薄膜制造方法、薄膜制造设备、光电转换元件的制造方法、逻辑电路的制造方法、发光元件的制造方法、和光控元件的制造方法与流程

本技术涉及可用于半导体装置或光学装置的薄膜制造方法、薄膜制造设备、光电转换元件的制造方法、逻辑电路的制造方法、发光元件的制造方法、和光控元件的制造方法。

背景技术：

越来越多的薄膜已被用在半导体装置和光学装置中。传统上，通常使用间歇式成膜法，其中在用电炉或类似物对基材进行加热的同时，将成膜原料(例如，反应产物的前驱体)供应到基材，由此成膜材料在基材表面析出(参见：g.a.matthew,proquestllc,alayeredchalcogenidephasechangememorydevice2008)。

此外，还开发了一种成膜方法，其中通过在基材上施加电流并在藉由电阻加热对基材进行加热的同时将成膜原料供应到基材表面来执行成膜。举例而言，专利文献1披露了一种石墨烯生产方法，其中通过向藉由电阻加热进行加热的成膜靶材供应碳源物质，在作为成膜靶材的表面上形成由石墨烯制成的薄膜。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请待审公开no.2013-14484。

技术实现要素：

技术问题

然而，关于间歇成膜法，许多成膜材料在高温下表现出低环境稳定性，并且在某些气氛和炉内滞留状态下成为易剥离的薄膜。此外，为了控制元件的物理特性，在形成包括薄膜在内的元件时适当地获得所需数量的薄膜层是极其重要的。然而，诸如电炉之类的炉内环境为长时间高温，因而反应时间长。因此，具体而言，很难控制具有用于形成薄膜的1到100层的原子层的薄膜层的数量(参见：acsnano,2010,4(5),2695doi:10.1021/nn1003937)。

此外，关于专利文献1中描述的成膜方法，描述了单层石墨烯的生产方法，但没有描述其他成膜材料、层数控制、以及不同种类的材料的层压和成膜。

鉴于上述情况，本技术的目的是提供一种薄膜制造方法、一种薄膜制造设备、一种光电转换元件的制造方法、一种逻辑电路的制造方法、一种发光元件的制造方法、和一种光控元件的制造方法，利用这些方法和设备可以进行层数控制以及不同种类的材料的层压和成膜。

解决问题的技术方案

为了达到上述目的，一种根据本技术的实施方式的薄膜制造方法包括：

令导电的成膜靶材与第一端子和第二端子接触；

通过在第一端子和第二端子之间施加电压，加热作为第一端子和第二端子之间的成膜靶材的一个区域的第一区域；

将成膜原料提供至第一区域；和

通过控制反应时间从而形成具有所需层数的薄膜，而在第一区域中形成薄膜。

根据这种制造方法，通过在第一端子和第二端子上施加电压并使电流经由成膜靶材在第一端子和第二端子之间流动，由于电阻而在成膜靶材中产生加热(电加热)。与其他加热方法相比，电加热使快速加热和快速冷却成为可能，并且能够高度精确地控制反应时间(成膜进程时间)。在此，对于一些成膜材料，每秒形成几十层，虽然用一般的加热方法很难控制层数，但是通过电加热，可以高度精确地控制反应时间，并且加热可以在形成任意层数的时间点停止。也就是说，根据这种制造方法，能够制造具有受控层数的薄膜。

所述薄膜可以是不同种类的材料被层压的层压膜。

在上述制造方法中，还可以通过改变待提供至第一区域的成膜原料来制造其中不同种类的材料被层压的层压膜。

上述薄膜制造方法可进一步包括：在使成膜靶材相对于第一端子和第二端子移动的同时，在第一端子和第二端子之间施加电压，并且通过利用成膜靶材的移动速度来控制反应时间。

根据这种制造方法，成膜靶材上的一点通过第一区域的时间可以利用成膜靶材的移动速度来控制，并且该点被加热的时间(即，反应时间)可得到控制。

上述薄膜制造方法可进一步包括：通过辊对辊工艺传送成膜靶材，并且使成膜靶材相对于第一端子和第二端子移动。

通过辊对辊工艺传送成膜靶材，可以在具有大面积的成膜靶材上形成膜，并且可以大规模生产薄膜。

上述制造方法可进一步包括：通过在第一端子和第二端子上的电压施加时间来控制反应时间。

如上所述，可通过施加电压和停止电加热中的电压施加来执行快速加热和快速冷却，并且可通过利用电压施加时间来高度精确地控制反应时间。

上述制造方法可进一步包括：

停止在第一端子和第二端子之间的电压施加；

冷却第一区域；和

控制反应时间，从而形成具有所需层数的薄膜。

通过停止在第一端子和第二端子之间的电压施加，可以控制薄膜的层数。

上述制造方法可进一步包括：

进一步令成膜靶材与第三端子和第四端子接触；

通过在第三端子和第四端子之间施加电压，加热作为第三端子和第四端子之间的成膜靶材的一个区域的第二区域；

在第二区域中蒸发附着于成膜靶材的成膜原料；和

将蒸发的成膜原料提供至第一区域。

根据这种制造方法，可通过第二区域中的电加热来执行将成膜原料提供至其中进行成膜的第一区域，并且适合于成膜的成膜原料量可以在第二区域中被蒸发并被提供至第一区域。

上述薄膜制造方法可进一步包括：

进一步令成膜靶材与第五端子和第六端子接触；

通过在第五端子和第六端子之间施加电压，加热作为第五端子和第六端子之间的成膜靶材的一个区域的第三区域；

将成膜原料提供至第三区域；和

通过控制反应时间，在第三区域中层压薄膜。

根据这种制造方法，通过在第一区域和第三区域中的电加热来执行成膜，从而可以制造出其中不同种类的材料被层压并且每种材料的层数得到控制的层压膜。

上述薄膜制造方法可进一步包括：

进一步零成膜靶材与第七端子和第八端子接触；

通过在第七端子和第八端子之间施加电压，加热作为第七端子和第八端子之间的成膜靶材的一个区域的第四区域；

在第四区域中蒸发附着于成膜靶材的成膜原料；和

将蒸发的成膜原料提供至第三区域。

根据这种制造方法，也可通过第四区域中的电加热来执行将成膜原料提供至第三区域，并且适合于成膜的成膜原料量可以在第四区域中被蒸发并被提供至第三区域。

反应时间可以是10分钟或更少。

在上述薄膜制造方法中，成膜靶材可以以使得反应时间变为10分钟或更少这样的速度移动。

在上述薄膜制造方法中，成膜靶材可以以每分钟10m或更低的速度移动。

在上述薄膜制造方法中，第一区域可以在300k或更高的温度下被加热。

为了达到上述目的，一种根据本技术的实施方式的薄膜制造设备包括：第一端子、第二端子、第一电源、第三端子、第四端子、第二电源和传送机构。

第一电源在第一端子和第二端子之间施加电压。

第二电源在第三端子和第四端子之间施加电压。

传送机构在使成膜靶材与第一端子、第二端子、第三端子和第四端子接触的同时传送成膜靶材。

提供第一端子、第二端子、第三端子和第四端子，使得作为第一端子和第二端子之间的成膜靶材的一个区域的第一区域与作为第三端子和第四端子之间的成膜靶材的一个区域的第二区域対置。

根据这种配置，通过使成膜原料附着于成膜靶材，可使成膜原料从由于电加热而被加热的第二区域蒸发，并且可被提供至第一区域。因此，可在第一区域中执行成膜。

上述薄膜制造设备可进一步包括：第五端子、第六端子、第三电源、第七端子、第八端子和第四电源。

第三电源在第五端子和第六端子之间施加电压。

第四电源在第七端子和第八端子之间施加电压。

传送机构在使成膜靶材与第一端子、第二端子、第三端子、第四端子、第五端子、第六端子、第七端子和第八端子接触的同时传送成膜靶材。

提供第五端子、第六端子、第七端子和第八端子，使得作为第五端子和第六端子之间的成膜靶材的一个区域的第三区域与作为第七端子和第八端子之间的成膜靶材的一个区域的第四区域対置。

根据这种配置，通过在第一区域中形成薄膜之后使成膜原料附着于成膜靶材，可使成膜原料从由于电加热而被加热的第四区域蒸发，并且可被提供至第三区域。因此，可在第三区域中执行成膜。

上述薄膜制造设备可进一步包括：腔室。

上述腔室容纳第一端子、第二端子、第三端子、第四端子、第五端子、第六端子、第七端子和第八端子。

根据这种配置，第一区域中的成膜和第三区域中的成膜连续地在单个腔室内进行，因此可以防止杂质进入薄膜。

为了达到上述目的，一种根据本技术的实施方式的光电转换元件具有薄膜并且包括光电转换膜、透明电极层和电荷存储电路，所述光电转换元件的制造方法包括以下步骤作为制造所述薄膜的步骤：

