70 90cm、高度h = 50 IOOcm0另外，對于構(gòu)成作業(yè)室211的材料來說，最合適的是可以從外部看到內(nèi)部，故使用透明材料例如丙烯酸樹脂板。為了加強機械強度，可以將該丙烯酸樹脂板安裝在金屬框架上。輸送盒212、213、214的尺寸c例如c = 15 20cm。
圖53A、圖5 及圖53C表示輸送盒212、213、214的構(gòu)成例，圖53A是上面圖，圖 5 是正面圖，圖53C是側(cè)面圖。
如圖53A、圖5 及圖53C所示，輸送盒212、213、214在具有矩形截面的筒218的兩端，由具有比該筒218大一圈的框緣狀凸緣(凸緣部)219的東西構(gòu)成。此時，凸緣219 的內(nèi)周長與筒218的內(nèi)周長一致。
下面，對作業(yè)室211和輸送盒212、213、214的連接方法進行說明。在此，對在作業(yè)室211的右側(cè)側(cè)面連接輸送盒214的情況作為一例進行了說明，其它的輸送盒212、213的連接方法也是同樣的。如圖54A及圖54B所示，在隔開作業(yè)室211的內(nèi)外的壁220上，在安裝輸送盒214的部分設置有矩形的開口部220a。另外，在壁220的外側(cè)面上，在該開口部 220a的正下方位置，設置有沿水平方向延伸的限制器221，在該限制器221的兩端部的上面，相互對置并平行地設置有沿垂直方向延伸的一對導軌222。這對導軌222和壁220之間的縫隙選擇為比輸送盒214的凸緣219的厚度稍微大一點。而且，在該縫隙中，將輸送盒214的凸緣219的兩側(cè)部從上方插入，使其沿導軌222滑動。在凸緣219的下端與限制器211相接的時刻，凸緣219與導軌222及壁220大致貼緊，輸送盒214的安裝結(jié)束。
另外，在壁220的側(cè)面在開口部正下方的位置設置延伸到水平方向的限制器213， 該限制器223的兩端部的上面，延伸到垂直方向的一對導軌2M相互對置平行地設置。而且，在導軌2M和壁220之間的縫隙插入比開口部220a大一圈的矩形的拉門225的兩側(cè)部， 沿導軌2M使其滑動。拉門225的下端在與限制器223相接的時刻，拉門225和導軌2M 及壁220大致貼緊，遮斷壁220的內(nèi)外。導軌2M和壁220之間的縫隙選擇比拉門225的厚度稍微大一點。在該拉門225上安裝把手226，通過手持把手2 使拉門225上下移動， 可以進行拉門225的開閉。而且，通過這樣地進行拉門225的開閉，可以控制作業(yè)室211的內(nèi)部和輸送盒214之間的連通/不連通。
在擴展凈化單元系統(tǒng)時，在關閉內(nèi)側(cè)的拉門225的狀態(tài)下，在壁220的開口部220a 的外側(cè)安裝輸送盒214，而且，將與其相連的下面的凈化單元的作業(yè)室211連接在該輸送盒 214的另一端后，通過打開該內(nèi)側(cè)的拉門，在作業(yè)室211內(nèi)原封不動地保持凈化的環(huán)境，可以將凈化的區(qū)域(空間)在左右及深度方向擴展下去。
下面，對向凈化單元投入及取出試料的方法進行說明。如圖55A及圖55B所示，為了該試料的投入及取出，在凈化單元的作業(yè)室211，不連接下面的凈化單元，而是安裝投入 /取出盒227。該投入/取出盒227具有與輸送盒212、213、214大致相同的構(gòu)成。S卩，該投入/取出盒227在具有矩形截面的筒2 的兩端由具有比該筒2 大一圈的框緣狀的凸緣 (凸緣部)2 的東西構(gòu)成。但在一個凸緣229的下部安裝限制器230，在該限制器230的兩端部的上面，延伸到垂直方向的一對導軌231相互對置平行地設置。凸緣229的內(nèi)周長與筒228的內(nèi)周長一致。而且，在導軌231和凸緣2 之間的縫隙插入比筒2 大一圈的矩形的密閉遮斷板232的兩側(cè)部，沿導軌231使其滑動。在密閉遮斷板232的下端在與限制器230相接的時刻，密閉遮斷板232和導軌231及凸緣2 大致貼緊，遮斷投入/取出盒 227的內(nèi)外。導軌231和凸緣2 之間的縫隙選擇比密閉遮斷板232的厚度稍微大一點。 在該密閉遮斷板232上安裝把手233，通過手持把手233使密閉遮斷板232上下移動，可以進行密閉遮斷板232的開閉。而且，通過這樣地進行密閉遮斷板232的開閉，可以控制投入/取出盒227的內(nèi)部和輸送盒214之間的連通/不連通。投入/取出盒227在凈化單元上的安裝方法，與輸送盒212、213、214的安裝方法大致相同，故省略說明。
