JP2010532717A - ナノチューブデバイスおよび製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2007年6月20日に出願された本願と同一の譲受人が所有する米国特許出願第11/765,788号明細書、「Method of Forming Nanotube Vertical Field Effect Transistor」に関連する主題を含み、上記出願の開示内容はすべて参照により本明細書に援用される。
本発明は、米空軍科学研究局に認定された助成金契約番号AFOSR Grant:FA9550−05−1−0461に基づく米国政府の補助を受けてなされたものである。米国政府は本発明に一定の権利を有する。
用いることができる。一般に、ナノチューブが束の形態で堆積するか個々のチューブの形態で堆積するかは、懸濁液の特質と各々の相対的な移動性とによって決まり、相対的な移動性は、それらの形状と開口部またはビア内部の接触面に向かう拡散に対する関連する抵抗とによって決まる。
。CNT210*は、各開口部206内に「長手方向に」向くように配置され、すなわち、CNT210*の長さは、開口部206の深さと同じ方向に沿っており、CNT210*の一端が導電層202と接触している。
σ=ε0εrE 式(1)
ここで、Eはアノードとカソードとの間の電界の大きさであり、ε0は自由空間の誘電率であり、εrは液体の相対誘電率である。
約100nmを上回る場合、最初に堆積したナノチューブの取り付けられていない端部は、依然として、さらなるナノチューブ堆積のための焦点であり得る。しかしながら、開口部の横方向寸法が十分に大きい場合、電界はまた、他のナノチューブも導電層402の露出面の他の位置に向ける。
補であり、それは、その直径が小さい(たとえば、細胞膜厚さに比べて)ことにより、プローブを用いて調査されている細胞に対する歪みを最小限にすることができるためである。
たレジスト603と導電部602の露出領域との上に、導電層604が堆積している。レジスト層603が図6Bの基板から除去されると、開口部606内部の導電層のみが残り、結果として図6Cに示す構造体となる。
めに、厚さが約2nm〜5nmの範囲である絶縁材料のコンフォーマルな膜612を形成してもよい。この封止膜に好適な材料には、SiNxまたは好適なポリマー、たとえばポリテトラフルオロエチレンがある。
る。
Claims (22)
- ナノチューブを堆積させる方法であって、
(a)構造体の上に開口部によって領域を画定するステップと、
(b)前記領域に電気泳動によって堆積させるナノチューブの数を制御するように前記開口部を構成するステップと、
(c)電気泳動によって前記領域に前記数のナノチューブを堆積させるステップと、
を含む、方法。 - ステップ(b)が、
前記開口部を、前記領域に堆積させるナノチューブのパターンおよび間隔のうちの少なくとも一方を制御するように構成するステップ
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - ステップ(b)が、
堆積させるナノチューブの前記数を制御するように長さ、幅および深さの組合せを有する前記開口部を提供するステップ
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - ステップ(b)が、
電気泳動により前記領域に1つのナノチューブのみを堆積させることができるようにする横方向寸法を有する前記開口部を提供するステップ
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記開口部の前記横方向寸法が約100nm未満である、請求項4に記載の方法。
- 前記開口部が、幅が約100nm未満であり、長さがその長さ方向に沿った少なくとも2つのナノチューブの堆積を可能にするように十分大きい、溝穴として構成される、請求項1に記載の方法。
- ステップ(b)が、
(b1)前記開口部の少なくとも1つのパラメータの関数として有限要素解析を行うことにより、前記開口部に近接する電界分布を得るステップと、
(b2)前記領域に前記数のナノチューブを堆積させるのに好適な前記開口部の構造を選択するステップと、
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 堆積させる前記ナノチューブに対する少なくとも1つのパラメータが、前記有限要素解析に含まれる、請求項7に記載の方法。
- 前記ナノチューブがカーボンナノチューブである、請求項1に記載の方法。
- ステップ(a)が、
(a1)金属層の上の絶縁層を前記構造体に提供するステップと、
(a2)前記金属層に前記領域を画定するように前記絶縁層を通して前記開口部を形成するステップと、
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - ステップ(c)が、
(c1)前記構造体を、ナノチューブを含む電解質流体にさらすステップと、
(c2)前記金属層にバイアス電圧を印加するステップと、
(c3)前記開口部内の前記金属層と接触するように前記数のナノチューブを垂直向きに堆積させるステップと、
をさらに含む、請求項10に記載の方法。 - ナノチューブの前記数は1である、請求項11に記載の方法。
- 前記ナノチューブが前記開口部内において実質的に中心に配置されるように堆積する、請求項12に記載の方法。
- ステップ(c)が、
(c4)前記電解質流体に金属電極を提供するステップと、
(c5)前記金属層に対し前記金属電極に正のバイアスを提供するステップと、
をさらに含む、請求項11に記載の方法。 - 前記金属層に対する前記金属電極の向きを調整することにより、前記開口部内の前記ナノチューブの向きを制御するステップ
をさらに含む、請求項14に記載の方法。 - 前記開口部の高さ対幅の比が、少なくとも約0.18である、請求項1に記載の方法。
- 基板上に形成される金属接点の上の絶縁層と、
前記絶縁層に形成される開口部であって、前記金属接点まで延在しかつ前記金属接点における領域を画定する、開口部と、
前記開口部内に堆積し、かつ前記領域の実質的に中心において前記領域と接触する第1端と、試料と相互作用する官能基を有する分子に結合された第2端とを有する、ナノチューブと、
を具備する、ナノチューブベースセンサ。 - 化学センサまたはバイオセンサのうちの一方である、請求項17に記載のデバイス。
- 前記ナノチューブがカーボンナノチューブである、請求項17に記載のデバイス。
- 前記センサが、前記ナノチューブを包囲する絶縁層をさらに具備する、請求項17に記載のデバイス。
- カーボンナノチューブベースデバイスを形成する方法であって、
導電層の上に絶縁層が形成された基板を提供するステップと、
前記絶縁層を通して開口部を形成することにより、前記導電層の領域を露出させるステップと、
カーボンナノチューブを含む電解質流体に前記基板を浸漬させるステップと、
前記電解質流体に金属電極を提供するステップと、
前記導電層および前記金属電極にバイアス電圧を印加するステップと、
少なくとも1つのカーボンナノチューブを、前記領域に対して実質的に垂直な向きに堆積させるステップであって、前記カーボンナノチューブの一端が前記領域の中心に近接して前記領域に接触する、ステップと、
を含む、方法。 - 前記少なくとも1つのカーボンナノチューブが堆積した前記基板を、さらなる処理のためにプラズマ処理システムに提供するステップと、
前記導電層と前記プラズマ処理システムの電極との間に電界を印加することにより、前記少なくとも1つの堆積したカーボンナノチューブを所望の向きに再度位置合せするステップと、
をさらに含む、請求項21に記載の方法。
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