(57)【要約】      （修正有）【課題】誘電率、耐摩耗性、付着性、密度、耐食性、電気化学的性能およびそれらの組み合わせを含む多くのパラメータの性能を犠牲にせずに、導電層の厚さを、そしてそれによって使用する貴重な金属材料の量を、著しく減らす。【解決手段】薄い導電性コンポジット１０（例えばバイオセンサ電極）に関する。そして、導電層３０が基板２０に隣接して取り除いたポリマー膜基板を含む。導電層は、クリプトンおよび導電材料を含む。導電層は、約１５０ナノメートル以下の平均厚さを有する。導電層は、約３．０以下の正規化厚さ（ｔ／λ）を有する。更に、前記コンポジットは９７．０７７ｔ−１．０７１Ω／ｓｑ以下のシート抵抗を有し、ここでｔはナノメートル単位の前記導電層の厚さを表す。【選択図】図１
2020012838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．  ポリマー膜基板と、
ｂ．  前記基板に隣接して配置される導電層と
を含み、
ｃ．  前記導電層はクリプトンおよび導電材料を含み、
ｄ．  前記導電層は約１５０ナノメートル以下の平均厚さを有し、
ｅ．  前記導電層は約３．０以下の正規化厚さ（ｔ／λ）を有し、
ｆ．  前記コンポジットは９７．０７７ｔ−１．０７１Ω／ｓｑ以下のシート抵抗を有し、ここでｔはナノメートル単位の前記導電層の厚さを表す、
バイオセンサ電極。
【請求項２】
バイオセンサ電極を形成する方法であって、
ａ．  基板層を提供することと、
ｂ．  クリプトンを含むスパッタリングガスを用いたスパッタリング技術によって導電層を形成することと
を含み、
ｃ．  前記導電層は約１５０ナノメートル以下の平均厚さを有し、
ｄ．  前記導電層は約３．０以下の正規化厚さ（ｔ／λ）を有し、
ｅ．  前記コンポジットは、９７．０７７ｔ−１．０７１Ω／ｓｑ以下のシート抵抗を有し、ここでｔはナノメートル単位の前記導電層の厚さを表す、
方法。
【請求項３】
ａ．  基板と、
ｂ．  前記基板に隣接して配置される導電層と
を含み、
ｃ．  前記導電層は約１５０ナノメートル以下の厚さを有し、
ｄ．  前記導電層はスパッタリングガスからのスパッタリングされた原子および導電材料を含み、
ｅ．  前記導電層は少なくとも約１０．６１ｇ／ｃｍ３の正規化密度を有し、
ｆ．  前記コンポジットは、以下の、
ｉ．  前記導電層は約３．０以下の正規化厚さ（ｔ／λ）を有する、
ｉｉ．  前記コンポジットは９７．０７７ｔ−１．０７１Ω／ｓｑ以下のシート抵抗を有し、ここでｔはナノメートル単位の前記導電層の厚さを表す、
ｉｉｉ．  スパッタリングガスからの前記スパッタリングされた原子は、約５ナノメートルの深さで、ＳＩＭＳに従って測定される、少なくとも約１×１０５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の量で前記導電層に存在する、
ｉｖ．  前記コンポジットは約６５Ω・ｎｍ以下の抵抗率を有する、
ｖ．  前記コンポジットは、３ヵ月間の室温でのエージングの後で、４点プローブに従って測定される、約３０％以下のシート抵抗変化を有する、
ｖｉ．  前記コンポジットは、ボルタモグラムに示すように、そして、複数のサイクリックボルタンメトリ走査の間に測定されるように、１０サイクルの後で、約３０％以下の酸化ピークの電流密度および電位のシフトを有する、
ｖｉｉ．  前記導電層は、２５０のグラム荷重のサイクル当たり、約５０％以下のシート抵抗変化の耐摩耗性を有する、
ｖｉｉｉ．  前記導電層は、クロスハッチ測定に従って測定される少なくとも約５Ｂの剥離強度を有する、
ｉｘ．  前記導電層は、８７ミクロン以下のスクラッチ抵抗性を有する、
という特性のうち少なくとも２つを有する、
コンポジット。
【請求項４】
前記コンポジットは、以下の、
ｉ．  前記導電層は約３．０以下の正規化厚さ（ｔ／λ）を有する、
ｉｉ．  前記コンポジットは９７．０７７ｔ−１．０７１Ω／ｓｑ以下のシート抵抗を有し、ここでｔはナノメートル単位の前記導電層の厚さを表す、
ｉｉｉ．  スパッタリングガスからの前記スパッタリングされた原子は、約５ナノメートルの深さで、ＳＩＭＳに従って測定される、少なくとも約１×１０５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の量で前記導電層に存在する、
ｉｖ．  前記コンポジットは約６５以下のΩ・ｎｍの抵抗率を有する、
ｖ．  前記コンポジットは、３ヵ月間の室温でのエージングの後で、４点プローブに従って測定される、約３０％以下のシート抵抗変化を有する、
ｖｉ．  前記コンポジットは、ボルタモグラムに示すように、そして、複数のサイクリックボルタンメトリ走査の間に測定されるように、１０サイクルの後で、約３０％以下の酸化ピークの電流密度および電位のシフトを有する、
ｖｉｉ．  前記導電層は、２５０のグラム荷重のサイクル当たり、約５０％以下のシート抵抗変化の耐摩耗性を有する、
ｖｉｉｉ．  前記導電層は、クロスハッチ測定に従って測定される少なくとも約５Ｂの剥離強度を有する、
ｉｘ．  前記導電層は、０．５Ｎエリクセンテスタ荷重で、８７ミクロン以下のスクラッチ幅のスクラッチ抵抗性を有する、
という特性のうち少なくとも５つを有する、請求項３に記載のコンポジット。
【請求項５】
前記導電層は約５０ナノメートル以下の厚さを有する、請求項１〜４のいずれか１項に
記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【請求項６】
前記導電材料は、アルミニウム、炭素（例えばグラファイト）、コバルト、銅、金、インジウム、イリジウム、鉄、マグネシウム、ニッケル、ニオブ、オスミウム、パラジウム、プラチナ、レニウム、ロジウム、セレン、銀、タンタル、スズ、チタン、タングステン、バナジウム、ジルコニウム、それらの混合物、これらの元素の合金、これらの元素の酸化物、または、これらの元素の金属化合物を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【請求項７】
前記導電材料は、金（Ａｕ）を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【請求項８】
前記導電層は、クリプトンを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【請求項９】
前記導電層は、クリプトン、およびアルゴン、キセノン、ネオンまたはそれらの組み合わせの少なくとも１つを含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【請求項１０】
前記導電層は、基本的に前記導電材料およびクリプトンから成る、請求項１〜９のいずれか１項に記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【請求項１１】
クリプトンは、ＳＩＭＳに従って測定される、少なくとも約１×１０１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の量で前記導電層に存在する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【請求項１２】
前記スパッタリングガスは、クリプトン、およびアルゴン、キセノン、ネオンまたはそれらの組み合わせなどの別の希ガスを含む、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記スパッタリングガスは、クリプトンおよびアルゴンを含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記スパッタリングガスは、前記スパッタリングガスの全容積に基づいて、少なくとも約０．０５の容積分率のクリプトンを含む、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記スパッタリングガスは基本的にクリプトンから成る、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、導電薄膜コンポジットに関し、より詳細には、バイオセンサ電極として役立つ導電薄膜コンポジットに関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオセンサ電極において用いるような薄膜コンポジットは、通常可撓性基体の上に導電層を使用する。導電層は、貴金属を含む場合が多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
