(57)【要約】  パターニングされたセラミック薄膜（１０）は、イオン伝導性セラミック、電極、ハードセラミックコーティング、透明導電性酸化物、透明半導電性酸化物、強誘電性酸化物、及び誘電性酸化物として有用である。そのセラミック薄膜（１０）は液体前駆体溶液から形成することができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターニングされたセラミック薄膜（１０）を形成する方法であって：
基材（１４）上に液体前駆体溶液を付着させ、それによって液体薄膜（１２）を形成することであって、前記液体前駆体溶液が、フォトレジスト中に溶解している少なくとも１つの可溶性金属塩を有する、形成すること；
前記液体薄膜（１２）をパターニングすること；及び
前記パターニングされた液体薄膜（２０、２０’）を加熱し、それによって前記パターニングされたセラミック薄膜（１０）を形成すること、
を包含し、
前記パターニングされたセラミック薄膜（１０）が、イオン伝導セラミック、電極、ハードセラミックコーティング、透明導電性酸化物、透明半導電性酸化物、強誘電性酸化物、及び誘電性酸化物のうちの少なくとも１つとして用いるように構成される、方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの可溶性金属塩が、金属カチオン及び塩アニオンを含み、前記塩アニオンが、硝酸塩、硫酸塩、塩化物及び／又はその混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの可溶性金属塩が、前記フォトレジスト内に実質的に完全に溶解しており、前記液体前駆体溶液が実質的に完全に混和性である、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記液体前駆体溶液内に少なくとも１つの添加剤が混合されている、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記フォトレジストが、ジアクリレート、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリ（４−ビニルフェノール）、ポリ（４−ヒドロキシスチレン）、ＤＮＱ（ジアゾナフトキノン）−ノボラック及びその混合物のうちの少なくとも１つである、請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
パターニングすることが、
前記液体薄膜（１２）の所定の部分をマスクすることであって、前記液体薄膜（１２）がマスクされた部分（２２）とマスクされていない部分（２４）とを有する、マスクすること；
前記液体薄膜（１２）を光源（１８）に露光することであって、それによって前記マスクされた部分（２２）及び前記マスクされない部分（２４）のうちの一方が硬化する、露光すること；及び
硬化していない部分を除去すること、
を含む、請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記硬化していない部分を除去する前に、前記露光された液体薄膜（１２）を約５０℃〜約２５０℃の範囲の温度において加熱乾燥することをさらに含む、請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記除去することが、溶媒剥離によって達成される、請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記加熱することが、約５４０℃〜約１０５０℃の範囲の温度において、前記パターニングされた液体薄膜（２０、２０’）を燃焼させることによって達成される、請求項１〜８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記基材（１４）が、シリコン、単結晶シリコン、多結晶シリコン、酸化シリコン含有誘電体基材、アルミナ、サファイア、セラミック及び／又はその混合物である、請求項１〜９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記パターニングされたセラミック薄膜（１０）が、或る線幅（Ｗ）を有し、前記線幅（Ｗ）が、約０．５μｍ〜約２ｍｍの範囲にある、請求項１〜１０の何れか一項に記載の方法。