使导电的成膜靶材与第一端子和第二端子接触；

通过在第一端子和第二端子之间施加电压，加热作为第一端子和第二端子之间的成膜靶材的一个区域的第一区域；

将成膜原料提供至第一区域；和

通过控制反应时间以形成具有所需层数的薄膜，而在第一区域中形成薄膜。

为了达到上述目的，一种根据本技术的实施方式的逻辑电路具有薄膜并且包括晶体管和布线电极，所述逻辑电路的制造方法包括以下步骤作为制造所述薄膜的步骤：

使导电的成膜靶材与第一端子和第二端子接触；

通过在第一端子和第二端子之间施加电压，加热作为第一端子和第二端子之间的成膜靶材的一个区域的第一区域；

将成膜原料提供至第一区域；和

通过控制反应时间以形成具有所需层数的薄膜，而在第一区域中形成薄膜。

为了达到上述目的，一种根据本技术的实施方式的发光元件具有薄膜并且包括发光层、缓冲层、透明电极层和薄膜晶体管，所述发光元件的制造方法包括以下步骤作为制造所述薄膜的步骤：

使导电的成膜靶材与第一端子和第二端子接触；

通过在第一端子和第二端子之间施加电压，加热作为第一端子和第二端子之间的成膜靶材的一个区域的第一区域；

将成膜原料提供至第一区域；和

通过控制反应时间以形成具有所需层数的薄膜，而在第一区域中形成薄膜。

为了达到上述目的，一种根据本技术的实施方式的光控元件具有薄膜并且包括光控制层和透明电极层，所述光控元件的制造方法包括以下步骤作为制造所述薄膜的步骤：

使导电的成膜靶材与第一端子和第二端子接触；

通过在第一端子和第二端子之间施加电压，加热作为第一端子和第二端子之间的成膜靶材的一个区域的第一区域；

将成膜原料提供至第一区域；和

通过控制反应时间以形成具有所需层数的薄膜，而在第一区域中形成薄膜。

本发明的有益效果

如上所述，根据本技术，可以提供薄膜制造方法、薄膜制造设备、光电转换元件的制造方法、逻辑电路的制造方法、发光元件的制造方法、和光控元件的制造方法，利用这些方法和设备可以进行层数控制以及不同种类的材料的层压和成膜。应当注意，这里描述的效果不一定是限制性的，并且可以提供本公开内容中描述的任何效果。

附图说明

[图1]示出了根据本技术的第一实施方式的薄膜制造设备的示意图。

[图2]示出了根据本技术的第二实施方式的薄膜制造设备的示意图。

[图3]示出了使用薄膜制造设备的薄膜制造方法的示意图。

[图4]示出了辊对辊传送速度与待形成为膜的六方氮化硼层数之间的关系的图。

[图5]示出了根据本技术的第三实施方式的薄膜制造设备的示意图。

[图6]示出了使用薄膜制造设备的薄膜制造方法的示意图。

[图7]示出了根据本技术的第四实施方式的薄膜制造设备的示意图。

[图8]示出了使用薄膜制造设备的薄膜制造方法的示意图。

[图9]示出了根据本技术的第五实施方式的薄膜制造设备的示意图。

[图10]示出了使用薄膜制造设备的薄膜制造方法的示意图。

具体实施方式

(第一实施方式)

将描述本技术的第一实施方式。

[关于薄膜制造设备的配置]

图1是根据该实施方式的薄膜制造设备100的示意图.

如图中所示，薄膜制造设备100包括腔室101、第一端子102、第二端子103、电源104和气体供应部105。成膜靶材s设置在第一端子102和第二端子103上。

第一端子102和第二端子103被容纳在腔室101中，并且各自连接至电源104。气体供应部105连接至腔室101。

腔室101将内部保持在预定压力。诸如真空泵之类的气体排放机构可连接至腔室101。腔室101可以是真空腔室。腔室101可以是强度低于真空腔室的腔室，并且仅需要能够维持成膜工艺所需的真空度(或正压)。应当注意，腔室101不需要具有高耐热性，因此可以使用不耐热的腔室。

第一端子102和第二端子103被布置成在腔室101中彼此间隔开，并且各自与成膜靶材s接触。第一端子102和第二端子103用于使从电源104提供的电流流入成膜靶材s中，并且还用于支撑成膜靶材s。

通过这些第一端子102和第二端子103，成膜靶材s被支撑在腔室101中。在此，薄膜制造设备100不限于其中成膜靶材s由第一端子102和第二端子103所支撑的薄膜制造设备100，并且可以是其中成膜靶材s由支撑构件所支撑的薄膜制造设备100。有利的是，支撑构件由具有低热导率和高耐热性并且绝缘性优异的材料制成，例如石英或类似物。

电源104在第一端子102和第二端子103之间施加电压。电源104可以是直流电源，或者可以是交流电源。电源104可以布置在腔室101内部，或者可以布置在腔室101外部。

气体供应部105将成膜原料的气体(下文中称为原料气体)引入腔室101中。成膜原料是反应前驱体或类似物，并且仅需在成膜靶材s上反应而形成薄膜。通过限制从气体供应部105引入的原料气体的供应，可以控制在其中执行成膜的反应空间。原料气体可以是一种或多种气体。薄膜制造设备100可包括多个气体供应部105。

此外，成膜原料不限于气体，并且可以是常温常压下的固态或液态物质。成膜原料例如可以以固态或液态容纳在腔室101中，并通过腔室101内的真空或加热装置的加热等而气化(升华或蒸发)。也就是说，成膜原料只需是能以气态被提供至成膜靶材s的物质。

薄膜制造设备100可具有上述配置。在薄膜制造设备100中，通过电阻加热来加热成膜靶材s，并且除了成膜靶材s之外的部分不会达到过高的温度。因此，薄膜制造设备100可由不考虑耐热性如何而选定的材料制成。

[关于成膜靶材]

该实施方式中制造的薄膜是通过形成在成膜靶材s上而产生的。成膜靶材s可以是导电性的和柔性的。如稍后将描述的，在本技术中，在成膜靶材s上施加电流，从而对成膜靶材s进行加热(对其进行电阻加热)，因而，成膜靶材s需要为导电性的。

此外，成膜靶材s可以是柔性的(软的)。通过使用柔性成膜靶材s，其变得容易处理，并且适合制作薄膜。具体地说，通过使用柔性成膜靶材s，可以应用稍后描述的辊对辊工艺，因此是有利的。

成膜靶材s可以是通常由诸如铁和铜之类的金属制成的金属箔。此外，成膜靶材s可以是由金属制成的线材、丝网或类似者。另外，成膜靶材s可以通过预先在金属上层压诸如石墨烯之类的导电物质而获得，或者可以通过在由绝缘材料制成的基材上层压导电材料而获得。也就是说，成膜靶材s只需要能够经受藉由在第一端子102和第二端子103之间施加电压而产生的电阻加热。

[关于薄膜制造方法]

将描述利用薄膜制造设备100的薄膜制造方法。

如图1中所示，使成膜靶材s与第一端子102和第二端子103接触，并且悬在第一端子102与第二端子103之间的空气中。

在将腔室101抽真空之后，将原料气体从气体供应部105引入腔室101中。原料气体可以以恒定流量被引入到腔室101中。或者，固体或液体成膜原料可被预先容纳在腔室101中并在腔室101中蒸发。

随后，通过电源104在第一端子102和第二端子103之间施加电压。通过这样，电流经由成膜靶材s在第一端子102和第二端子103之间流动，成膜靶材s由于电阻而被加热(电加热)。

图1示出了成膜靶材s的一区域(下文中称为加热区域h)，该区域由于电加热而达到高温。如图所示，加热区域h相对较窄，并且是在第一端子102和第二端子103彼此相对的方向上大约几厘米的区域。因此，形成薄膜的反应空间具有10cm³或更小的容积。有利的是，加热区域h的温度为300k或以上。

当成膜原料到达加热区域h时，成膜原料的状态由于其热量而改变，成膜原料沉积在成膜靶材s上，并且形成由成膜材料制成的薄膜l。可以执行成膜原料的状态的任何改变，并且只需要使得能够在成膜靶材s上形成薄膜即可。例如，进行化学反应、析出、结晶或晶体生长。

采用其他加热方法，如使用加热器进行辐射加热，加热和冷却需要一定的时间。然而，采用电加热，能够通过施加电压和停止电压施加来实现快速加热和快速冷却。因此，藉由利用电压的施加时间，可以控制在加热区域h中进行成膜的反应时间。

具体地说，通过将第一端子102和第二端子103上的电压的施加时间设置为形成具有所需层数的薄膜的时间，可以控制层数。应当注意的是，反应时间有利地为10分钟或更少。

此外，在形成由特定成膜材料制成的层之后，还可以改变待供应到成膜靶材s的成膜原料。利用这种构造，还可以在成膜靶材s上形成其中层压了由不同种类的成膜材料制成的多个层的薄膜(层压膜)。

[应用实施例]

将描述一种利用薄膜制造设备100在铁箔上形成由六方氮化硼制成的薄膜的方法。

铁箔作为成膜靶材s，悬在第一端子102与第二端子103之间的空气中。铁箔可具有例如50μm的厚度、30cm的宽度和30m的长度。

将原料气体从气体供应部105引入腔室101中。原料气体是bcl3和nh3，并且混合比为1:1，总流量为5slm。

当在第一端子102和第二端子103之间施加4v或以上的电压时，由于电加热而形成1500℃的加热区域h。加热区域h的范围约为20mm。

原料气体(bcl3和nh3)在加热区域h中产生化学反应，生成六方氮化硼。六方氮化硼沉积在铁箔上，并形成由六方氮化硼制成的薄膜。在此，六方氮化硼形成多层结构，其中层压有各自具有约1nm的层厚度的多个层。尽管依赖于条件，但如果将六方氮化硼的成膜速度设置为3μm/min，则每秒形成50层。