貴金属の価格が上昇するにつれて、薄膜コンポジットの貴金属の量を減少させるための努力がなされてきている。現在まで、使用する貴金属の量を薄膜コンポジットの誘電率または他の材料特性に有害な影響を与えずに減らそう、という努力はうまく実を結んでいない。
【０００４】
更にまた、問題を悪化させているのが、導電層は厚さが薄いと振る舞いが異なり、より厚い層ではうまく機能していたような好結果のアプローチを予測するのが、非常に困難であるか不可能でさえあるということである。例えば、１００ナノメートル未満および特に６０ナノメートル未満の厚さを有する導電層は、多くの材料特性においてそれより厚い層とは全く違った振る舞いをする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
驚くべきことに、本発明の発明者は、導電層の厚さを、そしてそれによって使用する貴重な金属材料の量を、誘電率、耐摩耗性、付着性、密度、耐食性、電気化学的性能およびそれらの組み合わせを含む多くのパラメータの性能を犠牲にせずに、著しく減らすことができた。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
実施形態は、例証として示すものであり、添付図面において制限されるものではない。
【図１】本開示の一実施例による、薄い導電性コンポジットを示す。
【図２】３１．２ナノメートルのＡｕ膜の４サイクルサイクリックボルタモグラムの図であり、可逆性かつ反復可能な酸化および還元処理を示す。
【図３】本開示の実施例１による、ナノメートル単位の導電層の厚さ対抵抗率のプロットを示す。
【図４】本開示の実施例１による、コンポジットの抵抗率対クリプトン容積分率のプロットを示す。
【図５】本開示の実施例１による、厚み対シート抵抗のプロットを示す。
【図６】本開示の実施例２による、厚み対スクラッチ幅のプロットを示す。
【０００７】
当業者は、図の要素が単純性および明快さのために図示されており、必ずしも一定の比率で描かれているわけではないと認識する。例えば、図の要素のいくつかの寸法は他の要素と比べて誇張されて、本発明の実施形態の理解を向上させるのを助けることができる。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図と組み合わせた以下の記述は、本願明細書において開示される教示を理解する際に助けとなるように提供される。以下の説明は、教示の特定の実装および実施形態に焦点を当てている。この焦点は、教示を記載する際に助けとなるように提供されており、教示の範囲または適用可能性上の制限と解釈されてはならない。しかしながら、他の実施形態は、本出願にて開示したような教示に基づいて使用することができる。
【０００９】
用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（含む）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含んで）」、「ｉｎｃｌｕｄｅｓ（備える）」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（備えて）」、「ｈａｓ（有する）」、「ｈａｖｉｎｇ（有して）」あるいはそれらの他のいかなる変化形も、特徴の非排他的な包含をカバーすることを意図している。例えば、特徴の列挙を含む方法、物品または装置は、それらの特徴だけに必ずしも限られているというわけではなく、はっきりと列挙されないか、またはこのような方法、物品または装置に固有でない他の特徴を含むことができる。更に、はっきりと反対に述べられない限り、「ｏｒ（または）」は、包含的な「または」を指すものであり、排他的な「または」を指すものではない。例えば、条件ＡまたはＢ、は以下のいずれか１つによって満たされる：Ａは真であり（または存在する）かつＢは偽である（または存在しない）、Ａは偽であり（または存在しない）かつＢは真である（または存在する）、そして、ＡおよびＢは両方とも真である（または存在する）。
【００１０】
また、「ａ（１つの）」または「ａｎ（１つの）」は、本願明細書において記載される要素およびコンポーネントを記載するために使用される。これは、単に便宜のため、そして、本発明の範囲の一般的な意味を与えることだけのために行うものである。この記述は、それが別の意味であるということが明白でない限り、１つ、少なくとも１つ、または単数形を含み、また、複数形も含み、その逆もあるとして、読まれなければならない。例えば、単一項目が本願明細書において記載されるときに、１つ以上の項目を単一項目の代わりに用いることができる。同様に、１つ以上の項目が本願明細書において記載される所で、単一項目はその１つ以上の項目と置換することができる。
【００１１】
他に定めない限り、本願明細書において用いられる全ての技術的および科学的用語は、本発明が帰属する分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。材料、方法および実施例は、例証を示すに過ぎず、制限的であることを意図してはいない。本願明細書において記載されていない範囲については、特定の材料および処理行為に関する多くの詳細は従来通りであり、導電薄膜技術の範囲内の教科書および他のソースで見つけることができる。
【００１２】
本開示は、非常に薄い厚さで改良された誘電率を有する導電薄膜コンポジットに関する。本概念は、本発明の範囲を説明しかつそれを限定はしない、以下で記載される実施形態を見ることによって、より良く理解される。
【００１３】
ここで図１を参照すると、本開示の一態様は、バイオセンサ電極のための導電薄膜コンポジットなどの、導電薄膜コンポジット１０に関する。導電性コンポジット１０は、基板２０および基板２０に隣接して配置した導電層３０を含むことができる。特定の実施形態において、例えば図１に図示されるように、導電性コンポジット１０は基本的に基板２０および導電層３０から成ることができ、ここで、導電層３０は基板層２０と直接隣接して、接触している。
【００１４】
基板は、導電薄膜コンポジットを作成することに役立ついかなる基板物質も含むことができる。特定の実施形態において、基板は、ポリマー膜を含むことができる。例えば、適切なポリマー膜は、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミドまたはそれらの組み合わせなどのポリオレフィンを含むことができる。更に、特定の実施形態で、適切なポリマー膜は、熱可塑性ポリマー薄膜として説明することができる。非常に特定の実施形態において、基板は、ポリエステル膜、例えばテレフタル酸ポリエチレン（ＰＥＴ）を含むことができる。
【００１５】
基板層は、望ましく薄い厚さを有することができる。例えば、特定の実施形態で、基板層は、約５００ミクロン以下、約４００ミクロン以下または約３５０ミクロン以下の厚ささえ有することができる。更なる実施形態において、基板層は、少なくとも約１ミクロン、少なくとも約１２ミクロンまたは少なくとも約１００ミクロンの厚ささえ有することができる。更に、基板層は、約１２ミクロンから約５００ミクロンまで、または、約１００ミクロンから約３５０ミクロンまでの範囲の厚ささえも有することができる。
【００１６】
特定の実施形態において、基板は、導電層の適用の前に熱処理することができる。熱処理は、導電層堆積プロセスの間、収縮を減らすことができ、および／または耐熱性を改善することができる。他の実施態様においては、基板は熱処理されることができない。
【００１７】
図１を再度参照すると、導電薄膜コンポジット１０は導電層３０を含む。