【請求項１２】
燃料電池（１００）であって：
前記燃料電池（１００）内に動作可能に配置される少なくとも１つの電極（２６、３０）と；
前記少なくとも１つの電極（２６、３０）と電気化学的に接触している電解質（２８）と、
を含んで成り、
前記電極（２６、３０）及び前記電解質（２８）の少なくとも一方が、パターニングされたセラミック薄膜（１０）を含み、前記パターニングされたセラミック薄膜（１０）が、
基材（１４）上に液体前駆体溶液を付着させ、それによって液体薄膜（１２）を形成することであって、前記液体前駆体溶液が、フォトレジスト中に溶解している少なくとも１つの可溶性金属塩を有する、形成すること；
前記液体薄膜（１２）をパターニングすること；及び
前記パターニングされた液体薄膜（２０、２０’）を加熱し、それによって前記パターニングされたセラミック薄膜（１０）を形成すること、
を包含するプロセスによって生成される、燃料電池。
【請求項１３】
前記電極（２６、３０）が、燃料極（２６）又は空気極（３０）である、請求項１２に記載の燃料電池。
【請求項１４】
電子デバイス（Ｌ、Ｓ）であって：
負荷（Ｌ）と；
前記負荷（Ｌ）に接続される請求項１２又は１３に記載の燃料電池（１００）と、
を含んで成る、電子デバイス。
【請求項１５】
パターニングされたセラミック薄膜（１０）を使用する方法であって、前記パターニングされたセラミック薄膜（１０）が：
基材（１４）上に液体前駆体溶液を付着させ、それによって液体薄膜（１２）を形成することであって、前記液体前駆体溶液が、フォトレジスト中に溶解している少なくとも１つの可溶性金属塩を有する、形成すること；
前記液体薄膜（１２）をパターニングすること；及び
前記パターニングされた液体薄膜（２０、２０’）を加熱し、それによって前記パターニングされたセラミック薄膜（１０）を形成すること；
を包含するプロセスによって形成されており、
前記パターニングされたセラミック薄膜（１０）を使用する方法が、デバイス（Ｌ、Ｓ）内に前記パターニングされたセラミック薄膜（１０）を動作可能に配置することを含み、前記パターニングされたセラミック薄膜（１０）が、イオン伝導性セラミック、電極、ハードセラミックコーティング、透明導電性酸化物、透明半導電性酸化物、強誘電性酸化物、及び誘電性酸化物のうちの少なくとも１つを構成する、方法。
【請求項１６】
燃料電池（１００）を使用する方法であって：
前記燃料電池（１００）を負荷（Ｌ）に動作可能に接続することを含み、前記燃料電池（１００）が、パターニングされたセラミック薄膜（１０）を含む電極（２６、３０）及び電解質（２８）のうちの少なくとも１つを含み、前記パターニングされたセラミック薄膜（１０）が、
基材（１４）上に液体前駆体溶液を付着させ、それによって液体薄膜（１２）を形成することであって、前記液体前駆体溶液が、フォトレジスト中に溶解している少なくとも１つの可溶性金属塩を有する、形成すること；
前記液体薄膜（１２）をパターニングすること；及び
前記パターニングされた液体薄膜（２０、２０’）を加熱し、それによって前記パターニングされたセラミック薄膜（１０）を形成すること、
を包含するプロセスによって形成される、方法。
【請求項１７】
セラミック薄膜（１０）であって：
或るパターンを有する金属有機液体前駆体溶液と；
その中に前記パターンを有する前記セラミック薄膜（１０）へと前記前駆体溶液を変換するための手段と、
を含んで成り、
前記セラミック薄膜が、イオン伝導性セラミック、電極、ハードセラミックコーティング、透明導電性酸化物、透明半導電性酸化物、強誘電性酸化物、及び誘電性酸化物のうちの少なくとも１つとして用いるように構成されている、セラミック薄膜。
【請求項１８】
パターニングされたセラミック薄膜（１０）を形成する方法であって：
基材（１４）上に液体前駆体溶液を付着させ、それによって液体薄膜（１２）を形成することであって、前記液体前駆体溶液が、フォトレジスト中に溶解している少なくとも１つの可溶性金属塩を有し、前記少なくとも１つの可溶性金属塩が、前記フォトレジスト中に実質的に完全に溶解しており、前記液体前駆体溶液が、実質的に完全に混和性である、形成すること；