下面，在凈化單元的三處的連接器部中，特別是對于不進行試料的出入、也不連接其它的凈化單元的連接器部來說，如圖56A及圖56B所示，在壁220的外側(cè)，也與內(nèi)側(cè)同樣地設置開閉機構(gòu)。即，在作業(yè)室211的壁220上安裝限制器234及一對導軌235，該導軌235 和壁220之間的縫隙中插入比開口部220a大一圈的矩形的密閉遮斷板236的兩側(cè)部，沿導軌235使其滑動。密閉遮斷板236的下端在與限制器234相接的時刻，密閉遮斷板236和導軌235及壁220大致貼緊，遮斷壁220的內(nèi)外。導軌235和壁220之間的縫隙選擇比密閉遮斷板236的厚度稍微大一點。在該密閉遮斷板236上安裝把手237，通過手持把手237 使拉門225上下移動，可以進行密閉遮斷板236的開閉。而且，通過這樣地進行密閉遮斷板 236的開閉，可以控制凈化單元的內(nèi)部和外部之間的連通/不連通。此時，由于在壁220的內(nèi)側(cè)也設置同樣的開閉機構(gòu)，故在連接器部的壁220的兩側(cè)就備有雙重的密閉結(jié)構(gòu)。這樣一來，在不與其它的凈化單元連接、并且也不連接輸送盒時，可以高效地對作業(yè)室211內(nèi)部遮斷外部空氣。
圖57A、圖57B及圖57C表示該發(fā)明的第19實施方式的凈化單元，圖57A是上面圖，圖57B是正面圖，圖57C是側(cè)面圖。在該凈化單元中，主要是進行表面觀察等各種測定、 檢查及組合等不需要局部排氣的、非化學性的工藝，但并非限定于此。
如圖57A、圖57B及圖57C所示，該凈化單元具有與圖52A、圖52B及圖52C所示的凈化單元的作業(yè)室211同樣構(gòu)成的作業(yè)室251。在該作業(yè)室251的背面及兩側(cè)面分別設置兼用凈化單元間的連接器及輸送路線的輸送盒252、253、254，使用這些輸送盒252、253、 2M可以從背面及兩側(cè)面三個方向連接其它的凈化單元，同時，通過這些輸送盒252、253、 2M可以進行試料等的輸送。另外，在作業(yè)室251的前面設置兩個圓形的開口部，在這些開口部安裝一對手作業(yè)用手套255。在作業(yè)室251的上面安裝其自我具有鼓風動力的主動防塵過濾器256，可以將作業(yè)室251的內(nèi)部維持在例如10級或100級左右的凈化的環(huán)境中。此時，不設置排氣管道，而在作業(yè)室251的兩側(cè)面的下部角落設置排氣用通風孔257來代替。 該排氣通風孔257將由主動防塵過濾器256輸送的空氣排到作業(yè)室251的外部，用于調(diào)節(jié)通過主動防塵過濾器的作業(yè)施加的正壓力。對該主動防塵過濾器256來說，例如可以使用主動HEPA過濾器。另外，例如，在用該凈化單元以代替生物無塵車間使用時，可在該主動防塵過濾器上串聯(lián)地添加離子殺菌除去裝置。
上述以外的構(gòu)成與圖52A、圖52B及圖52C所示的凈化單元的構(gòu)成相同。
輸送盒252、253、254的連接部位，與圖52A、圖52B及圖52C所示的凈化單元同樣地，在不連接其它凈化單元的情況下，也可以安裝與外部空氣的密閉遮斷板或遮斷門。
下面，對該發(fā)明的第20實施方式的凈化單元系統(tǒng)進行說明。
圖58A表示該凈化單元系統(tǒng)。另外，圖58B表示用于與該凈化單元系統(tǒng)比較的現(xiàn)有的凈化單元系統(tǒng)。
如圖58A所示，在房間中，為了操作者進入平臺261、262、263、264之間進行作業(yè)， 而空出足夠的空間進行設置。而且，在平臺上設置凈化單元沈5，在平臺沈2上設置凈化單元洸6、洸7，在平臺263上設置凈化單元洸8、洸9、270，在平臺264上設置凈化單元271、 2742、273。這些凈化單元265 273通過輸送盒274連接著，成為反復彎曲過的彎曲狀配
40置。
此時，凈化單元沈5 273使用可以連接三個方向的第18或第19的實施方式的凈化單元，因此，如上所述，可以將凈化單元265 273配置成彎曲狀。
但是，凈化單元沈5、沈9、272、273也可以使用僅可連接左右兩個方向的現(xiàn)有的凈化單元。
由于前處理、保護膜涂敷、烘焙、曝光、顯影、后烘焙、蝕刻、薄膜成長、表面觀察、組合等各元件工藝可以通過最近的技術進步在小型的裝置中進行，故基本上可以容納在第18 實施方式的凈化單元(下面稱作“A型”)和第19實施方式的凈化單元(下面稱作“B型”) 的任一個中。因此，在凈化單元265 273中設置根據(jù)執(zhí)行的工藝的小型的工藝裝置(成長裝置、蝕刻裝置等化學工藝裝置或光刻裝置、烘烤爐等非化學工藝裝置)及小型的觀察裝置(AFM、STM、光學顯微鏡、SEM等)。例如，在凈化單元270內(nèi)設置小型的成長裝置。此時，成長裝置的電源275及示波器276設置在該凈化單元270的附近。
在使用該凈化單元系統(tǒng)執(zhí)行工藝及觀察、測定等時，例如如下進行。即，操作者首先站在凈化單元沈5的前方，從試料的出入部投入基板(沒有圖示)。而且，在該凈化單元 265內(nèi)執(zhí)行規(guī)定的工藝后，使用作業(yè)用手套(沒有圖示)將基板通過輸送盒274輸送到下面的凈化單元沈6。然后，操作者移動到凈化單元沈6的前方，在該凈化單元沈6內(nèi)執(zhí)行規(guī)定的工藝。這樣一來，在凈化單元265 273間交接基板的同時依次執(zhí)行工藝。而且，在工藝結(jié)束后從凈化單元273中取出基板。
