(57)【要約】      （修正有）【課題】使用される貴金属の量を低減しても、性能が維持される電極、更にシート抵抗が改善された電極を提供する。【解決手段】電極は、基材２０、第１の層３０、第２の層４０の３層からなる。第１の層は、基材と第２の層の間に配置される。第１の層は誘電体層であり、誘電体材料は金属酸化物などである。第２の層は貴金属を主成分とする薄膜層である。電極を形成する方法は、基材上に第１の層及び第２の層を成膜することにより得る。第１の層は、エピタキシャル成長の成長下地層であり、第２の層は、エピタキシャル成長層である。【選択図】図１
2019012076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極であって、前記電極は、
基材と、
無機材料を含む第１の層と、
金属を含み、及び４０％以下の可視光透過率を有する第２の層と、を具備し、
前記第１の層は、前記基材と前記第２の層との間に配置される、電極。
【請求項２】
バイオセンサ試験片であって、前記バイオセンサ試験片は、
電極を含む電極システムを具備し、前記電極は、
基材と、
無機材料を含む第１の層と、
金属を含む第２の層と、を具備し、
前記第１の層は、前記基材と前記第２の層との間に配置される、バイオセンサ試験片。
【請求項３】
複合体であって、前記複合体は、
基材と、
無機材料を含む第１の層と、
金属を含む第２の層と、を具備し、
前記第１の層は、前記基材と前記第２の層との間に配置され、及び前記第２の層は、
（ａ）４０％以下の可視光透過率を有する、
（ｂ）２０ｎｍより大きい厚さを有する、又は
（ｃ）２．０Ω／□以下のシート抵抗を有する、
複合体。
【請求項４】
電極を形成する方法であって、前記方法は、
基材を提供することと、
前記基材上に、無機材料を含む第１の層を成膜することと、
前記第１の層上に、金属を含む第２の層をヘテロエピタキシャルに成膜することと、を含み、前記第２の層は２０ｎｍより大きな厚さを有する、電極を形成する方法。
【請求項５】
前記無機材料はアルミ亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、アンチモンスズ酸化物（ＡＴＯ）、フッ素スズ酸化物（ＦＴＯ）、又はそれらの任意の組み合わせを含む、請求項１、２、３、及び４のいずれか１項記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【請求項６】
前記第１の層の前記無機材料は、格子定数ａ１を有し、及び前記第２の層の前記金属は格子定数ａ２を有し、ａ１及びａ２は次の式を満たし、
（［ｓｑｒｔ（２）／２］＊ａ２）／ａ１＝ｘ
式中、ｘは０．７５〜１．４の範囲の値を表す、請求項１、２、３、及び４のいずれか１項記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【請求項７】
前記第１の層は、前記第１の層の５０〜１００重量％の量の前記無機材料を含む、請求項１、２、３、及び４のいずれか１項記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【請求項８】
金属を含む前記層は貴金属を含む、請求項１、２、３、及び４のいずれか１項記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【請求項９】
金属を含む前記層は５０ｎｍの厚さを有し、及び前記電極は１．５０Ω／□以下のシート抵抗を有する、請求項１、２、３、及び４のいずれか１項記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【請求項１０】
金属を含む前記層は２０ｎｍ〜７０ｎｍの厚さを有する、請求項１、２、３、及び４のいずれか１項記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【請求項１１】
前記第１の層は、７５％以下の量の前記無機材料を含む、請求項１、２、３、及び４のいずれか１項記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【請求項１２】
前記第１の層は、前記第１の層の５０重量％以上の量の前記無機材料を含む、請求項１、２、３、及び４のいずれか１項記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【請求項１３】
前記第１の層は前記基材上に直接成膜され、前記金属を含む前記層は前記誘電体層上に直接成膜され、又は両方である、請求項４記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の層はスパッタにより成膜され、前記第２の層はスパッタにより成膜され、又は両方である、請求項４記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の層及び前記第２の層はロール・ツー・ロール・コータを使用して、同時に成膜される、請求項４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は電極に関し、より詳細には、バイオセンサ用途のための薄膜電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
国際公開第２０１３／０５２０９２号は、金属層と、金属層と直接接触する非金属層の両方を有する電極の少なくとも１つを有する２つの電極を具備する電気化学的グルコースバイオセンサを記載している。いくつかの貴金属電極の反応は、製造直後に一般的により顕著であり、非常に経時変化した製造物は使用から除外されることができる。非金属層は炭素層であり、新しい場合には、経時変化していない非活性製造物の特性を模倣する活性化された電極を作成するために使用される。換言すれば、電極の感度は、電位の一貫性のある読み取りのために犠牲にされる。
【発明の概要】
【０００３】
しかし、改善された性能を有する電極が継続的に必要である。例えば、電極に使用される金属、金などの特に高価な金属の量を低減することにより、コストを低減することができる。更に、金属の量を低減しても性能を維持することができる電極が必要である。更に、改善されたシート抵抗を有する電極が必要とされている。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
実施形態は、実施例として例示され、添付の図に限定されるものではない。
【０００５】
【図１】図１は、本開示に係わる電極の実施形態を示す。
【０００６】
当業者は、図中の要素が、簡単かつ明瞭に示されており、必ずしも縮尺通りに描かれていないことを理解する。例えば、図中の要素のいくつかの寸法は、本発明の実施形態の理解の向上を助けるために、他の要素と比較して誇張されることができる。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下の説明は、図面と組み合わせて、本明細書に開示された教示を理解する助けとなるように提供される。以下の説明は、教示の特定の実施と実施形態に焦点を当てるであろう。この焦点は、教示を説明する際に助けとなるように提供されており、教示の範囲又は適用を限定するものとして解釈されるべきではない。しかし、他の実施形態は、この出願に開示されているような教示に基づいて使用されることができる。
【０００８】
用語「具備する」、「具備している」、「含む」、「含んでいる」、「有する」、「有している」又はそれらの任意の他の変形は、非排他的な包含を網羅することを意図している。例えば、方法、物品、又は特徴のリストを具備する装置は、必ずしもそれらの特徴のみに限定される訳ではなく、明示的に記載されていない又はそのような方法、物品、若しくは装置に固有な他の特徴を、含むことができる。更に、特に断わらない限りに、「又は」は包含的な「又は」を指し、排他的な「又は」を指さない。例えば、Ａ又はＢの状態が、以下のいずれか１つを満たしている場合である。Ａが真（又は存在する）であり且つＢが偽（又は存在しない）である、Ａが偽（存在しない）であり且つＢが真（又は存在する）である、及びにＡとＢの両方が真（又は存在する）。
【０００９】