前記液体薄膜（１２）をパターニングすることであって、
前記液体薄膜（１２）の所定の部分をマスクすることであって、前記液体薄膜（１２）がマスクされた部分（２２）とマスクされていない部分（２４）とを有する、マスクすること；
前記液体薄膜（１２）を光源（１８）に露光することであって、それによって前記マスクされた部分（２２）及び前記マスクされていない部分（２４）のうちの一方が硬化する、露光すること；及び
前記硬化していない部分を除去すること、
を含む、パターニングすること；並びに
前記パターニングされた液体薄膜（２０、２０’）を、有機物質を実質的に除去するのに十分な温度で燃焼し、それによって前記パターニングされたセラミック薄膜（１０）へとすること、
を包含し、
前記パターニングされたセラミック薄膜（１０）が、イオン伝導性セラミック、電極、ハードセラミックコーティング、透明導電性酸化物、透明半導電性酸化物、強誘電性酸化物、及び誘電性酸化物のうちの少なくとも１つとして用いるように構成される、方法。
【請求項１９】
前記液体薄膜（１２）が、約０．０５μｍ〜約０．５μｍの範囲の厚みを有する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記パターニングされたセラミック薄膜（１０）が、約０．２μｍ〜約０．３μｍの範囲の厚みを有する、請求項１８又は１９の何れかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、燃料（限定はしないが、水素、プロパン、メタン、一酸化炭素などを含む）と酸化剤との、電気及び熱への電気化学エネルギー変換を利用する。燃料電池は、携帯用電源として、一次電池及び二次電池に取って代わり得るものとして期待されている。燃料電池では、燃料（通常、水素の発生源を含む）は、通常は酸素の発生源で酸化され、（主に）水及び二酸化炭素が生成される。燃料極における酸化反応では電子が遊離し、その反応を、電子を消費する空気極での還元反応と組み合わせることにより、負荷を通る有用な電圧及び電流がもたらされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
燃料電池は、モータ、ライト、電気機器などに電源を供給するために用い得る直流（ＤＣ）電圧を与える。固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）は、燃料電池の１つのタイプであり、携帯用途において有用である。高性能の燃料電池デバイスを得るために一般的に望ましい材料特性によって、それら燃料電池デバイスの製造はかなり困難なものとなっている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
図面においては、同様の符号は、必ずしも同じではないが、同様の構成要素に対応する。簡潔にするために、予め説明した機能を有する符号は、それらの番号が現われる後続の図面では必ずしも説明しない場合がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
パターニング及び加熱技法と共に液体前駆体溶液を用いることにより、比較的簡単に、迅速に、且つ効率的に、新規のパターニングされたセラミック薄膜を形成し得ることを見出した。これらのパターニングされたセラミック薄膜は、イオン伝導性セラミック、燃料電池内のパターニングされた電極、ハードセラミックコーティング、透明導電性酸化物、及び透明半導電性酸化物をはじめとする、種々の応用形態において用いることができる。
【０００６】
ここで図１Ａを参照すると、パターニングされたセラミック薄膜を形成するための一実施形態は、基材１４上に液体前駆体溶液を付着させて、液体薄膜１２を形成するステップを包含する。
【０００７】
基材１４のために任意の適切な材料を選択できることを理解されたい。一実施形態では、基材１４は、単結晶シリコン、多結晶シリコン、酸化シリコン含有誘電体基材、アルミナ、サファイア、セラミック及び／又はその混合物である。本発明の他の実施形態では、シリコンウェーハが最適な基材１４である。
