JP2011057474A - 半導体基板、半導体基板の製造方法、半導体成長用基板、半導体成長用基板の製造方法、半導体素子、発光素子、表示パネル、電子素子、太陽電池素子及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】結晶性の高い半導体層を有する半導体基板、半導体基板の製造方法、半導体成長用基板、半導体成長用基板の製造方法、半導体素子、発光素子、表示パネル、電子素子、太陽電池素子及び電子機器を提供する。
【解決手段】芳香族系テトラカルボン酸と芳香族系テトラアミンを縮合して得られる複素環状高分子からなるグラファイト層２と、当該グラファイト層２の表面上に設けられ、当該グラファイト層２の表面を成長面とする半導体層４とを備えた半導体基板１。前記グラファイト層は結晶性に優れているため、グラファイト層の表面を成長面とする半導体層についても、結晶性に優れたものが得られる。これにより、結晶性に優れた半導体層を有する半導体基板１を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体基板、半導体基板の製造方法、半導体成長用基板、半導体成長用基板の製造方法、半導体素子、発光素子、表示パネル、電子素子、太陽電池素子及び電子機器に関する。

１３属窒化物であるＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＮおよびその混晶相のＰＮ接合を利用した窒化物系半導体材料やシリコンなどの半導体材料を用いた素子が広く実用化されている。半導体素子はサファイアや炭化珪素などの高価な単結晶基板上に量産性の低い手法で製造されることが多かった。このため面光源として用いるには価格が高く、専ら点光源として利用されてきた。

一方、面光源としては有機ＥＬ素子が知られている（例えば、特許文献１参照。）。有機ＥＬ素子は価格の安いプラスチック基板やガラス基板を出発材料として用いることができるため、素子の価格を安価にでき、面光源としての利用が可能である。また、曲げることのできる発光素子や照明としての利用も期待されている。

これに対して、耐熱性を有すると共に外力に対する可撓性を有するグラファイト基板上に半導体層を形成する手法が提案されている。この手法によれば、ポリイミドやＰＯＤなどのポリマーを高温で加熱処理することによりｃ軸配向させたグラファイトフィルムを用いることが提案されている。

日経ナノビジネス２００６年Ｎｏ４０ ３４−３５頁

しかしながら、ポリマーを出発材料として作成したグラファイトシートは結晶性が十分とは言えず、このグラファイトシート上に形成される半導体層においても結晶性が十分とはいえないという問題があった。

上記のような事情に鑑み、本発明は、結晶性の高い半導体層を有する半導体基板、半導体基板の製造方法、半導体成長用基板、半導体成長用基板の製造方法、半導体素子、発光素子、表示パネル、電子素子、太陽電池素子及び電子機器を提供することを目的とする。

本発明に係る半導体基板は、芳香族系テトラカルボン酸と芳香族系テトラアミンを縮合して得られる複素環状高分子からなるグラファイト層を表面に有する基板と、前記グラファイト層の表面上に設けられ、前記グラファイト層の表面を成長面とする半導体層とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、芳香族系テトラカルボン酸と芳香族系テトラアミンを縮合して得られる複素環状高分子からなるグラファイト層を用いているため、結晶性に優れたグラファイト層を実現できる。このため、グラファイト層の表面を成長面とする半導体層についても、結晶性に優れたものが得られることになる。これにより、結晶性に優れた半導体層を有する半導体基板を得ることができる。

本発明に係る半導体基板は、芳香族系テトラカルボン酸と芳香族系テトラアミンを縮合して得られる複素環状高分子からなるグラファイト層を表面に有する基板と、前記グラファイト層の表面上に設けられ、前記グラファイト層の表面を成長面とするバッファ層と、前記バッファ層上に設けられ、前記バッファ層の表面を成長面とする半導体層とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、芳香族系テトラカルボン酸と芳香族系テトラアミンを縮合して得られる複素環状高分子からなるグラファイト層を用いているため、結晶性に優れたグラファイト層を実現できる。このため、グラファイト層の表面を成長面とするバッファ層についても結晶性に優れたものが得られると共に、バッファ層の表面を成長面とする半導体層についても結晶性に優れたものが得られることになる。これにより、結晶性に優れた半導体層を有する半導体基板を得ることができる。

上記の半導体基板は、前記バッファ層は、ＨｆＮ、ＺｒＮ及びＡｌＮのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする。
本発明によれば、グラファイト基板と半導体層との間に、ＨｆＮ及びＺｒＮのうち少なくとも一方を含むバッファ層を用いた場合、当該バッファ層によって光を反射することができる。これにより、半導体層を例えば光吸収層等として用いる場合、当該光吸収層における光の吸収効率を高めることができる。また、半導体層を発光層として用いる場合、当該発光層からの光の利用効率を高めることができる。更に、ＡｌＮを含むバッファ層を用いた場合、半導体層のグレインサイズを増大させることができる。これにより、半導体層の電気的特性を高めることができ、半導体層を発光層として用いる場合には当該半導体層の光学特性についても高めることができる。

上記の半導体基板は、前記バッファ層は、複数層に形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、バッファ層が複数層に形成されていることとしたので、例えば光反射効果が得られるＨｆＮ及びＺｒＮの層と、グレインサイズ増大効果が得られるＡｌＮの層とを別層として形成することができる。

上記の半導体基板は、前記半導体層は、シリコン又は１３族窒化物を含む半導体からなることを特徴とする。
本発明によれば、シリコン又は１３族窒化物を含む半導体を含む結晶性の高い半導体層を得ることができる。

上記の半導体基板は、前記グラファイト層は、（０００１）面を表面に有し、前記半導体層は、前記（０００１）面上に設けられることを特徴とする。
本発明によれば、グラファイト層が（０００１）面を表面に有し、半導体層が（０００１）面上に設けられることとしたので、半導体層の配向性が高められることになる。

上記の半導体基板は、前記基板は、前記複素環状高分子とは異なる有機化合物を含む基材と、前記基材上に設けられた前記グラファイト層とを有することを特徴とする。
結晶性の高い半導体層を得るためには、グラファイト層自体が基板である必要は無く、半導体層の結晶性を向上させるためのグラファイト層の表面が得られれば良いことになる。本発明においては、グラファイト層が、複素環状高分子とは異なる有機化合物からなる基材上に設けられていることとしたので、低コストな半導体基板が得られる。

本発明に係る半導体基板の製造方法は、芳香族系テトラカルボン酸と芳香族系テトラアミンを縮合して得られる複素環状高分子からなるグラファイト層を表面に有する基板のうち前記グラファイト層の表面上に半導体層を成長させることを特徴とする。

本発明によれば、芳香族系テトラカルボン酸と芳香族系テトラアミンを縮合して得られる複素環状高分子からなる結晶性に優れたグラファイト層の表面上に半導体層を成長させることとしたので、グラファイト層の優れた結晶性が半導体層に伝達する形となり、結晶性に優れた半導体層が得られる。これにより、結晶性に優れた半導体層を有する半導体基板を製造することができる。

本発明に係る半導体基板の製造方法は、芳香族系テトラカルボン酸と芳香族系テトラアミンを縮合して得られる複素環状高分子からなるグラファイト層を表面に有する基板のうち前記グラファイト層の表面上にバッファ層を成長させ、前記バッファ層の表面上に半導体層を成長させることを特徴とする。

本発明によれば、芳香族系テトラカルボン酸と芳香族系テトラアミンを縮合して得られる複素環状高分子からなる結晶性に優れたグラファイト層の表面上にバッファ層を成長させ、当該バッファ層の表面上に半導体層を成長させることとしたので、グラファイト層の優れた結晶性がバッファ層に伝達し、当該バッファ層を介して半導体層に伝達する形となるため、結晶性に優れた半導体層を得ることができる。これにより、結晶性に優れた半導体層を有する半導体基板を製造することができる。