また、「ａ」又は「ａｎ」の使用は、本明細書に記載の要素及び構成要素を記載するために使用される。これは、単に便宜上、本発明の範囲の一般的な意味を与えるためになされる。この説明は、異なることを意味することが明らかでない限り、１つ、少なくとも１つ、又は単数形に複数も含むように、又はその逆も同様に、読まれるべきである。例えば、１つのアイテムが本明細書に記述される場合、２つ以上のアイテムが単一のアイテムの代わりに使用されることが出来る。同様に、２つ以上のアイテムが本明細書に記載されている場合、単一のアイテムを２つ以上のアイテムの代わりに用いることができる。
【００１０】
別段の定めがない限り、本明細書中で使用される全ての技術的及び科学的用語は、本発明が属する技術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、及び実施例は例示にすぎず、限定することを意図するものではない。本明細書に記載されていない範囲で、特定の材料及び処理行為に関する多くの詳細は従来のものであり、電極及びバイオセンサ技術分野の教科書及びその他の情報源で見つけられる。
【００１１】
以下の開示は、基材、（誘電体層とすることができる）第１の層、及び（金属を含む層であることができる）第２の層を含む電極を説明する。特定の実施形態では、電極は、例えば血液試料のような、試料中のグルコース濃度を測定するバイオセンサ用の薄膜電極などの、薄膜電極であることができる。以下の開示は、電極及び電極を形成する方法を含むことができるバイオセンサ試験片を説明している。電極は、基材、第１の層、及び第２の層を具備することができる。本明細書に記載のように、第１の層の導入は、電極の品質を向上させることができる。例えば、シート抵抗を改善し、又は第２の層で使用される材料の量を、特に金などの高価な金属の量を減少させ、第１の層がない電極に比べて、同一のシート抵抗を維持することができる。以下に説明される実施形態は本発明の範囲を説明するのであり、限定するものではないとの見方に於いて、概念はよりよく理解される。
【００１２】
図１は、基材２０、基材２０上に配置された第１の層３０及び第２の層４０を含む電極を示す。図示のように、第１の層３０は、第１の層３０が直接基材２０に接触するように、基材２０に直接隣接して配置することができる。更に、第２の層４０は、第２の層４０が直接第１の層３０に接触するように、第１の層３０に直接隣接して配置することができる。
【００１３】
特定の実施形態において、第１の層は、基材、第２の層、又は両方と直接接触することができる。特定の実施形態において、電極は、追加の層を具備することができる。例えば、電極は、基材と、第１の層と、及び第２の層との１つ又は複数の間に配置された中間層（複数可）を具備することができる。
【００１４】
本開示に係る電極は、不活性薄膜電極などの不活性電極であることができる。以下に説明するように、第１の層は、誘電体層とすることができ、第２の層は、金属を含みうる層であることができる。
【００１５】
特定の実施形態では、電極は、例えば血液試料のような、試料中のグルコース濃度を測定することができるバイオセンサ電極などの、バイオセンサ電極であることができる。特定の実施形態では、電極は、酵素、メディエータ、インジケータ、又はそれらの任意の組み合わせを含む溶液などの化学溶液を含む層を含むことができる。特定の実施形態において、電極は、グルコースに反応することができる。例えば、グルコースは、酵素と最初に反応することにより副生成物を形成し、電極により間接的に劣化されうる。電極は、副生成物と反応する。
【００１６】
電極は、バイオセンサ試験片などの、バイオセンサの一部であることができ、血液試料などの試料中のグルコースのレベルを測定するのに適している。特定の実施形態において、試験片は、作用電極及び対電極を含むことができ、本明細書に記載の電極は、作用電極、対電極、又はその両方として存在することができる。
【００１７】
特定の実施形態は、第１の層及び第２の層は、エピタキシャル層で、具体的にはヘテロエピタキシャル層でありうる。より特定の実施形態では、第１の層は、成長下地層であることができ、第２の層は、エピタキシャルな上層であることができる。エピタキシーは、結晶質の下地層上に結晶質の上層を成膜することを指す。ホモエピタキシーは、同じ材料で形成される上層及び下地層を指す。ヘテロエピタキシャルは、異なる材料の成長下地層上に形成されるエピタキシャルな上層を指す。エピタキシャル成長では、下地層は、下地層に対して１つ又は複数の配向した結晶方位に上層を固定する種結晶として作用することができる。上層が下地層に対して配向した層を形成しない場合、成長は非エピタキシャルでありうる。
【００１８】
特定の実施形態では、成長下地層の導入は、そのシート抵抗を向上させるなど、電極の品質を向上させることができる。換言すれば、成長下地層なしの電極と比較して、驚くべきことに、特定の実施形態において、電極の同じシート抵抗を維持しながら、エピタキシャル上層中の金属の量を、約１０％減少することが可能であることが見いだされている。
【００１９】
シート抵抗は、厚さが名目上均一な薄膜の電気抵抗を測定する。一般的に、電気抵抗率は、このようなΩ・ｃｍなどの単位で表示される。シート抵抗値を得るには、電気抵抗率を、シートの厚さで割り、単位はΩで表すことができる。１Ωのバルク抵抗と誤解されないために、シート抵抗の別の共通の単位は「スクウェアあたりのオーム」（「Ω／スクウェア」又は「Ω／□」で示される）であり、次元はオームに等しいが、シート抵抗専用に使用される。
【００２０】
シート抵抗は、電極全体の尺度であるが、基材と第１の層の寄与は無視できる。例えば、一実施形態では、基材は電極のシート抵抗へ全く寄与しない。更なる実施形態では、５ｎｍのＡＺＯ下地層の電極の総測定シート抵抗への寄与は、例えば約０．０００５Ω／□などで、無視することができる。
【００２１】
特定の実施形態では、電極は、１．９５Ω／□以下、１．９Ω／□以下、１．８５Ω／□以下、１．８Ω／□以下、１．７５Ω／□以下、１．７Ω／□以下、１．６５Ω／□以下、１．６Ω／□以下、１．５５Ω／□以下、又は１．５Ω／□以下など、２．０Ω／□以下のシート抵抗を有することができる。更なる実施形態では、電極は、０．７５Ω／□以上、０．８Ω／□以上、又は０．８５Ω／□以上など、０．７Ω／□以上のシート抵抗を有することができる。また、電極は、１．０Ω／□〜２．０Ω／□、又は１．２Ω／□〜１．８Ω／□などの範囲の、上述の任意の最大値と最小値との範囲のシート抵抗を有することができる。
【００２２】
上述したように、電極のシート抵抗は、第２の層（又は金属を含む層）の厚さに、正比例するなど、関連しうる。換言すれば、特定の実施形態において、電極のシート抵抗は、第２の層の厚さが増加するにつれて減少する傾向にありうる。更に、驚くべきことに、上述したように、第１の層が無いなど、従来の電極と同じシート抵抗を維持しつつ、第２の層に用いられる材料の量を減少させることが可能であることが見いだされた。
【００２３】
第２の層が５０ｎｍの厚さを有する特定の実施形態では、電極は、１．４０Ω／□以下、１．３０Ω／□以下、１．２０Ω／□以下、１．１０Ω／□以下、１．０９Ω／□以下、１．０８Ω／□以下、又は更に１．０７Ω／□以下など、１．５０Ω／□以下のシート抵抗を有することができる。更にこのような実施形態では、電極は、０．２Ω／□以上、０．３Ω／□以上、０．４Ω／□以上、０．５Ω／□以上、０．６Ω／□以上、又は更に０．７Ω／□以上など、０．１Ω／□以上のシート抵抗を有することができる。また、５０ｎｍの厚さを有する第２の層を有する電極の特定の実施形態は、０．６Ω／□〜１．５Ω／□、０．６Ω／□〜１．３Ω／□、又は０．７Ω／□〜１．１Ω／□などの範囲の、上述の任意の最大値と任意の最小値との範囲のシート抵抗を有することができる。
【００２４】
第２の層が４５ｎｍの厚さを有する特定の実施形態では、電極は、１．６Ω／□以下、１．５Ω／□以下、１．４Ω／□以下、又は１．３Ω／□以下など、１．７Ω／□以下のシート抵抗を有することができる。更にこのような実施形態では、電極は、０．５Ω／□以上、０．６Ω／□以上、０．７Ω／□以上、０．８Ω／□以上、０．９Ω／□以上、又は更に１．０Ω／□以上など、０．４Ω／□以上のシート抵抗を有することができる。また、４５ｎｍの厚さを有する第２の層を有する電極の特定の実施形態は、０．８Ω／□〜１．７Ω／□、０．９Ω／□〜１．５Ω／□、又は１．０Ω／□〜１．３Ω／□などの範囲の、上述の任意の最大値と任意の最小値との範囲のシート抵抗を有することができる。