【００１８】
最も幅広い実施形態においては、導電層は、いかなる望ましい導電材料も含むことができる。特定の実施形態において、導電層は、導電材料、例えばアルミニウム、炭素（例えばグラファイト）、コバルト、銅、金、インジウム、イリジウム、鉄、マグネシウム、ニッケル、ニオブ、オスミウム、パラジウム、プラチナ、レニウム、ロジウム、セレン、銀、タンタル、スズ、チタン、タングステン、バナジウム、ジルコニウム、それらの混合物、これらの元素の合金、これらの元素の酸化物、または、これらの元素の金属化合物を含むことができる。
【００１９】
非常に特定の実施形態において、導電材料は貴金属を含むことができる。
【００２０】
なお更なる特定の実施形態において、導電材料は、金、パラジウムまたはそれらの組み合わせを含むことができる。ある種の実施形態では、導電材料は、金を含むことができるかまたは、基本的にそれから成ることさえできる。他の実施態様において、導電材料は、パラジウムを含むことができるかまたは、基本的にそれから成ることさえできる。
【００２１】
導電材料に加えて、導電層はスパッタリングガスからスパッタリングされた原子を更に含むことができる。例えば、導電層は、アルゴン、クリプトン、キセノン、ネオンまたはそれらの組み合わせを含むことができる。特定の実施形態において、導電層はクリプトンを含むことができる。更なる実施形態において、導電層は、クリプトンおよび別の元素（例えばアルゴンおよび／またはキセノン）を含むことができる。非常に特定の実施形態において、導電層は、基本的に導電材料およびクリプトンから成ることができる。なお更なる特定の実施形態において、導電層は、基本的に金および／またはパラジウムおよびクリプトンから成ることができる。
【００２２】
後で詳しく述べるように、本開示の特定の実施形態は導電薄膜コンポジットを形成する方法を含み、そして、それはユニークなスパッタリングプロセスを含むことができる。スパッタリングプロセスの結果は、導電材料の原子の間に圧縮されたスパッタリングガスからの、上記のスパッタリングされた原子の取り込みを含む。
【００２３】
事実、本開示の特定の実施形態の特定の利点は、特に薄膜バイオセンサ電極のための、スパッタリングガスとしてのクリプトンの使用、およびそれによるクリプトンの形成された導電層への取り込みである。下記の実施例において示されるように、スパッタリングガスとしてのクリプトンの非常に薄い導電性コンポジットにおける取り込みは、プロパティ（例えば誘電率、耐摩耗性、付着性、密度、耐食性、電気化学パフォーマンスおよびそれらの組み合わせ）の優位でかつ予想外の利点を呈した。これらの相当な改良は、薄い導電性コンポジットの作成が導電層の厚さの関数として、未曽有の性能を成し遂げることを可能にした。例えば、大幅に少ない量の導電材料（すなわち減少した厚さ）を使用しながら、最高水準技術に対して等価な性能を維持することができる。
【００２４】
従来技術において周知である二次イオン形質量分析法（ＳＩＭＳ）が、導電層の様々な深さでスパッタリングされた原子の含有量および組成を検出して、定量化するために、使用された。この能力によって、本発明者らは、スパッタリングされた原子の含有量を導電層の厚さにより制御するユニークなスパッタリングプロセスを開発することができた。
【００２５】
非常に特定の実施形態において、スパッタリングされた非導電性原子は、約５ナノメートルの深さで、ＳＩＭＳに従って測定される、少なくとも約１×１０１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、少なくとも約１×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、少なくとも約１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、少なくとも約１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、少なくとも約１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、または、少なくとも約１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３でさえある量で、導電層に存在することができる。更に、導電層は、約５ナノメートル、約１０ナノメートル、約２０ナノメートル、約３０ナノメートル、約４０ナノメートル、約５０ナノメートル、約６０ナノメートルまたは約７０ナノメートルでさえある深さで、ＳＩＭＳに従って測定される、スパッタリングされた非導電性原子の上記の詳述された含有量を有することができる。
【００２６】
この文書の全体にわたって記載されるように、導電層は望ましくは薄い厚さを有することができる。例えば、特定の実施形態で、導電層は、約１５０ナノメートル以下、約１２５ナノメートル以下、約１００ナノメートル以下、約８０ナノメートル以下、約７０ナノメートル以下、約６０ナノメートル以下、約５０ナノメートル以下、約４０ナノメートル以下、約３０ナノメートル以下、約２５ナノメートル以下または約２０ナノメートル以下の厚ささえ有することができる。特定の実施形態において、導電層は、１００ナノメートル以下の厚さを有することができる。非常に特定の実施形態において、導電層は、８０ナノメートル以下の厚さを有することができる。なおも非常に特定の実施形態において、導電層は、約４０ナノメートル以下の厚さを有することができる。更なる実施形態において、導電層は、少なくとも約０．１ナノメートル、少なくとも約０．５ナノメートル、少なくとも約１ナノメートル、少なくとも約３ナノメートル、少なくとも約５ナノメートルまたは少なくとも約１０ナノメートルでさえある厚さを有することができる。更に、導電層は、上で設けられている最小および最大のいずれかの範囲の厚さ、例えば約３ナノメートルから約１５０ナノメートルまでの範囲、または、約５ナノメートルから約１００ナノメートルまででさえある範囲を有することができる。
【００２７】
同様に、導電層は、望ましくは薄い正規化厚さを有することができる。導電層の正規化厚さは、ｔ／λを指し、ここで、ｔは膜厚さであり、そして、平均自由行程λは、Ｃ．  Ｋｉｔｔｅｌ，  Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  ｓｏｌｉｄ  ｓｔａｔｅ  ｐｈｙｓｉｃｓ，  Ｗｉｌｅｙ，  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，  ５ｔｈ  ｅｄｉｔｉｏｎ，  １９７６に従い、室温で３５．８ナノメートルである。
【００２８】
特定の実施形態において、導電層は、約５．０以下、約４．０以下、約３．０以下、約２．５以下、約２．０以下、約１．７５以下、約１．５以下、約１．２５以下、１．０以下または更に約０．７５以下でさえある、正規化厚さを有することができる。更なる実施形態において、導電層は、少なくとも約０．０１、少なくとも約０．１または少なくとも約０．２でさえある、正規化厚さを有することができる。更に、導電層は、上で設けられている最小および最大のいずれかの範囲の正規化厚さ、例えば約０．０１から約５．０までの範囲、または、約０．１から約３．０まででさえある範囲を有することができる。
【００２９】
本開示の実施形態による導電薄膜コンポジットは、他に類のない特徴、例えば他に類のない抵抗率、耐摩耗性、付着性、密度および耐食性を含むことができる。これまで、本願明細書において記載されるこのような薄い厚さで以下の詳述された抵抗率、耐摩耗性、付着性、密度および耐食性を有する導電性コンポジットを形成する方法は、知られていなかった。
【００３０】
本願明細書において記載されるように、導電薄膜コンポジットは、低抵抗率によって示されるような優れた誘電率を有する。抵抗率は、所与の材料がいかに強く電流の流れに対抗するかを定量化する真性的性質である。低抵抗率は、電荷の変化を確実に許容する材料を示す。本願明細書において使用する場合、抵抗率は、シート抵抗に膜厚さを乗算することによって算出され、ここで厚さは、来技術において周知であるように、誘導結合プラズマ光学発光分光測定法（ＩＣＰ−ＯＥＳ）によって測定される。