【０００８】
一実施形態では、液体前駆体溶液は、フォトレジスト中に、１つ又は複数の金属塩を溶解させることによって生成される。望ましい電気的、化学的及び／又は機械的性能、及び／又は信頼性を有するような、パターニングされたセラミック薄膜を過度に汚さない、任意の適切な金属塩（限定はしないが、金属塩の塩成分の例には、硝酸塩、硫酸塩及び／又は塩化物が含まれる）を選択し得ることを理解されたい。一実施形態では、金属塩は、硝酸セリウム及び／又は硝酸サマリウムである。
【０００９】
多くの金属塩が水溶性である。それ故、金属塩の溶解は、水溶性のフォトレジストが用いられるなら、容易に達成されるであろう。しかしながら、ほとんどのフォトレジストは水溶性ではない。フォトレジストは金属塩のキャリアとしての役割を果たすことができることを理解されたい。
【００１０】
場合によっては、フォトリソグラフィにおいて用いられるいくつかの標準的なフォトレジストは、本発明の実施形態に適していない場合もあることを理解されたい。場合によっては、本発明の実施形態において有用なフォトレジストを、従来のフォトレジストの代わりに用いる結果として、加熱後に適切なセラミック薄膜が形成されない場合もあることを理解されたい。どの理論にも囚われるわけではないが、望ましいフォトレジストは、金属カチオンを安定化させて、実質的に均質な液体前駆体溶液の生成を促進することができる官能基を有するものと考えられる。限定はしないが、適切なフォトレジストの一例は、金属カチオンを配位結合するための役割を果たし得る、反復単位の末端にケトン基を有するフォトレジストである。限定はしないが、本発明の実施形態において適するフォトレジストの例は、ジアクリレートである。一実施形態では、フォトレジストは、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリ（４−ビニルフェノール）、ポリ（４−ヒドロキシスチレン）、及び／又は任意のＤＮＱ（ジアゾナフトキノン）−ノボラック系レジストである。
【００１１】
用いられる金属塩の量は、選択した金属塩及びその溶解度に依存することを理解されたい。一実施形態では、フォトレジストに対する金属塩の濃度は、フォトレジスト１リットル当たり最大約５モルの金属とすることができる。
【００１２】
液体前駆体溶液は、フォトレジスト中に金属塩が実質的に完全に溶解している真の意味での溶液であることを理解されたい。完全に混和性の液体前駆体溶液を得るために、実質的に全ての固形物がフォトレジストに溶解するまで、その溶液を混合することができる。実質的に混和性の溶液は、一般的に、その中に粉末微粒子を全く含まない。そのような完全に混和性の溶液は多くの理由から好都合であり、例えば、パターニングされるべき線幅が、粉末微粒子の大きさ以下である場合に好都合であろう。
【００１３】
一般的に、金属塩をフォトレジストに概ね完全に溶解するのにかかる時間は、用いられる材料に依存する。本発明の一実施形態では、全溶解時間は約２時間である。金属塩が実質的に完全に溶解しない場合には、結果として生じる液体薄膜１２は、望ましくない不均質な特性を有する可能性がある。
【００１４】
本発明の一実施形態では、液体前駆体溶液を基材１４上に付着する前に、任意選択的に、液体前駆体溶液に１つ又は複数の添加剤を混ぜることができる。添加剤を混ぜることによって、液体前駆体溶液が基材１４に被着された（applied）後の熱硬化及び紫外線硬化を支援することができる。任意の適切な添加剤を選択できることを理解されたい。一実施形態では、適切な光開始剤添加剤は、限定はしないが、２，５ジメチル２，５−ジ−ｔ−ブチルペルオキシヘキサン（アトフィナ・ケミカルズ社（ATOFINA Chemicals Inc.）（ペンシルバニア州、フィラデルフィア）から商品名ＬＵＰＥＲＯＸ  １０１で市販）、α，α−ジメトキシ−α−フェニルアセトフェノン（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社（Ciba Specialty Chemicals）（ニューヨーク州、テリータウン）から商品名ＩＲＧＡＣＵＲＥ  ６５１で市販）、及び／又はその混合物を含む。