上記の半導体基板の製造方法は、前記バッファ層として、ＨｆＮ、ＺｒＮ及びＡｌＮのうち少なくとも１つを含む層を成長させることを特徴とする。
本発明によれば、グラファイト基板と半導体層との間に、ＨｆＮ及びＺｒＮのうち少なくとも一方を含むバッファ層を用いた場合、当該バッファ層によって光を反射することができる。これにより、半導体層を例えば光吸収層等として用いる場合、当該光吸収層における光の吸収効率の高い半導体基板を得ることができる。また、半導体層を発光層として用いる場合、当該発光層からの光の利用効率の高い半導体基板を得ることができる。更に、ＡｌＮを含むバッファ層を用いた場合、半導体層のグレインサイズを増大させることができる。これにより、電気的特性の高い半導体基板を得ることができ、半導体層を発光層として用いる場合には光学特性の高い半導体基板を得ることができる。

上記の半導体基板の製造方法は、前記バッファ層を、複数層に形成することを特徴とする。
本発明によれば、バッファ層を複数層に形成するため、例えば光反射効果が得られるＨｆＮ及びＺｒＮの層と、グレインサイズ増大効果が得られるＡｌＮの層とを別層として形成することができる。

上記の半導体基板の製造方法は、前記半導体層として、シリコン又は１３族窒化物を含む半導体層を成長させることを特徴とする。
本発明によれば、シリコン又は１３族窒化物を含む半導体を含む結晶性の高い半導体層を有する半導体基板を得ることができる。

上記の半導体基板の製造方法は、前記グラファイト基板は、（０００１）面を表面に有し、前記（０００１）面に前記半導体層を成長させることを特徴とする。
本発明によれば、グラファイト層が（０００１）面を表面に有し、（０００１）面に前記半導体層を成長させることとしたので、配向性の高い半導体層を有する半導体基板を得ることができる。

上記の半導体基板の製造方法は、前記複素環状高分子とは異なる有機化合物からなる基材上に前記グラファイト層を形成することで前記基板を得ることを特徴とする。
本発明によれば、複素環状高分子とは異なる有機化合物からなる基材上にグラファイト層を形成することで基板を得ることとしたので、低コストで基板を製造することができる。

上記の半導体基板の製造方法は、前記複素環状高分子を溶解し、前記基材上に前記複素環状高分子の溶解液を塗布して溶解液の薄膜を形成し、前記薄膜及び前記基材に対して２０００℃〜３０００℃で加熱処理を行うことで前記基板を得ることを特徴とする。
本発明によれば、複素環状高分子を溶解し、基材上に複素環状高分子の溶解液を塗布して溶解液の薄膜を形成し、薄膜及び基材に対して２０００℃〜３０００℃で加熱処理を行うことで基板を得ることとしたので、結晶性の高いグラファイト層を有する基板を低コストで製造することができる。

上記の半導体基板の製造方法は、所定の自立基材上に前記複素環状高分子の層を形成し、形成された前記複素環状高分子の層を前記自立基材から分離することで、前記グラファイト層を得ることを特徴とする。
本発明によれば、所定の自立基材上に複素環状高分子の層を形成し、形成された複素環状高分子の層を自立基材から分離することでグラファイト層を得ることとしたので、結晶性の高いグラファイト層を基板として得ることができる。

上記の半導体基板の製造方法は、前記グラファイト層は、当該グラファイト層の表面上に成長させる成長物の熱膨張係数に対応する熱膨張係数を有するように形成することを特徴とする。
本発明によれば、グラファイト層の熱膨張係数と、当該グラファイト層の表面上に成長させる成長物の熱膨張係数とが近似するあるいは一致するため、以降の熱処理において熱膨張係数の差に起因する欠陥を回避することができる。

本発明に係る半導体成長用基板は、芳香族系テトラカルボン酸と芳香族系テトラアミンを縮合して得られる複素環状高分子からなるグラファイト層を表面に有することを特徴とする。

本発明によれば、芳香族系テトラカルボン酸と芳香族系テトラアミンを縮合して得られる複素環状高分子からなる結晶性に優れたグラファイト層を表面に有するため、当該表面に結晶性の高い半導体層を成長させることができる。

上記の半導体成長用基板は、前記グラファイト層は、（０００１）面を表面に有することを特徴とする。
本発明によれば、グラファイト層が（０００１）面を表面に有することとしたので、当該（０００１）面に半導体層を成長させることができる。これにより、配向性の高い半導体層を成長させることができる。

上記の半導体成長用基板は、前記複素環状高分子とは異なる有機化合物からなる基材上に前記グラファイト層が形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、複素環状高分子とは異なる有機化合物からなる基材上にグラファイト層を形成することで基板を得ることとしたので、低コストで半導体成長用基板を製造することができる。

本発明に係る半導体成長用基板の製造方法は、芳香族系テトラカルボン酸と芳香族系テトラアミンを縮合して得られる複素環状高分子からなるグラファイト層を、前記複素環状高分子とは異なる有機化合物からなる基材上に形成することを特徴とする。

本発明によれば、芳香族系テトラカルボン酸と芳香族系テトラアミンを縮合して得られる複素環状高分子からなる結晶性に優れたグラファイト層を基材上に形成することで当該グラファイト層を得ることができるため、半導体成長用基板を低コストに抑えることができる。

上記の半導体成長用基板の製造方法は、前記複素環状高分子を溶解し、前記基材上に前記複素環状高分子の溶解液を塗布して溶解液の薄膜を形成し、前記薄膜及び前記基材に対して２０００℃〜３０００℃で加熱処理を行うことで前記基板を得ることを特徴とする。
本発明によれば、複素環状高分子を溶解し、基材上に複素環状高分子の溶解液を塗布して溶解液の薄膜を形成し、薄膜及び基材に対して２０００℃〜３０００℃で加熱処理を行うことで半導体成長用基板を得ることとしたので、結晶性の高いグラファイト層を有する半導体成長用基板を低コストで製造することができる。

本発明に係る半導体成長用基板の製造方法は、所定の自立基材上に芳香族系テトラカルボン酸と芳香族系テトラアミンを縮合して得られる複素環状高分子の層を形成し、形成された前記複素環状高分子の層を前記自立基材から分離することで、グラファイト層を得ることを特徴とする。

本発明によれば、所定の自立基材上に複素環状高分子の層を形成し、形成された複素環状高分子の層を自立基材から分離することでグラファイト層を得ることとしたので、結晶性の高いグラファイト層を半導体成長用基板として得ることができる。

上記の半導体成長用基板の製造方法は、前記グラファイト層は、当該グラファイト層の表面上に成長させる成長物の熱膨張係数に対応する熱膨張係数を有するように形成することを特徴とする。
本発明によれば、グラファイト層の熱膨張係数と、当該グラファイト層の表面上に成長させる成長物の熱膨張係数とが近似するあるいは一致するため、以降の熱処理において熱膨張係数の差に起因する欠陥を回避することができる。

本発明に係る半導体素子は、上記の半導体基板を備えることを特徴とする。
本発明によれば、結晶性に優れた半導体層を有する半導体基板を備えるため、良質な半導体素子を得ることができる。

本発明に係る発光素子は、上記の半導体素子を備えることを特徴とする。
本発明によれば、良質な半導体素子を備えるため、発光特性の良い発光素子を得ることができる。

本発明に係る表示パネルは、上記の発光素子を備えることを特徴とする。
本発明によれば、発光特性の良い発光素子を備えるため、表示特性の高い表示パネルを得ることができる。

