(57)【要約】  第一の基材（２０１）上に配置された複数のナノ構造の集合（２０７）を含む、第一の基材を含む装置（３００、４１０〜４１２）の製造方法であって、ナノ構造の集合のそれぞれは、個々に電気的にアドレス指定可能であり、方法は：第一の表面（２０２）を有する基材（２００）を提供する工程（１０１）であって、基材は、絶縁性材料を含み、基材の第一の表面（２０２）の上に配置され、絶縁層と基材との間の界面（２０３）を形成している絶縁層（２１０）を有する、工程と；第一の基材上に複数の積層体（２０４）を提供する工程（１０２）であって、積層体は互いに間隔を開けて離れており、積層体のそれぞれは、第一の導電性材料を含む第一の導電層（２０５）、及び第一の材料とは異なる第二の導電性材料を含む第二の導電層（２０６）を含んでおり、第二の導電層は、ナノ構造の成長を触媒するために、第一の導電層上に配置されている、工程と；基材上に配置された複数の積層体を有する第一の基材を、第二の導電性材料上にナノ構造を形成可能な還元性雰囲気中で加熱する工程（１０３）と；基材上に配置された複数の積層体を有する第一の基材を、第二の層（２０６）の上にナノ構造（２０７）が形成されるような雰囲気中で、加熱する工程（１０３）と；を含んでおり、加熱する工程の間に、第一の導電性材料が絶縁性材料と相互作用して、積層体（２０４）のそれぞれの下の絶縁層（２０１）内に導電性部分（２０８）を形成するように絶縁性材料及び第一の導電性材料が選択され、導電性部分は、第一の導電性材料及び絶縁性材料、並びに／又はこれらの反応付加体の混合物を含む、方法である。
2014523616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の基材（２０１）上に配置された複数のナノ構造の集合（２０７）を含む前記第一の基材を含む装置（３００、４１０〜４１２）の製造方法であって、前記ナノ構造の集合のそれぞれは、個々に電気的にアドレス指定可能であり、前記方法は：
第一の表面（２０２）を有する基材（２００）を提供する工程（１０１）であって、前記基材は、前記基材の前記第一の表面（２０２）の上に配置され、前記絶縁層と前記基材との間の界面（２０３）を形成している絶縁性材料を含む絶縁層（２１０）を有する、工程と；
前記第一の基材上に複数の積層体（２０４）を提供する工程（１０２）であって、前記積層体は互いに間隔を開けて離れており、前記積層体のそれぞれは、第一の導電性材料を含む第一の導電層（２０５）と、前記第一の材料とは異なる第二の導電性材料を含む第二の導電層（２０６）とを含んでおり、前記第二の導電層は、ナノ構造の成長を触媒するために前記第一の導電層上に配置されている、工程と；
前記第一の基材上に配置された前記複数の積層体（２０４）を有する前記第一の基材を、前記第二の導電性材料上にナノ構造を形成可能な還元性雰囲気中で加熱する工程（１０３）と；
前記第一の基材上に配置された前記複数の積層体を有する前記第一の基材を、前記第二の層（２０６）の上にナノ構造（２０７）が形成されるような雰囲気中で、加熱する工程（１０３）と；
を含んでおり、
前記加熱する工程の間に、前記第一の導電性材料が前記絶縁性材料と相互作用して、前記積層体（２０４）のそれぞれの下の前記絶縁層（２０１）内に導電性部分（２０８）を形成するように、前記絶縁性材料及び前記第一の導電性材料が選択され、
前記導電性部分は、前記第一の導電性材料、及び前記絶縁性材料、並びに／又はこれらの反応付加体の混合物を含む、
方法。
【請求項２】
前記第一の基材上に配置された前記積層体（２０４）を有する前記第一の基材を１００℃〜１０００℃の温度範囲内に加熱することによって、前記第一の基材（２０１）内への前記第一の材料の拡散、及び／又は前記第一の材料と前記絶縁性材料との間の化学反応を得ることができるように、前記第一の材料及び／又は前記絶縁性材料が選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記温度範囲が、好ましくは５００℃〜１０００℃、より好ましくは７００℃〜９００℃、及び最も好ましくは７５０℃〜８００℃である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ナノ構造の集合（２０７）のそれぞれが、電気的接続接合のそれぞれによって電気的に接続可能であるように、前記導電性部分（２０８）が、前記絶縁層（２０１）を通って形成された経路である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記方法が、前記導電性部分（２０８）の一つひとつによって、前記ナノ構造の集合（２０７）のそれぞれに第一の電気的接続を提供するよう構成された、接続構造体（２１０）を提供する工程を更に含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記方法が、前記導電性部分（２０８）の一つひとつによって、前記ナノ構造の集合（２０７）のそれぞれに第一の電気的接続を提供するよう構成された、接続構造体（２１０）を含む第二の基材（２０９）を提供する工程（１０４）を更に含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記積層体が、前記第二の層と前記第一の層との間に配置された中間層を含んでおり、前記中間層は導電性材料及び／