【００２５】
第２の層が４０ｎｍの厚さを有する特定の実施形態では、電極は、１．７Ω／□以下、１．６Ω／□以下、１．５Ω／□以下、又は１．４Ω／□以下など、１．８Ω／□以下のシート抵抗を有することができる。更にこのような実施形態では、電極は、０．６Ω／□以上、０．７Ω／□以上、０．８Ω／□以上、０．９Ω／□以上、１．０Ω／□以上、又は更に１．１Ω／□以上など、０．５Ω／□以上のシート抵抗を有することができる。また、４０ｎｍの厚さを有する第２の層を有する電極の特定の実施形態は、０．９Ω／□〜１．８Ω／□、１．０Ω／□〜１．６Ω／□、又は１．１Ω／□〜１．４Ω／□などの範囲の、上述の任意の最大値と任意の最小値との範囲のシート抵抗を有することができる。
【００２６】
基材、第１の層、第２の層、及び任意の追加の層は、以下でより詳細に説明される。
【００２７】
基材２０は、電極の基材に適した任意の材料で構成されることができる。特定の実施形態では、基材を形成する材料は、ポリマー、柔軟なポリマー、又は透明なポリマーを含むことができる。好適なポリマーとしては、例えば、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、セルローストリアセテート（ＴＣＡ又はＴＡＣ）、ポリウレタン、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。特定の実施形態では、基材は、透明ガラス基材などのガラス基材であることができる。
【００２８】
特定の実施形態では、基材は電極に適した厚さを有する。特定の実施形態では、基材は４０ミクロン以上、３０ミクロン以上、２０ミクロン以上、又は１０ミクロン以上など、５０ミクロン以上の厚さを有することができる。特定の実施形態では、基材は７５０ミクロン以下、５００ミクロン以下、４００ミクロン以下、又は３００ミクロン以下など、１０００ミクロン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、基材は、２０ミクロン〜５００ミクロン又は４０ミクロン〜３００ミクロンなどの、上述の上記の任意の最小値と任意の最大値との範囲の厚さを有することができる。非常に特定の実施形態では、基材は、１００ミクロン〜３００ミクロンの範囲の厚さを有することができる。
【００２９】
第１の層３０に隣接する基材２０の表面２２は、基材と第１の層３０との密着性を向上させるために機械的に処理されることができる。例えば、機械的に基材２０の表面２２を処理することは、基材２０の表面２２をブラストすること又は機械的にエッチングすることを含むことができる。基材２０の表面２２を機械的に処理することができる。特定の実施形態では、基材２０の表面２２は、１ｎｍ〜２００ｎｍの範囲の表面粗さ（Ｒｒｍｓ）を有している。特定の実施形態では、基材２０の表面２２は、１００ｎｍ〜約２００ｎｍ、約１２０ｎｍ〜約１８０ｎｍ、又は更に約１４０ｎｍ〜約１６０ｎｍの範囲の表面粗さ（Ｒｒｍｓ）を有している。特定の実施形態では、基材２０の表面２２は、１ｎｍ〜５ｎｍ、１ｎｍ〜４ｎｍ、又は更に１ｎｍ〜３ｎｍの範囲の表面粗さ（Ｒｒｍｓ）を有している。
【００３０】
図１を再び参照すると、第１の層３０は、基材２０上に配置されることができる。例えば、第１の層３０は、基材２０と第２の層４０との間に配置されることができる。第１の層は、１つ又は複数の下記の材料を含むことができ、第１の層に含まれる１つ又は複数の材料は、１つ又は若しくは複数の、又は全ての次の特性をも有することができる。
【００３１】
特定の実施形態では、第１の層は、無機材料、酸化物、金属酸化物、又は誘電体化合物を含むことができる。特定の実施形態では、誘電体層は誘電体材料を含むことができる。例えば、特定の誘電体材料は、金属酸化物などの無機化合物を含むことができる。適切な金属酸化物は、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、酸化カドミウム、又はそれらの任意の組み合わせを含む。例えば、適切な金属酸化物は、アルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、アンチモンスズ酸化物（ＡＴＯ）、フッ素スズ酸化物（ＦＴＯ）、又はそれらの任意の組み合わせを含む。非常に特定の実施形態では、第１の層は、ＡＺＯを含むことができる。
【００３２】
特定の実施形態では、第１の層の結晶構造と第２の層の結晶構造が一致又はほぼ一致した場合に、シート抵抗の低下が起こりうる。材料の結晶構造（ある結晶型内における原子配列）は、格子定数と呼ばれる単位格子端の長さａ、ｂ、及びｃを有する単位格子と呼ばれる最も単純な繰り返し単位によって説明される。ここで、第１の層の格子定数（ａ１）と第２の層の格子定数（ａ２）が次の式を満たす場合、第１の層の結晶構造は、第２の層の結晶構造にほぼ一致している。
（［ｓｑｒｔ（２）／２］＊ａ２）／ａ１＝ｘ
式中、ｘは０．６５以上の値を表す。特定の実施形態では、ｘは０．７０以上、０．７５以上、０．８０以上、０．８２以上、０．８４以上、又は０．８６以上の値を表す。更なる特定の実施形態では、ｘは１．５以下、１．４以下、１．３以下、１．２以下、１．１以下、又は１．０以下の値を表す。また、ｘは０．７５〜１．４、０．８４〜１．２、又は更に０．８６〜１．０などの範囲の、上述の上記の任意の最小値と最大値との範囲の値を表すことができる。
【００３３】
例えば、金の結晶構造は面心立方（ｆｃｃ）であり、その格子定数ａは０．４０８ｎｍである。金の結晶構造は立方晶であるので、１つだけの格子定数を有しうる。大気条件下で、ＺｎＯは、主にウルツ鉱型で結晶化する。ウルツ鉱型のＺｎＯの格子定数は、ａ＝０．３２５ｎｍ及びｃ＝０．５２０ｎｍである。この構造が、いわゆる（００２）方向に配向している場合、表面は、金の結晶がいわゆる（１１１）方向に配向している場合の金の原子間距離と同じ原子間距離を有することができる。即ち、（［ｓｑｒｔ（２）／２］×ａＡｕ）〜ａＺｎＯは、０．２９ｎｍ〜０．３３ｎｍに相当する。ＡＺＯ（＝ＺｎＯ：Ａｌ）の効果は、Ａｌ原子がネットワーク中に挿入された場合にも、同様でありうる。非常に特定の実施形態では、ＡＺＯ及び金は、それぞれ第１の層及び第２の層として使用されることができる。
【００３４】
一方、金をＴｉＯｘなどの他の誘電体上に成膜した場合、ヘテロエピタキシャル効果は、結晶構造間のミスマッチが高いため有効ではない。例えば、ＴｉＯｘが熱処理なしでマグネトロンスパッタリングによって成膜される場合、材料はアモルファスであることができ（この場合、特定の順序はない）、又はルチル結晶構造を有することができる。ルチル結晶構造は、ａ＝ｂ＝０．４５８ｎｍ及びｃ＝０．２９５ｎｍの体心正方晶の単位格子を有している。特定の実施形態では、このような構造から、ＴｉＯｘは方位に関わらず、金の単位格子の結晶構造とほぼ一致する結晶構造を有するようには見えない。特定の実施形態では、第１の層は酸化スズを含まなくてもよい。
【００３５】
特定の実施形態では、第１の層は、炭素を含まない。更なる特定の実施形態では、第１の層は、グラファイトの形態の炭素を含まない。
【００３６】
特定の実施形態において、無機材料は、第１の層に、第１の層の５５重量％以上、６０重量％以上、６５重量％以上、７０重量％以上、７５重量％以上、８０重量％以上、８５重量％以上、９０重量％以上、又は９５重量％以上など、５０重量％以上の量で存在することができる。更なる実施形態において、誘電体材料は、誘電体層に、第１の層の１００重量％、９９重量％以下、９５重量％以下、９０重量％以下、８５重量％以下、８０重量％以下、又は７５重量％以下の量で存在することができる。更なる実施形態において、無機材料は、第１の層に、第１の層の５０〜１００重量％、６０〜９０重量％、又は７０〜９０重量％などの範囲で、上述の上記の任意の最小値と最大値との範囲の量で存在することができる。
【００３７】
特定の実施形態では、第１の層を形成する材料は、結晶性材料を含むことができる。特定の実施形態では、結晶性材料は、小さな結晶、又は微結晶、又はナノ結晶、又はそれらの組み合わせなどの結晶子として構成することができる。結晶子の大きさは、１つの結晶子の直径を指す。１つ又は複数の結晶子は、多くの場合、粒子と呼ばれるものを形成する。換言すれば、結晶性材料の粒子は、１つ又は複数の結晶子を含むことができる。従って、特定の実施形態において、単一粒子の直径をさす粒径は、結晶子サイズと同じ、又は結晶子サイズと異なりうる。結晶性材料の粒子は、結晶粒界として知られている境界で結合している。粒径が小さくなるにつれて、粒界の数は増加する。