本発明に係る電子素子は、上記の半導体素子を備えることを特徴とする。
本発明によれば、良質な半導体素子を備えるため、電気的特性の高い電子素子を得ることができる。

本発明に係る太陽電池素子は、上記の半導体基板を備えることを特徴とする。
本発明によれば、結晶性に優れた半導体層を有する半導体基板を備えるため、良質な太陽電池素子を得ることができる。

本発明に係る電子機器は、上記の半導体素子、上記の発光素子、上記の表示パネル、上記に記載の電子素子及び上記の太陽電池素子のうち少なくとも１つを備えることを特徴とする。
本発明によれば、上記の半導体素子、上記の発光素子、上記の表示パネル、上記に記載の電子素子及び上記の太陽電池素子のうち少なくとも１つを備えるため、良質な電子機器を得ることができる。

本発明によれば、結晶性の高い半導体層を有する半導体基板、半導体基板の製造方法、半導体素子、発光素子、表示パネル、電子素子、太陽電池素子及び電子機器を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る半導体基板の構成を示す図。 本実施形態におけるＰＥＤ装置の概略的な構成を示す図 本実施形態に係る半導体基板の製造過程を示す図。 本発明の第２実施形態に係る半導体基板の構成を示す図。 ジルコニウムナイトライドの光反射特性を示す図。 本実施形態におけるスパッタ装置の構成を示す図 本発明の第３実施形態に係る半導体基板の構成を示す図。 本実施形態におけるＭＢＥ装置の構成を示す図 本発明に係る半導体基板の他の構成を示す図。 本発明の実施例に係るグラファイト基板の特性を示す図。 本発明の実施例に係る半導体層の特性を示す図。 本発明の実施例に係る半導体層の特性を示す図。 本発明の実施例に係る半導体層の特性を示す図。 本発明の実施例に係るグラファイト基板の特性を示す図。 本発明の実施例に係るグラファイト基板の特性を示す図。 本発明の実施例に係るグラファイト基板の特性を示す図。 本発明の実施例に係るグラファイト基板の特性を示す図。

本発明の第１実施形態を図面に基づき説明する。
図１は、本実施形態に係る半導体基板１の構成を示す図である。
同図に示すように、半導体基板１は、グラファイト基板２上に半導体層４が積層された構成になっている。この半導体基板１は、発光素子や電子素子などに搭載される。

グラファイト基板２は、芳香族系テトラカルボン酸と芳香族系テトラアミンを縮合して得られる複素環状高分子を有するグラファイトフィルムからなる。このような複素環状高分子としては、例えばポリイミド重合体、ベンズイミダゾベンゾフェナントロリンラダー（ＢＢＬ）重合体、ポリオキサジアゾール重合体、ポリパラフェニレンビニレン重合体、ＢＮＴＣＡ−ＢＰＴＡ重合体などが挙げられる。また、具体的には、下記一般式（１）で表される繰り返し単位からなり、固有粘度が０．５〜３．５ ｄｌｇ^-1であることを特徴とする重合体が含まれる。

上記重合体としては、固有粘度が１．０〜３．５ ｄｌｇ^-1である重合体がより好ましい。高分子の固有粘度（η）は分子量の指標となる物性値であり、分子量が大きくなるにつれてηは大きくなる。固有粘度の測定法はすでに知られており、本発明では重合体をメタンスルホン酸に溶解し、濃度０．１５ｇｄｌ^−１と調整し、３０℃雰囲気において測定した。

一般式１で表される繰り返し単位からなる重合体は、ビナフチルテトラカルボン酸またはその酸塩化物，酸無水物，エステルまたはアミド等のビナフチルテトラカルボン酸誘導体とビフェニルテトラアミンまたはその塩とを反応させて得ることができる。ビナフチルテトラカルボン酸としては、4，4‘−ビナフチル−1，l‘，8，8‘−テトラカルボン酸を例示でき、ビフェニルテトラアミンとしては３，３‘，４，４ ‘−ビフェニルテトラアミンを例示できる。ビフェニルテトラアミンの塩としては３，３‘，４，４ ‘−ビフェニルテトラアミンの四塩酸塩を例示できる。

前記ビナフチルテトラカルボン酸またはそのカルボン酸誘導体とビフェニルテトラアミンまたはその塩とを、溶媒を収めた反応容器内に添加し、１００〜２５０℃で３〜４８時間、攪拌させて、上記一般式１で表される繰り返し単位からなる重合体を得ることができる。前記溶媒としては、前記出発材料及び生成する重合体を溶解し、重合を促進する触媒としての作用を有するものであれば特に制限されない。具体的には、ポリリン酸、ポリリン酸エステル、リン酸ジフェニルクレシル等や五酸化二リン等を溶解したメタンスルホン酸等を挙げることができる。

また、複素環状高分子として、例えば下記一般式（２）で表される繰り返し単位からなり、固有粘度が０．５〜３．５ ｄｌｇ^-1であることを特徴とする重合体が含まれる。

上記重合体としては、固有粘度が１．０〜２．７ ｄｌｇ^-1である重合体がより好ましい。一般式２で表される繰り返し単位からなる重合体は、ビナフチルテトラカルボン酸またはその酸塩化物，酸無水物，エステルまたはアミド等のビナフチルテトラカルボン酸誘導体とベンゼンテトラアミンまたはその塩とを反応させて得ることができる。ベンゼンテトラアミンとしては１，２，４，５−ベンゼンテトラアミンを例示できる。ベンゼンテトラアミンの塩としては１，２，４，５−ベンゼンテトラアミンの四塩酸塩を例示できる。ビナフチルテトラカルボン酸またはそのカルボン酸誘導体の具体例は上記のとおりである。

前記ビナフチルテトラカルボン酸またはそのカルボン酸誘導体とベンゼンテトラアミンまたはその塩とから、上記一般式２で表される繰り返し単位からなる重合体を得る反応条件は、上記一般式１で表される繰り返し単位からなる重合体を得る条件と重複する。

また、複素環状高分子として、例えば下記一般式（３）で表される繰り返し単位からなり、固有粘度が０．５〜３．５ ｄｌｇ^-1であることを特徴とする重合体が含まれる。

上記重合体としては、固有粘度が１．０〜２．２ ｄｌｇ^-1である重合体がより好ましい。

一般式３で表される繰り返し単位からなる重合体は、ナフタレンテトラカルボン酸またはその酸塩化物，酸無水物，エステルまたはアミド等のナフタレンテトラカルボン酸誘導体とビフェニルテトラアミンまたはその塩とを反応させて得ることができる。ナフタレンテトラカルボン酸としては、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸を例示でき、ビフェニルテトラアミンまたはその塩の具体例は上記のとおりである。

前記ナフタレンテトラカルボン酸またはそのカルボン酸誘導体とビフェニルテトラアミンまたはその塩とから、上記一般式３で表される繰り返し単位からなる重合体を得る反応条件は、上記上記一般式１で表される繰り返し単位からなる重合体を得る条件と重複する。

4，4‘−ビナフチル−1，l‘，8，8‘−テトラカルボン酸は、4−クロロ−1，8−ナフタル酸無水物から，エステル化，カップリングおよび加水分解の3ステップによって合成することができる。あるいは、市販品を購入しても良い。

１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸は、ピレンから過マンガン酸カリウムによる酸化、次亜塩素酸ナトリウム溶液による酸化の2ステップによって合成することができる。あるいは、市販品を購入しても良い。

１，２，４，５−ベンゼンテトラアミンはm一クロロベンゼンから、ニトロ化、アミノ化およびニトロ基の還元の3ステップによって合成し、四塩酸塩として単離して使用することができる。あるいは、市販品を購入しても良い。