如上所述，依據(jù)該第20實施方式，由于可以將凈化單元265 273配置成彎曲狀， 故可以使凈化單元系統(tǒng)的占有面積接近于方形，減輕對設置該凈化單元的房間設計負擔， 同時，可以實現(xiàn)房間空間的有效利用。
S卩，如圖58B所示，在左右方向以單一直線狀配置連接有僅可以在左右方向連接的凈化單元218 288而成的現(xiàn)有的凈化單元系統(tǒng)中，由于長度非常長，故設置空間也變長，房間的使用效率低。因此，該第18實施方式的凈化單元系統(tǒng)的優(yōu)勢性是明顯的。另外， 在圖58B中，符號觀9 292表示平臺，293表示連接部。
下面，對該發(fā)明的第21實施方式的凈化單元系統(tǒng)進行說明。
圖59表示該凈化單元系統(tǒng)。如圖59所示，在該凈化單元系統(tǒng)中，A型或B型的可以三個方向連接的凈化單元1101 1106通過輸送盒1107以環(huán)狀配置連接。在連接中不使用的輸送盒1107通過密閉遮斷板遮斷。
依據(jù)該第21實施方式，可以得到如下所述的優(yōu)點。即，一般來講，大多在整體的一系列的工藝中可以反復進行相同的工藝，但在左右方向連接有僅可以在左右方向連接的單一直線狀配置的現(xiàn)有的凈化單元系統(tǒng)中，在反復進行相同的工藝時，由于在其每次上游側(cè)的凈化單元中不能使試料返回，故作業(yè)效率非常不好。與其相對，依據(jù)該第21實施方式，由于可以3方向連接凈化單元1101 1106，故沿工藝流程可以進行凈化單元1101 1106最適宜的環(huán)狀連接，可以不伴隨試料的徒勞輸送，而反復進行任何次的所需要次數(shù)的一系列工藝。因此，能有效地進行一系列的工藝。
下面，對該發(fā)明的第22實施方式的凈化單元系統(tǒng)進行說明。
圖60表示該凈化單元系統(tǒng)。如圖60所示，在該凈化單元系統(tǒng)中，A型或B型的凈化單元1101 1106通過輸送盒1107以環(huán)狀配置連接，與第19實施方式相同，此時，凈化單元1102和凈化單元1105通過輸送盒1107及中轉(zhuǎn)盒1108直接連接。此時，在圖52A、圖 52B及圖52C或圖57A、圖57B及圖57C中，通過設計作業(yè)室的深度a、輸送盒的尺寸C、背面輸送盒到對著的右側(cè)面的距離X，使得滿足χ = (a-c)/2，就可以僅使用單一結(jié)構(gòu)規(guī)格的凈化單元1101 1106進行如圖60所示的連接。
如上所述，依據(jù)該第22實施方式，通過以環(huán)狀配置連接凈化單元1101 1106，而且凈化單元1102和凈化單元1105利用輸送盒1107及中轉(zhuǎn)盒1108直接進行連接，在與第 21的實施方式相同的優(yōu)點的基礎上，可以執(zhí)行比伴隨條件判斷的分支、小環(huán)等小一圈的有效的工藝。具體來講，在凈化單元1101 1106間輪流交接基板執(zhí)行工藝，此外，例如，從凈化單元1101開始，在凈化單元1102中執(zhí)行工藝后，也可以進入到凈化單元1105中執(zhí)行工藝。
下面，對該發(fā)明的第23實施方式的凈化單元系統(tǒng)進行說明。
圖61表示該凈化單元系統(tǒng)。如圖61所示，在該凈化單元系統(tǒng)中，A型或B型的可以連接三個方向的凈化單元1121 11 通過輸送盒11 連接。此時，凈化單元1122 1127通過與第22的實施方式相同的環(huán)狀配置連接。
例如，對凈化單元1122、1123、1125、11 來說，使用A型的凈化單元；對凈化單元 1121、1124、1127來說，使用B型的凈化單元。
在各凈化單元1121 11 中執(zhí)行的作業(yè)，例如如下進行。首先，凈化單元1121在保存單元中設置試料保存庫(例如容納基板的晶片盒1130)，在連接中不使用的右側(cè)面的輸送盒11 是試料投入口，同樣在連接中不使用的背面的輸送盒11 是非常時試料取出口。凈化單元1122是化學裝置，設置化學處理系統(tǒng)1131，進行化學前處理。凈化單元1123 是保護膜工藝單元，設置旋涂機1132及顯影裝置1133，進行保護膜的涂層及顯影。凈化單元IlM是光刻裝置，設置曝光裝置1134，在連接中不使用的右側(cè)面的輸送盒11 是非常時試料取出口。凈化單元1125是成長/金屬化單元，設置電化學裝置1135及微反應系統(tǒng) 1136，在連接中不使用的右側(cè)面的輸送盒11 是非常時試料取出口。凈化單元11 是蝕刻單元，設置蝕刻裝置1137。該凈化單元11 的背面的輸送盒11 通過中轉(zhuǎn)盒1138與凈化單元1123的背面的輸送盒11 連接。凈化單元1127是組合單元，設置顯微鏡1139 及探針1140。