【００３１】
従って、特定の実施形態において、導電性コンポジットは、約６５Ω・ｎｍ以下、約６３Ω・ｎｍ以下、約６１Ω・ｎｍ以下、約５９Ω・ｎｍ以下、約５７Ω・ｎｍ以下、約５５Ω・ｎｍ以下、約５０Ω・ｎｍ以下、約４０Ω・ｎｍ以下、約３５Ω・ｎｍ以下、または、約３０Ω・ｎｍ以下でさえある、抵抗率を有することができる。更なる実施形態において、導電性コンポジットは、少なくとも約２５Ω・ｎｍ、少なくとも約３０Ω・ｎｍ、または、少なくとも約３５Ω・ｎｍでさえある、抵抗率を有することができる。更に、導電性コンポジットは、上で設けられている最小および最大のいずれかの範囲、例えば約３０Ω・ｎｍから約１００Ω・ｎｍの範囲、または、約４０Ω・ｎｍから約８０Ω・ｎｍでさえある範囲の、抵抗率を有することができる。
【００３２】
抵抗率が厚さで、そして、特に導電層の非常に薄い厚さにおいて変化し得るので、抵抗率は厚さの関数としての等式として示すことができる。例えば、特定の実施形態で、導電性コンポジットは、９７．０７７ｔ−０．０７１Ω・ｎｍ以下の抵抗率を有することができ、ここでｔはナノメートル単位の導電層の厚さを表す。更なる実施形態において、導電性コンポジットは、９７．０７７ｔ−０．０７１Ω・ｎｍより約５％小さいか、約１０％小さいか、約１５％小さいかまたは約２０％小さくさえある値以下の抵抗率を有することができ、ここでｔはナノメートル単位の導電層の厚さを表す。
【００３３】
コンポジットの導電性能を記述する別の方法は、コンポジットのシート抵抗を評価することである。抵抗率と対比してのシート抵抗の効用は、それが四端子感知測定（四点プローブ測定としても知られる）を使用して直接測定されるということである。シート抵抗は、コンポジット接点の拡大縮小の下で不変であり、従って大きさにおいて著しく異なるコンポジットの電気特性を比較するために用いることができる。本願明細書において使用する場合、シート抵抗は、従来技術において周知であるように、四端子感知測定（四点プローブ測定としても知られる）を使用して直接測定される。
【００３４】
シート抵抗が厚さで、そして、特に導電層の非常に薄い厚さにおいて変化し得るので、シート抵抗は厚さの関数としての等式として示すことができる。例えば、特定の実施形態で、導電性コンポジットは、９７．０７７ｔ−１．０７１Ω／ｓｑ以下のシート抵抗を有することができ、ここでｔはナノメートル単位の導電層の厚さを表す。更なる実施形態において、導電性コンポジットは、９７．０７７ｔ−１．０７１Ω／ｓｑより約５％小さいか、約１０％小さいか、約１５％小さいかまたは約２０％小さくさえある値以下のシート抵抗を有することができ、ここでｔはナノメートル単位の導電層の厚さを表す。
【００３５】
従って、特定の実施形態で、導電性コンポジットは、約３０Ω／ｓｑ以下、約２０Ω／ｓｑ以下、約１０Ω／ｓｑ以下、約５Ω／ｓｑ以下、約４Ω／ｓｑ以下、約３Ω／ｓｑ以下、約２Ω／ｓｑ以下、約１Ω／ｓｑ以下または約０．５Ω／ｓｑ以下でさえある、シート抵抗を有することができる。更なる実施形態において、導電性コンポジットは、少なくとも約０．０１Ω／ｓｑまたは少なくとも約０．１Ω／ｓｑでさえある、シート抵抗を有することができる。更に、導電性コンポジットは、上で設けられている最小および最大のいずれかの範囲、例えば約０．０１Ω／ｓｑから約５０Ω／ｓｑまで、または、０．１Ω／ｓｑから約１０Ω／ｓｑまででさえある範囲の、シート抵抗を有することができる。
【００３６】
特定の実施形態による導電性コンポジットは、望ましくは改良された耐食性を有することもできる。通常、導電薄膜コンポジットは、コンポジットの抵抗率が上昇して、このことにより導電性能を弱め得る時間経過による腐食という難点がある。更に、コンポジットの厚さを減らす試みは、コンポジットの耐食性を損なうことに結果としてなるだけだった。対照的に、本発明者らは驚くべきことに、本願明細書において記載される導電性コンポジットが本願明細書において記載される薄い厚さで、他に類のない耐食性を呈することができるということを発見した。
【００３７】
本願明細書において使用する場合、電気的安定度は、指定された時間間隔の間、室温でエージングした後のシート抵抗変化を測定することによって決定される。シート抵抗は、上記の通りに、すなわち４点プローブで測定される。
【００３８】
従って、特定の実施形態で、導電性コンポジットには、１日、７日、３０日、３ヵ月、６ヵ月または１年でさえある期間の室温でのエージングの後、約４０％以下、約３０％以下、約２０％以下、約１０％以下、約５％以下または約３％以下でさえある、シート抵抗変化があり得る。
【００３９】
本願明細書において記載される導電性コンポジットの特定の実施形態の別の改良は、導電層の増加した密度である。例えば、特定の実施形態で、導電層は、少なくとも約８ｇ／ｃｍ３、少なくとも約９ｇ／ｃｍ３または少なくとも約９．５ｇ／ｃｍ３でさえある密度を有することができる。更なる実施形態において、導電層は、約１９．３ｇ／ｃｍ３以下、約１９ｇ／ｃｍ３以下または約１８．５ｇ／ｃｍ３以下でさえある密度を有することができる。更に、導電層は、上で設けられている最小および最大の任意の範囲、例えば約９．５ｇ／ｃｍ３から約１８．５ｇ／ｃｍ３までの範囲の密度を有することができる。
【００４０】
密度改良を記述する別の方法は、正規化密度を算出することである。正規化密度は、容積密度によって膜密度を除算することにより決定される。導電層の導電材料の容積密度は、例えば、Ｃｕｔｎｅｌｌ，  Ｊｏｈｎ  Ｄ．  ａｎｄ  Ｋｅｎｎｅｔｈ  Ｗ．  Ｊｏｈｎｓｏｎ．  Ｐｈｙｓｉｃｓ  ４ｔｈ  Ｅｄｉｔｉｏｎ．  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ：  Ｗｉｌｅｙ．  １９９８：  ３０８において見ることができる。特定の例としては、金の容積密度は、１９．３０ｇ／ｃｍ３である。
【００４１】
従って、特定の実施形態で、導電層は、少なくとも約０．６、少なくとも約０．６５、少なくとも約０．７または少なくとも約０．７５でさえある、正規化密度を有することができる。更なる実施形態において、導電層は、約０．９９以下、約０．９５以下または約０．９０以下でさえある、正規化密度を有することができる。更に、導電層は、上で設けられている最小および最大の任意の範囲、例えば約０．７５から約０．９０までの範囲の正規化密度を有することができる。
【００４２】
本願明細書において記載される導電性コンポジットの特定の実施形態の更に別の改良は、改良された耐摩耗性である。耐摩耗性は、スクラッチングに抵抗するコンポジット能力の尺度である。本願明細書において使用する場合、耐摩耗性は、摩滅の後のシート抵抗変化に従って測定される。一旦摩滅されると、導電性コンポジットは伝導パフォーマンスを失い得る。概して、導電層の厚さを減らす従来の試みは、導電性コンポジットの耐摩耗性を弱める結果となっていた。対照的に、本発明者らは、導電層の厚さを減らすにもかかわらず所望の耐摩耗性が維持された、導電性コンポジット構造を、驚くべきことに発見した。
【００４３】
隆起摩耗、例えばモデル５１３０は、テーバー摩耗ＡＳＴＭ  Ｄ１０４４（ヘイズ）の類似の手順に則って、ヘイズの変化の代わりにシート抵抗変化をモニタすることによって導電性膜の耐摩耗性を試験するために、用いることができる。従って、特定の実施形態で、導電層は、２５０のグラム荷重のサイクル当たり、少なくとも約０．５％のシート抵抗変化の耐摩耗性評価を有することができる。更なる実施形態において、導電層は、２５０のグラム荷重のサイクル当たり、約５０％以下のシート抵抗変化の耐摩耗性評価を有することができる。更に、導電層は、上で設けられている最小および最大の任意の範囲の、例えば２５０のグラム荷重の１サイクル当たり約３％から約１０％までのシート抵抗変化の範囲の、耐摩耗性評価を有することができる。
【００４４】