因此，在利用常规成膜方法(例如，等离子体喷射法)的情况下，难以快速停止加热，并且当形成具有所需层数的膜时，基本上不可能停止成膜。相比之下，在根据该实施方式的薄膜制造方法中，可以实现快速加热和快速冷却，并且可以形成具有所需层数的由六方氮化硼制成的薄膜。

例如，如果在上述条件下开始加热40秒后停止电加热和原料气体的供应，则可以形成10层由六方氮化硼制成的薄膜。应当注意的是，利用拉曼光谱或电子能量损失谱来确定六方氮化硼是否形成为膜。此外，六方氮化硼的层数可以用透射电子显微镜或用电子能量损失谱来核查。

(第二实施方式)

将描述本技术的第二实施方式。

图2是示出根据该实施方式的薄膜制造设备200的示意图。如图中所示，薄膜制造设备200包括腔室201、第一端子202、第二端子203、电源204和气体供应部205、卷取辊(take-uproll)206和卷出辊(pay-outroll)207。

卷取辊206和卷出辊207设置在成膜靶材s上。第一端子202、第二端子203、卷取辊206和卷出辊207被容纳在腔室201中。第一端子202和第二端子203分别连接至电源204。气体供应部205连接至腔室201。

成膜靶材s可以如第一实施方式中那样被电加热，并且具有可以像辊一样卷绕的长度。

卷取辊206和卷出辊207构成辊对辊机构。具体地说，辊状成膜靶材s设置在卷出辊207上，并在其一端连接至卷取辊206。

当卷取辊206藉由旋转功率旋转时，成膜靶材s在卷取辊206周围卷绕，并且卷出辊207相应地随之旋转，使得成膜靶材s可以从卷出辊207传送到卷取辊206。应当注意的是，成膜靶材s可由除辊对辊机构之外的传送机构传送。

腔室201将内部保持在预定压力。诸如真空泵之类的气体排放机构可连接至腔室201。腔室201可以是真空腔室。腔室201可以是强度低于真空腔室的腔室，并且仅需要能够维持成膜工艺所需的真空度(或正压)。

应当注意，腔室201不需要具有高耐热性，因此可以使用不耐热的腔室。此外，卷取辊206和卷出辊207可布置在腔室201外部，成膜靶材s可经由腔室201的分隔壁被引入腔室201中。

第一端子202和第二端子203各自与成膜靶材s接触。在此，在该实施方式中，成膜靶材s通过上述辊对辊机构进行传送，因此第一端子202和第二端子203需要能够与移动的成膜靶材s稳定接触。

具体地说，第一端子202和第二端子203由诸如碳和各种类型的金属之类的导电材料制成，并且可具有圆弧形部分以与至少成膜靶材s接触。此外，第一端子202和第二端子203也可以是由如上所述的导电材料制成的辊。

电源204在第一端子202和第二端子203之间施加电压。电源204可以是直流电源，或者可以是交流电源。电源204可以布置在腔室201内部，或者可以布置在腔室201外部。

气体供应部205将成膜原料的气体(原料气体)引入腔室201中。成膜原料是反应前驱体或类似物，并且仅需在成膜靶材s上反应并形成由成膜材料制成的薄膜。通过限制从气体供应部205引入的原料气体的供应，可以控制在其中执行成膜的反应空间。原料气体可以是一种或多种气体。

此外，成膜原料不限于气体，并且可以是常温常压下的固态或液态物质。成膜原料例如可以以固态或液态被容纳在腔室201中，并通过腔室201内的真空或加热装置的加热等而气化(升华或蒸发)。也就是说，成膜原料只需是能以气态被提供至成膜靶材s的物质。

薄膜制造设备200可具有上述配置。在薄膜制造设备200中，通过电阻加热来加热成膜靶材s，并且除了成膜靶材s之外的部分不会达到过高的温度。因此，薄膜制造设备200可由不考虑耐热性如何而选定的材料制成。

[关于薄膜制造方法]

将描述利用薄膜制造设备200的薄膜制造方法。图3是示出薄膜的制造方法的示意图，并且省略了腔室201的图示。

如图3中所示，成膜靶材s的辊设置在卷出辊207上，且成膜靶材s的一端连接至卷取辊206。采用这种配置，成膜靶材s与第一端子202和第二端子203接触，并且悬在第一端子202与第二端子203之间的空气中。

在将腔室201抽真空之后，卷取辊206旋转，成膜靶材s从卷出辊207被提供至卷取辊206。同时，电源204在第一端子202和第二端子203之间施加电压。通过这样，电流经由成膜靶材s在第一端子202和第二端子203之间流动，成膜靶材s由于电阻而被加热(电加热)。

图2和图3示出了成膜靶材s的一区域(下文中称为加热区域h)，该区域由于电加热而达到高温。如图所示，加热区域h相对较窄，并且是在第一端子202和第二端子203彼此相对的方向上大约几厘米的区域。因此，形成薄膜的反应空间具有10cm³或更小的容积。有利的是，加热区域h的温度为300k或以上。

随后，气体成膜原料g自气体供应部205被提供至加热区域h。成膜原料g可以以恒定流量被引入到腔室201中。或者，固体或液体成膜原料可被预先容纳在腔室201中并在腔室201中蒸发。

当成膜原料g到达加热区域h时，成膜原料g的状态由于加热而改变，成膜原料g沉积在成膜靶材s上，并且形成如图3中所示的薄膜l。可以执行成膜原料g的状态的任何改变，并且只需要使得能够在成膜靶材s上形成薄膜即可。例如，进行化学反应、析出、结晶或晶体生长。

虽然加热区域h形成在第一端子202和第二端子203之间，但是在通过辊对辊工艺传送成膜靶材s的同时进行电加热而令加热区域h在成膜靶材s上移动。因此，成膜靶材s上的一点在短时间内通过加热区域h，在成膜靶材s上的该点处发生快速加热和快速冷却。

成膜靶材s上的该点被加热的时间，即成膜进程的反应时间，可以通过利用成膜靶材s的传送速度来控制。具体地说，通过将成膜靶材s的传送速度设置为形成具有所需层数的薄膜的时间，可以控制层数。反应时间有利地为10分钟或更少，且成膜靶材s的传送速度有利地为每分钟10米或更少。

应当注意的是，在成膜靶材s上形成薄膜之后，通过反转辊对辊传送方向进行电加热，可以在薄膜上层压另一薄膜。此外，在形成由特定成膜材料制成的层之后，还可以改变待供应到加热区域h的成膜原料，从而在成膜靶材s上形成其中层压了由不同种类的成膜材料制成的多个层的薄膜。

[应用实施例]

将描述一种利用薄膜制造设备200在铁箔上形成由六方氮化硼(hbn)制成的薄膜的方法。

铁箔作为成膜靶材s，设置在卷出辊207上，且成膜靶材s的一端连接至卷取辊206。铁箔可具有例如50μm的厚度、30cm的宽度和30m的长度。

成膜靶材s从卷出辊207被供给到卷取辊206。供给速度例如可以是0.56mm/sec。当在第一端子202和第二端子203之间施加4v或以上的电压时，由于电加热而形成1500℃的加热区域。加热区域的范围约为20mm。

将原料气体从气体供应部205引入加热区域h中。原料气体是bcl3和nh3，并且混合比可为1:1，总流量为5slm。

原料气体(bcl3和nh3)在加热区域h中引起化学反应，生成六方氮化硼。六方氮化硼沉积在铁箔上，并形成由六方氮化硼制成的薄膜。如上所述，尽管依赖于条件，但如果将六方氮化硼的成膜速度设置为3μm/min，则每秒形成50层。

因此，快速加热和快速冷却对于进行六方氮化硼的多层控制是必要的，在根据该实施方式的薄膜制造方法中，能够实现快速加热和快速冷却。此外，可以通过利用辊对辊传送速度来调节成膜靶材s上的点通过加热区域h的时间，并且可以形成具有任意层数的六方氮化硼薄膜。

图4是示出辊对辊传送速度与六方氮化硼的层数之间的关系的图。从图中可以看出，六方氮化硼的层数依赖于辊对辊的传送速度，层数以依赖于传送速度的方式极大地改变。因此，利用该实施方式的成膜方法可以形成具有任意层数的六方氮化硼薄膜。例如，如果将成膜靶材s的传送速度设置为0.57mm/sec，则具有约10层的六方氮化硼形成为膜。

在卷取具有任意长度的成膜靶材s之后，停止原料气体的供应和电压施加。应当注意的是，利用拉曼光谱或电子能量损失谱来确定六方氮化硼是否形成为膜。此外，六方氮化硼的层数可以用透射电子显微镜或用电子能量损失谱来核查。

(第三实施方式)

将描述本技术的第三实施方式。

图5是示出根据该实施方式的薄膜制造设备300的示意图。如图中所示，薄膜制造设备300包括腔室301、第一端子302、第二端子303、第三端子304、第四端子305、第一电源306、第二电源307、坩埚308、卷取辊309和卷出辊310。

成膜靶材s设置在卷取辊309和卷出辊310上。第一端子302、第二端子303、第三端子304、第四端子305、坩埚308、卷取辊309和卷出辊310容纳在腔室301中。第一端子302和第二端子303分别连接至第一电源306，第三端子304和第四端子305分别连接至第二电源307。