【００３８】
特定の実施形態では、第１の層は、多結晶材料を含むことができる。多結晶材料は、サイズ及び／又は方位が変化している結晶子から成る材料を指す。特定の実施形態では、変化又は変化（複数）は、ランダムであり、又は配向させることができる。
【００３９】
特定の実施形態では、第１の層、又は第１の層に含まれる材料は、１Ω・ｃｍ以下、１×１０−２Ω・ｃｍ以下、８×１０−３Ω・ｃｍ以下、又は５×１０−３Ω・ｃｍ以下の電気抵抗率（ρ）を有することができる。別の実施形態において、第１の層、又は第１の層に含まれる材料は、１×１０−４Ω・ｃｍ以上、５×１０−４Ω・ｃｍ以上、又は１×１０−３Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率（ρ）を有することができる。更に別の実施形態では、第１の層、又は第１の層に含まれる材料は、１×１０−５Ω・ｃｍ〜１Ω・ｃｍ、１×１０−４〜１×１０−２Ω・ｃｍ、又は１×１０−３〜５×１０−３Ω・ｃｍなどの範囲で、上述の上記の任意の最小値と最大値との範囲の電気抵抗率（ρ）を有することができる。
【００４０】
特定の実施形態では、第１の層は、１７ｎｍ以下、１５ｎｍ以下、１３ｎｍ以下、１０ｎｍ以下、７ｎｍ以下、又は５ｎｍ以下など、２０ｎｍ以下の厚さを有することができる。更なる実施形態では、第１の層は、２ｎｍ以上、３ｎｍ以上、４ｎｍ以上、又は５ｎｍ以上など、１ｎｍ以上の厚さを有することができる。更に別の実施形態では、第１の層は、１ｎｍ〜２０ｎｍ、３ｎｍ〜１０ｎｍ、又は４ｎｍ〜６ｎｍなどの範囲において、上述の上記の任意の最小値と最大値との範囲の厚さを有することができる。非常に特定の実施形態では、第１の層は、４〜６ｎｍの厚さを有することができる。
【００４１】
特定の実施形態では、第１の層は、金属酸化物を主成分とすることができる。本明細書で使用される場合、「金属酸化物を主成分とする」という語句は、金属酸化物の少なくとも９５原子％を意味する。更に、特定の実施形態において、第２の層は本質的に純金属を、又は他の実施形態では、金属合金を含むことができる。本明細書で使用される場合、「本質的に純金属」は、約５原子％未満の量の不純物を有する可能性のある金属酸化物を指す。
【００４２】
図１を再び参照すると、第２の層４０を、第１の層３０及び基材２０の上等の、基材２０上に配置することができる。例えば、第１の層３０を、第２の層４０と基材２０との間に配置するように、第２の層４０を、基材２０上など、第１の層３０と基材２０の上に配置することができる。第２の層は、１つ又は複数の下記の材料を含むことができ、第２の層に含まれる１つ又は複数の材料は、１つ又は複数の、又は全ての下記の特徴を有することができる。
【００４３】
第２の層は、その厚さの観点から説明されることができる。特定の実施形態では、第２の層は、２０ｎｍより大きい、２５ｎｍ以上、３０ｎｍ以上、３５ｎｍ以上、４０ｎｍ以上、４５ｎｍ以上、又は５０ｎｍ以上などの、２０ｎｍ以上の厚さを有することができる。更なる実施形態では、第２の層は、７０ｎｍ未満、６５ｎｍ以下、６０ｎｍ以下、５５ｎｍ以下、又は５０ｎｍ以下など、７０ｎｍ以下の厚さを有することができる。更に別の実施形態では、第２の層は、２０ｎｍ〜７０ｎｍ、３０ｎｍ〜６０ｎｍ、又は４０ｎｍ〜５０ｎｍなどの範囲において、上述の上記の任意の最小値と最大値との範囲の厚さを有することができる。非常に特定の実施形態では、第１の層は、４０ｎｍ〜５０ｎｍ又は３５ｎｍ〜４５ｎｍの範囲の厚さを有することができる。
【００４４】
特定の実施形態では、第２の層は、薄膜などの膜を具備することができる。特定の実施形態では、第２の層は、第２の層について上述した範囲の厚さを有する薄膜を具備することができる。
【００４５】
特定の実施形態では、第２の層は、１５ｎｍ以下、１０ｎｍ以下、８ｎｍ以下、６ｎｍ以下、５ｎｍ以下、又は更に４ｎｍ以下の総厚さのばらつき（ＴＴＶ）を有することができる。本明細書で使用される場合、ＴＴＶは、シートの長さと幅にわたる１平方ミリメートルの部分に沿った、最大の厚さの値と最小の厚さの値との差である。この差はまた、例えば最大の厚さの値を有するその部分の比率などの、比率として記述されることができる。その比率は２０％以下、１５％以下、１２％以下、又は１０％以下でありうる。
【００４６】
第２の層は、可視光透過率（ＶＬＴ）などの、その性能の観点から説明することができる。ＶＬＴは、複合体を透過する可視スペクトル（３８０〜７８０ｎｍ）の量の尺度であり、一般的にパーセントで表される。ＶＬＴは、標準ＩＳＯ  ９０５０に従って測定することができる。ＩＳＯ  ９０５０は、ガラスについて言及するが、同じ手順を、透明基材にフィルムをテープで固定する、又は別の方法で接着するのに使用することができる。
【００４７】
特定の実施形態では、第２の層は４０％以下、３５％以下、３０％以下、２５％以下、２０％以下、１５％以下、１０％以下、５％以下、４％以下、３％以下、２％以下、又は１％以下のＶＬＴを有することができる。更なる実施形態では、第２の層は、１０％以上、５％以上、４％以上、３％以上、２％以上、１％以上のＶＬＴを有することができる。更に別の実施形態では、第２の層は、０％のＶＬＴを有することができる。また、第２の層は、０％〜４０％、５％〜２０％、又は７．５％〜１２％などの範囲において、上述した任意の最大値と任意の最小値との範囲のＶＬＴを有することができる。
【００４８】
特定の実施形態では、第２の層は、不透明など、実質的に不透明でありうる。実質的に不透明とは、約１０％以下のＶＬＴを有することを意味し、不透明とは、１％以下のＶＬＴを有することを意味する。
【００４９】
第２の層のＶＬＴは、例えば逆比例など、第２の層の厚さに関連することができる。換言すれば、特定の実施形態において、第２の層のＶＬＴは、第２の層の厚さが増加するにつれて減少する傾向にありうる。特定の実施形態では、第２の層が５０ｎｍの厚さを有する場合、第２の層は、２０％以下、１５％以下、又は１０％以下のＶＬＴを有することができる。更に特定の実施形態では、第２の層が４５ｎｍの厚さを有する場合、第２の層は、２５％以下、２０％以下、又は１５％以下のＶＬＴを有することができる。更に別の特定の実施形態では、第２の層が４０ｎｍの厚さを有する場合、第２の層は、３０％以下、２５％以下、又は２０％以下のＶＬＴを有することができる。
【００５０】
特定の実施形態では、第２の層は、金属を含むことができる。適切な金属は、貴金属を含むことができる。特定の実施形態では、第２の層は、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウム、白金、金、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。特定の実施形態では、第２の層は、銀又は金を含むことができる。非常に特定の実施形態では、第２の層は、金を含むことができる。
【００５１】
特定の実施形態では、第２の層は、第２の層の５０重量％以上、６０重量％以上、７０重量％以上、８０重量％以上、９０重量％以上、又は９９重量％以上の量の金属を含むことができる。更なる実施形態では、第２の層は、第２の層の７０重量％以下から、８０重量％以下、９０重量％以下、９９重量％以下の量の金属を含むことができる。更に、第２の層は、６０％〜７０％、７０％〜８０％、８０％〜９０％、９０％〜９５％、又は９５％〜１００％などの範囲の、上述した任意の最大値と任意の最小値の範囲の量の金属を含むことができる。
【００５２】
特定の実施形態では、第２の層は、１×１０−５Ω・ｃｍ以下、９×１０−６Ω・ｃｍ、８×１０−６Ω・ｃｍ、７×１０−６Ω・ｃｍ、又は６×１０−６Ω・ｃｍの導電率を有する金属などの材料を含むことができる。特定の実施形態では、第２の層は  １×１０−６Ω・ｃｍ以上、２×１０−６Ω・ｃｍ以上、３×１０−６Ω・ｃｍ以上、又は４×１０−６Ω・ｃｍ以上の導電率を有する金属などの材料を含むことができる。また、第２の層は、１×１０−６〜１×１０−５Ω・ｃｍ、又は３×１０−６〜８×１０−６Ω・ｃｍの範囲などの、上述した任意の最大値と任意の最小値との範囲の導電率を有する金属等の材料を含むことができる。非常に特定の実施形態では、第２の層は、４×１０−６〜６×１０−６Ω・ｃｍの導電率を有する金属を含むことができる。