本願明細書において記載される導電性コンポジットの特定の実施形態の更に別の改良は、改良されたスクラッチ抵抗性である。スクラッチ抵抗性は、スクラッチングに抵抗するコンポジット能力の別の尺度である。本願明細書において使用する場合、スクラッチ抵抗性は、エリクセン硬度試験ペンシル（例えばモデル３０８Ｓ）を使用して測定される。コンポジット膜の導電層は、０．５Ｎの荷重の下でペンシルを使用してスクラッチされる。導電性コンポジットに対するスクラッチ抵抗性は、顕微鏡を使用して測定されるコンポジット上のスクラッチの幅として報告される。より狭いスクラッチ幅でも、改良されたスクラッチ抵抗性は示される。
【００４５】
従って、特定の実施形態で、導電層は、幅８７ミクロンを以下のスクラッチ抵抗性を有することができる。更なる実施形態において、導電層は、幅８６ミクロン以下のスクラッチ抵抗性を有することができる。更に、導電層は、幅８５ミクロン以下のスクラッチ抵抗性を有することができる。
【００４６】
電極のスクラッチ抵抗性は、使われるときにバイオセンサがデジタル読取器システムに挿入され、電極がデジタル読取器システムの金属ピンとの電気的接触を実行することができるので、バイオセンサデバイスの性能に関連し得る、という点に留意すべきである。バイオセンサがデジタルリーダに挿入されるときに金属ピンがバイオセンサ電極上のスクラッチを引き起こす場合、誤った読取りまたは無測定となる場合がある。
【００４７】
本願明細書において記載される導電性コンポジットの特定の実施形態のなお更なる改良は、基板に対する導電層の改良された付着性である。概して、導電薄膜コンポジットは、基板からの導電層の層割れという難点があった。更に、導電層の厚さを減少させる試みは、基板に対する導電層の付着性を悪化させるだけだった。対照的に、本発明者らは、本願明細書において記載される範囲にまで厚さを減らしながらも、本開示の実施形態による導電性コンポジットが基板に対して改良された付着性を示すことができるということを、驚くべきことに発見した。
【００４８】
本願明細書において使用する場合、付着性は、ＡＳＴＭ  Ｄ３３５９の方法Ｂ（クロスハッチ）に従って測定される。特に、ユーザは、最初に膜側上に９０度のクロスハッチパターンを作り、次にＡＳＴＭ部品番号１１３２７−０２５６３＃５１５９６のテープを６０秒の間クロスハッチグリッド領域にしっかりと貼り付け、次にテープを約２秒の率でほぼ１２０度の角度で引き剥がす。ＡＳＴＭ３３５９−０２クラス４Ｂ（面積の５％未満が取り除かれる）での受容のための説明である。驚くべきことに、非常に薄い導電層が、従来得られているより非常に良好で、少なくともクラス５Ｂ（取り除かれた面積は全く無い）の付着性ランキングがあるとわかった。
【００４９】
更にまた、本願明細書において記載される導電性コンポジットの特定の実施形態の別の改良は、改良された電気化学特性である。導電性コンポジットの電気化学性能を定量化するために、複数のサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）操作を実行して結果を解析し、酸化ピークの電流密度および電位のシフトを判定することができる。本開示の実施形態は、複数のサイクリックボルタンメトリ操作の後の、酸化ピークの電流密度および電位の並外れたパーセンテージのシフトを示す。本願明細書において使用する場合、ＣＶは、一定の電位を維持した基準電極に対する作動電極（Ａｕ膜）の電位を循環させて、結果として生じる電流を測定することによって、実行される。例えば、３１．２ｎｍのＡｕ膜の４サイクルのサイクリックボルタモグラムは図２においてプロットされ、ここで、可逆および反復可能な酸化および還元処理が示され、バイオセンサ応用製品で採用することができる。
【００５０】
例えば、特定の実施形態で、導電性コンポジットは、ボルタモグラムに示すように、そして、複数のサイクリックボルタンメトリ走査の間に測定されるように、２、３、４、５、１０、または更に１００サイクル後でも、約４０％以下、約３０％以下、約２０％以下、約１０％以下、約５％以下または約３％以下でさえある、酸化ピークの電流密度および電位のシフトを有することができる。
【００５１】
本願明細書において記載される薄い導電性コンポジットは、ウインドウ膜層として、例えば、バイオセンサを含む多くの異なる応用製品、ならびに、高くかつ強い電気性能が非常に薄い厚さで要求される更なる応用製品に役立つことができる。
【実施例】
【００５２】
実施例１
導電薄膜コンポジットの複数のサンプルが作成されて、テストされた。全般に、Ｄｕｐｏｎｔ  Ｔｅｉｊｉｎ  ＦｉｌｍｓからのＭｅｌｉｎｅｘ  Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ  Ｆｉｌｍ（ＰＥＴ）基板が準備され、そして、導電層はロールツーロール法で基板上へスパッタリングした。複数のサンプルは、以下の堆積パラメータを有した。それから、サンプルは、抵抗率、シート抵抗および厚さを含む各種の特性に対してテストされた。これらの特性を測定するための検査法は、本願明細書において詳述する。以下の結果が得られた。
【００５３】
【表１】
2020012838.tif 000003
【００５４】
上記の結果は、図面においてもグラフとして表される。特に、図３は、導電層のナノメートルの厚さ対抵抗率のプロットを示す。図示するように、スパッタリングガスとしてクリプトンを使用することで、テストした厚さ全体にわたってコンポジットの抵抗率が大幅に改善した。
【００５５】
図４は、コンポジットの抵抗率対クリプトン容積分率のプロットを示す。図示するように、クリプトン含有量により抵抗率が大幅に改善した。
【００５６】
図５は、厚さ対シート抵抗のプロットを示す。図示するように、スパッタリングガスとしてクリプトンを使用することで、シート抵抗が大幅に改善した。
【００５７】
実施例２
導電薄膜コンポジットの複数のサンプルが作成されて、テストされた。全般に、Ｄｕｐｏｎｔ  Ｔｅｉｊｉｎ  ＦｉｌｍｓからのＭｅｌｉｎｅｘ  Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ  Ｆｉｌｍ（ＰＥＴ）基板が準備され、そして、導電層はロールツーロール法で基板上へスパッタリングした。ンプル１６、１７、１８および１９の導電層は、スパッタリングガスとしてアルゴンを使用してスパッタリングした。サンプル２０、２１、２２および２３の導電層は、スパッタリングガスとしてクリプトンを使用してスパッタリングした。各サンプルに対する導電層の厚さは、以下に提示して下いる。それからサンプルは、０．５Ｎの荷重の下で適用するエリクセン硬度テストペンシル、モデル３０８Ｓを使用して、スクラッチ抵抗性がテストされた。各スクラッチの幅は顕微鏡の下で測定され、以下の結果が得られた。
【００５８】
【表２】
2020012838.tif 000004
【００５９】
上記の結果は、図面においても視覚的に表される。特に、図６は、各サンプルに対するナノメートル単位の導電層の厚さ対スクラッチ幅のプロットを示す。図示するように、スパッタリングガスとしてクリプトンを使用することで全ての導電層厚さでスクラッチ幅が大幅に減少し、膜に対するスクラッチ抵抗性の改善を示した。
【００６０】
多くの異なる態様および実施形態が可能である。それらの態様および実施形態を以下に記載する。本仕様を読んだ後に、当業者は、それらの態様および実施形態が例証に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではないと理解するはずである。実施形態は、下記に列挙する項目のいずれか１つ以上に従うものであり得る。
【００６１】
実施形態１
ポリマー膜基板と、
前記基板に隣接して配置される導電層と
を含み、
前記導電層はクリプトンおよび導電材料を含み、
前記導電層は約１５０ナノメートル以下の平均厚さを有し、
前記導電層は約３．０以下の正規化厚さ（ｔ／λ）を有し、
前記コンポジットは９７．０７７ｔ−１．０７１Ω／ｓｑ以下のシート抵抗を有し、
ここでｔはナノメートル単位の前記導電層の厚さを表す、
バイオセンサ電極。
【００６２】
実施形態２
ポリマー膜基板と、
前記基板に隣接して配置される導電層と
を含み、
前記導電層はクリプトンおよび導電材料を含み、