【００１５】
本発明の一実施形態では、液体前駆体溶液は、限定はしないが、スピンコーティング、スクリーン印刷、ディップコーティング、メニスカスコーティング及びスプレーコーティングをはじめとする付着技術を用いて、基材１４上に付着される。スピンコーティングは一般的に、非常に薄い膜厚及び細かく複雑な幾何学的形状を形成する。一実施形態では、薄膜厚は、約１μｍ以下である。スクリーン印刷は、一般的に、より厚い膜厚及びより大きな幾何学的形状を形成する。他の実施形態では、その厚い膜厚は、約１０μｍ以上である。
【００１６】
一実施形態では、液体薄膜１２は、約０．０５μｍ〜約０．５μｍの範囲の厚みを有する。他の実施形態では、液体薄膜１２は、約０．２５μｍの厚みを有する。
【００１７】
本発明の一実施形態に従って、より厚い薄膜１２は、基材１４上に液体前駆体溶液の多数の層１２を付着することによって形成できることに留意されたい。
【００１８】
ここで図１Ｂを参照すると、本発明のその実施形態の方法は、さらに、液体薄膜１２をパターニングするステップを含む。液体薄膜１２は、任意の適切な形状、大きさ及び／又は構造にパターニングできることを理解されたい。
【００１９】
液体薄膜１２をパターニングするために、任意の適用可能なネガ型又はポジ型フォトリソグラフィ技法を選択することができる。
【００２０】
一実施形態では、パターニングは、液体薄膜１２の一部をマスクするステップを含む。マスク１６は液体薄膜１２上に配置され、液体薄膜１２の一部２２がマスクされ、液体薄膜１２の他の部分２４はマスクされないようにする。
【００２１】
パターニングするステップはさらに、その上にマスク１６がある状態で、液体薄膜１２を光源１８に露光するステップを含む。任意の適切な光源１８を用いることができることを理解されたい。本発明の一実施形態では、ＵＶランプ（３６５ｎｍ、２００Ｗ／ｌｉｎ．ｉｎ）にて、液体薄膜１２は露光される。光源１８は、液体薄膜１２のマスクされた部分２２、マスクされていない部分２４のいずれかを硬化させる（ポジ型フォトリソグラフィが用いられるか、ネガ型フォトリソグラフィが用いられるかに依存する）。
【００２２】
限定はしないが、図１Ｂは、ポジ型フォトリソグラフィ技法が用いられる、本発明の一実施形態の例である。この技法を用いる場合、液体薄膜１２のマスクされた部分２２は硬化し、液体薄膜１２のマスクされていない部分２４は硬化しない。
【００２３】
本発明の一実施形態では、液体薄膜１２が光源１８に露光された後に、本方法はさらに、任意選択的に、液体薄膜１２を加熱乾燥するステップを含むことができる。露光後の加熱乾燥には、低温での加熱乾燥を用いることができることを理解されたい。一実施形態では、加熱乾燥温度は約５０℃〜約２５０℃の範囲を有する。他の実施形態では、加熱乾燥温度は約１００℃である。
【００２４】
ここで図１Ｃを参照すると、本発明の方法の一実施形態では、パターニングするステップはさらに、液体薄膜１２の硬化していない部分を除去して、パターニングされた液体薄膜２０を残すステップを含む。液体薄膜１２の硬化していない部分の除去は、限定はしないが、溶媒剥離をはじめとする、任意の適切な手段によって達成できることを理解されたい。一実施形態では、除去は、液体薄膜１２の硬化していない部分をイソプロピルアルコールに溶解することによって実施される。
【００２５】
一実施形態では、本方法は、パターニングされた液体薄膜２０を加熱して、液体前駆体溶液から、残った有機化合物を除去するステップを含む。任意の適切な加熱処理を用い得ることを理解されたい。一実施形態では、パターニングされた液体薄膜２０を約５５０℃〜約６００℃の範囲の温度において燃焼させる。さらに別の実施形態では、燃焼温度は約５４０℃〜約１０５０℃の範囲を有する。場合によっては、さらに高い温度によって、異物を除去するのを助けることができ、且つ／又はパターニングされたセラミック薄膜１０の所望の形態又は相を達成するのを助けることができる。
【００２６】
パターニングされた液体薄膜２０の線幅Ｗは任意の適切な幅とし得ることを理解されたい。しかしながら、一実施形態では、その幅は約０．５μｍ〜約２ｍｍの範囲を有する。