凈化單元11 是掃描探針顯微鏡(SPM)觀察單元，設置臺式STM1141及臺式AFM1142，在連接中不使用的右側(cè)面的輸送盒11 是試料取出口，同樣在連接中不使用的背面的輸送盒11 是非常時試料取出口。凈化單元1123的旋涂機1132、凈化單元IlM 的曝光裝置1134、凈化單元1125的電化學裝置1135及微反應系統(tǒng)1136、凈化單元11 的蝕刻裝置1137、凈化單元1127的探針1140等，與電源1143連接，被供給電源。另外，凈化單元1125的電化學裝置1135通過信號電纜與電化學裝置控制器1145連接。通過該電化學裝置控制器1145進行控制。而且，利用凈化單元1127的顯微鏡1139、凈化單元11 的臺式STM1141及臺式AFM1142產(chǎn)生的觀察圖像可以投影在液晶監(jiān)視器1146上。
依據(jù)該第23實施方式，可以得到如下很多優(yōu)點。即，通過在連接包含凈化的局部空間的凈化單元而成的凈化單元系統(tǒng)中采取環(huán)狀配置，可以在不使用無塵車間的普通實驗室規(guī)模的房間中，使化學前處理、保護膜涂敷、曝光、顯影、成長/金屬化、蝕刻、探測、表面觀察等通常利用設置于巨大的無塵車間中的裝置群進行的幾乎所有的工序簡便且緊湊地實現(xiàn)。
42 另外，一般來講，利用容納于上述的類型A、B的凈化單元中的工藝裝置的性質(zhì)，如圖61所示，形成由A、B(或其變形型)構(gòu)成的、所謂的“鑲嵌”狀的凈化單元排列圖案，由此可以實現(xiàn)全部工藝或其主要部分的一系列的工序(例如，當中途暴露在有塵氛圍氣中時， 結(jié)束有可能降低成品率的工序，使工序進入至即使在有塵氛圍氣中也無妨的、分割好的階段等)。
另外，在分配某整體的、或主要的一系列工序時，確定與其相對應的一維的凈化單元的連接狀況(鑲嵌圖案)，但通過使用上述A、B類型的凈化單元，可以實現(xiàn)凈化單元的環(huán)狀配置等，以使相同處理(群)的反復滿足在相同凈化單元(群)中進行等約束條件(即， 判定連接該鑲嵌的何處和何處效率最好)。另外，此時，與需要的工序數(shù)、作業(yè)段數(shù)的增加相對應，可以以富有擴展性、且極其靈活的作法編排連貫性工藝系統(tǒng)。
下面，對該發(fā)明的第M實施方式的凈化單元系統(tǒng)進行說明。
圖62表示該凈化單元系統(tǒng)。如圖62所示，在該凈化單元系統(tǒng)中，A型或B型的可以連接三個方向的凈化單元1151 1171通過輸送盒1172連接。此時，凈化單元1160 1165通過與第21的實施方式相同的環(huán)狀配置連接，凈化單元1166 1171通過與第22的實施方式相同的環(huán)狀配置連接。凈化單元1155的背面的輸送盒1172和凈化單元1160的右側(cè)面的輸送盒1172通過中轉(zhuǎn)盒1173連接。另外，凈化單元1158的背面的輸送盒1172 和凈化單元1165的右側(cè)面的輸送盒1172通過中轉(zhuǎn)盒1173連接。而且，凈化單元1167的背面的輸送盒1172和凈化單元1170的背面的輸送盒1172通過中轉(zhuǎn)盒1173連接。在凈化單元1160 1165中，在使用該凈化單元系統(tǒng)執(zhí)行的工藝中設置需要的工藝裝置及觀察裝置等。
依據(jù)該第M實施方式，可以得到如下的優(yōu)點。即，從初始段至最終段的一系列的工藝(包括通過中途的計測而看到不良時，再次反復進行該工藝這樣的條件判斷及其后的處理為止)可以與程序設計的流程圖一視同仁，但依據(jù)該第M實施方式，與在程序設計中說到的子程序部1174、條件判斷所涉及的分支1175等相對應，通過含有三方連接交替排列，可以適應性非常好地對應。即，通過含有輸送盒1172的開閉及基板的輸送而進行計算機控制(含有跳到利用環(huán)路、條件判斷所涉及的工藝上的另外工序)，可以使全部工藝流程或主要的一系列工藝流程在程序設計下、計算機管理下，自動地執(zhí)行。
另外，由于在凈化單元系統(tǒng)中有環(huán)路，通過在凈化單元間使基板往返，可以以最小的移動距離對基板進行任何次同樣的處理。在以現(xiàn)有的凈化單元的直線狀配置進行同樣的處理時，由于出現(xiàn)需要長距離輸送基板至遠的凈化單元，故其是非常有利的方面。如果將其一般化，則如下進行。即，由于在皮阿諾曲線或圖63所示的希耳伯特曲線等中以相似的形狀填埋面，故在空間(面積)占有率的提高方面是有利的。特別是，具有如下優(yōu)點與希耳伯特曲線同樣，一邊裝載在一連串的線上，同時，一邊在該線上遠距離地存放，通過再利用殘留的一維的三方連接在一種工藝空間內(nèi)進行所謂的卷曲，可以將其它系的工藝適用于基板(試料)。這是在蛋白質(zhì)合成時與很好地讀取分散存在于DNA的一維排列的各處的設計圖而將其合起來的過程相同的功能，實現(xiàn)可以多目的地利用一個工藝路線的便利性。
下面，對該發(fā)明的第25實施方式的凈化單元進行說明。