成膜靶材s可以如第一实施方式中那样被电加热，并且具有可以像辊一样卷绕的长度。

卷取辊309和卷出辊310构成辊对辊机构。具体地说，辊状成膜靶材s设置在卷出辊310上，并在其一端连接至卷取辊309。当卷取辊309藉由旋转功率旋转时，成膜靶材s在卷取辊309周围卷绕，并且卷出辊310相应地随之旋转，使得成膜靶材s可以从卷出辊310传送到卷取辊309。应当注意的是，成膜靶材s可由除辊对辊机构之外的传送机构传送。

腔室301将内部保持在预定压力。诸如真空泵之类的气体排放机构可连接至腔室301。腔室301可以是真空腔室。腔室301可以是强度低于真空腔室的腔室，并且仅需要能够维持成膜工艺所需的真空度(或正压)。

应当注意，腔室301不需要具有高耐热性，因此可以使用不耐热的腔室。此外，卷取辊309和卷出辊310可布置在腔室301外部，成膜靶材s可经由腔室301的分隔壁被引入腔室301中。

第一端子302、第二端子303、第三端子304和第四端子305各自与成膜靶材s接触。在此，在该实施方式中，成膜靶材s通过上述辊对辊机构进行传送，因此第一端子302、第二端子303、第三端子304和第四端子305需要能够与移动的成膜靶材s稳定接触。

具体地说，这些端子由诸如碳和各种类型的金属之类的导电材料制成，并且可具有圆弧形部分以与至少成膜靶材s接触。此外，这些端子也可以是由如上所述的导电材料制成的辊。

各个端子被布置成使得成膜靶材s从卷出辊310一侧以规定的顺序与第三端子304、第四端子305、第一端子302和第二端子303接触。虽然各个端子的布置没有特别限制，但如图5所示，有利的是将它们布置成使得在第三端子304和第四端子305之间的成膜靶材s与在第一端子302和第二端子303之间的成膜靶材s彼此対置。

第一电源306在第一端子302和第二端子303之间施加电压。第二电源307在第三端子304和第四端子305之间施加电压。第一电源306和第二电源307可以是直流电源，或者可以是交流电源。此外，第一电源306和第二电源307可以布置在腔室301内部，或者可以布置在腔室301外部。

坩埚308包含并加热成膜原料，从而产生成膜原料的气体(下文中称为原料气体)。成膜原料是反应前驱体或类似物，并且仅需在成膜靶材s上反应而形成由成膜材料制成的薄膜。此外，薄膜制造设备300可包括能够将气体引入腔室301中的气体供应部，以代替坩埚308。

薄膜制造设备300可具有上述配置。在薄膜制造设备300中，通过电阻加热来加热成膜靶材s，并且除了成膜靶材s之外的部分不会达到过高的温度。因此，薄膜制造设备300可由不考虑耐热性如何而选定的材料制成。

[关于薄膜制造方法]

将描述利用薄膜制造设备300的薄膜制造方法。图6是示出薄膜的制造方法的示意图，并且省略了腔室301的图示。

如图中所示，成膜靶材s的辊设置在卷出辊310上，且成膜靶材s的一端连接至卷取辊309。采用这种配置，成膜靶材s与第一端子302、第二端子303、第三端子304和第四端子305接触。

使成膜原料(下文中称为成膜原料g1)预先附着于成膜靶材s。成膜原料g1可以是液体或固体，并且可以是例如通过将粉末分散在液体中而获得的分散液。可以通过诸如喷涂、浸渍和丝网涂覆之类的任何技术使成膜原料g1附着于成膜靶材s。

在将腔室301抽真空之后，卷取辊309旋转，成膜靶材s从卷出辊310被提供至卷取辊309。同时，第一电源306在第一端子302和第二端子303之间施加电压。通过这样，电流经由成膜靶材s在第一端子302和第二端子303之间流动，成膜靶材s由于电阻而被加热(电加热)。

图5和图6示出了成膜靶材s的一区域(下文中称为加热区域h1)，该区域由于第一端子302和第二端子303之间的电加热而达到高温。如图所示，加热区域h1相对较窄，并且是在第一端子302和第二端子303彼此相对的方向上大约几厘米的区域。因此，形成薄膜的反应空间具有10cm³或更小的容积。有利的是，加热区域h1的温度为300k或以上。

此外，第二电源307在第三端子304和第四端子305之间施加电压。通过这样，电流经由成膜靶材s在第三端子304和第四端子305之间流动，成膜靶材s由于电阻而被加热(电加热)。

图5和图6示出了成膜靶材s的一区域(下文中称为加热区域h2)，该区域由于第三端子304和第四端子305之间的电加热而达到高温。如图所示，加热区域h2相对较窄，并且是在第三端子304和第四端子305彼此相对的方向上大约几厘米的区域。有利的是，加热区域h2的温度为300k或以上。

此外，坩埚308中包含的成膜原料(下文中称为成膜原料g2)被加热，并且成膜原料g2通过坩埚308被蒸发。此外，原料气体可以通过气体供应部引入到腔室301中。

成膜原料g1在加热区域h2中加热并蒸发。蒸发的成膜原料g1与从坩埚308提供的成膜原料g2混合，并到达加热区域h1。成膜原料g1和成膜原料g2的混合物由于加热区域h1的加热而改变状态，并沉积在成膜靶材s上。以这种方式，形成膜。

可以执行成膜原料的状态的任何改变，并且只需要使得能够在成膜靶材s上形成薄膜即可。例如，进行化学反应、析出、结晶或晶体生长。以这种方式，成膜原料g1从加热区域h2提供至加热区域h1。因此，有利的是，加热区域h1和加热区域h2处于它们彼此対置的位置关系。

此外，成膜原料g2与成膜原料g1混合并被提供至加热区域h1。因此，坩埚308有利地定位成将成膜原料g2提供至加热区域h1和加热区域h2之间的空间中。

通过辊对辊工艺传送成膜靶材s的同时进行电加热，加热区域h2在成膜靶材s上移动。因此，成膜靶材s上的一点在短时间内通过加热区域h2，并且在成膜靶材s上的该点处发生快速加热和快速冷却。

因此，成膜原料g1在加热区域h2中每次以恒定量蒸发，并且成膜原料g1每次以恒定量被提供至加热区域h1。利用这种配置，所需量的成膜原料g1，例如为在加热区域h1中引起的化学反应提供理想组成比的成膜原料g1的量，可被提供至加热区域h1。

此外，通过辊对辊工艺传送成膜靶材s的同时进行电加热，加热区域h1也在成膜靶材s上移动。因此，成膜靶材s上的一点在短时间内通过加热区域h1，并且在成膜靶材s上的该点处发生快速加热和快速冷却。

成膜靶材s上的该点被加热的时间，即成膜进程的反应时间，可以利用成膜靶材s的传送速度来控制。具体地说，在成膜材料是以层状形式生长的材料的情况下，通过将成膜靶材s的传送速度设置为形成具有所需层数的薄膜的时间，可以控制层数。反应时间有利地为10分钟或更少，且成膜靶材s的传送速度有利地为每分钟10米或更少。

应当注意的是，在成膜靶材s上形成薄膜之后，通过反转辊对辊传送方向进行电加热，可以在薄膜上层压另一薄膜。此外，在形成由特定成膜材料制成的层之后，还可以改变待供应到加热区域h1的成膜原料，从而在成膜靶材s上形成其中层压了由不同种类的成膜材料制成的多个层的薄膜。

[应用实施例]

将描述一种利用薄膜制造设备300在金箔或铁箔上形成由二硫化钼(mos2)制成的薄膜的方法。

金箔或铁箔作为成膜靶材s，设置在卷出辊310上，且成膜靶材s的一端连接至卷取辊309。成膜靶材s与第一端子302、第二端子303、第三端子304和第四端子305接触。

氯化钼(v)(mocl5)作为成膜原料g1预先被施加至成膜靶材s。通过分散氯化钼(v)粉末得到的分散液可以藉由喷涂、浸渍、丝网涂覆或类似方法施加至成膜靶材s。该施加可以提前执行，或者可以在腔室301中执行。

在第一端子302和第二端子303之间施加电压，并且在第三端子304和第四端子305之间也施加电压。此外，硫(s)作为成膜原料g2被容纳在坩埚308中，并被加热至450℃或以上。在这种状态下，成膜靶材s通过辊对辊工艺进行传送。

由于第三端子304和第四端子305之间的电加热而形成加热区域h2，并且氯化钼(v)在加热区域h2中升华。有利的是，加热区域h2的温度为约300℃。

此外，升华的硫从坩埚308供给并在氯化钼(v)中混合。硫和氯化钼(v)的混合物到达由于第一端子302和第二端子303之间的电加热而形成的加热区域h1，并且形成二硫化钼。有利的是，加热区域h1的温度为约850℃。

二硫化钼在成膜靶材s上析出并引起晶体生长。加热区域h1的加热范围约为2cm，并且在该范围前后的区域中被快速冷却到室温。通过控制辊对辊传送速度(以cm/秒计)，并且设置二硫化钼的反应时间(以秒计)，二硫化钼的二维薄膜总数可以控制在1-10层或以上的范围内。

(第四实施方式)