３，３‘，４，４ ‘−フェニルテトラアミンは、o（オルト）-ニトロアニリンからヨウ素化，クロスカップリング，アミノ基の還元の3ステップによって合成することができる。あるいは、市販品を購入しても良い。

かくして得られた上記一般式（１）、（２）及び（３）の重合体から選ばれた少なくとも一つの重合体を原料として、炭素フィルムを得ることができる。すなわち、本発明は、上記一般式（１）、（２）及び（３）のいずれか一つで表されることを特徴とする炭素フィルム製造用重合体の発明でもある。

なお、本実施形態における複素環状高分子を次のように記載することもできる。
（１）下記一般式で表され、固有粘度が０．５〜３．５ ｄｌｇ^-1である重合体。

（式中、Ａｒ^１は官能基１又は官能基２を示し、Ａｒ^２は官能基３又は官能基４を示し、ｎは重合度を示す自然数である。ただし、Ａｒ^１が官能基２のときはＡｒ^２は官能基４ではない。）。

（３）下記一般式（４）、（５）及び（６）で表されるいずれかの重合体からなり、固有粘度が０．５〜３．５ ｄｌｇ^-1である重合体。但し、式中、ｎは自然数である。

図１に戻って、グラファイト基板２は、厚さが例えば１０μｍ以上１００μｍ以下の範囲に形成することができる。１００μｍ以下とすることにより、外力に対する可撓性を有することとなる。このため、曲げることができるようになっている。また、グラファイト基板２の厚さを１０μｍ以上とすることにより、外力に対して壊れにくい構成となる。グラファイト基板２の厚さとしてより好ましくは、より壊れにくい２５μｍ以上１００μｍ以下の範囲にすることができる。グラファイトシート２は、５０ｃｍ^２以上の大面積化が可能である。グラファイト基板２は、バッファ層３に接する面が、（０００１）面となるように形成されている。

図２は、本実施形態に係るＰＥＤ装置５の概略的な構成を示す図である。
同図に示すように、ＰＥＤ装置５は、チャンバ１０と、電子線源１１と、ターゲット保持駆動部１２と、基板保持部１３と、ガス供給部１４と、圧力調整部１５とを主体として構成されており、ターゲットとなる物質に電子線を照射して蒸発させたものである。本実施形態では、一例として基板上に１３族窒化物半導体を形成するものとする。１３族窒化物半導体は、例えばＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮなどが挙げられ、一般式ＩｎＸＧａＹＡｌ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｘ＋Ｙ≦１）で表される。

電子線源１１は、チャンバ１０の外側に設けられており、放電管４１と、ホローカソード４２と、トリガー電極４３と、対向電極４４と、パルス発生器４５とを主体として構成されている。放電管４１は、例えばガラスなどからなり、長手方向の一端４１ａが開放された構成になっている。ホローカソード４２は、放電管４１の外面に取り付けられており、放電管４１内に電場を印加可能になっている。トリガー電極４３は放電管４１内の長手方向の他端４１ｂに設けられており、対向電極４４は放電管４１の一端４１ａに設けられている。パルス発生器４５は、トリガー電極４３に電気的に接続されており、トリガー電極４３に所定の周波数でパルス信号を供給するようになっている。電子線源１１は、このような機構により放電管４１内でチャネルスパーク放電を起こし、発生したパルス電子線を一端４１ａから射出するようになっている。

放電管４１の一端４１ａには、パルス電子線を誘導するセラミックチューブ１６が取り付けられている。チャンバ１０には窓部１７が設けられており、セラミックチューブ１６は当該窓部１７を介してチャンバ１０の内部（ターゲット保持駆動部１２）に到達するように設けられている。セラミックチューブ１６の一端には開口部（射出部）１６ａが設けられており、放電管４１内で発生し当該セラミックチューブ１６内を誘導されたパルス電子線が当該開口部１６ａから射出されるようになっている。セラミックチューブ１６の内径は２ｍｍ〜４ｍｍ程度である。セラミックチューブ１６には図示しない移動機構が設けられており、当該セラミックチューブ１６の開口部１６ａを移動させるができるようになっている。

ターゲット保持駆動部１２は、ターゲット保持部２１と、ターゲット駆動部２３と、ターゲット駆動軸２４とを備えている。ターゲット保持部２１は、ターゲット２２を水平に保持可能に設置された坩堝である。ターゲット保持部２１の内部には、例えば電熱線などの加熱機構（図示しない）が設けられており、ターゲット２２を加熱可能になっている。

ターゲット保持部２１は、一定の導電性を有する材料からなる。このような材料としては、例えばチタン（Ｔｉ）などの金属を添加した窒化ホウ素（ＢＮ）や、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの１３族金属の窒化物が挙げられる。

ターゲット２２としては例えば１３族金属（例えばＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ又はこれらの混合体）や１３族窒化物（例えばＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＮ）のなどが挙げられる。これらは、３０℃で液体状になっている。

ターゲット駆動部２３は、ターゲット駆動軸２４を介してターゲット保持部２１を図中上下に移動させると共に、このターゲット駆動軸２４を回転軸としてターゲット保持部２１を回転させることが可能になっている。

基板保持部１３は、基板ホルダ３１と、基板ホルダ駆動部３３と、基板ホルダ駆動軸３４とを備えている。基板ホルダ３１は、基板２を水平に保持可能に設置されている。基板ホルダ３１の内部には、例えば電熱線などの加熱機構（図示しない）が設けられており、基板２を加熱可能になっている。

基板ホルダ駆動部３３は、基板ホルダ駆動軸３４を介して基板ホルダ３１を図中左右方向に移動させると共に、この基板ホルダ駆動軸３４を回転軸として基板ホルダ３１を回転させることが可能になっている。ガス供給部１４は、チャンバ１０内にＶ族ガス、例えば窒素ガスを供給するガス供給源である。圧力調整部１５は、例えばポンプなどからなり、チャンバ１０内の圧力を調整可能になっている。

次に、グラファイト基板２の形成工程を説明する。まず、上記一般式（１）、（２）及び（３）の重合体から選ばれた一つの重合体、あるいは前記重合体の複数を混合させ、例えば酸性の液体に溶解させ又は分散媒に分散させて、重合体の液状体を形成する。次に、当該液状体７を、図３（ａ）に示すように、自立基板６上に塗布する。この工程においては、例えばスピンコート法やディスペンス法などが用いられる。

次に、図３（ｂ）に示すように、液状体から液体あるいは分散板を蒸発させ、残留物８及び自立基板６を不活性雰囲気下で焼成する。焼成温度は、１０００℃〜３０００℃程度が好ましく、１２００〜２８００℃程度とすると更に好ましい。また、焼成時間は約１〜８時間とすることが好ましい。不活性雰囲気とは、酸素など酸化活性の気体がない雰囲気を意味し、例えば、アルゴン、ヘリウム、窒素などの雰囲気が好ましい。特にアルゴン雰囲気が好ましい。

なお、焼成時には、例えば残留物８に張力を与えながら、あるいは表面に垂直に圧力を加えながら処理することが好ましく、それによって、炭化の際に起こる収縮を押さえ、炭化中の前駆体が配向しやすいために、強度の強い炭化物ができる。また、残留物８を焼成する際、フィルムの成型過程において重合体分子が自発的に高度な配向構造を形成するため，応力を付加しなくても高結晶性炭素フィルムを製造することができる。また、焼成時の焼成条件を調整することにより、作成されるグラファイトシート９の熱膨張係数を所望の値に近づけることができる。したがって、例えばグラファイト基板２上に形成される半導体層４の熱膨張係数とほぼ同一の熱膨張係数となるように焼成条件を調整することができる。