圖64A、圖64B及圖64C表示利用該第25實施方式的凈化單元，圖64A是上面圖， 圖64B是正面圖，圖64C是側(cè)面圖。
如圖64A、圖64B及圖64C所示，該凈化單元在六面體形狀的箱狀的作業(yè)室211的背面及兩側(cè)面分別離合自由地設置輸送盒212、213、214，在此基礎上，在該作業(yè)室211的上面及下面分別離合自由地設置輸送盒1201、1202。這些輸送盒1201、1202的結(jié)構(gòu)與輸送盒 212、213、214 相同。
上述以外的內(nèi)容與第18實施方式相同，故省略說明。
下面，將該第25實施方式的凈化單元稱為C型。
下面，對該發(fā)明的第沈?qū)嵤┓绞降膬艋瘑卧M行說明。
圖65A、圖65B及圖65C表示該第沈?qū)嵤┓绞降膬艋瘑卧?，圖65A是上面圖，圖65B 是正面圖，圖65C是側(cè)面圖。
如圖65A、圖65B及圖65C所示，該凈化單元在六面體形狀的箱狀的作業(yè)室251的背面及兩側(cè)面分別離合自由地設置輸送盒252、253、254，在此基礎上，在該作業(yè)室251的上面及下面分別離合自如地設置輸送盒1203、1204。這些輸送盒1203、1204的結(jié)構(gòu)與輸送盒 212、213、214 相同。
上述以外的內(nèi)容與第19實施方式相同，故省略說明。
下面，將該第沈?qū)嵤┓绞降膬艋瘑卧Q為D型。
下面，對該發(fā)明的第27實施方式的凈化單元進行說明。
圖66是表示該發(fā)明的第27實施方式的凈化單元的正面圖。
如圖66所示，在該凈化單元中，作業(yè)室251的左側(cè)側(cè)面的下部的角落的排氣用通風孔(沒有圖示)通過圖示省略的蓋等阻塞，在右側(cè)側(cè)面的下部的角落的排氣用通風孔和主動防塵過濾器256的入口之間連接具有氣密性的管1251。而且，從排氣用通風孔進行排氣的氣體的全部通過該管1251進入到主動防塵過濾器256的入口。通過如上作業(yè)，氣體進行如下循環(huán)主動防塵過濾器256 —作業(yè)室251 —排氣用通風孔一管道1251 —主動防塵過濾器256，由此可以實現(xiàn)作業(yè)室251內(nèi)的潔凈度的大幅度提高。
在作業(yè)室251內(nèi)執(zhí)行化學工藝時，使用化學工藝對應的主動防塵過濾器256，同時，通過在上述管道1251的中途設置吸附塔1252或吸附劑，可以不通過管道等與外部連接，而利用封閉系統(tǒng)使除去有害物質(zhì)和維持凈化環(huán)境兩者并行。
另外，通過在作業(yè)室251的內(nèi)壁的全部或一部分粘附粘合片材使其附著粉塵微粒子，可以實現(xiàn)潔凈度的進一步提高。此時，通過使用將粘合片材進行了多層化的物質(zhì)，通過一片一片地剝離，使?jié)崈舻钠拿媛冻?，可以?jīng)常維持粉塵微粒子的附著效果。
作業(yè)室251的詳細圖示及說明省略，與第19或第M實施方式相同。
下面，將該第27實施方式的凈化單元稱為E型。
圖67表示將該E型的凈化單元置于通常的辦公環(huán)境下、將主動防塵過濾器256運轉(zhuǎn)時的作業(yè)室251的內(nèi)部的潔凈度的測定結(jié)果，橫軸表示微粒子的粒徑(ym)，縱軸表示橫軸的粒徑以上的微粒子數(shù)(個/m3)。其中，在該測定中使用的凈化單元的作業(yè)室251為長方體形狀，其大小為寬度80cm、深度60cm、高度80cm。主動防塵過濾器256使用阿子網(wǎng)(7 ^ ” >)株式會社製HEPA裝置GK-0757-01 (型號25S)0. 3μπι。另外，在開始主動防塵過濾器256的運轉(zhuǎn)，經(jīng)過20分鐘或30分鐘，成為穩(wěn)定的狀態(tài)后進行測定。根據(jù)圖67，得到該循環(huán)型凈化單元的潔凈度的平均值(〇)為10級且最高值(·)近似于1級的值。而且，達到該潔凈度需要的時間為主動防塵過濾器256開始運轉(zhuǎn)后20分鐘或30分鐘左右，非常短。以上情況表示，使從排氣用通風孔進行排氣的全部氣體通過管1251，進入主動防塵過濾器 256的入口進行循環(huán)，是為得到高潔凈度極其有效的方法。在圖67中，為了便于比較，也顯示了無塵車間的超凈化區(qū)域的潔凈度(Δ)、一般區(qū)域(▲)的潔凈度的測定結(jié)果。
以上對該發(fā)明的實施方式具體地進行了說明，但該發(fā)明并非限定于上述的實施方式，基于該發(fā)明的技術思想可以進行各種變更。
例如，在上述實施方式中列舉的數(shù)值、材料、形狀、配置等，說到底不過是個例子而已，根據(jù)需要，也可以使用與其不同的數(shù)值、材料、形狀、配置等。還可以根據(jù)需要將上述實施方式的兩種以上組合在一起使用。
另外，例如作為夾持在超晶格薄片中的層，除π電子共軛有機分子系材料及生物體分子系材料外，還可以使用強電介質(zhì)材料系及I^CaMnO系的巨大磁阻材料。