【００５３】
特定の実施形態では、第２の層は、多結晶材料を含むことができる。特定の実施形態では、多結晶材料は、ランダム又は方位のばらつきを有することができる。更なる実施形態では、多結晶材料中の結晶又は結晶子は、面心立方結晶系等の特定の構造又は特定の系を有することができる。
【００５４】
特定の実施形態では、第２の層は、金属を主成分とすることができる。本明細書で使用される「金属を主成分とする」という語句は、金属の少なくとも９５原子％を意味する。更に、特定の実施形態において、第２の層は本質的に純金属を、又は他の実施形態では、金属合金を含むことができる。本明細書で使用される場合、「本質的に純金属」は、約５原子％未満の不純物を有する可能性のある金属を指す。
【００５５】
他の実施形態では、第２の層、１つ又は複数の金属ベース層のいずれかは、例えば金属ベース層の全重量に基づいて少なくとも約７０原子％の濃度の主成分金属と、約３０原子％未満の濃度の副成分金属を含む金属合金を含むことができる。特定の実施形態では、第２の層は、貴金属の合金を含むことができる。特定の実施形態では、第２の層は、上記貴金属の２つ以上を含む合金を含むことができる。非常に特定の実施形態では、第２の層は、銀と金の５０／５０の合金など、銀と金の合金を含むことができる。
【００５６】
上述したように、出願人は、第２の層中の金属の量を減少させ、及びに第１の層が、特に誘電体層がなくても電極と同様のシート抵抗を達成することが可能であることを見いだした。例えば、５０ｎｍの厚さを有する第２の層は、０．８〜１．０ｇ／ｍ２の範囲の量の金属を含むことができる。実施例に示すように、その量は、第２の層の厚さを４５ｎｍに薄くすることなどによって、約１０％減少することができ、第１の層は、特に誘電体層のない電極中の５０ｎｍの金属層と同様のシート抵抗を達成することができる。特定の実施形態では、第２の層は０．６５ｇ／ｍ２〜０．９５ｇ／ｍ２、０．６７ｇ／ｍ２〜０．９３ｇ／ｍ２、又は更に０．７０ｇ／ｍ２〜０．９１ｇ／ｍ２の量の金属を含むことができる。
【００５７】
また、本明細書で電気化学センサを説明する。特定の実施形態において、電気化学センサは、センサ内の電気化学的酸化還元反応により分析物の存在を検出、及び／又は濃度を測定するように構成させることができる。これらの反応は、分析物の量又は濃度に相関させることが可能な電気信号に変換されることができる。特定の実施形態において、電気化学センサは、バイオセンサ試験片とすることができる。
【００５８】
特定の実施形態において、試験片は、ベース基材、スペース層、被覆層、又はそれらの任意の組合せを含むことができる。ベース基材は電極システムを含むことができ、電極システムは、試料受入れチャンバー内に１組の測定電極、例えば少なくとも作用電極と対向電極、を含むことができる。電極システム内の１つ又は複数の電極は、本明細書に記載されるような電極を含むことができる。
【００５９】
更に、特定の実施形態では、試験片のスペース層は、ベース基材とカバー層との間に延在する試料受入れチャンバーを画定することができる。試料受入れチャンバーは、試料流体がチャンバーに入り、作用電極と対電極の両方と電解接触して配置されうるように適合させることができる。このような接触により、電流が測定電極間に流れることを可能にし、分析物の電解酸化又は電解還元を生じさせる。非常に特定の実施形態では、サンプル流体は、ヒト血液サンプルなどの血液サンプルとすることができ、センサは、このような試料中のグルコースレベルを測定するように構成されうる。
【００６０】
更に、適切な試薬システムは、試料受入れチャンバー内の電極又は電極対の少なくとも一部を覆うことができる。試薬システムは、試薬の特性又は特徴を増強するための添加剤を含むことができる。例えば、添加剤は、試験片上に試薬組成物の配置を容易にし、かつ小片への接着性を改善するための、又は試料流体によって試薬組成物の水和の速度を増加させるための材料を含むことができる。更に、添加剤は、得られた乾燥試薬層の物理的特性と分析のための液体試験試料の取込みを向上させるために選択された成分を含むことができる。特定の実施形態において、添加剤は、増粘剤、粘度調整剤、フィルム形成剤、安定剤、緩衝剤、界面活性剤、ゲル化剤、充填剤、フィルムオープナー、着色剤、チキソトロピー賦与剤、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。
【００６１】
更なる実施形態では、被覆層は、試料受入れチャンバーの上面を形成するように構成されうる。更に、被覆層は、試験試料の取得を補助するために親水性表面を提供するように構成されうる。特定の実施形態では、被覆層は、サンプル流体が入り、試料受入れチャンバーに移動するように、空気がチャンバーの内部から脱出することができる通気口を画定することができる。
【００６２】
電極は、任意の適切な方法に従って形成されることができる。一般に、電極を形成することは、基材を提供すること、第１の層を成膜すること、及び第２の層を成膜すること、を含む。例えば、第１の層を基材上に成膜することができ、第２の層を第１の層の上に成膜することができる。特定の実施形態では、第１の層を基材上に直接成膜することができる。特定の実施形態では、第２の層は、第１の層上に直接成膜することができる。
【００６３】
方法は、マグネトロンスパッタリングなどのスパッタリングのような物理蒸着により１つ又は複数の層を成膜することを含むことができる。第１の層は、アニーリングの有無に関わらず、成膜することができる。特定の実施形態では、第１の層はアニールなしで成膜することができる。第１の層を形成するために使用される材料は、標準的な成膜速度を有することができる。
【００６４】
第１の層と第２の層は、ロール・ツー・ロール・プロセスによって成膜することができる。ロール・ツー・ロール・プロセスは、出力ロールを作成する工程の後に、柔軟な材料のロールでコーティングを開始し、再巻取りを行うプロセスを指す。特定の実施形態では、ロール・ツー・ロールプロセスは、同時に２つのカソードを使用するなど、２つのカソードを使用して第１の層及び第２の層を成膜することを含む。
【００６５】
本明細書に記載された方法の実施形態は、製造時間及びコーティングのＴＴＶを増加させることがある。コーティングのＴＴＶは、上述されている。特定の実施形態において、方法は、第１の層の、特に誘電体層なしに同様な電極を形成する従来の方法と比較して、１０％製造時間を増加させることがある。
【００６６】
本開示は、従来技術からの逸脱を表している。特に、本明細書に記載の性能特性、及び特に、性能特性の組合せを提供しうる電極を形成する方法が従来知られていない。例えば、本開示は、誘電体層及び金属を含む層を有する様々な電極を例示する。本明細書に詳細に記載されるように、このような構成は、予想外に、その厚さに対して達成することがこれまで不可能であった非常に優れたシート抵抗を示すことが見出されている。
【００６７】
多くの異なる態様と実施形態が可能である。それらの態様と実施形態のいくつかを以下に説明する。本明細書を読んだ後、当業者は、これらの態様及び実施形態は単なる例示であり、本発明の範囲を限定するものではないことを理解するであろう。実施形態は、下記に記載された項目のいずれか１つ又は複数に従うことができる。
【００６８】
項目１
基材と、
無機材料を含む第１の層と、
金属を含み、かつ４０％以下の可視光透過率を有する第２の層と、を具備し、
前記第１の層は前記基材と前記第２の層との間に配置される、電極。
【００６９】
項目２
基材と、
無機材料を含む第１の層と、
金属を含み、及び２０ｎｍより大きい厚さを有する第２の層と、を具備し、
前記第１の層は前記基材と前記第２の層との間に配置される、電極。
【００７０】
項目３
基材と、
金属を含む層と、を具備し、前記層は前記基材上に配置され、及び
２．０Ω／□以下のシート抵抗を有する、電極。
【００７１】
項目４
基材と、
格子定数ａ１を有する無機材料を含む第１の層と、
格子定数ａ２を有する金属を含む第２の層と、を具備し、
ａ１及びａ２は次の式を満たし、
（［ｓｑｒｔ（２）／２］＊ａ２）／ａ１＝ｘ
式中ｘは０．６５以上の値を表す、電極。
【００７２】
項目５