次に、図３（ｃ）に示すように、焼成によって形成されたグラファイトシート９を自立基板６から剥離させる。
グラファイトシート９を剥離後、図３（ｄ）に示すようにグラファイトシート９の周縁部を切除して形状を調整する。以上の工程により、グラファイト基板２が形成される。

本発明では、重合体あるいは重合体混合物を予めフィルム状に成形することが望ましく、当該フィルムを焼成することが望ましい。当該重合体あるいは重合体混合物をフィルム状に成形する手段は特に制限されない。

かくして製造されたグラファイト基板２は密度が高く、高結晶性の炭素フィルムである。完全な炭素結晶の密度は結晶構造から求めることが可能であり、その値は2.26 g cm^-3であると知られている。この値に近いほど結晶性が高いことになる。既存のBBLポリマー（比較例1）から得られた炭素フィルムの密度が2.19 g cm^-3である。前記一般式（２）で表される繰り返し単位からなる重合体からはこれに匹敵する密度の炭素フィルムを得ることができた。結晶性を評価する手段としては，広角X線回折が一般的であるが、今回得られたような非常に結晶性の高い炭素フィルムに適用すると、結晶サイズや面間隔の決定に非常に大きな誤差を生じる可能性がある。これに対して、密度測定は非常に精度良く測定可能であり、その点でも有利である。

また、本発明のグラファイト基板２は炭素結晶のc軸がフィルムの法線方向に，高度に配向していることも一つの特徴である。本発明により得られた炭素フィルムは配向の程度が従来のものに比べて高いという特徴を持つ。

次に、上記ＰＥＤ装置５によってグラファイト基板２上に１３窒化物の薄膜を形成する手法を説明する。
ガス供給部１４によってチャンバ１０内の窒素ガスの圧力を１ｍＴｏｒｒ〜２０ｍＴｏｒｒ程度にしておく。また、基板ホルダ３１にグラファイト基板２を保持させ、基板ホルダ３１内の加熱機構によってグラファイト基板２の温度を２００℃〜８５０℃程度にしておく。移動機構によって、セラミックチューブ１６の開口部１６ａをターゲット２２から２ｍｍ〜１０ｍｍ程度離れた位置、より好ましくは２ｍｍ〜３ｍｍ程度離れた位置に配置しておく。

この状態で、電子線源１１の放電管４１内でパルス電子線を発生させる。パルス電子線の加速電圧を１０ｋＶ〜２０ｋＶとし、周波数を１Ｈｚ〜２０Ｈｚ程度にすることが好ましい。このパルス電子線は、セラミックチューブ１６内を誘導され、開口部１６ａから射出される。射出されたパルス電子線は、ターゲット２２に照射される。セラミックチューブ１６の開口部１６ａを例えば一筆書きの要領でターゲット２２の全面に移動させて、パルス電子線をターゲット２２の全面に照射する。

ターゲット２２にパルス電子線が照射されると、ターゲット２２を構成する原子あるいは分子に運動エネルギーが供給され、当該原子あるいは分子がプルームとなって蒸発する。このプルームは窒素ガスと衝突反応等を繰り返しながら徐々に状態を変化させてグラファイト基板２に近接する。グラファイト基板２に到達したプルームは、格子整合性の最も安定な状態、すなわち１３族窒化物の状態で基板２上に堆積する。

グラファイト基板２上には、１３族窒化物がまず島状（３次元島状）に成長する。その後、島状の１３族窒化物が成長し、コアレッセンスが形成される。そして、膜厚方向に２次元的に成長し、１３族窒化物の薄膜（半導体層）が形成される。このようにしてグラファイト基板２上に薄膜が形成される。

以上のように、本実施形態によれば、芳香族系テトラカルボン酸と芳香族系テトラアミンを縮合して得られる複素環状高分子からなる結晶性に優れたグラファイト基板２の表面上に半導体層４を成長させることとしたので、グラファイト基板２の優れた結晶性が半導体層４に伝達する形となり、結晶性に優れた半導体層４が得られる。これにより、結晶性に優れた半導体層４を有する半導体基板１を得ることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
図４は、本実施形態に係る半導体基板１０１の構成を示す図である。
同図に示すように、半導体基板１０１は、グラファイト基板１０２上にバッファ層１０３が設けられ、当該バッファ層１０３上に半導体層１０４が積層された構成になっている。この半導体基板１０１は、発光素子や電子素子などに搭載される。グラファイト基板１０２は、第１実施形態と同様、芳香族系テトラカルボン酸と芳香族系テトラアミンを縮合して得られる複素環状高分子からなる基板である。

バッファ層１０３は、ジルコニウムナイトライド（ＺｒＮ（１１１））からなる層であり、グラファイト基板１０２の（０００１）面と半導体層４との間に介在する。図５（ａ）は、ジルコニウムナイトライドの光反射率を示すグラフである。グラフの横軸は波長、グラフの縦軸は光反射率を示している。図５（ｂ）は、ジルコニウムナイトライドの光反射率と当該光の波長との対応関係を示す表である。

図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、ジルコニウムナイトライドにおいて青色光の波長範囲である４７０ｎｍでの光反射率は６５．６％になっている。これをもとにすると、ジルコニウムナイトライドからなるバッファ層３においては、青色光を照射したときにはほぼ６５％以上の光を反射することが可能であるといえる。

図６は、バッファ層３の製造装置であるスパッタ装置の構成を示す図である。スパッタ装置１１０は、チャンバ１１１と、基板加熱機構１１２と、基板保持部１１３と、スパッタガン１１４と、パルス電源１１５と、制御部１１６とを有している。

このスパッタ装置１１０においては、グラファイト基板１０２をチャンバ１１１内の基板保持部１１３上に保持させた状態で基板加熱機構１１２によって当該グラファイト基板１０２を加熱することができるようになっている。また、グラファイト基板１０２が基板保持部１１３上に保持された状態で、複数のスパッタガン１１４からスパッタビームがグラファイト基板１０２へ向けて射出されるようになっている。

複数のスパッタガン１１４は、例えばＧａ及びＧａ合金のビームを射出するスパッタガン１１４ａ、Ａｌ及びＡｌ合金のビームを射出するスパッタガン１１４ｂ、Ｉｎ及びＩｎ合金のビームを射出するスパッタガン１１４ｃ、Ｓｉ及びＳｉ合金のビームを射出するスパッタガン１１４ｄ、Ｈｆ及びＨｆ合金のビームを射出するスパッタガン１１４ｅを有している。各スパッタガン１１４ａ〜１１４ｅからのビームを構成する金属の種類については、適宜交換することが可能になっている。したがって、例えばＺｒやＭｇ及びこれらの金属からなるビームを射出できるように構成しても構わない。

複数のスパッタガン１１４はそれぞれパルス電源１１５に接続されている。パルス電源１１５は、スパッタガン１１４へパルス電圧を印加する電源である。各スパッタガン１１４ａ〜１１４ｅに対応するパルス電源１１５ａ〜１１５ｅが設けられている。これらのパルス電源１１５ａ〜１１５ｅから出力されるパルス電圧の出力タイミングや出力期間、周波数、振幅などは、制御コンピュータなどの制御部１１６によって制御されるようになっている。

次に、本実施形態に係る半導体基板１０１を製造する工程を説明する。
まず、第１実施形態に記載の手法と同一の手法を用いて、グラファイト基板１０２を形成する。なお、本実施形態においてグラファイト基板１０２を形成する際には、当該グラファイト基板１０２上に形成される半導体層１０４の熱膨張係数とほぼ同一の熱膨張係数となるように焼成条件を調整することが好ましい。