又は半導性材料を含んでおり、前記中間層のそれぞれは電源又は検出装置へと電気的に接続可能であり、それによって、ナノ構造の集合のそれぞれに、第二の個々にアドレス指定可能な電気的接続を提供する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記第一の導電性材料が金属を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第一の導電性材料が、Ａｌ又はＡｕを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記絶縁性材料が、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、及び石英の少なくとも一つを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
個々にアドレス指定可能なナノ構造の集合（２０７）を有する装置（３００、４１０〜４１２）であって、
第一の表面（２０２）と、絶縁性材料を含み、基材の前記第一の表面（２０２）上に配置された絶縁層（２０１）とを有する基材（２００）と；
絶縁層内の、絶縁性材料と導電性材料との間の反応によって形成された複数の導電性部分（２０８）であって、互いに間隔を開けて離れている複数の導電性部分と；
導電性部分（２０８）のそれぞれが、ナノ構造の集合の一つひとつと電気的に接続するように、導電性部分のそれぞれの上に配置された、ナノ構造の集合と；
絶縁層の下にある接続構造体（２１０）であって、電源又は検出装置へと接続可能であり、前記導電性部分のそれぞれに第一の電気的接続を提供するよう構成されており、これによって、ナノ構造の集合のそれぞれを個々にアドレス指定可能にしている、接続構造体と、
を含む装置。
【請求項１２】
前記装置が、前記第一の基材（２００）の下に第二の基材（２０９）を含んでおり、前記第二の基材は、前記接続構造体（２１０）を含む、請求項１１に記載の装置（３００、４１０〜４１２）。
【請求項１３】
前記接続構造体が、導電性材料及び／又は半導性材料を含む複数のウェル（２１０）を含んでおり、前記ウェルは電源又は検出装置へと電気的に接続可能であり、ウェルのそれぞれは、前記導電性部分のそれぞれに前記第一の電気的接続を提供する、請求項１１又は１２のいずれかに記載の装置（３００、４１０〜４１２）。
【請求項１４】
前記導電性部分が、前記第一の基材の前記第一の表面から第二の表面まで延在する経路であって、これによって、前記第一の電気的接続が、前記導電性部分と前記接続構造体との間の直接の電気的接続である、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の装置（３００、４１０〜４１２）。
【請求項１５】
前記導電性部分が、前記第一の基材（２００）と前記絶縁層（２０１）との間の界面（２０３）から分離するように、前記導電性部分（２０８）が、前記第一の表面（２０２）から所望の深さまで、前記第一の基材（２００）内へと延在しており、これによって、前記導電性部分のそれぞれへの前記第一の電気的接続が、容量性及び／又は誘導性の電気的接続に相当する、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の装置（３００、４１０〜４１２）。
【請求項１６】
前記装置が、前記ナノ構造の集合（２０７）と前記導電性部分（２０８）との間に、導電性及び／又は半導性の中間層（４０２、４０３）を含んでおり、ナノ構造の集合のそれぞれに、第二の個々にアドレス指定可能な電気的接続を提供している、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の装置（３００、４１０〜４１２）。
【請求項１７】
前記装置が、前記導電性部分（２０８）から直流的に絶縁しており、前記導電性部分に容量接続を提供している、導電性及び／又は半導性の、第二の中間層を含む、請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の装置（３００、４１０〜４１２）。
【請求項１８】
前記ナノ構造が、第一の基材（２００）に対して実質的に垂直に整列した、請求項１１〜１７のいずれか一項に記載の装置（３００、４１０〜４１２）。
【請求項１９】
前記絶縁性材料が、ＳｉＯ２、又はＳｉ３Ｎ４の少なくとも一つを含む、請求項１１〜１８のいずれか一項に記載の装置（３００、４１０〜４１２）。
【請求項２０】
前記導電性材料が、Ａｌ又はＡｕを含む、請求項１１〜１９のいずれか一項に記載の装置（３００、４１０〜４１２）。
【請求項２１】
前記導電性材料がＡｌを含み、前記絶縁性材料がＳｉＯ２を含む、請求項１１〜２０のいずれか一項に記載の装置（３００、４１０〜４１２）。
【請求項２２】
前記導電性部分が、少なくとも一つの整流接合を含む、請求項１１〜２０のいずれか一項に記載の装置（３００、４１０〜４１２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、個々にアドレス指定可能なナノ構造の束を含む電気的装置、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）は、ナノメートルの範囲の直径、及びナノメートルからセンチメートルの範囲の長さを有する筒状に巻かれた、炭素原子のグラフェンシートから成る。ＣＮＴは、単一のグラフェンシートの均一な筒状の構造を有する、いわゆるシングルウォールナノチューブ（ＳＷＮＴ）でもよい。代替として、ＣＮＴは、異なる直径を有する複数のＳＷＮＴから成り、互いの中に配置されているか、又は自身の周りに数回巻かれて多層になっている単一のグラフェンシートである、いわゆるマルチウォールナノチューブ（ＭＷＮＴ）でもよい。