電極を含む電極システムを具備するバイオセンサ試験片であって、
前記電極は、
基材と、
無機材料を含む第１の層と、
金属を含む第２の層と、を具備し、
前記第１の層は前記基材と前記第２の層との間に配置される、バイオセンサ試験片。
【００７３】
項目６
複合体であって、前記複合体は、
基材と、
無機材料を含む第１の層と、
金属を含む第２の層と、を具備し、
前記第１の層は、前記基材と前記第２の層との間に配置され、前記第２の層は、
（ａ）４０％以下の可視光透過率を有する、
（ｂ）２０ｎｍより大きい厚さを有する、又は
（ｃ）２．０Ω／□以下のシート抵抗を有する、複合体。
【００７４】
項目７
電極を形成する方法であって、前記方法は、
基材を提供することと、
無機材料を含む第１の層を前記基材上に成膜することと、を含み、
前記方法は、更に
金属を含む第２の層を前記第１の層上にヘテロエピタキシャルに成膜することと、を含み、前記第２の層は２０ｎｍより大きな厚さを有する、電極を形成する方法。
【００７５】
項目８
無機材料は、結晶質材料又は多結晶材料を含む、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【００７６】
項目９
無機材料は酸化物、金属酸化物、透明酸化物、透明金属酸化物、誘電体化合物、又はそれらの任意の組み合わせを含む、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【００７７】
項目１０
無機材料は、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、酸化カドミウム、又はそれらの任意の組合せを含む、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【００７８】
項目１１
無機材料は、アルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、アンチモンスズ酸化物（ＡＴＯ）、フッ素スズ酸化物（ＦＴＯ）、又はそれらの任意の組み合わせを含む、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【００７９】
項目１２
無機材料は、アルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）を含む、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【００８０】
項目１３
第１の層の無機材料は格子定数ａ１を有し、第２の層の金属は格子定数ａ２を有し、ａ１及びａ２は次の式を満たし、
（［ｓｑｒｔ（２）／２］＊ａ２）／ａ１＝ｘ
式中、ｘは０．７０以上、０．７５以上、０．８０以上、０．８２以上、０．８４以上、又は０．８６以上の値を表す、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【００８１】
項目１４
第１の層の無機材料は格子定数ａ１を有し、第２の層の金属は格子定数ａ２を有し、ａ１及びａ２は次の式を満たし、
（［ｓｑｒｔ（２）／２］＊ａ２）／ａ１＝ｘ
式中、ｘは１．５以下、１．４以下、１．３以下、１．２以下、１．１以下、又は１．０以下の値を表す、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【００８２】
項目１５
第１の層の無機材料は格子定数ａ１を有し、第２の層の金属は格子定数ａ２を有し、ａ１及びａ２は次の式を満たし、
（［ｓｑｒｔ（２）／２］＊ａ２）／ａ１＝ｘ
式中、ｘは０．７５〜１．４、０．８４〜１．２、又は０．８６〜１．０の範囲の値を表す、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【００８３】
項目１６
第１の層は酸化スズを含まない、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【００８４】
項目１７
第１の層は、炭素を含まない、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【００８５】
項目１８
第１の層は、１×１０−５Ω・ｃｍ〜１Ω・ｃｍ、１×１０−２〜１×１０−４Ω・ｃｍ、８×１０−３〜５×１０−４Ω・ｃｍ、又は５．１０−３〜１０−３Ω・ｃｍの範囲内の電気抵抗率（ρ）を有する、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【００８６】
項目１９
第１の層は、第１の層の１００重量％、９９重量％以下、９５重量％以下、９０重量％以下、８５重量％以下、８０重量％以下、又は７５重量％以下の量の無機材料を含む、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【００８７】
項目２０
第１の層は、第１の層の５０重量％以上、５５重量％以上、６０重量％以上、６５重量％以上、７０重量％以上、７５重量％以上、８０重量％以上、８５重量％以上、９０重量％以上、又は９５重量％以上の量の無機材料を含む、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【００８８】
項目２１
第１の層は、第１の層の５０〜１００重量％、６０〜９０重量％、又は７０〜９０重量％の量の無機材料を含む、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【００８９】
項目２２
第１の層は、２０ｎｍ以下、１７ｎｍ以下、１５ｎｍ以下、１３ｎｍ以下、１０ｎｍ以下、７ｎｍ以下、又は５ｎｍ以下の厚さを有する、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【００９０】
項目２３
第１の層は、１ｎｍ以上、２ｎｍ以上、３ｎｍ以上、４ｎｍ以上、又は５ｎｍ以上の厚さを有する、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【００９１】
項目２４
第１の層は、１ｎｍ〜２０ｎｍ、３ｎｍ〜１０ｎｍ、又は４ｎｍ〜６ｎｍの厚さを有する、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【００９２】
項目２５
第２の層（又は金属を含む層）の金属は、結晶質材料、又は多結晶材料を含む、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【００９３】
項目２６
第２の層（又は金属を含む層）の金属は、面心立方晶系を含む、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【００９４】
項目２７
第２の層（又は金属を含む層）は、４０％以下、３０％以下、２５％以下、２０％以下、１５％以下、１０％以下、５％以下、４％以下、３％以下、２％以下、又は１％以下の可視光透過率を有する、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【００９５】
項目２８
第２の層（又は金属を含む層）は、１０％以上、５％以上、４％以上、３％以上、２％以上、又は１％以上の可視光透過率を有する、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【００９６】
項目２９
第２の層（又は金属を含む層）は、０％〜２５％、５％〜２０％、又は７．５％〜１２％の可視光透過率を有する、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【００９７】
項目３０
第２の層（又は金属を含む層）は、膜又は薄膜である、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【００９８】
項目３１
第２の層（又は金属を含む層）の金属は、貴金属を含む、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【００９９】
項目３２
第２の層（又は金属を含む層）の金属は、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウム、白金、金、又はそれらの任意の組み合わせを含む、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１００】