次に、バッファ層１０３の形成工程を説明する。本実施形態では、基板−ターゲット間にパルス直流電圧を印加するＰＳＤ法（パルススパッタ堆積法）を例に挙げて説明する。特に本実施形態では、大面積化が可能なグラファイト基板１０２上に半導体薄膜を形成するため、ＰＳＤ法を行う意義は大きいといえる。

まず、チャンバ１１１内にアルゴンガス及び窒素ガスを供給する。アルゴンガス及び窒素ガスによってチャンバ１１１内が所定の圧力になった後、グラファイト基板２を基板保持部１１３に保持する。グラファイト基板１０２を基板保持部１１３に保持させた後、基板加熱機構１１２によって、グラファイト基板１０２の周囲温度を調節する。グラファイト基板１０２の周囲温度を調節したら、パルス電源１１５を駆動させ、スパッタガン１１４ｅからグラファイト基板１０２の（０００１）面へ向けてＨｆのビームを射出する。

パルス電圧が印加されている間、射出されたＨｆ原子は高エネルギーを有した状態でグラファイト基板１０２上に供給される。グラファイト基板１０２の表面では、チャンバ内の窒素が窒素ラジカルになっている。グラファイト基板１０２の（０００１）面上には高エネルギーを有するＨｆ原子が大量に供給され、当該グラファイト基板１０２の表面は金属リッチの状態になる。

金属リッチの状態では、Ｈｆ原子は安定な格子位置にマイグレーションする。安定な格子位置にマイグレーションしたＨｆ原子は、チャンバ１１１内で活性化した窒素ラジカルと反応して金属窒化物（ＨｆＮ）の結晶となる。パルス電圧が印加される毎に、結晶構造の安定したＨｆＮが間欠的に堆積されることになる。このようにして、バッファ層１０３がグラファイト基板１０２の（０００１）面上に形成される。このように形成されたバッファ層１０３上に、例えば第１実施形態と同様の手法を用いて半導体層１０４を形成する。

以上のように、本実施形態によれば、芳香族系テトラカルボン酸と芳香族系テトラアミンを縮合して得られる複素環状高分子からなる結晶性に優れたグラファイト基板１０２の表面上にバッファ層１０３を成長させ、当該バッファ層１０３の表面上に半導体層１０４を成長させることとしたので、グラファイト基板１０２の優れた結晶性がバッファ層１０３に伝達し、当該バッファ層１０３を介して半導体層１０４に伝達する形となるため、結晶性に優れた半導体層１０４を得ることができる。これにより、結晶性に優れた半導体層１０４を有する半導体基板１０１を得ることができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
図７は、本実施形態に係る半導体基板２０１の構成を示す図である。
同図に示すように、半導体基板２０１は、グラファイト基板２０２上にバッファ層２０３が設けられ、当該バッファ層２０３上に半導体層２０４が積層された構成になっている。この半導体基板２０１は、発光素子や電子素子などに搭載される。グラファイト基板１０２は、第１実施形態と同様、芳香族系テトラカルボン酸と芳香族系テトラアミンを縮合して得られる複素環状高分子からなる基板である。

図８は、上記の半導体層２０４の製造装置であるＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）装置の構成を示す図である。
同図に示すように、ＭＢＥ装置２２０は、チャンバ２２１と、基板加熱機構２２２と、基板保持部２２３と、電子銃２４と、ターゲットホルダＴＨとを有している。

このＭＢＥ装置２２０においては、グラファイト基板２０２をチャンバ２２１内の基板保持部２２３上に保持させた状態で基板加熱機構２２２によって当該グラファイト基板２０２を加熱することができるようになっている。また、グラファイト基板２０２が基板保持部２２３上に保持された状態で、電子銃２２４から電子線がターゲットホルダＴＨ上のターゲットＴへ向けて射出されるようになっている。チャンバ２２１は、外部に対して密閉可能に設けられている。チャンバ２２１内は図示しないターボ分子ポンプなどによって減圧できるようになっている。チャンバ２２１の真空はターボ分子ポンプにより維持されるようになっている。

また、チャンバ２２１は、不図示の液体窒素シュラウドを内部壁面に有している。液体窒素シュラウドは、チャンバ２２１内の残留不純物ガスを壁面に吸着させる。チャンバ２２１のベースプレッシャーは、例えば１×１０^−１０Ｔｏｒｒ程度に設定可能である。ターゲットホルダとしては、例えば耐高温用のＴａ製坩堝が用いられている。ターゲットホルダＴＨ内の中に収められているターゲットＴは、例えば固体Ｓｉソースである。ＭＢＥ装置２０では、この固体Ｓｉソースを高出力電子銃から放出された電子線で加熱することでＳｉを蒸発させ、蒸発させたＳｉをグラファイト基板２に付着させることで、グラファイト基板２０２上にＳｉの薄膜を成長させる構成となっている。チャンバ２２１には反射高エネルギー電子線回折（ＲＨＥＥＤ）装置が設置されており、基板や薄膜表面の結晶性が観察可能になっている。

次に、本実施形態に係る半導体基板２０１の製造工程を説明する。
まず、上記各実施形態に記載の手法と同一の手法を用いて、グラファイト基板２０２を形成する。なお、本実施形態においてグラファイト基板２０２を形成する際には、当該グラファイト基板２０２上に形成される半導体層２０４の熱膨張係数とほぼ同一の熱膨張係数となるように焼成条件を調整することが好ましい。

次に、グラファイト基板２０２上に、例えば第２実施形態に記載の手法と同一の手法を用いてバッファ層２０３を形成する。バッファ層２０３を形成した後、当該バッファ層２０３上にＳｉ薄膜を成長させる。本実施形態では、ＭＢＥ法によってＳｉ薄膜を成長させる例に挙げて説明する。特に本実施形態では、大面積化が可能なグラファイト基板２０２上に半導体薄膜を形成するため、ＭＢＥ法を行う意義は大きいといえる。

まず、ターボ分子ポンプによってチャンバ２２１内をベースプレッシャーとし、バッファ層２０３を形成したグラファイト基板２０２を基板保持部２２３に保持させる。また、ターゲットＴをターゲットホルダＴＨ上に設置する。グラファイト基板２０２及びターゲットＴを配置した後、加熱装置２１７によって、グラファイト基板２０２の周囲温度を調節する。グラファイト基板２０２の周囲温度を調節した後、電子銃２２４の電子電流を調整して、ターゲットホルダＴＨ内のターゲットＴに電子線を照射する。電子線の照射を受けたターゲットＴは、蒸発してグラファイト基板２０２のバッファ層２０３上に付着する。本実施形態では、Ｓｉ原子がバッファ層２０３上に付着し、Ｓｉの薄膜がバッファ層２０３上に成長する。この薄膜が半導体層２０４となる。

以上のように、本実施形態によれば、芳香族系テトラカルボン酸と芳香族系テトラアミンを縮合して得られる複素環状高分子からなる結晶性に優れたグラファイト基板２０２の表面上にバッファ層２０３を成長させ、当該バッファ層２０３の表面上にシリコンからなる半導体層２０４を成長させることとしたので、グラファイト基板２０２の優れた結晶性がバッファ層２０３に伝達し、当該バッファ層２０３を介して半導体層２０４に伝達する形となるため、結晶性に優れた半導体層２０４を得ることができる。これにより、結晶性に優れた半導体層２０４を有する半導体基板２０１を得ることができる。

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、上記実施形態では、全体がグラファイトからなるグラファイト基板２、１０２、２０２をグラファイト層として用いる例を説明したが、これに限られることは無く、例えば図９に示すように、基材２Ａの上面にグラファイト層２Ｂが形成された構成のグラファイト基板２を用いるようにしても構わない。