【００２７】
パターニングされたセラミック薄膜１０の実施形態は、約０．２μｍ〜約０．３μｍの範囲の厚みを有することができる。この範囲内の厚みを有するパターニングされたセラミック薄膜１０では、概ね亀裂が生じないことを理解されたい。
【００２８】
ここで図２Ａ〜図２Ｃを参照すると、パターニングされたセラミック薄膜１０を形成するための一実施形態は、図１Ａ〜図１Ｃに関連して先に説明されたようなステップを含む。しかしながら、それとは対照的に、特に図２Ｂを参照すると、パターニングするステップはネガ型フォトリソグラフィ技法を用いる。液体薄膜１２の一部２２がマスクされ、液体薄膜１２の一部２４がマスクされないように、マスク１６が液体薄膜１２の一部の上に配置される。
【００２９】
ネガ型フォトリソグラフィを用いるこの実施形態では、マスクされた部分２２は硬化せず、液体薄膜１２のマスクされない部分２４が硬化する。
【００３０】
ここで図２Ｃを参照すると、本発明の実施形態の方法はさらに、液体薄膜１２の硬化していない部分２４を除去するステップを含む。図２Ｃは、パターニングされた液体薄膜２０’が用いられるマスク１６（図２Ｂに示される）の逆の構造である、本発明の別の実施形態を示す。
【００３１】
さらに例示するために、以下の実施例が与えられる。この実施例は例示目的で与えられており、特許請求される発明内容の範囲を制限するものと解釈されるべきでないことを理解されたい。
【実施例】
【００３２】
硝酸セリウム６．９４ｇ及び硝酸サマリウム１．７８ｇを、４０ｃｃのテトラエチレングリコールジアクリレートに加え、液体前駆体溶液を形成した。加熱及び紫外線硬化を助けるために、５ｃｃのＬＵＰＥＲＯＸ（商標）光開始剤及び重量比で５％のＩＲＧＡＣＵＲＥ６５１を液体前駆体溶液に追加した。その溶液を２時間にわたって混合し、その混合物が完全に溶解し、透明な溶液が得られるようにした。
【００３３】
その後、液体前駆体溶液をシリコンウェーハ上にスピンコーティングした。シャドーマスク及び紫外線露光を用いて、液体薄膜をパターニングした。露光後に、パターニングされた液体薄膜の硬化していない部分をイソプロピルアルコールで除去した。その後、パターニングされた液体薄膜を、約５４０℃で燃焼させて、液体前駆体溶液の有機化合物部分を除去し、且つ所望のサマリウムドープセリア（ＳＤＣ）のパターニングされたセラミック薄膜を残した。ＳＤＣのパターニングされた薄膜は、燃料電池内（例えば、固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）内の）燃料極として用いるのに適しているであろう。
【００３４】
ここで図３を参照すると、結果として形成されたＳＤＣのパターニングされたセラミック薄膜の平面図の倍率３５×のＳＥＭが示されている。
【００３５】
パターニングされたセラミック薄膜の実施形態は、限定はしないが、イオン伝導性セラミック（例えば電解質）、ハードセラミックコーティング、透明導電性酸化物（限定はしないが、その１つの実施形態は酸化インジウムスズである）及び透明半導電性酸化物（限定はしないが、その一例は酸化亜鉛である）、強誘電性酸化物（限定はしないが、その一例はジルコン酸チタン酸鉛である）、誘電性酸化物（限定はしないが、その例には、酸化アルミニウム及び酸化ジルコニウムが含まれる）、並びに燃料極及び空気極をはじめとする、種々の応用形態において用い得ることを理解されたい。電解質、燃料極及び空気極は、燃料電池において用いるのに適しているであろう。
【００３６】
ここで図４を参照すると、本発明の一実施形態では、燃料電池１００は、電解質２８と電気化学的に接触している少なくとも１つの電極２６、３０を含む。電極２６、３０は、燃料極２６又は空気極３０として用い得ることを理解されたい。さらに、電解質２８、燃料極２６及び／又は空気極３０は、本発明の実施形態によるパターニングされたセラミック薄膜１０とし得ることを理解されたい。
【００３７】
図４は、デュアルチャンバ型燃料電池１００の簡略化された概略図である。燃料電池１００はシングルチャンバ型燃料電池であってもよいことを理解されたい。
【００３８】