另外，同心圓結(jié)構(gòu)本身可以利用除第1 第6的實施方式中敘述的方法以外的方法形成。例如，可以在使旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的同時，通過真空蒸鍍形成在其側(cè)面上相互不同的物質(zhì)，也可以利用MOCVD法等，在圓柱狀的基板上使相互不同的物質(zhì)成長。
另外，作為形成同心圓結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，可以使用與在上述第1 第6的實施方式中使用的物質(zhì)不同的物質(zhì)。作為電介質(zhì)來說，除氧化物等無機物之外，還可以使用聚苯乙烯及聚碳酸酯等有機物。
另外，在連接(丨，丨)和(丨，丨)時，根據(jù)需要，還可以使用具有(丨，丨)的性質(zhì)的東西，以取代具有已述的(丨，丨)的性質(zhì)的東西，即采用具有在時間上進行不連續(xù)投影的結(jié)構(gòu)并且在空間上具有各向同性的結(jié)構(gòu)的東西。
另外，在作為如上所述的自上而下結(jié)構(gòu)的范疇之一的腦由來結(jié)構(gòu)中，存在有形的物質(zhì)和無形的物質(zhì)。前者是伴隨三維的實際的硬件等物性的體系結(jié)構(gòu)，后者是包含智慧的學問體系、數(shù)據(jù)基礎、軟件等智慧的體系結(jié)構(gòu)。另外，在作為自下而上結(jié)構(gòu)的范疇之一的基因由來結(jié)構(gòu)中，不僅包含有細胞·組織水平的結(jié)構(gòu)，也包含有骨骼及內(nèi)臟器官等器官。
而且，自下而上和自上而下的連接·統(tǒng)一，不僅適用于狹義的硬件，還可適用于即使想直接結(jié)合也不能相容的兩個系統(tǒng)的流派沖突的各種局面。如果列舉一例，則詳查兩系統(tǒng)具有的屬性，在各自中將(丨，丨)的東西和(丨，丨)的東西這種相反性質(zhì)的組進行鑒定 提取，通過在其上將具有(丨，丨)的性質(zhì)的中間層(成為緩沖材料的方法策略)夾持在中間(如果進一步需要的話，將該作業(yè)逐漸地、迭代地(iterative)反復進行)，在市場形成及消費動向等、用戶及形成群體的消費者等(階層組織的末端的)層中固有、自下而上涌出來的動向和、根據(jù)企業(yè)經(jīng)營及行政等(階層組織的頂端的)預先設定的計劃，對自上而下的原則及計劃進行調(diào)整時等，即使作為軟件性的(商務典型及服務典型方面的)的結(jié)構(gòu)，也可以使其發(fā)揮作用。
另夕卜，可以向(X1J2，…xN)和N成分系擴展，可以在XiJj等多個成分間結(jié)合，而且，Xi也不僅為丨、丨的兩個值，也可以是多值(分散的)變數(shù)，這是自不待言的。
另外，例如在上述的第18 第27的實施方式中，以規(guī)定的配置連接尺寸相同類型 A E的5種類的基本的凈化單元，構(gòu)成凈化單元系統(tǒng)，在類型A E間凈化單元的尺寸可以相互不同，也可以使用類型相同但尺寸不同的凈化單元，還可以使用將類型A E進行變形的凈化單元，而且可以使用3種以上類型的凈化單元。
另外，在第20 第M的實施方式的凈化單元系統(tǒng)中，也可以利用上下(垂直)方向的自由度，一部分采取三維的連接。另外，輸送盒的密閉用遮斷板可以使用備有密封件的門式的遮斷板。另外，也可以將一部分凈化單元及輸送盒進行加壓或減壓對應、或做成真空對應。此時，輸送盒最好是提高密封性、對其自我安裝加壓裝置及局部排氣裝置。另外，輸送盒不一定需要直線狀，例如可以彎曲成“ < ”字型。另外，也可以通過使輸送盒具備三方向連接性，將凈化單元配置成T字型。而且，一旦連接凈化單元后，使全部輸送盒的拉門敞開， 例如也可以貫通凈化單元系統(tǒng)，設置與在旋轉(zhuǎn)壽司店中提供壽司等使用的輸送機相同的自動輸送機。
如以上所說明，依據(jù)該發(fā)明，在時間連續(xù)編入的結(jié)構(gòu)中，通過從與編入的方向垂直的方向?qū)υ摻Y(jié)構(gòu)訪問，恰似看到帶有畫面的卷狀物那樣，可以在垂直面的2維面中(例如左右方向)看到編入時間軸，例如可以將原子層級的最終的空間分辨率·控制性帶入該功能元件中。
特別是，可以最大限度地充分利用自下而上系和自上而下系的優(yōu)點，可以實現(xiàn)新型的超高集成密度的存儲元件及磁性紀錄元件。
另外，可以實現(xiàn)新型的太陽能電池、光電變換元件、發(fā)光元件及催化反應裝置。
更通俗地來講，依據(jù)該發(fā)明，可以實現(xiàn)可以最大限度地充分利用以生物體為代表的自下而上系和以硅LSI為代表的自上而下系的優(yōu)點的功能元件。即，在相當于細胞的自下而上系和自上而下系之間可以實現(xiàn)設置有相當于伴隨神經(jīng)系的人工情報傳遞 控制系統(tǒng)的高性能的功能元件。