この場合、基材２Ａとしては、芳香族系テトラカルボン酸と芳香族系テトラアミンを縮合して得られる複素環状高分子とは異なる材料であって、グラファイトの焼成時の温度によって溶解しない材料を用いることが好ましい。このような材料としては、例えば耐熱性の有機化合物などが挙げられる。グラファイト基板２の作成時には、例えば基材２Ａ上に第１実施形態で記載の液状体７を薄膜状に塗布し、液状体７及び基材２Ａごと焼成すればよい。

芳香族系テトラカルボン酸と芳香族系テトラアミンを縮合して得られる複素環状高分子は比較的高価な材料である。この構成によれば、当該複素環状高分子とは異なる材料を主として用いることになるため、上記複素環状高分子よりも低価格の材料を基材２Ａとして用いるようにすれば、コストの削減を実現することができる。

また、例えば、上記実施形態ではバッファ層をパルススパッタ法によって形成し、半導体層をＰＬＤ法やＭＢＥ法によって形成しているが、これに限られることは無く、例えばＰＥＤ法（パルス電子線堆積法）を含むＰＸＤ法（Pulsed Excitation Deposition：パルス励起堆積法）有機金属成長法、分子線エピタキシー法、ＣＶＤ法など、他の薄膜形成方法によって形成しても構わない。

また、上記実施形態では、グラファイト基板上にＨｆＮ（１１１）からなるバッファ層を形成することとしたが、これに限られることは無く、例えばＺｒＮ（１１１）からなるバッファ層を形成する構成であっても構わない。また、バッファ層を積層する構成（例えば、ＧａＮ層／ＡｌＮ層／グラファイト基板、など）であっても構わない。

本発明の半導体基板１、１０１、２０１は適用範囲が広く、非晶質基板上への発光ダイオード、半導体レーザなどの半導体素子などに用いることができる。また、当該半導体素子を用いた非晶質基板上への透明回路としても用いることができる。

このほかにも、例えばフラットパネルディスプレイ、太陽電池、タッチパネルなどの透明電極へ適用が考えられる。また、反射防止膜に用いられる電磁波の遮蔽、静電気により埃がつかないようにするフィルム、帯電防止膜、熱線反射ガラス、紫外線反射ガラスへ適用も考えられる。

用途の例として、色素増感太陽電池の電極；ディスプレイパネル、有機ＥＬパネル、発光素子、発光ダイオード（ＬＥＤ）、白色ＬＥＤやレーザの透明電極；面発光レーザの透明電極；照明装置；通信装置；特定の波長範囲だけ光を通すというアプリケーションも考えられる。

さらに具体的な用途として次のものを挙げることができる。液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）における透明導電膜；カラーフィルタ部における透明導電性膜；ＥＬ（ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイにおける透明導電性膜；プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）における透明導電膜；ＰＤＰ光学フィルタ；電磁波遮蔽のための透明導電膜；近赤外線遮蔽のための透明導電膜；表面反射防止のための透明導電膜；色再現性の向上のための透明導電膜；破損対策のための透明導電膜；光学フィルタ；タッチパネル；抵抗膜式タッチパネル；電磁誘導式タッチパネル；超音波式タッチパネル；光学式タッチパネル；静電容量式タッチパネル；携帯情報端末向け抵抗膜式タッチパネル；ディスプレイと一体化したタッチパネル（インナータッチパネル）；太陽電池；アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）系太陽電池；微結晶Ｓｉ薄膜太陽電池；ＣＩＧＳ太陽電池；色素増感太陽電池（ＤＳＣ）；電子部品の静電気対策用透明導電材料；帯電防止用透明導電材；調光材料；調光ミラー；発熱体（面ヒーター、電熱ガラス）；電磁波遮蔽ガラス。更に、これらを搭載した携帯電話や情報端末、電子計算機、ＯＡ機器など、種々の電子機器に対しても本発明の適用は可能である。

次に、本発明の実施例を説明する。
（半導体基板の作製）
本実施例では、ＢＢＬ重合体を熱分解することによって作製した炭素フィルムを、真空中アニールによっての表面清浄化した後、ＰＸＤ法によってＧａＮ薄膜の成長を行った。窒素源としてＮ_２ガスを導入し、成長温度は７００℃から８００℃に設定した。成長した薄膜の評価として、成長した薄膜の評価として、Ｘ線回折（ＸＲＤ）測定、室温フォトルミネッセンス（ＰＬ）測定、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察、電子線後方散乱回折（ＥＢＳＤ）測定を行った。

真空中アニール処理後のＢＢＬポリマー熱分解炭素フィルムをＸＲＤ測定やＡＦＭ観察によって調べたところ、その表面には（０００１）面が露出し、図１０に示すように原子レベルで平坦なテラスを持つ高品質結晶であることが明らかになった。このグラファイトシート上にＧａＮ薄膜の成長を行ったところ、図１１に示すようにＸＲＤ測定において、ＧａＮ薄膜の０００２回折が明瞭に観察された。図１２及び図１３に示すようにＥＢＳＤ測定の結果からも炭素フィルムに対してＧａＮ薄膜がエピタキシャル成長していることが確認され、高い結晶性を有するＧａＮ薄膜の成長が可能であることが明らかになった。

（重合体の調製）
メカニカルスターラ，アルゴンガス導入管，排気管および温度計を装着した，２００ｍｌ四つ首フラスコ中にポリリン酸（ＰＰＡ）（オルトリン酸換算濃度１１５％）１００ｇを収め，アルゴンガスをバブリングして溶存酸素を除去し，１，２，４，５−ベンゼンテトラアミン四塩酸塩１２ｍｍｏｌを加え溶解させた．次に，１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸１２ｍｍｏｌを加え，２００℃において２４時間攪拌して，重合体のＰＰＡ溶液を得た。

当該重合体のＰＰＡ溶液を大量の水に投入して重合体を凝固させ，ロ別，得られた重合体を水およびメタノール（ＭｅＯＨ）で順次洗浄した後、室温で減圧乾燥し，粗高分子を得た。粗高分子に残留するＰＰＡを除去するために，粗高分子をメタンスルホン酸（ＭＳＡ）に溶解し，この溶液を大量の水に投入して重合体を凝固させ，水，ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）およびＭｅＯＨで順次洗浄した後２４０℃において２４時間減圧乾燥し，重合体精製物を得た。

重合体の固有粘度（η）は濃度０．１５ｇｄｌ^−１のＭＳＡ溶液について，３０℃においてオストワルト粘度計（柴田科学株式会社製）を用いて測定した。固有粘度は２．５−３．０ｄｌｇ^−１であった。
（重合体フィルムの作製）
前記重合体０．３ｇをＭＳＡ７ｍｌに溶解させて得られた粘稠な溶液を，内径７０ｍｍのガラス製フラットシャーレに展開した。このシャーレをマントルヒータ内に置いた５００ｍｌ平底セパラブルフラスコ内に水平を保って静置した。セパラブルフラスコ内をロータリーポンプで減圧した後，段階的に２００℃まで加熱して脱溶媒させ，重合体フィルムを作製した。

前記重合体フィルムは容易にガラスシャーレから剥離することができた．フィルム中に残留するＭＳＡを除去するために，トリエチルアミンのＭｅＯＨ溶液に室温で１２時間浸漬し，ついでＭｅＯＨで洗浄した後，減圧乾燥した．得られたフィルムの厚さはおよそ５０μｍであった。フィルムは柔軟で，所望の形状に切断することが可能であった。