さらに、燃料電池１００として、固体酸化物燃料電池、プロトン伝導性セラミック燃料電池、ポリマー電解質膜（ＰＥＭ）燃料電池、溶融炭酸塩燃料電池、固体酸燃料電池及び直接メタノールＰＥＭ燃料電池のうちの１つを用い得ることを理解されたい。
【００３９】
本発明の燃料電池１００の実施形態では、酸化剤３４が空気極３０に運ばれ、反応剤３２が燃料極２６に運ばれる。一実施形態では、反応剤３２は燃料であり、酸化剤３４は酸素、空気、その混合物のうちの１つである。燃料電池１００に、任意の適切な燃料／反応剤３２を用い得ることを理解されたい。一実施形態では、燃料／酸化剤３２は、水素、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、メタノール、エタノール、より高次の直鎖又は混合炭化水素、例えば天然ガス又はガソリン（低硫黄の炭化水素、例えば、低硫黄ガソリン、低硫黄灯油、低硫黄ディーゼルが望ましい）、その混合物から選択される。別の実施形態では、燃料／反応剤３２は、ブタン、プロパン、メタン、ペンタン及びその混合物から成る群から選択される。内部で直に接触改質（reformation）するのに適している、対象とする作動温度範囲内で蒸気圧が適切である、及び類似のパラメータにおいて適している燃料を選択することができる。
【００４０】
燃料電池１００がシングルチャンバ燃料電池である場合には、反応剤３２及び酸化剤３４の気体混合物を燃料極２６及び／又は空気極３０に向かって誘導できることに留意されたい。
【００４１】
燃料電池１００を使用する方法の一実施形態は、燃料電池１００を電気的負荷Ｌに、及び／又は蓄積デバイスＳに動作可能に接続するステップを含む。電気的負荷Ｌは、限定はしないが、コンピュータ、ポータブル電子機器（例えば、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ポータブル電動工具など）、及び通信装置、ポータブル又はそれ以外の民生品及び軍需品のありとあらゆるものをはじめとする、多数の装置を含むことができる。電気蓄積デバイスＳは、限定はしないが、例として、コンデンサ、バッテリ及びパワーコンディショニングデバイスのありとあらゆるものを含むことができる。いくつかの例示的なパワーコンディショニングデバイスは、無停電電源、ＤＣ／ＡＣコンバータ、ＤＣ電圧コンバータ、電圧レギュレータ、電流リミッタなどを含む。
【００４２】
場合によっては、燃料電池１００は、輸送業、例えば電気自動車、及び公益事業、例えば発電所において用いるのに適しているものと考えられる。
【００４３】
パターニングされたセラミック薄膜１０を使用する方法の一実施形態は、パターニングされたセラミック薄膜１０を、あるデバイス内に動作可能に配置するステップを含む。パターニングされたセラミック薄膜１０が、イオン伝導性セラミック、電極、ハードセラミックコーティング、透明導電性酸化物、透明半導電性酸化物、強誘電性酸化物、及び／又は誘電性酸化物として使用されるのに相応しいように、任意の適切なデバイスを選択できることを理解されたい。
【００４４】
本発明の実施形態は、数多くの利点を提供することができ、そのいくつかの例は、限定はしないが、以下のものを含む。本発明の実施形態は、硬質及び脆性のセラミック薄膜をパターニングする必要性を実質的に避けながら、パターニングされたセラミック薄膜を形成する方法を提供できる点で好都合である。さらに、パターニングされたセラミック薄膜１０の実施形態は、イオン伝導性セラミック、電極、ハードセラミックコーティング、透明導電性酸化物、透明半導電性酸化物、強誘電性酸化物、及び／又は誘電性酸化物として用いることができる点で好都合である。
【００４５】
本発明のいくつかの実施形態を詳細に説明してきたが、開示される実施形態を変更できることは当業者には明らかであろう。それゆえ、これまでの説明は、限定するものではなく、例示するものと見なされるべきであり、その真の範囲は添付の特許請求の範囲において定められる範囲である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１Ａ】基材の一実施形態の上に付着される液体薄膜の一実施形態を示す、本発明の一実施形態の正面斜視図