另外，通過使用時間連續(xù)投影的結(jié)構(gòu)，可以形成具有最終的分辨率(原子層級的控制)的人工神經(jīng)系對等物。由此，例如，也可以跨主體尺寸而超并列多重地排列能承擔表面增強效果的納米結(jié)構(gòu)/零維結(jié)構(gòu)。
另外，通過結(jié)合創(chuàng)造出用納米尺度分散化的主體尺寸系統(tǒng)、例如在硅基板上形成的LSI系統(tǒng)和與其接近配置的自動分散系統(tǒng)，可以實現(xiàn)將自下而上系和自上而下系結(jié)合在一起的平臺。
另外，可以創(chuàng)造出用納米尺度分散化的主體尺寸的系，以總體尺寸得到在此顯現(xiàn)的可局部地并且個別尋址的2-3維的納米結(jié)構(gòu)體，從而可以實現(xiàn)把微觀世界和宏觀世界聯(lián)系起來的高性能的平臺。而且，通過將認為現(xiàn)在不成形但將來會出現(xiàn)的大部分的納米尺度的排列新功能要素和已存在的ULSI系統(tǒng)協(xié)同(〉f 7工f 4 7々)結(jié)合，采取硅基的世界和碳系有機物的世界的揚棄，由此，可以飛躍性地增大功能。
另外，依據(jù)該發(fā)明，例如可以實現(xiàn)10 160Gbits/cm2(0. 1 lTb/inch2)集成度的撓性的功能元件。例如，可以實現(xiàn)物質(zhì)表面直接成為功能元件那樣的普遍存在的信息裝置。 此時，由于功能元件的核心部分由光刻法形成，故可以廉價地制造功能元件。另外，當將元件的數(shù)設定為N時，目前需要N2的對位，但在該發(fā)明中，以4N的對位完成，比目前對位的難度以1/N減小。而且，存儲容量越大，該效果也越大。
另外，特別是在存儲元件中，通過橫跨對角線上的多個交叉部的并列讀取，進行交叉部存儲的信息(數(shù)據(jù))的讀取，由此可以高速地讀取。
另外，依據(jù)該發(fā)明，可以提供不微分方程式系所支配的物質(zhì)系、而是以單元自動化為代表的分散的差分方程式所支配的那樣的物質(zhì)系。依據(jù)該物質(zhì)系，例如，關于引人注目的性質(zhì)，可以顯示調(diào)制了的維、連接性、自發(fā)對稱性的破壞或自我組織化臨界現(xiàn)象。
46 雖然期待納米技術的發(fā)展無邊無際，但支持它的母體結(jié)構(gòu)有稱為原子間隔這樣的斷開以上(由于不會無限度地變小)，預先(使用某精度)斷定其“收斂處”，對其極限值和已存在的ULSI系統(tǒng)的結(jié)合，從現(xiàn)在時刻根據(jù)正面的目標開始攻略，不僅從先行于時代這樣的觀點來看，而且在搶先得到現(xiàn)在沒有成形的、將來的納米技術成果方面也是很重要的。
另一方面，依據(jù)該發(fā)明的凈化單元(具有連接部)，凈化單元的連接的自由度變大，可以用各種各樣的配置連接凈化單元，由此，不像現(xiàn)有技術那樣規(guī)模大回報小，不必使用需要巨大的設備投資及固定資產(chǎn)負擔的巨大的無塵車間，就能夠很容易得到潔凈的環(huán)境，另外，解決了只能在一個直線狀連接的現(xiàn)有的凈化設備保持的空間利用效率低的問題， 能夠使全部性能無論在投資方面還是作業(yè)效率方面乃至房間的面積有效利用方面都最大化，可以實現(xiàn)能夠與適應目的的所有相關的生產(chǎn)流程相適應，使生產(chǎn)流程保持高度的靈活性，能以低成本且簡便地執(zhí)行的高性能凈化單元系統(tǒng)。另外，由于可以從生產(chǎn)工藝的上游至下游、以最小限度的種類或最小個數(shù)的凈化單元構(gòu)成凈化單元系統(tǒng)，故可以實現(xiàn)生產(chǎn)工藝的效率最大化。另外，還可以不降低作業(yè)性，很容易地實現(xiàn)高度工藝環(huán)境。
而且，在制作納米技術裝置或執(zhí)行生物技術處理時，不使用一個巨大的盒，即無塵車間，以環(huán)狀配置或上下左右方向的彎曲狀配置，連接有超凈化的多個凈化單元的裝置，取代至少從入口至出口的一部分，由此，可以實現(xiàn)空間或面積利用效率的提高。
另外，使用多種凈化單元，就可以在一個高性能凈化單元系統(tǒng)中進行化學工藝、非化學工藝、生物工藝等作業(yè)。
另外，可以用性價比好的要求低的方法，制作擔負微細結(jié)構(gòu)等下一代的鍵結(jié)構(gòu)及植物形質(zhì)改變。
另外，關于植物體的培育，可以通過利用人工光源，在所希望的地方或地域的環(huán)境條件下進行栽培，此外，也可以進行速成栽培及成分強化蔬菜·藥草的栽培。
另外，可以不管配置裝置的房間本身的性能，以低成本構(gòu)筑一連串的生產(chǎn)工藝路線。因此，減輕投資負擔，容易加入風險(《>★ 7—)的制造領域。另外，由于固定資產(chǎn)少即可，因而可以以中小風險供給高度納米技術制品，曾經(jīng)的IT軟件興隆從現(xiàn)在起以納米技術硬件主體蓬勃發(fā)展，能振興新產(chǎn)業(yè)。