将描述本技术的第四实施方式。

图7是示出根据该实施方式的薄膜制造设备400的示意图。如图中所示，薄膜制造设备400包括腔室401、第一端子402、第二端子403、第三端子404、第四端子405、第一电源406、第二电源407、气体供应部408、卷取辊409、卷出辊410和导辊411。

成膜靶材s设置在卷取辊409和卷出辊410上。第一端子402、第二端子403、第三端子404、第四端子405、卷取辊409和卷出辊410容纳在腔室401中。第一端子402和第二端子403分别连接至第一电源406，第三端子404和第四端子405分别连接至第二电源407。气体供应部408连接至腔室401。

成膜靶材s可以如第一实施方式中那样被电加热，并且具有可以像辊一样卷绕的长度。

卷取辊409和卷出辊410构成辊对辊机构。具体地说，辊状成膜靶材s设置在卷出辊410上，并在其一端连接至卷取辊409。当卷取辊409藉由旋转功率旋转时，成膜靶材s在卷取辊409周围卷绕，并且卷出辊410相应地随之旋转，使得成膜靶材s可以从卷出辊410传送到卷取辊409。应当注意的是，成膜靶材s可由除辊对辊机构之外的传送机构传送。

腔室401将内部保持在预定压力。诸如真空泵之类的气体排放机构可连接至腔室401。腔室401可以是真空腔室。腔室401可以是强度低于真空腔室的腔室，并且仅需要能够维持成膜工艺所需的真空度(或正压)。

应当注意，腔室401不需要具有高耐热性，因此可以使用不耐热的腔室。此外，卷取辊409和卷出辊410可布置在腔室401外部，成膜靶材s可经由腔室401的分隔壁被引入腔室401中。

第一端子402、第二端子403、第三端子404和第四端子405各自与成膜靶材s接触。在此，在该实施方式中，成膜靶材s通过上述辊对辊机构进行传送，因此第一端子402、第二端子403、第三端子404和第四端子405需要能够与移动的成膜靶材s稳定接触。

具体地说，这些端子由诸如碳和各种类型的金属之类的导电材料制成，并且可具有圆弧形部分以与至少成膜靶材s接触。此外，这些端子也可以是由如上所述的导电材料制成的辊。

各个端子被布置成使得成膜靶材s从卷出辊410一侧以规定的顺序与第三端子404、第四端子405、第一端子402和第二端子403接触。虽然各个端子的布置没有特别限制，但如图7所示，有利的是将它们布置成使得在第三端子404和第四端子405之间的成膜靶材s与在第一端子402和第二端子403之间的成膜靶材s彼此対置。

第一电源406在第一端子402和第二端子403之间施加电压，第二电源407在第三端子404和第四端子405之间施加电压。第一电源406和第二电源407可以是直流电源，或者可以是交流电源。此外，第一电源406和第二电源407可以布置在腔室401内部，或者可以布置在腔室401外部。

气体供应部408将成膜原料的气体(下文中称为原料气体)引入腔室401中。成膜原料是反应前驱体或类似物，并且仅需在成膜靶材s上反应而形成由成膜材料制成的薄膜。原料气体可以是一种或多种气体。

薄膜制造设备400可具有上述配置。在薄膜制造设备400中，通过电阻加热来加热成膜靶材s，并且除了成膜靶材s之外的部分不会达到过高的温度。因此，薄膜制造设备400可由不考虑耐热性如何而选定的材料制成。

[关于薄膜制造方法]

将描述利用薄膜制造设备400的薄膜制造方法。图8是示出薄膜的制造方法的示意图，并且省略了腔室401的图示。

如图中所示，成膜靶材s的辊设置在卷出辊410上，且成膜靶材s的一端连接至卷取辊409。采用这种配置，成膜靶材s与第一端子402、第二端子403、第三端子404和第四端子405接触。

通过在金属箔s1上层压导电层s2可以获得成膜靶材s。金属箔s1例如是铜箔，导电层s2例如是石墨烯。

使成膜原料(下文中称为成膜原料g1)预先附着于导电层s2。成膜原料g1可以是液体或固体，并且可以是例如通过将粉末分散在液体中而获得的分散液。可以通过诸如喷涂、浸渍和丝网涂覆之类的任何技术使成膜原料g1附着于成膜靶材s。

在将腔室401抽真空之后，卷取辊409旋转，成膜靶材s从卷出辊410被提供至卷取辊409。同时，第一电源406在第一端子402和第二端子403之间施加电压。通过这样，电流经由成膜靶材s在第一端子402和第二端子403之间流动，成膜靶材s由于电阻而被加热(电加热)。

图7和图8示出了成膜靶材s的一区域(下文中称为加热区域h1)，该区域由于第一端子402和第二端子403之间的电加热而达到高温。如图所示，加热区域h1相对较窄，并且是在第一端子402和第二端子403彼此相对的方向上大约几厘米的区域。因此，形成薄膜的反应空间具有10cm³或更小的容积。有利的是，加热区域h1的温度为300k或以上。

此外，第二电源407在第三端子404和第四端子405之间施加电压。通过这样，电流经由成膜靶材s在第三端子404和第四端子405之间流动，成膜靶材s由于电阻而被加热(电加热)。

图7和图8示出了成膜靶材s的一区域(下文中称为加热区域h2)，该区域由于第三端子404和第四端子405之间的电加热而达到高温。如图所示，加热区域h2相对较窄，并且是在第三端子404和第四端子405彼此相对的方向上大约几厘米的区域。有利的是，加热区域h2的温度为300k或以上。

此外，将原料气体从气体供应部408引入腔室401中作为成膜原料(下文中称为成膜原料g2)。原料气体可以以恒定流量被引入到腔室401中。或者，固体或液体成膜原料可被预先容纳在腔室401中并在腔室401中蒸发。

成膜原料g1在加热区域h2中加热并蒸发。蒸发的成膜原料g1与从气体供应部408提供的成膜原料g2混合，并到达加热区域h1。成膜原料g1和成膜原料g2的混合物由于加热区域h1的加热而改变状态，并沉积在成膜靶材s上。以这种方式，形成薄膜l。

可以执行成膜原料的状态的任何改变，并且只需要使得能够在成膜靶材s上形成薄膜即可。例如，进行化学反应、析出或结晶。以这种方式，成膜原料g1从加热区域h2提供至加热区域h1。因此，有利的是，加热区域h1和加热区域h2处于它们彼此対置的位置关系。

此外，成膜原料g2与成膜原料g1混合并被提供至加热区域h1。因此，气体供应部408有利地定位成将成膜原料g2提供至加热区域h1和加热区域h2之间的空间中。

通过辊对辊工艺传送成膜靶材s的同时进行电加热，加热区域h2在成膜靶材s上移动。因此，成膜靶材s上的一点在短时间内通过加热区域h2，并且在成膜靶材s上的该点处发生快速加热和快速冷却。

因此，成膜原料g1在加热区域h2中每次以恒定量蒸发，并且成膜原料g1每次以恒定量被提供至加热区域h1。利用这种配置，所需量的成膜原料g1，例如为在加热区域h1中引起的化学反应提供理想组成比的成膜原料g1的量，可被提供至加热区域h1。

此外，通过辊对辊工艺传送成膜靶材s的同时进行电加热，加热区域h1也在成膜靶材s上移动。因此，成膜靶材s上的一点在短时间内通过加热区域h1，并且在成膜靶材s上的该点处发生快速加热和快速冷却。

成膜靶材s上的该点被加热的时间，即成膜进程的反应时间，可以通过利用成膜靶材s的传送速度来控制。具体地说，通过将成膜靶材s的传送速度设置为形成具有所需层数的薄膜的时间，使得可以控制层数。反应时间有利地为10分钟或更少，且成膜靶材s的传送速度有利地为每分钟10米或更少。

应当注意的是，在成膜靶材s上形成薄膜之后，通过反转辊对辊传送方向进行电加热，可以在薄膜上层压另一薄膜。此外，在形成由特定成膜材料制成的层之后，还可以改变待供应到腔室401中的成膜原料，从而在成膜靶材s上形成其中层压了由不同种类的成膜材料制成的多个层的薄膜。

[应用实施例]

将描述一种利用薄膜制造设备400在铜箔上形成由石墨烯和六方氮化硼(hbn)制成的薄膜的方法。

形成为铜箔上的膜的石墨烯作为成膜靶材s设置在卷出辊410上，且成膜靶材s的一端连接至卷取辊409。成膜靶材s与第一端子402、第二端子403、第三端子404和第四端子405接触。

石墨烯可以预先在铜箔上形成为膜，或者可以在腔室401中形成膜。在腔室401中进行成膜的情况下，可以通过由于电加热而加热铜箔并且供应碳源气体来执行成膜。碳源气体是包括碳原子的气体，诸如一氧化碳、甲烷和乙烷。

液态有机金属硼酸三甲酯作为成膜原料g1预先被施加至石墨烯(导电层s2)。有机金属硼酸三甲酯可通过喷涂、浸渍、丝网涂覆或类似方法施加至石墨烯。该施加可以提前执行，或者可以在腔室401中执行。

在第一端子402和第二端子403之间施加电压，并且在第三端子404和第四端子405之间也施加电压。此外，氮气从气体供应部408被引入到腔室中，作为成膜原料g2。在这种状态下，成膜靶材s通过辊对辊工艺进行传送。