項目３３
第２の層（又は金属を含む層）の金属は、金を含む、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１０１】
項目３４
第２の層（又は金属を含む層）の金属は、６０％〜１００％、６５％〜９５％、７０％〜９０％、又は７５％〜８５％の純度を有する、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１０２】
項目３５
第２の層（又は金属を含む層）の金属は、合金、貴金属合金、２つ以上の貴金属の合金、銀と金の合金、又は銀と金の５０／５０合金である、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１０３】
項目３６
電極は、２．０Ω／□以下、１．９５Ω／□以下、１．９Ω／□以下、１．８５Ω／□以下、又は１．８Ω／□以下のシート抵抗を有する、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１０４】
項目３７
電極は、０．７０Ω／□〜２．０Ω／□、０．７５Ω／□〜１．９Ω／□、０．８Ω／□〜１．８Ω／□、０．８５Ω／□〜１．７Ω／□、又は０．９Ω／□〜１．６Ω／□のシート抵抗を有する、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１０５】
項目３８
第２の層（又は金属を含む層）は、５０ｎｍの厚さを有し、電極は、１．５０Ω／□以下、１．４０Ω／□以下、１．３０Ω／□以下、１．２０Ω／□以下、１．１０Ω／□以下、１．０９Ω／□以下、１．０８Ω／□以下、又は１．０７Ω／□以下のシート抵抗を有する、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１０６】
項目３９
第２の層（又は金属を含む層）は、５０ｎｍの厚さを有し、電極は、０．１Ω／□以上、０．２Ω／□以上、０．３Ω／□以上、０．４Ω／□以上、０．５Ω／□以上、０．６Ω／□以上、又は更に０．７Ω／□以上のシート抵抗を有する、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１０７】
項目４０
第２の層（又は金属を含む層）は、５０ｎｍの厚さを有し、電極は、０．６Ω／□〜１．５Ω／□、０．６Ω／□〜１．３Ω／□、０．７Ω／□〜１．１Ω／□の範囲のシート抵抗を有する、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１０８】
項目４１
第２の層（又は金属を含む層）は、４５ｎｍの厚さを有し、電極は、１．７Ω／□以下、１．６Ω／□以下、１．５Ω／□以下、１．４Ω／□以下、又は１．３Ω／□以下のシート抵抗を有する、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１０９】
項目４２
第２の層（又は金属を含む層）は、４５ｎｍの厚さを有し、電極は、０．４Ω／□以上、０．５Ω／□以上、０．６Ω／□以上、０．７Ω／□以上、０．８Ω／□以上、０．９Ω／□以上、又は更に１．０Ω／□以上のシート抵抗を有する、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１１０】
項目４３
第２の層（又は金属を含む層）は、４５ｎｍの厚さを有し、電極は、０．８Ω／□〜１．７Ω／□、０．９Ω／□〜１．５Ω／□、１．０Ω／□〜１．３Ω／□の範囲のシート抵抗を有する、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１１１】
項目４４
第２の層（又は金属を含む層）は、４０ｎｍの厚さを有し、電極は、１．８Ω／□以下、１．７Ω／□以下、１．６Ω／□以下、１．５Ω／□以下、又は１．４Ω／□以下のシート抵抗を有する、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１１２】
項目４５
第２の層（又は金属を含む層）は、４０ｎｍの厚さを有し、電極は、０．５Ω／□以上、０．６Ω／□以上、０．７Ω／□以上、０．８Ω／□以上、０．９Ω／□以上、１．０Ω／□以上、又は更に１．１Ω／□以上のシート抵抗を有する、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１１３】
項目４６
第２の層（又は金属を含む層）は、４０ｎｍの厚さを有し、電極は、０．９Ω／□〜１．８Ω／□、１．０Ω／□〜１．６Ω／□、１．１Ω／□〜１．４Ω／□の範囲のシート抵抗を有する、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１１４】
項目４７
第２の層（又は金属を含む層）は、２０ｎｍ以上、２０ｎｍより大きい、２５ｎｍ以上、３０ｎｍ以上、３５ｎｍ以上、４０ｎｍ以上、４５ｎｍ以上、５０ｎｍ以上の厚さを有する、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１１５】
項目４８
第２の層（又は金属を含む層）は、７０ｎｍ以下、７０ｎｍ未満、６５ｎｍ以下、６０ｎｍ以下、５５ｎｍ以下、５０ｎｍ以下の厚さを有する、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１１６】
項目４９
第２の層（又は金属を含む層）は、２０ｎｍ〜７０ｎｍ、３０ｎｍ〜６０ｎｍ、４０ｎｍ〜５０ｎｍ、又は３５ｎｍ〜４５ｎｍの厚さを有する、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１１７】
項目５０
第２の層（又は金属を含む層）の金属は、１×１０−５Ω・ｃｍ以下、９×１０−６Ω・ｃｍ以下、８×１０−６Ω・ｃｍ以下、又は７×１０−６Ω・ｃｍ以下、又は６×１０−６Ω・ｃｍ以下の導電率を有する、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１１８】
項目５１
第２の層（又は金属を含む層）の金属は、１×１０−６Ω・ｃｍ以上、２×１０−６Ω・ｃｍ以上、３×１０−６Ω・ｃｍ以上、又は４×１０−６Ω・ｃｍ以上の導電率を有する、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１１９】
項目５２
第２の層（又は金属を含む層）の金属は、１×１０−６〜１×１０−５Ω・ｃｍ、又は３×１０−６〜８×１０−６Ω・ｃｍの導電率を有する、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１２０】
項目５３
第２の層（又は金属を含む層）の金属は、４×１０−６〜６×１０−６Ω・ｃｍの導電率又は約５×１０−６Ω・ｃｍの導電率を有する、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１２１】
項目５４
第２の層（又は金属を含む層）の金属は、１×１０−６Ω・ｃｍ〜１×１０−５Ω・ｃｍ、２×１０−６〜９×１０−６Ω・ｃｍ、又は３×１０−６〜８×１０−６Ω・ｃｍ、又は４×１０−６Ω・ｃｍ〜６×１０−６Ω・ｃｍの導電率を有する、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１２２】
項目５５
基材は、ポリマー、柔軟なポリマー、又は透明なポリマーを含む、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１２３】
項目５６
基材は、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、セルローストリアセテート（ＴＣＡ又はＴＡＣ）、ポリウレタン、又はそれらの任意の組み合わせを含む、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１２４】
項目５７
基材は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含む、前記項目のいずれかに記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１２５】
項目５８