另外，對于位于現(xiàn)有的技術的延長線上的裝置，不取代其制造方法，可以用性價比好的要求低的方法，制作目前沒有的新型的納米技術裝置(不是位于現(xiàn)有的技術的延長線上的高技術裝置的制造方法)。
另外，通過連接按每個工藝要素設定了凈化度及無害性的程度的凈化單元而成的凈化單元系統(tǒng)，可以在高度環(huán)境化中保持一貫性地完成前處理、保護膜涂敷、烘焙、曝光、顯影、后烘焙、蝕刻、薄膜成長、金屬化、表面觀察、組合等要素工藝。
另外，通過將工藝要素化，使該要素工藝的處理性能保持在各凈化單元或各功能單元中，根據(jù)目的連接凈化單元或功能單元而構(gòu)成整體系統(tǒng)，不僅可以得到高效率的納米技術平臺及生物技術平臺，而且通過將納米技術工藝單元和生物技術工藝單元進行混合 (連接)，可以實現(xiàn)納米 生物融合平臺。而且，也可以連接植物工廠單元。
另外，恰似與程序設計同樣地加入子程序及分支等觀念，可以以最小的凈化單元數(shù)、以最大的效率、以沒有無塵車間方式而執(zhí)行、完成生產(chǎn)工藝流程。另外，可以模仿電子計算機的程序，以完全自動化完成從投入至產(chǎn)出的全工藝或形成其主要部分的一系列工序。
而且，可以普遍地提供納米技術、生物技術的實現(xiàn)環(huán)境。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池，其特征在于，陽極電極和陰極電極，其間夾持半導體層并且與該半導體層接觸，整體上具有板狀形狀，使光沿著上述陽極電極和陰極電極的表面并從與上述板交叉的方向入射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，上述陽極電極和上述陰極電極，其間夾持上述半導體層并且與上述半導體層接觸而形成螺旋狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能電池，其特征在于，從上述板的光入射面在上述板的厚度方向上述半導體層的帶隙階段性地及/或連續(xù)地減小。
4.一種光電轉(zhuǎn)換元件，光電轉(zhuǎn)換層形成為螺旋狀或同心形狀，整體上具有板狀形狀，使光從與該板交叉的方向入射，其特征在于，第1電極和第2電極將上述光電轉(zhuǎn)換層夾持在中間并且與上述光電轉(zhuǎn)換層接觸而形成為螺旋狀或同心形狀。
5.如權(quán)利要求4所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，上述光電轉(zhuǎn)換層是由ρ型半導體層和n型半導體層構(gòu)成的pn結(jié)。
6.如權(quán)利要求4所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，在上述板的厚度方向，上述光電轉(zhuǎn)換層可進行光電轉(zhuǎn)換的光的波長階段性及/或連續(xù)地變化。
7.如權(quán)利要求4 6中任一項所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，從上述板的光入射面在厚度方向上述光電轉(zhuǎn)換層可進行光電轉(zhuǎn)換的光的波長階段性地增加，上述第1電極及上述第2電極中的至少一方由在上述板的厚度方向在與上述各階段對應的位置相互分離而設置的多個電極構(gòu)成。
8.一種光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，第1電極和第2電極具有將光電轉(zhuǎn)換層夾持在中間并且與上述光電轉(zhuǎn)換層接觸的帶狀的結(jié)構(gòu)，在上述帶的寬度方向，上述光電轉(zhuǎn)換層可進行光電轉(zhuǎn)換的光的波長階段性及/或連續(xù)地變化，使光從上述階段性及/或連續(xù)地變化的上述光電轉(zhuǎn)換層中與短波長光對應的光電轉(zhuǎn)換層一側(cè)沿著上述第1電極和上述第2電極的表面入射。
全文摘要
一種太陽能電池及光電轉(zhuǎn)換元件。至少使用2片重疊的如下結(jié)構(gòu)構(gòu)成存儲元件對由厚度0.2nm以上60nm以下的帶狀的導電體層，優(yōu)選金屬層，和具有該導電體層的厚度以上的厚度的電介質(zhì)層的周期結(jié)構(gòu)體構(gòu)成的薄片，使該層相互交叉，并且，使導電體層的邊緣之間通過規(guī)定的存儲介質(zhì)而對置。導電體層的厚度優(yōu)選0.2nm以上30nm以下，電介質(zhì)層的厚度一般為0.2nm以上200μm以下。存儲介質(zhì)是絕緣膜或納米橋結(jié)構(gòu)。
文檔編號H01L51/48GK102208535SQ20111005684
公開日2011年10月5日 申請日期2005年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月9日
發(fā)明者石橋晃 申請人:國立大學法人北海道大學