由于第三端子404和第四端子405之间的电加热而形成加热区域h2，并且有机金属硼酸三甲酯在加热区域h2中升华。有利的是，加热区域h2的温度为约80℃。

此外，从气体供应部408提供的氮气与有机金属硼酸三甲酯混合。该混合物到达由于第一端子402和第二端子403之间的电加热而形成的加热区域h1，并且形成六方氮化硼。有利的是，加热区域h1的温度为约1800℃。

六方氮化硼沉积在石墨烯上并引起晶体生长。加热区域h1的加热范围约为2cm，并且在该范围前后的区域中被快速冷却到室温。通过控制辊对辊传送速度(以cm/秒计)，并且设置六方氮化硼的反应时间(以秒计)，六方氮化硼的二维薄膜总数可以控制在1-10层或以上的范围内。

如上所述，可以在铜箔上形成由石墨烯和六方氮化硼制成的不同种类的层压膜。这种不同类型的层压膜在各层间之形成异质结。

(第五实施方式)

将描述本技术的第五实施方式。

图9是示出根据该实施方式的薄膜制造设备500的示意图。如图中所示，薄膜制造设备500包括腔室501、第一端子502、第二端子503、第三端子504、第四端子505、第五端子506、第六端子507、第七端子508、第八端子509、第一电源510、第二电源511、第三电源512、第四电源513、坩埚514、气体供应部515、卷取辊516、卷出辊517和导辊518。

应当注意的是，包括第一端子502、第二端子503、第三端子504、第四端子505、第一电源510和第二电源511在内的部分将被称为第一成膜部分531，包括第五端子506、第六端子507、第七端子508、第八端子509、第三电源512和第四电源513在内的部分将被称为第二成膜部分532。

成膜靶材s设置在卷取辊516和卷出辊517上。第一端子502、第二端子503、第三端子504、第四端子505、第五端子506、第六端子507、第七端子508和第八端子509容纳在腔室501中。

第一端子502和第二端子503分别连接至第一电源510，第三端子504和第四端子505分别连接至第二电源511。第五端子506和第六端子507分别连接至第三电源512，第七端子508和第八端子509分别连接至第四电源513。气体供应部515连接至腔室501。

成膜靶材s可以如第一实施方式中那样被电加热，并且具有可以像辊一样卷绕的长度。

卷取辊516和卷出辊517构成辊对辊机构。具体地说，辊状成膜靶材s设置在卷出辊517上，并在其一端连接至卷取辊516。当卷取辊515藉由旋转功率旋转时，成膜靶材s在卷取辊516周围卷绕，并且卷出辊517相应地随之旋转，使得成膜靶材s可以从卷出辊517传送到卷取辊516。应当注意的是，成膜靶材s可由除辊对辊机构之外的传送机构传送。

腔室501将内部保持在预定压力。诸如真空泵之类的气体排放机构可连接至腔室501。腔室501可以是真空腔室。腔室501可以是强度低于真空腔室的腔室，并且仅需要能够维持成膜工艺所需的真空度(或正压)。

应当注意，腔室501不需要具有高耐热性，因此可以使用不耐热的腔室。此外，卷取辊516和卷出辊517可布置在腔室501外部，成膜靶材s可经由腔室501的分隔壁被引入腔室501中。此外，第一成膜部分531和第二成膜部分532可分别被容纳在不同的腔室中，成膜靶材s可以在第一成膜部分531和第二成膜部分532之间暴露于腔室501的外部。

第一端子502、第二端子503、第三端子504、第四端子505、第五端子506、第六端子507、第七端子508和第八端子509各自与成膜靶材s接触。在此，在该实施方式中，成膜靶材s通过上述辊对辊机构进行传送，因此各个端子需要能够与移动的成膜靶材s稳定接触。

具体地说，这些端子由诸如碳和各种类型的金属之类的导电材料制成，并且可具有圆弧形部分以与至少成膜靶材s接触。此外，这些端子也可以是由如上所述的导电材料制成的辊。

各个端子被布置成使得成膜靶材s从卷出辊517一侧以规定的顺序与第三端子504、第四端子505、第一端子502、第二端子503、第七端子508、第八端子509、第五端子506和第六端子507接触。虽然各个端子的布置没有特别限制，但如图9所示，有利的是将它们布置成使得在第三端子504和第四端子505之间的成膜靶材s与在第一端子502和第二端子503之间的成膜靶材s彼此対置，并且在第七端子508和第八端子509之间的成膜靶材s与在第五端子506和第六端子507之间的成膜靶材s彼此対置。

第一电源510在第一端子502和第二端子503之间施加电压，第二电源511在第三端子504和第四端子505之间施加电压。此外，第三电源512在第五端子506和第六端子507之间施加电压，第四电源513在第七端子508和第八端子509之间施加电压。这些电源可以是直流电源，或者可以是交流电源。此外，各个电源可以布置在腔室501内部，或者可以布置在腔室501外部。

坩埚514设置在第一成膜部分531中。坩埚514容纳并加热成膜原料，从而产生成膜原料的气体(下文中称为原料气体)。气体供应部515设置在第二成膜部分532中并将原料气体引入腔室501中。成膜原料是反应前驱体或类似物，并且仅需在成膜靶材s上反应而形成由成膜材料制成的薄膜。应当注意，薄膜制造设备500可具有能够将成膜原料提供至第一成膜部分531和第二成膜部分532的配置，以代替坩埚514和气体供应部515。

薄膜制造设备500可具有上述配置。在薄膜制造设备500中，通过电阻加热来加热成膜靶材s，并且除了成膜靶材s之外的部分不会达到过高的温度。因此，薄膜制造设备500可由不考虑耐热性如何而选定的材料制成。

[关于薄膜制造方法]

将描述利用薄膜制造设备500的薄膜制造方法。图10是示出薄膜的制造方法的示意图，并且省略了腔室501的图示。

如图中所示，成膜靶材s的辊设置在卷出辊517上，且成膜靶材s的一端连接至卷取辊516。采用这种配置，成膜靶材s与第一端子502、第二端子503、第三端子504、第四端子505、第五端子506、第六端子507、第七端子508和第八端子509接触。

通过在金属箔s1上层压导电层s2可以获得成膜靶材s。金属箔s1例如是铜箔，导电层s2例如是石墨烯。

首先，将描述第一成膜部分531中的成膜。

使成膜原料(下文中称为成膜原料g1)预先附着于导电层s2。成膜原料g1可以是液体或固体，并且可以是例如通过将粉末分散在液体中而获得的分散液。可以通过诸如喷涂、浸渍和丝网涂覆之类的任何技术使成膜原料g1附着于成膜靶材s。

在将腔室501抽真空之后，卷取辊516旋转，成膜靶材s从卷出辊517被提供至卷取辊516。同时，第一电源510在第一端子502和第二端子503之间施加电压。通过这样，电流经由成膜靶材s在第一端子502和第二端子503之间流动，并且成膜靶材s由于电阻而被加热(电加热)。

图9和图10示出了成膜靶材s的一区域(下文中称为加热区域h1)，该区域由于第一端子502和第二端子503之间的电加热而达到高温。如图所示，加热区域h1相对较窄，并且是在第一端子502和第二端子503彼此相对的方向上大约几厘米的区域。因此，形成薄膜的反应空间具有10cm³或更小的容积。有利的是，加热区域h1的温度为300k或以上。

此外，第二电源511在第三端子504和第四端子505之间施加电压。通过这样，电流经由成膜靶材s在第三端子504和第四端子505之间流动，并且成膜靶材s由于电阻而被加热(电加热)。

图9和图10示出了成膜靶材s的一区域(下文中称为加热区域h2)，该区域由于第三端子504和第四端子505之间的电加热而达到高温。如图所示，加热区域h2相对较窄，并且是在第三端子504和第四端子505彼此相对的方向上大约几厘米的区域。有利的是，加热区域h2的温度为300k或以上。

此外，坩埚514中包含的成膜原料(下文中称为成膜原料g2)被加热，并且成膜原料g2通过坩埚514被蒸发。此外，原料气体可以通过气体供应部被引入到第一成膜部分531中。

成膜原料g1在加热区域h2中加热并蒸发。蒸发的成膜原料g1与从坩埚514提供的成膜原料g2混合，并到达加热区域h1。成膜原料g1和成膜原料g2的混合物由于加热区域h1的加热而改变状态，并沉积在成膜靶材s上。以这种方式，形成薄膜l。

可以执行成膜原料的状态的任何改变，并且只需要使得能够在成膜靶材s上形成薄膜即可。例如，进行化学反应、析出、结晶或晶体生长。以这种方式，成膜原料g1从加热区域h2提供至加热区域h1。因此，有利的是，加热区域h1和加热区域h2处于它们彼此対置的位置关系。

此外，成膜原料g2与成膜原料g1混合并被提供至加热区域h1。因此，坩埚514有利地定位成将成膜原料g2提供至加热区域h1和加热区域h2之间的空间中。

通过在辊对辊工艺传送成膜靶材s的同时进行电加热，加热区域h2在成膜靶材s上移动。因此，成膜靶材s上的一点在短时间内通过加热区域h2，并且在成膜靶材s上的该点处发生快速加热和快速冷却。

因此，成膜原料g1在加热区域h2中每次以恒定量蒸发，并且成膜原料g1每次以恒定量被提供至加热区域h1。利用这种配置，所需量的成膜原料g1，例如为在加热区域h1中引起的化学反应提供理想组成比的成膜原料g1的量，可被提供至加热区域h1。