基材は、５０μｍ以上、４５μｍ以上、４０μｍ以上、３５μｍ以上、３０μｍ以上、２５μｍ以上、２０μｍ以上、１５μｍ以上、１０μｍ以上、５μｍ以上、又は１μｍ以上の厚さを有する、前記項目のいずれか１項に記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１２６】
項目５９
基材は、５００μｍ以下、２００μｍ以下、１００μｍ以下、９０μｍ以下、８０μｍ以下、７５μｍ以下、７０μｍ以下、６５μｍ以下、６０μｍ以下、５５μｍ以下、又は５０μｍ以下の厚さを有する、前記項目のいずれか１項に記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１２７】
項目６０
基材は、２５μｍ〜７５μｍ、又は４０μｍ〜６０μｍの範囲の厚さを有する、前記項目のいずれか１項に記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１２８】
項目６１
第１の層は基材に直接接触し、第１の層は第２の層に直接接触し、又は第１の層は基材及び第２の層に直接接触する、前記項目のいずれか１項に記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１２９】
項目６２
第１の層と第２の層はエピタキシャル層を具備し、第１の層は成長下地層を具備し、第２の層は金属の上層を具備する、前記項目のいずれか１項に記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１３０】
項目６３
電極は、化学溶液を含む層をさらに具備する、前記項目のいずれか１項に記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１３１】
項目６４
電極は、酵素、メディエータ、インジケータ、又はそれらの任意の組合せをさらに含む、前記項目のいずれか１項に記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１３２】
項目６５
（第１の）電極は、グルコースに反応する、前記項目のいずれか１項に記載の電極、バイオセンサ試験片、複合体、又は方法。
【０１３３】
項目６６
電極が作用電極である、前記項目のいずれかに記載のバイオセンサ試験片。
【０１３４】
項目６７
電極システムは、更に、対向電極を具備する、項目６１記載のバイオセンサ試験片。
【０１３５】
項目６８
第１の層は基材上に直接成膜され、金属を含む層は誘電体層上に直接成膜され、又は両方である、前記項目のいずれかに記載の方法。
【０１３６】
項目６９
第１の層はスパッタにより成膜され、第２の層はスパッタにより成膜され、又は両方である、前記項目のいずれかに記載の方法。
【０１３７】
項目７０
第１の層及び第２の層は、ロール・ツー・ロール・コータを用いて同時に成膜される、前記項目のいずれかに記載の方法。
【０１３８】
項目７１
第１の層の無機材料は、標準的な成膜速度を有する、前記項目のいずれかに記載の方法。
【０１３９】
項目７２
第１の層は、アニーリングなしで成膜される、前記項目のいずれかに記載の方法。
【０１４０】
これら及び他の予想外かつ優れた特性は、下の実施例に例示されている。実施例は、例示であり、本明細書に記載の実施形態を何ら限定しない。
【実施例】
【０１４１】
実施例１〜１７の電極は、セラミックターゲットからアルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）の層と金（Ａｕ）の層を、５０から２５０μｍの間の厚さを有する基材（Ｄｕｐｏｎｔ  Ｔｅｉｊｉｎ社製Ｍｅｌｉｎｅｘ  ３２９及びＭｅｌｉｎｅｘ  ＳＴ５０５、並びにＳＫＣ社製ＳＨ４１）上に成膜することにより形成された。ＡＺＯ層とＡｕ層は、バッチ式マグネトロンスパッタリング成膜装置を用いて、ターゲット上に低電力密度を印加して、基材上に形成された。各実施例のための基材の種類とＡＺＯ層及びＡｕ層の厚さは、表１に列挙されている。
【０１４２】
各実施例は、電極のシート抵抗を決定するために測定された。測定はＮａｇｙ社製装置を用いて電磁非接触方式で行われた。結果を以下の表１に報告する。各実施例において、金属層のＶＬＴは４０％以下であった。
【０１４３】
【表１】
2019012076.tif 000003
【０１４４】
表１の結果から、ＡＺＯ層の導入により抵抗率が平均して１０％より大きく改善することを確認できる。また、表１の結果は、４５ｎｍのＡｕを有する５ｎｍのＡＺＯはＡＺＯなしの５０ｎｍのＡｕと同等又はより良いＲ／□を与えることを示す。
【０１４５】
一般的な説明で上述した活動、又は実施例の全てが、必要とされるという訳ではなく、特定の活動の一部は必要とされることができないことを、及び１つ又は複数の更なる活動は、記載された活動に加えて実施されることに注意されたい。更に、活動が列挙される順序は、必ずしもそれらが実施される順序ではない。
【０１４６】
利益、他の利点、及び問題に対する解決策は、特定の実施形態に関して上述されている。しかし、任意の利益、利点、長所、又は解決策を生じる、若しくはより顕著にする利益、利点、問題の解決策、及び任意の特徴（複数可）は、任意の又は全ての請求項について、重要な、必要な、又は本質的な特徴として解釈されるべきではない。
【０１４７】
本明細書に記載の実施形態の仕様及び例示は、様々な実施形態の構造の一般的な理解を提供することを意図している。仕様及び例示は、本明細書に記載された構造と方法を使用して、装置及びシステムの要素及び特徴の網羅的で包括的な説明として役立つようには意図されていない。別々の実施形態はまた、単一の実施形態に組み合わせて提供されることができ、逆に、簡潔にするために、単一の実施形態の状況で説明される様々な特徴はまた、別々に又は任意のサブコンビネーションで提供されることができる。更に、範囲内にある値の言及は、その範囲内のそれぞれの、及び全ての値を含む。多くの他の実施形態は、この明細書を読んだ後のみ、当業者に明らかになり得る。他の実施形態では、構造置換、論理的な置換又は別の変更が、本開示の範囲から逸脱することなく行うことができるように、本開示を使用し及び本開示から導かれることができる。したがって、本開示は、限定的ではなく、例示的と見なされるべきである。
【図１】
2019012076.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成30年9月20日(2018.9.20)
【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】
電極であって、前記電極は、
基材と、
格子定数ａ１を有する無機材料を含む第１の層と、
格子定数ａ２を有する金属を含む第２の層と、を具備し、
ａ１及びａ２は次の式を満たし、
（［ｓｑｒｔ（２）／２］＊ａ２）／ａ１＝ｘ
式中ｘは０．６５以上の値を表す、電極。
【請求項２】
前記無機材料は結晶質材料又は多結晶材料を含む、請求項１に記載の電極。
【請求項３】
前記無機材料は酸化物、金属酸化物、透明酸化物、透明金属酸化物、誘電体化合物、又はそれらの任意の組み合わせを含む、請求項１に記載の電極。
【請求項４】
前記無機材料は酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、酸化カドミウム、又はそれらの任意の組合せを含む、請求項１に記載の電極。
【請求項５】
前記無機材料はアルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、アンチモンスズ酸化物（ＡＴＯ）、フッ素スズ酸化物（ＦＴＯ）、又はそれらの任意の組み合わせを含む、請求項１に記載の電極。
【請求項６】
前記無機材料は、アルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）を含む、請求項１に記載の電極。
【請求項７】
式中ｘは０．８６以上の値を表す、請求項１に記載の電極。
【請求項８】
式中ｘは１．５以下の値を表す、請求項１に記載の電極。
【請求項９】
前記第２の層の金属はルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウム、白金、金、又はそれらの任意の組み合わせを含む、請求項１に記載の電極。
【請求項１０】
電極は２．０Ω／□以下のシート抵抗を有する、請求項１に記載の電極。
【外国語明細書】
2019012076000001.pdf