（炭素フィルムの作製）
前記重合体フィルムは以下に示す２段階の熱処理によって炭素化した。

所定の形状に切断した重合体フィルムを，黒鉛板にはさみシリコンカーバイドをヒータとする電気炉内（自作）に置いた。電気炉内に窒素ガスを２５０ｍｌｍｉｎ^−１の流量で流通させながら，２℃ｍｉｎ^−１の速度で加熱し，１５００℃で１時間保持して熱処理し，炭素フィルムを得た。

前記炭素フィルムを黒鉛板にはさみ黒鉛をヒータとする電気炉内（進成電炉製作所製）に置いた。電気炉内にアルゴンガスを２０００ｍｌｍｉｎ^−１の流量で流通させながら，５℃ｍｉｎ^−１の速度で加熱し，２８００℃で１時間保持して熱処理し，炭素フィルムを得た。

（ＢＮＴＣＡ−ＢＰＴＡ重合体を出発材料としたグラファイト基板の特性）
図１４〜図１７は、ＢＮＴＣＡ−ＢＰＴＡ重合体をスピンコート法によってグラファイト上に塗布してグラファイト層を形成したときの特性を示している。図１４に示すように、表面ＳＥＭ像からはグラファイト層の表面が平坦であることがわかる。図１５に示すＸＲＤ測定結果や図１６に示すＥＢＳＤ測定結果から、グラファイト層を構成する結晶の０００１回折が明瞭に観察された。また、図１７に示すように、チルト分布角計測結果においてピークの半値幅が１．６３°となっており、良好な値を示した。なお、このグラファイト層を構成する結晶のグレインサイズは、約１０μｍであった。

１、１０１、２０１…半導体基板 ２、１０２、２０２…グラファイト基板 １０３、２０３…バッファ層 ４、１０４、２０４…半導体層

Claims (30)

1. 芳香族系テトラカルボン酸と芳香族系テトラアミンを縮合して得られる複素環状高分子からなるグラファイト層を表面に有する基板と、
   前記グラファイト層の表面上に設けられ、前記グラファイト層の表面を成長面とする半導体層と
   を備える半導体基板。
2. 芳香族系テトラカルボン酸と芳香族系テトラアミンを縮合して得られる複素環状高分子からなるグラファイト層を表面に有する基板と、
   前記グラファイト層の表面上に設けられ、前記グラファイト層の表面を成長面とするバッファ層と、
   前記バッファ層上に設けられ、前記バッファ層の表面を成長面とする半導体層と
   を備える半導体基板。
3. 前記バッファ層は、ＨｆＮ、ＺｒＮ及びＡｌＮのうち少なくとも１つを含む
   請求項２に記載の半導体基板。
4. 前記バッファ層は、複数層に形成されている
   請求項２又は請求項３に記載の半導体基板。
5. 前記半導体層は、シリコン又は１３族窒化物を含む半導体からなる
   請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の半導体基板。
6. 前記グラファイト層は、（０００１）面を表面に有し、
   前記半導体層は、前記（０００１）面上に設けられる
   請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の半導体基板。
7. 前記基板は、
   前記複素環状高分子とは異なる有機化合物を含む基材と、
   前記基材上に設けられた前記グラファイト層と
   を有する
   請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の半導体基板。
8. 芳香族系テトラカルボン酸と芳香族系テトラアミンを縮合して得られる複素環状高分子からなるグラファイト層を表面に有する基板のうち前記グラファイト層の表面上に半導体層を成長させる
   半導体基板の製造方法。
9. 芳香族系テトラカルボン酸と芳香族系テトラアミンを縮合して得られる複素環状高分子からなるグラファイト層を表面に有する基板のうち前記グラファイト層の表面上にバッファ層を成長させ、
   前記バッファ層の表面上に半導体層を成長させる
   半導体基板の製造方法。
10. 前記バッファ層として、ＨｆＮ、ＺｒＮ及びＡｌＮのうち少なくとも１つを含む層を成長させる
    請求項９に記載の半導体基板の製造方法。
11. 前記バッファ層を、複数層に形成する
    請求項９又は請求項１０に記載の半導体基板の製造方法。
12. 前記半導体層として、シリコン又は１３族窒化物を含む半導体層を成長させる
    請求項８から請求項１１のうちいずれか一項に記載の半導体基板の製造方法。
13. 前記グラファイト層は、（０００１）面を表面に有し、
    前記（０００１）面に前記半導体層を成長させる
    請求項８から請求項１２のうちいずれか一項に記載の半導体基板の製造方法。
14. 前記複素環状高分子とは異なる有機化合物からなる基材上に前記グラファイト層を形成することで前記基板を得る
    請求項８から請求項１３のうちいずれか一項に記載の半導体基板の製造方法。
15. 前記複素環状高分子を溶解し、
    前記基材上に前記複素環状高分子の溶解液を塗布して溶解液の薄膜を形成し、
    前記薄膜及び前記基材に対して２０００℃〜３０００℃で加熱処理を行う
    ことで前記基板を得る
    請求項１４に記載の半導体基板の製造方法。
16. 所定の自立基材上に前記複素環状高分子の層を形成し、形成された前記複素環状高分子の層を前記自立基材から分離することで、前記グラファイト層を得る
    請求項８から請求項１３のうちいずれか一項に記載の半導体基板の製造方法。
17. 前記グラファイト層は、当該グラファイト層の表面上に成長させる成長物の熱膨張係数に対応する熱膨張係数を有するように形成する
    請求項８から請求項１６のうちいずれか一項に記載の半導体基板の製造方法。
18. 芳香族系テトラカルボン酸と芳香族系テトラアミンを縮合して得られる複素環状高分子からなるグラファイト層を表面に有する
    半導体成長用基板。
19. 前記グラファイト層は、（０００１）面を表面に有する
    請求項１８に記載の半導体成長用基板。
20. 前記複素環状高分子とは異なる有機化合物からなる基材上に前記グラファイト層が形成されている
    請求項１８又は請求項１９に記載の半導体成長用基板。
21. 芳香族系テトラカルボン酸と芳香族系テトラアミンを縮合して得られる複素環状高分子からなるグラファイト層を、前記複素環状高分子とは異なる有機化合物からなる基材上に形成する
    半導体成長用基板の製造方法。
22. 前記複素環状高分子を溶解し、
    前記基材上に前記複素環状高分子の溶解液を塗布して溶解液の薄膜を形成し、
    前記薄膜及び前記基材に対して２０００℃〜３０００℃で加熱処理を行う
    ことで前記基板を得る
    請求項２１に記載の半導体成長用基板の製造方法。
23. 所定の自立基材上に芳香族系テトラカルボン酸と芳香族系テトラアミンを縮合して得られる複素環状高分子の層を形成し、形成された前記複素環状高分子の層を前記自立基材から分離することで、グラファイト層を得る
    半導体成長用基板の製造方法。
24. 前記グラファイト層は、当該グラファイト層の表面上に成長させる成長物の熱膨張係数に対応する熱膨張係数を有するように形成する
    請求項２１から請求項２３のうちいずれか一項に記載の半導体成長用基板の製造方法。
25. 請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載の半導体基板を備えることを特徴とする半導体素子。
26. 請求項２５に記載の半導体素子を備えることを特徴とする発光素子。
27. 請求項２６に記載の発光素子を備えることを特徴とする表示パネル。
28. 請求項２５に記載の半導体素子を備えることを特徴とする電子素子。
29. 請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載の半導体基板を備えることを特徴とする太陽電池素子。
30. 請求項２５に記載の半導体素子、請求項２６に記載の発光素子、請求項２７に記載の表示パネル、請求項２８に記載の電子素子及び請求項２９に記載の太陽電池素子のうち少なくとも１つを備えることを特徴とする電子機器。