前記導電層は９７．０７７ｔ−０．０７１Ω・ｎｍ以下の抵抗率を有し、
前記コンポジットは、９７．０７７ｔ−１．０７１Ω／ｓｑ以下のシート抵抗を有し、
ここでｔはナノメートル単位の前記導電層の厚さを表す、
バイオセンサ電極。
【００６３】
実施形態３
バイオセンサ電極を形成する方法であって、
基板層を提供することと、
クリプトンを含むスパッタリングガスを用いたスパッタリング技術によって導電層を形成することと
を含み、
前記導電層は約１５０ナノメートル以下の平均厚さを有し、
前記導電層は約３．０以下の正規化厚さ（ｔ／λ）を有し、
前記コンポジットは、９７．０７７ｔ−１．０７１Ω／ｓｑ以下のシート抵抗を有し、
ここでｔはナノメートル単位の前記導電層の厚さを表す、
方法。
【００６４】
実施形態４
基板と、
前記基板に隣接して配置される導電層と
を含み、
前記導電層はスパッタリングガスからのスパッタリングされた原子および導電材料を含み、
前記導電層は約１５０ナノメートル以下の厚さを有し、
スパッタリングガスからの前記スパッタリングされた原子は、約５ナノメートルの深さで、ＳＩＭＳに従って測定される、少なくとも約１×１０５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の量で前記導電層に存在し、
前記コンポジットは、約０．３Ω／ｓｑ以下のシート抵抗を有する、
コンポジット。
【００６５】
実施形態５
基板と、
前記基板に隣接して配置される導電層と
を含み、
前記導電層は約１５０ナノメートル以下の厚さを有し、
前記導電層はスパッタリングガスからのスパッタリングされた原子および導電材料を含み、
前記コンポジットは、以下の、
前記導電層は、約３．０以下の正規化厚さ（ｔ／λ）を有する、
前記コンポジットは９７．０７７ｔ−１．０７１Ω／ｓｑ以下のシート抵抗を有し、
ここでｔはナノメートル単位の前記導電層の厚さを表す、
スパッタリングガスからの前記スパッタリングされた原子は、約５ナノメートルの深
さで、ＳＩＭＳに従って測定される、少なくとも約１×１０５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の量で前記導電層に存在する、
前記コンポジットは約６５Ω・ｎｍ以下の抵抗率を有する、
前記コンポジットは、３ヵ月間の室温でのエージングの後で、４点プローブに従って測定される約３０％以下のシート抵抗変化を有する、
前記コンポジットは、ボルタモグラムに示すように、そして、複数のサイクリックボルタンメトリ走査の間に測定されるように、１０サイクルの後で、約３０％以下の酸化ピークの電流密度および電位のシフトを有する、
前記導電層は少なくとも約９．５ｇ／ｃｍ３の正規化密度を有する、
前記導電層は、２５０のグラム荷重のサイクル当たり、約５０％以下のシート抵抗変化の耐摩耗性を有する、
前記導電層はクロスハッチ測定に従って測定される少なくとも約５Ｂの剥離強度を有
する、
という特性のうち少なくとも２つを有する、
コンポジット。
【００６６】
実施形態６
前記導電層は、少なくとも約０．１ナノメートル、少なくとも約０．５ナノメートル、少なくとも約１ナノメートル、少なくとも約３ナノメートル、少なくとも約５ナノメートルまたは少なくとも約１０ナノメートルの厚ささえ有する、実施形態１〜５のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００６７】
実施形態７
前記導電層は、約１５０ナノメートル以下、約１２５ナノメートル以下、約１００ナノメートル以下、約８０ナノメートル以下、約７０ナノメートル以下、約６０ナノメートル以下、約５０ナノメートル以下、約４０ナノメートル以下、約３０ナノメートル以下、約２５ナノメートル以下または約２０ナノメートル以下の厚ささえ有する、実施形態１〜６のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００６８】
実施形態８
前記導電層は、約３ナノメートルから約１５０ナノメートルまで、または、約５ナノメートルから約１００ナノメートルまででさえある範囲の厚さを有する、実施形態１〜７のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００６９】
実施形態９
前記導電層は、約５．０以下、約４．０以下、約３．０以下、約２．５以下、約２．０以下、約１．７５以下、約１．５以下、約１．２５以下、１．０以下または更に約０．７５以下の正規化厚さを有する、実施形態１〜８のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００７０】
実施形態１０
前記導電層は、少なくとも約０．０１、少なくとも約０．１または少なくとも約０．２でさえある正規化厚さを有する、実施形態１〜９のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００７１】
実施形態１１
前記導電層は、約０．０１から約５．０まで、または、約０．１から約３．０まででさえある範囲の正規化厚さを有する、実施形態１〜１０のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００７２】
実施形態１２
前記導電材料は、アルミニウム、炭素（例えばグラファイト）、コバルト、銅、金、インジウム、イリジウム、鉄、マグネシウム、ニッケル、ニオブ、オスミウム、パラジウム、プラチナ、レニウム、ロジウム、セレン、銀、タンタル、スズ、チタン、タングステン、バナジウム、ジルコニウム、それらの混合物、これらの元素の合金、これらの元素の酸化物、または、これらの元素の金属化合物を含む、実施形態１〜１１のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００７３】
実施形態１３
前記導電材料は、金属を含む、実施形態１〜１２のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００７４】
実施形態１４
前記導電材料は、金（ＡＵ）を含む、実施形態１〜１３のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００７５】
実施形態１５
前記導電層は、クリプトンを含む、実施形態１〜１４のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００７６】
実施形態１６
前記導電層は、クリプトン、およびアルゴン、キセノン、ネオンまたはそれらの組み合わせの少なくとも１つを含む、実施形態１〜１５のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００７７】
実施形態１７
前記導電層は、基本的に前記導電材料およびクリプトンから成る、実施形態１〜１６のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００７８】
実施形態１８
前記導電層は、基本的にクリプトンから成る、実施形態１〜１７のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００７９】
実施形態１９
クリプトンは、約５ナノメートル、約１０ナノメートル、約２０ナノメートル、約３０ナノメートル、約４０ナノメートル、約５０ナノメートル、約６０ナノメートルまたは約７０ナノメートルでさえある深さで、ＳＩＭＳに従って測定される、少なくとも約１×１０１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、少なくとも約１×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、少なくとも約１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、少なくとも約１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、少なくとも約１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、または、少なくとも約１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３でさえある量で前記導電層に存在する、実施形態１〜１８のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００８０】