此外，通过辊对辊工艺传送成膜靶材s的同时进行电加热，加热区域h1也在成膜靶材s上移动。因此，成膜靶材s上的一点在短时间内通过加热区域h1，并且在成膜靶材s上的该点处发生快速加热和快速冷却。

成膜靶材s上的该点被加热的时间，即成膜进程的反应时间，可以通过利用成膜靶材s的传送速度来控制。具体地说，通过将成膜靶材s的传送速度设置为形成具有所需层数的薄膜的时间，可以控制层数。反应时间有利地为10分钟或更少，且成膜靶材s的传送速度有利地为每分钟10米或更少。

以这种方式，在成膜靶材s上形成薄膜l1。通过辊对辊工艺将其上形成有薄膜l1的成膜靶材s传送至第二成膜部分532。接下来，将描述第二成膜部分532的成膜。

使成膜原料(下文中称为成膜原料g3)预先附着于形成在成膜靶材s上的薄膜l1。成膜原料g3可以是液体或固体，并且可以是例如通过将粉末分散在液体中而获得的分散液。可以通过诸如喷涂、浸渍和丝网涂覆之类的任何技术使成膜原料g3附着于成膜靶材s。

在通过辊对辊工艺传送成膜靶材s的同时，第三电源512在第五端子506和第六端子507之间施加电压。通过这样，电流经由成膜靶材s在第五端子506和第六端子507之间流动，成膜靶材s由于电阻而被加热(电加热)。

图9和图10示出了成膜靶材s的一区域(下文中称为加热区域h3)，该区域由于第五端子506和第六端子507之间的电加热而达到高温。如图所示，加热区域h3相对较窄，并且是在第五端子506和第六端子507彼此相对的方向上大约几厘米的区域。因此，形成薄膜的反应空间具有10cm³或更小的容积。

此外，第四电源513在第七端子508和第八端子509之间施加电压。通过这样，电流经由成膜靶材s在第七端子508和第八端子509之间流动，并且成膜靶材s由于电阻而被加热(电加热)。

图9和图10示出了成膜靶材s的一区域(下文中称为加热区域h4)，该区域由于第七端子508和第八端子509之间的电加热而达到高温。如图所示，加热区域h4相对较窄，并且是在第七端子508和第八端子509彼此相对的方向上大约几厘米的区域。有利的是，加热区域h4的温度为300k或以上。

此外，将原料气体从气体供应部515引入第二成膜部分532中作为成膜原料(下文中称为成膜原料g4)。原料气体可以以恒定流量被引入到第二成膜部分532中。或者，固体或液体成膜原料可被预先放置在第二成膜部分532中并被蒸发。

成膜原料g3在加热区域h4中加热并蒸发。蒸发的成膜原料g3与从气体供应部515提供的成膜原料g4混合，并到达加热区域h3。成膜原料g3和成膜原料g4的混合物由于加热区域h3的加热而改变状态，并沉积在成膜靶材s上。以这种方式，形成薄膜l2。

可以执行成膜原料的状态的任何改变，并且只需要使得能够在薄膜l1上形成薄膜即可。例如，进行化学反应、析出或结晶。以这种方式，成膜原料g3从加热区域h4提供至加热区域h3。因此，有利的是，加热区域h3和加热区域h4处于它们彼此対置的位置关系。

此外，成膜原料g4与成膜原料g3混合并被提供至加热区域h3。因此，气体供应部515有利地定位成将成膜原料g4提供至加热区域h3和加热区域h4之间的空间中。

通过辊对辊工艺传送成膜靶材s的同时进行电加热，加热区域h4在成膜靶材s上移动。因此，成膜靶材s上的一点在短时间内通过加热区域h4，并且在成膜靶材s上的该点处发生快速加热和快速冷却。

因此，成膜原料g3在加热区域h4中每次以恒定量蒸发，并且成膜原料g3每次以恒定量被提供至加热区域h3。利用这种配置，所需量的成膜原料g3，例如为在加热区域h3中引起的化学反应提供理想组成比的成膜原料g3的量，可被提供至加热区域h3。

此外，通过辊对辊工艺传送成膜靶材s的同时进行电加热，加热区域h3也在成膜靶材s上移动。因此，成膜靶材s上的一点在短时间内通过加热区域h3，并且在成膜靶材s上的该点处发生快速加热和快速冷却。

成膜靶材s上的该点被加热的时间，即成膜进程的反应时间，可以通过利用成膜靶材s的传送速度来控制。具体地说，在成膜材料是以层状形式生长的材料的情况下，通过将成膜靶材s的传送速度设置为形成具有所需层数的薄膜的时间，可以控制层数。反应时间有利地为10分钟或更少，且成膜靶材s的传送速度有利地为每分钟10米或更少。

应当注意的是，在成膜靶材s上形成薄膜之后，通过反转辊对辊传送方向进行电加热，可以在薄膜上层压另一薄膜。此外，在形成由特定成膜材料制成的层之后，还可以改变待供应到腔室501中的成膜原料，从而在成膜靶材s上形成其中由不同种类的成膜材料制成的多个层被层压的薄膜。

在上述方式中，由第一成膜材料制成的薄膜l1和由第二成膜材料制成的薄膜l2形成在成膜靶材s上。应当注意的是，尽管薄膜制造设备500包括第一成膜部分531和第二成膜部分532，但是薄膜制造设备500可包括三个或更多个成膜部分。

[应用实施例]

将描述一种利用薄膜制造设备500在铜箔上形成由石墨烯、二硫化钼和六方氮化硼(hbn)制成的薄膜的方法。

在作为成膜靶材s的铜箔上形成为膜的石墨烯设置在卷出辊517上，且成膜靶材s的一端连接至卷取辊516。成膜靶材s与第一端子502、第二端子503、第三端子504、第四端子505、第五端子506、第六端子507、第七端子508和第八端子509接触。

石墨烯可以预先形成为在铜箔上的膜，或者可以在腔室501中形成膜。在腔室501中进行成膜的情况下，可以通过由于电加热而加热铜箔并且供应碳源气体来执行成膜。碳源气体是包括碳原子的气体，诸如一氧化碳、甲烷和乙烷。

氯化钼(v)(mocl5)作为成膜原料g1预先被施加至导电层s2。通过分散氯化钼(v)粉末得到的分散液可以藉由喷涂、浸渍、丝网涂覆或类似方法施加至成膜靶材s。该施加可以提前执行，或者可以在腔室501中执行。

在第一端子502和第二端子503之间施加电压，并且在第三端子504和第四端子505之间也施加电压。此外，硫(s)作为成膜原料g2而容纳在坩埚514中，并被加热至450℃或以上。在这种状态下，成膜靶材s通过辊对辊工艺进行传送。

由于第三端子504和第四端子505之间的电加热而形成加热区域h2，并且氯化钼(v)在加热区域h2中升华。有利的是，加热区域h2的温度为约300℃。

此外，升华的硫从坩埚514供给并在氯化钼(v)中混合。硫和氯化钼(v)的混合物到达由于第一端子502和第二端子503之间的电加热而形成的加热区域h1，并且形成二硫化钼。有利的是，加热区域h1的温度为约850℃。

二硫化钼在成膜靶材s上析出并引起晶体生长。加热区域h1的加热范围约为2cm，并且在该范围前后的区域中被快速冷却到室温。通过控制辊对辊传送速度(以cm/秒计)，并且设置二硫化钼的反应时间(以秒计)，二硫化钼的二维薄膜总数可以控制在1-10层或以上的范围内。以这种方式，在由石墨烯制成的导电层s1上形成由二硫化钼制成的薄膜l1。

此外，液态有机金属硼酸三甲酯作为成膜原料g3被施加至薄膜l1。有机金属硼酸三甲酯可通过喷涂、浸渍、丝网涂覆或类似方法施加至石墨烯。

在第五端子506和第六端子507之间施加电压，并且在第七端子508和第八端子509之间也施加电压。此外，氮气从气体供应部515被引入到第二成膜部分532中作为成膜原料g4。在这种状态下，成膜靶材s通过辊对辊工艺进行传送。

由于第七端子508和第八端子509之间的电加热而形成加热区域h4，并且有机金属硼酸三甲酯在加热区域h4中升华。有利的是，加热区域h4的温度为约80℃。

从气体供应部515提供的氮气与有机金属硼酸三甲酯混合。该混合物到达由于第五端子506和第六端子507之间的电加热而形成的加热区域h3，并且形成六方氮化硼。有利的是，加热区域h3的温度为约1800℃。

六方氮化硼沉积在由二硫化钼制成的薄膜l1上并引起晶体生长。以这种方式，形成薄膜l2。加热区域h3的加热范围约为2cm，并且在该范围前后的区域中被快速冷却到室温。通过控制辊对辊传送速度(以cm/秒计)，并且设置六方氮化硼的反应时间(以秒计)，六方氮化硼的二维薄膜总数可以控制在1-10层或以上的范围内。

如上所述，可以在铜箔上形成由石墨烯、二硫化钼和六方氮化硼制成的不同种类的层压膜。

(应用实施例)