【図１Ｂ】液体薄膜の一実施形態の所定の部分の上にあるマスクの一実施形態を示す、図１Ａに類似の図
【図１Ｃ】パターニングされた液体薄膜の一実施形態を示す、図１Ａに類似の図
【図２Ａ】基材の一実施形態の上に付着される液体薄膜の一実施形態を示す、本発明の別の実施形態の正面斜視図
【図２Ｂ】液体薄膜の一実施形態の所定の部分の上にあるマスクの一実施形態を示す、図２Ａに類似の図
【図２Ｃ】パターニングされた液体薄膜の一実施形態を示す、図２Ａに類似の図
【図３】本発明の一実施形態によるパターニングされたセラミック薄膜の一実施形態の平面図を示す、倍率３５×における走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）
【図４】本発明の一実施形態による燃料電池の一実施形態の概略図
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図４】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年6月29日(2006.6.29)
【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】
パターニングされたセラミック薄膜（１０）を形成する方法であって：
基材（１４）上に液体前駆体溶液を付着させ、それによって液体薄膜（１２）を形成することであって、前記液体前駆体溶液が、フォトレジスト中に溶解している少なくとも１つの可溶性金属塩を有する、形成すること；
前記液体薄膜（１２）をパターニングすること；及び
前記パターニングされた液体薄膜（２０、２０’）を加熱し、それによって前記パターニングされたセラミック薄膜（１０）を形成すること、
を包含し、
前記パターニングされたセラミック薄膜（１０）が、イオン伝導セラミック、電極、ハードセラミックコーティング、透明導電性酸化物、透明半導電性酸化物、強誘電性酸化物、及び誘電性酸化物のうちの少なくとも１つとして用いるように構成される、方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの可溶性金属塩が、金属カチオン及び塩アニオンを含み、前記塩アニオンが、硝酸塩、硫酸塩、塩化物及び／又はその混合物を含み、前記少なくとも１つの可溶性金属塩が、前記フォトレジスト中に実質的に完全に溶解しており、前記液体前駆体溶液が、実質的に完全に混和性である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記パターニングすることが、
前記液体薄膜（１２）の所定の部分をマスクすることであって、前記液体薄膜（１２）がマスクされた部分（２２）とマスクされない部分（２４）とを有する、マスクすること；
前記液体薄膜（１２）を光源（１８）に露光することであって、それによって前記マスクされた部分（２２）及び前記マスクされない部分（２４）のうちの一方が硬化する、露光すること；及び
前記硬化していない部分を除去すること、
を包含する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記硬化していない部分を除去する前に、前記露光された液体薄膜（１２）を約５０℃〜約２５０℃の範囲の温度において加熱乾燥することをさらに含み、前記加熱することが、約５４０℃〜約１０５０℃の範囲の温度において前記パターニングされた液体薄膜（２０、２０’）を燃焼させることによって達成される、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
セラミック薄膜（１０）であって：
或るパターンを有する金属有機液体前駆体溶液と；
その中に前記パターンを有する前記セラミック薄膜（１０）へと前記前駆体溶液を変換するための手段と、
を含み、
前記セラミック薄膜が、イオン伝導性セラミック、電極、ハードセラミックコーティング、透明導電性酸化物、透明半導電性酸化物、強誘電性酸化物、及び誘電性酸化物のうちの少なくとも１つとして用いるように構成される、セラミック薄膜。
【国際調査報告】
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