実施形態２０
前記コンポジットは、９７．０７７ｔ−１．０７１Ω／ｓｑ以下のシート抵抗を有し、
ここでｔはナノメートル単位の前記導電層の厚さを表す、実施形態１〜１９のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００８１】
実施形態２１
前記コンポジットは、９７．０７７ｔ−１．０７１Ω／ｓｑより約５％小さいか、約１０％小さいか、約１５％小さいかまたは約２０％小さくさえある値以下のシート抵抗を有し、ここでｔはナノメートル単位の前記導電層の厚さを表す、実施形態１〜２０のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００８２】
実施形態２２
前記コンポジットは、約３０Ω／ｓｑ以下、約２０Ω／ｓｑ以下、約１０Ω／ｓｑ以下、約５Ω／ｓｑ以下、約４Ω／ｓｑ以下、約３Ω／ｓｑ以下、約２Ω／ｓｑ以下、約１Ω／ｓｑ以下または約０．５Ω／ｓｑ以下でさえあるシート抵抗を有する、実施形態１〜２１のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００８３】
実施形態２３
前記コンポジットは、少なくとも約０．０１Ω／ｓｑまたは少なくとも約０．１Ω／ｓｑでさえあるシート抵抗を有する、実施形態１〜２２のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００８４】
実施形態２４
前記コンポジットは、約０．０１Ω／ｓｑから約５０Ω／ｓｑまで、または、約０．１Ω／ｓｑから約１０Ω／ｓｑまででさえある範囲のシート抵抗を有する、実施形態１〜２３のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００８５】
実施形態２５
前記コンポジットは、約９７．０７７ｔ−０．０７１Ω・ｎｍ以下の抵抗率を有し、ここでｔはナノメートル単位の前記導電層の厚さを表す、実施形態１〜２４のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００８６】
実施形態２６
前記コンポジットは、９７．０７７ｔ−０．０７１Ω・ｎｍより約５％小さいか、約１０％小さいか、約１５％小さいかまたは約２０％小さくさえある値以下の抵抗率を有し、ここでｔはナノメートル単位の前記導電層の厚さを表す、実施形態１〜２５のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００８７】
実施形態２７
前記コンポジットは、約６５Ω・ｎｍ以下、約６３Ω・ｎｍ以下、約６１Ω・ｎｍ以下、約５９Ω・ｎｍ以下、約５７Ω・ｎｍ以下、約５５Ω・ｎｍ以下、約５０Ω・ｎｍ以下、約４０Ω・ｎｍ以下、約３５Ω・ｎｍ以下または約３０Ω・ｎｍ以下でさえある抵抗率を有する、実施形態１〜２６のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００８８】
実施形態２８
前記コンポジットは、少なくとも約２５Ω・ｎｍ、少なくとも約３０Ω・ｎｍまたは少なくとも約３５Ω・ｎｍでさえある抵抗率を有する、実施形態１〜２７のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００８９】
実施形態２９
前記コンポジットは、約３０Ω・ｎｍから約１００Ω・ｎｍまで、または、約４０Ω・ｎｍから約８０Ω・ｎｍまででさえある範囲の抵抗率を有する、実施形態１〜２８のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００９０】
実施形態３０
前記コンポジットは、１日間、７日間、３０日間、３ヵ月間、６ヵ月間または１年間でさえある室温でのエージングの後で、４点プローブに従って測定される、約４０％以下、約３０％以下、約２０％以下、約１０％以下、約５％以下または約３％以下でさえあるシート抵抗変化を有する、実施形態１〜２９のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００９１】
実施形態３１
前記コンポジットは、ボルタモグラムに示すように、そして、複数のサイクリックボルタンメトリ走査の間に測定されるように、２、３、４、５、１０または１００サイクルの後でさえ、約４０％以下、約３０％以下、約２０％以下、約１０％以下、約５％以下または約３％以下でさえある酸化ピークの電流密度および電位のシフトを有する、実施形態１〜３０のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００９２】
実施形態３２
前記導電層は、約９．５ｇ／ｃｍ３から約１８．５ｇ／ｃｍ３までの範囲の密度を有する、実施形態１〜３１のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００９３】
実施形態３３
前記導電層は、２５０グラム荷重のサイクル当たり、約０．５％から約５０％までのシート抵抗変化の範囲の耐摩耗性を有する、実施形態１〜３２のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００９４】
実施形態３４
前記導電層は、ＡＳＴＭ  Ｄ３３５９の方法Ｂ（クロスハッチ）の下でのクロスハッチ測定に従って測定される、少なくとも約５Ｂの剥離強度を有する、実施形態１〜３３のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００９５】
実施形態３５
前記コンポジットは、基本的に前記基板層および前記導電層から成る、実施形態１〜３４のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００９６】
実施形態３６
前記基板層は、前記コンポジットの第１の最も外部の主要面を含み、前記導電層は、前記コンポジットの第２の最も外部の主要面を含む、実施形態１〜３５のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００９７】
実施形態３７
前記基板層は、その間に介在層無しに前記導電層と直接隣接している、実施形態１〜３６のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【００９８】
実施形態３８
前記基板層はポリマーを含む、実施形態１〜３７のいずれか１つに記載のコンポジットまたはデバイス。
【００９９】
実施形態３９
前記基板層は熱可塑性ポリマーを含む、実施形態１〜３８のいずれか１つに記載のコンポジットまたはデバイス。
【０１００】
実施形態４０
前記基板層はポリオレフィンを含む、実施形態１〜３９のいずれか１つに記載のコンポジットまたはデバイス。
【０１０１】
実施形態４１
前記基板層は、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミドまたはそれらの組み合わせを含む、実施形態１〜４０のいずれか１つに記載のコンポジットまたはデバイス。
【０１０２】
実施形態４２
前記基板層は、ポリエステルを含む、実施形態１〜４１のいずれか１つに記載のコンポジットまたはデバイス。
【０１０３】
実施形態４３
前記基板層は、ＰＥＴを含む、実施形態１〜４２のいずれか１つに記載のコンポジットまたはデバイス。
【０１０４】
実施形態４４
前記基板層は、少なくとも約１ミクロン、少なくとも約１２ミクロンまたは少なくとも約１００ミクロンでさえある厚さを有する、実施形態１〜４３のいずれか１つに記載のコンポジットまたはデバイス。
【０１０５】
実施形態４５
前記基板層は、約５００ミクロン以下、約４００ミクロン以下または約３５０ミクロン以下でさえある厚さを有する、実施形態１〜４４のいずれか１つに記載のコンポジットまたはデバイス。