根据上述每个实施方式的薄膜制造方法可应用于各种元件的制造方法。具体地说，在诸如以下的每一个元件中：诸如，具有薄膜并且包括光电转换膜、透明电极层和电荷存储电路的光电转换元件；具有薄膜并且包括晶体管和布线电极的逻辑电路；具有薄膜并且包括发光层、缓冲层、透明电极层和薄膜晶体管的发光元件；和具有薄膜并且包括光控制层和透明电极层的光控元件，可在制造薄膜的步骤中使用根据上述每个实施方式的薄膜制造方法。

(关于成膜材料)

通过应用本技术可形成为膜的成膜材料不受特别限制。可以有利地利用本技术来形成具有受控层数的二维薄膜，具体地，诸如氮化硼、硫族化物、黑磷、石墨烯和硅烷。另外，本技术适用于在frank-vandermerwe(fm)生长模式或stranski-krastanov生长模式下生长的各种成膜材料。

(关于本技术的效果)

本技术的效果示例如下所示。

-可以形成具有受控层数的层状化合物作为膜。

-形成异质结的具有所需的不同种类的材料的层状化合物可作为膜形成。

-由形成具有薄膜界面控制的二维材料的元件制成的元件可以大量生产。

-可以抑制由于界面结引起的薄膜劣化。

-可以获得界面散射小的接触界面。

-可以获得具有用于有效吸收光的适当膜厚的二维薄膜元件。

-可以获得具有用于获得隧道晶体管的合适界面的三维薄膜元件。

-可以获得能够主动改变光学特性的二维薄膜元件。

-可以获得能够主动改变电学特性的二维薄膜元件。

-可以获得具有高化学稳定性的二维薄膜元件。

-可以获得具有高机械稳定性的二维薄膜元件。

-可以获得具有高透明度的二维薄膜电极。

-可以获得由二维薄膜制成的超晶格结构。

-可以提供二维薄膜的量子限制效应。

应当注意的是，本技术还可以采用如下构造。

(1)

一种薄膜制造方法，包括：

令导电的成膜靶材与第一端子和第二端子接触；

通过在所述第一端子和所述第二端子之间施加电压，加热第一区域，该第一区域是在所述第一端子和所述第二端子之间所述成膜靶材的一个区域；

将成膜原料提供至所述第一区域；和

通过控制反应时间以形成具有所需层数的薄膜，而在所述第一区域中形成薄膜。

(2)

根据(1)所述的薄膜制造方法，其中

所述薄膜是不同种类的材料被层压的层压膜。

(3)

根据(1)或(2)所述的薄膜制造方法，进一步包括

在使所述成膜靶材相对于所述第一端子和所述第二端子移动的同时，在所述第一端子和所述第二端子之间施加电压，并且通过利用所述成膜靶材的移动速度来控制所述反应时间。

(4)

根据(3)所述的薄膜制造方法，进一步包括

通过辊对辊工艺传送所述成膜靶材，并且使所述成膜靶材相对于所述第一端子和所述第二端子移动。

(5)

根据(1)至(4)中任一项所述的薄膜制造方法，进一步包括

通过在所述第一端子和所述第二端子上的电压施加时间来控制所述反应时间。

(6)

根据(5)所述的薄膜制造方法，进一步包括：

停止在所述第一端子和所述第二端子之间的电压施加；

冷却所述第一区域；和

控制所述反应时间，从而形成具有所需层数的薄膜。

(7)

根据(1)至(6)中任一项所述的薄膜制造方法，进一步包括：

进一步令所述成膜靶材与第三端子和第四端子接触；

通过在所述第三端子和所述第四端子之间施加电压，加热第二区域，该第二区域是在所述第三端子和所述第四端子之间所述成膜靶材的一个区域；

在所述第二区域中蒸发附着于所述成膜靶材的成膜原料；和

将蒸发的成膜原料提供至所述第一区域。

(8)

根据(7)所述的薄膜制造方法，进一步包括：

进一步令所述成膜靶材与第五端子和第六端子接触；

通过在所述第五端子和所述第六端子之间施加电压，加热第三区域，该第三区域是在所述第五端子和所述第六端子之间成膜靶材的一个区域；

将成膜原料提供至所述第三区域；和

通过控制反应时间，在所述第三区域中层压薄膜。

(9)

根据(8)所述的薄膜制造方法，进一步包括：

进一步令所述成膜靶材与第七端子和第八端子接触；

通过在所述第七端子和所述第八端子之间施加电压，加热第四区域，该第四区域是在所述第七端子和所述第八端子之间所述成膜靶材的一个区域；

在所述第四区域中蒸发附着于所述成膜靶材的成膜原料；和

将蒸发的成膜原料提供至所述第三区域。

(10)

根据(1)至(9)中任一项所述的薄膜制造方法，其中

所述反应时间是10分钟或更少。

(11)

根据(3)所述的薄膜制造方法，其中

以使得所述反应时间变为10分钟或更少这样的速度移动所述成膜靶材。

(12)

根据(3)所述的薄膜制造方法，其中

所述成膜靶材以每分钟10m或更低的速度移动。

(13)

根据(1)至(12)中任一项所述的薄膜制造方法，其中

所述第一区域在300k或更高的温度下被加热。

(14)一种薄膜制造设备，包括：

第一端子；

第二端子；

第一电源，所述第一电源在所述第一端子和所述第二端子之间施加电压；

第三端子；

第四端子；

第二电源，所述第二电源在所述第三端子和所述第四端子之间施加电压；和

传送机构，所述传送机构在使成膜靶材与所述第一端子、所述第二端子、所述第三端子和所述第四端子接触的同时传送所述成膜靶材，其中

提供所述第一端子、所述第二端子、所述第三端子和所述第四端子，使得作为在所述第一端子和所述第二端子之间所述成膜靶材的一个区域的第一区域与作为在所述第三端子和所述第四端子之间所述成膜靶材的一个区域的第二区域相对置。

(15)

根据(14)所述的薄膜制造设备，进一步包括：

第五端子；

第六端子；

第三电源，所述第三电源在所述第五端子和所述第六端子之间施加电压；

第七端子；

第八端子；和

第四电源，所述第四电源在所述第七端子和所述第八端子之间施加电压，其中

所述传送机构在使所述成膜靶材与所述第一端子、所述第二端子、所述第三端子、所述第四端子、所述第五端子、所述第六端子、所述第七端子和所述第八端子接触的同时传送所述成膜靶材，并且

提供所述第五端子、所述第六端子、所述第七端子和所述第八端子，使得作为在所述第五端子和所述第六端子之间所述成膜靶材的一个区域的第三区域与作为在所述第七端子和所述第八端子之间所述成膜靶材的一个区域的第四区域相对置。

(16)

根据(15)所述的薄膜制造设备，进一步包括：

腔室，所述腔室容纳所述第一端子、所述第二端子、所述第三端子、所述第四端子、所述第五端子、所述第六端子、所述第七端子和所述第八端子。

(17)一种光电转换元件的制造方法，所述光电转换元件具有薄膜并且包括光电转换膜、透明电极层和电荷存储电路，所述光电转换元件包括以下步骤作为制造所述薄膜的步骤：

令导电的成膜靶材与第一端子和第二端子接触；

通过在所述第一端子和所述第二端子之间施加电压，加热第一区域，该第一区域是在所述第一端子和所述第二端子之间所述成膜靶材的一个区域；

将成膜原料提供至所述第一区域；和

通过控制反应时间以形成具有所需层数的薄膜，而在所述第一区域中形成薄膜。

(18)

一种逻辑电路的制造方法，所述逻辑电路具有薄膜并且包括晶体管和布线电极，所述逻辑电路的制造方法包括以下步骤作为制造所述薄膜的步骤：

令导电的成膜靶材与第一端子和第二端子接触；

通过在所述第一端子和所述第二端子之间施加电压，加热第一区域，该第一区域是在所述第一端子和所述第二端子之间所述成膜靶材的一个区域；

将成膜原料提供至所述第一区域；和

通过控制反应时间以形成具有所需层数的薄膜，而在所述第一区域中形成薄膜。

(19)

一种发光元件的制造方法，所述发光元件具有薄膜并且包括发光层、缓冲层、透明电极层和薄膜晶体管，所述发光元件的制造方法包括以下步骤作为制造所述薄膜的步骤：

令导电的成膜靶材与第一端子和第二端子接触；

通过在所述第一端子和所述第二端子之间施加电压，加热第一区域，该第一区域是在所述第一端子和所述第二端子之间所述成膜靶材的一个区域；

将成膜原料提供至所述第一区域；和

通过控制反应时间以形成具有所需层数的薄膜，而在所述第一区域中形成薄膜。

(20)

一种光控元件的制造方法，所述光控元件具有薄膜并且包括光控制层和透明电极层，所述光控元件的制造方法包括以下步骤作为制造所述薄膜的步骤：

令导电的成膜靶材与第一端子和第二端子接触；

通过在所述第一端子和所述第二端子之间施加电压，加热第一区域，该第一区域是在所述第一端子和所述第二端子之间成膜靶材的一个区域；

将成膜原料提供至所述第一区域；和

通过控制反应时间以形成具有所需层数的薄膜，而在所述第一区域中形成薄膜。

参考标记列表

100、200、300、400、500薄膜制造设备

101、201、301、401、501腔室

102、202、302、402、502第一端子

103、203、303、403、503第二端子

404、504第三端子

405、505第四端子

506第五端子

507第六端子

508第七端子

509第八端子。