【０１０６】
実施形態４６
前記基板層は、約１２ミクロンから約５００ミクロンまで、または、約１００ミクロンから約３５０ミクロンまででさえある範囲の厚さを有する、実施形態１〜４５のいずれか１つに記載のコンポジットまたはデバイス。
【０１０７】
実施形態４７
前記スパッタリングガスは、クリプトン、およびアルゴン、キセノン、ネオンまたはそれらの組み合わせなどの別の希ガスを含む、実施形態１〜４６のいずれか１つに記載の方法。
【０１０８】
実施形態４８
前記スパッタリングガスは、クリプトンおよびアルゴンを含む、実施形態１〜４７のいずれか１つに記載の方法。
【０１０９】
実施形態４９
前記スパッタリングガスは、前記スパッタリングガスの前記全容積に基づいて、少なくとも約０．０５、少なくとも約０．１、少なくとも約０．１５、少なくとも約０．２、少なくとも約０．２５、少なくとも約０．５、少なくとも約０．６、少なくとも約０．７５または少なくとも約０．９５でさえある容積分率のクリプトンを含む、実施形態１〜４８のいずれか１つに記載の方法。
【０１１０】
実施形態５０
前記スパッタリングガスは、基本的にクリプトンから成る、実施形態１〜４９のいずれか１つに記載の方法。
【０１１１】
実施形態５１
前記導電層は、連続的に、または、半連続的に形成される、実施形態１〜５０のいずれか１つに記載の方法。
【０１１２】
実施形態５２
前記導電層は、ロールツーロール連続プロセスで形成される、実施形態１〜５１のいずれか１つに記載の方法。
【０１１３】
実施形態５３
実施形態１〜５２のいずれか１つに記載の前記バイオセンサ電極またコンポジットを含む、バイオセンサ。
【０１１４】
実施形態５４
実施形態１〜５３のいずれか１つに記載の前記バイオセンサ電極またはコンポジットを含む、テストストリップ。
【０１１５】
実施形態５５
実施形態１〜５４のいずれか１つに記載の前記バイオセンサ電極またはコンポジットを含む、血糖テストストリップ。
【０１１６】
実施形態５６
実施形態１〜５５のいずれか１つに記載の前記バイオセンサ電極またはコンポジットを含む血糖テストストリップを含む、血糖監視システム。
【０１１７】
実施形態５７
前記コンポジットは、０／５Ｎのエリクセンテスタ荷重で８７ミクロン以下、８６ミクロン以下または８５ミクロン以下でさえあるスクラッチ幅のスクラッチ抵抗性を有する、実施形態１〜５６のいずれか１つに記載のバイオセンサ電極、コンポジットまたは方法。
【０１１８】
全般的説明または実施例における上記の動作の全てが必要とされるわけではなく、特定の動作の一部は必要とされない場合もあり、そして、記載される動作に加えて１つ以上の更なる動作が実行されてもよいことに注意されたい。また更に、動作が列挙される順序は、必ずしもそれらが実行される順序であるというわけではない。
【０１１９】
課題に対する利点、他の長所およびソリューションは、特定の実施例に関して上で記載されている。しかしながら、課題に対する利点、長所、ソリューション、および何らかの利点、長所またはソリューションを生じさせるかもしくは顕著にする特徴（複数可）は、いずれかまたは全ての請求項の、重要であるか、必要であるか、または本質的特徴として解釈されるというわけではない。
【０１２０】
本願明細書において記載される実施形態の仕様および説明図は、各種実施形態の構造の全般的な理解を提供することを意図している。本仕様および説明図は、本願明細書において記載される構造または方法を使用する装置およびシステムの、全ての要素および特徴の徹底的および総合的な記述として役割を果たすことを、意図していない。別々の実施形態は単一の実施形態の組合せで提供することもでき、そして、逆に、簡潔にするために単一の実施形態の文脈で記載される各種の特徴は、別々に、または任意の部分的組み合わせで提供することもできる。更に、範囲の形で述べられる値の参照は、その範囲の中のいずれの値も全て含む。多くの他の実施形態は、この仕様を読み込んだ後にだけ、当業者にとって明らかになり得る。他の実施形態は本開示を用いて導くことができ、それによって、構造的な置換、論理的な置換または別の変更は、本開示の範囲を逸脱しないで行うことができる。従って、本開示は、制限的であるというよりはむしろ例証的と考えるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年9月17日(2019.9.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンポジットを含むバイオセンサ電極であって、前記コンポジットは、
ａ．  ポリマー膜基板と、
ｂ．  前記基板に隣接して配置される導電層と、
を含み、
ｃ．  前記導電層はクリプトンおよび導電材料を含み、
ｄ．  前記導電層は約１５０ナノメートル以下の平均厚さを有し、
ｅ．  前記導電層は８７ミクロン以下のスクラッチ抵抗性を有し、ここで、前記導電層は０．５Ｎの荷重の下でエリクセン硬度試験ペンシルを使用してスクラッチされ、
ｆ．  前記導電材料は、アルミニウム、炭素、コバルト、銅、金、インジウム、イリジウム、鉄、マグネシウム、ニッケル、ニオブ、オスミウム、パラジウム、プラチナ、レニウム、ロジウム、セレン、銀、タンタル、スズ、チタン、タングステン、バナジウム、ジルコニウム、それらの混合物、これらの元素の合金、これらの元素の酸化物、または、これらの元素の金属的化合物を含む、
バイオセンサ電極。
【請求項２】
基板層と導電層とを含むコンポジットを含むバイオセンサ電極を形成する方法であって、
ａ．  前記基板層を提供することと、
ｂ．  クリプトンを含むスパッタリングガスを用いたスパッタリング技術によって前記導電層を形成することと、
を含み、
ｃ．  前記導電層は約１５０ナノメートル以下の平均厚さを有し、
ｄ．  前記導電層は８７ミクロン以下のスクラッチ抵抗性を有し、ここで、前記導電層は０．５Ｎの荷重の下でエリクセン硬度試験ペンシルを使用してスクラッチされ、
ｅ．  前記導電層は、アルミニウム、炭素、コバルト、銅、金、インジウム、イリジウム、鉄、マグネシウム、ニッケル、ニオブ、オスミウム、パラジウム、プラチナ、レニウム、ロジウム、セレン、銀、タンタル、スズ、チタン、タングステン、バナジウム、ジルコニウム、それらの混合物、これらの元素の合金、これらの元素の酸化物、または、これらの元素の金属的化合物を含む、
方法。
【請求項３】
前記導電層は約５０ナノメートル以下の厚さを有する、請求項１に記載のバイオセンサ電極。
【請求項４】
前記導電材料は、金（Ａｕ）を含む、請求項１に記載のバイオセンサ電極。
【請求項５】
前記導電層は、クリプトン、およびアルゴン、キセノン、ネオンまたはそれらの組み合わせの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のバイオセンサ電極。
【請求項６】
前記導電層は、基本的に前記導電材料およびクリプトンから成る、請求項１に記載のバイオセンサ電極。
【請求項７】
クリプトンは、ＳＩＭＳに従って測定される、少なくとも約１×１０１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の量で前記導電層に存在する、請求項１に記載のバイオセンサ電極。
【請求項８】
前記スパッタリングガスは、クリプトン、およびアルゴン、キセノン、ネオンまたはそれらの組み合わせなどの別の希ガスを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記スパッタリングガスは、クリプトンおよびアルゴンを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
前記スパッタリングガスは、前記スパッタリングガスの全容積に基づいて、少なくとも約０．０５の容積分率のクリプトンを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１１】
前記スパッタリングガスは基本的にクリプトンから成る、請求項２に記載の方法。
【外国語明細書】
2020012838000001.pdf