【０００３】
ＣＮＴを製造するいくつかの方法が知られており、例えば、アーク放電、レーザーアブレーション、及び化学蒸着（ＣＶＤ）が挙げられ、後者はＣＮＴの商業的製造にとって最も一般的であり、金属触媒、例えば鉄、コバルト、又はニッケルを用いて基材を調製することと、次いでプロセス気体、例えばアンモニア、窒素、又は水素、及び炭素源、例えばアセチレン、エチレン、又はアルコールを含む気体を含む雰囲気中で、基材を加熱することとを典型的に含んでいる。このようにして、金属触媒の表面でＣＮＴを成長させる。垂直状に整列したＣＮＴが製造される、すなわち金属触媒の表面に垂直状に伸びたＣＮＴが製造されるような反応条件を適応することによって、金属触媒上のＣＮＴの配向を制御してもよい。
【０００４】
ＣＮＴは高い機械的強度、並びに高い熱伝導性及び電気伝導性を有するため、ＣＮＴについて多くの潜在的な用途が提案されており、例えば、その中でも、センサ、水素貯蔵媒体、プローブ、半導体装置、フィールドエミッション装置、並びに伝導性材料及び高強度複合材料が挙げられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＣＮＴについて存在する従来の製造方法に関連する課題は、基材上の特定の位置における所定の配向及び配置のＣＮＴの成長、並びに金属電極などの他の材料との界面の両方を制御することが困難であるということである。
【０００６】
米国特許第６，９００，５８０号明細書は、フィールドエミッション装置、及びそのような装置の製造を開示しており、ここでは、装置は基材上に整列した平行なＣＮＴの束を有しており、束は触媒材料によってパターン化された基材の領域のみから伸びており、したがって、基材表面上の束のサイズ、形状、及び分布の精密な制御を提供しており、更に、これによって、束のそれぞれは、パターン化されたメタライゼーションラインを束に接続することによって、個々に制御することができる。
【０００７】
しかしながら、米国特許第６，９００，５８０号明細書によるＣＮＴの製造方法は、手間がかかり、おそらくあまり費用効果的ではない。
【０００８】
したがって、本技術分野において、電気的装置に使用するためのＣＮＴの製造を促進する必要性がある。
【０００９】
従来技術の上述の課題及び他の課題に鑑み、本発明の全般的な目的は、ナノ構造を含む装置、特に個々に電気的にアドレス指定可能なナノ構造の集合を有する装置を製造するための、改善された方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、第一の基材上に配置された複数のナノ構造の集合を含む上記第一の基材を含む装置の製造方法であって、上記ナノ構造の集合のそれぞれは、個々に電気的にアドレス指定可能であり、上記方法は：第一の表面を有する基材を提供する工程であって、上記基材は、上記基材の上記第一の表面上に配置され、上記絶縁層と上記基材との間の界面を形成している絶縁性材料を含む絶縁層を有する、工程と；第一の基材上に複数の積層体を提供する工程であって、上記積層体は互いに間隔を開けて離れており、上記積層体のそれぞれは、第一の導電性材料を含む第一の導電層と、上記第一の材料とは異なる第二の導電性材料を含む第二の導電層とを含んでおり、上記第二の導電層は、ナノ構造の成長を触媒するために上記第一の導電層上に配置されている、工程と；上記第一の基材上に配置された上記複数の積層体を有する上記第一の基材を、上記第二の導電性材料の上にナノ構造を形成可能な還元性雰囲気中で、加熱する工程と；上記第一の基材上に配置された上記複数の積層体を有する上記第一の基材を、上記第二の層の上にナノ構造が形成されるような雰囲気中で、加熱する工程と；を含んでおり、上記加熱する工程の間に、上記第一の導電性材料が上記絶縁性材料と相互作用して、上記積層体のそれぞれの下の上記絶縁層内に導電性部分を形成するように、上記絶縁性材料及び上記第一の導電性材料が選択され、上記導電性部分は、上記第一の導電性材料、及び上記絶縁性材料、並びに／又はこれらの反応付加体の混合物を含む、方法が提供される。
【００１１】
本発明は、それぞれ第一の材料及び第二の材料を含む、少なくとも第一の層及び第二の層の積層体であって、第二の層は絶縁層上に配置された第一の層の上に配置されている、積層体を、絶縁層上に提供することによって、絶縁層内に、個々のナノ構造の集合のそれぞれを電気的に接続する導電性部分を形成する加熱サイクルと同じ間に、絶縁性材料を含む絶縁層を有する基材上にナノ構造の集合が成長しうることを実現したことに基づいている。第二の材料は、高温でナノ構造の成長を触媒するように選択し、第一の材料及び絶縁性材料は、第一の材料が導電性であって、加熱すると、絶縁性材料に混合若しくは拡散して、及び／又は絶縁性材料と反応して、結果として導電性及び／又は半導性の混合物となりうるように選択する。このように、基材の上に配置されたそのような積層体を有する基材を加熱することによって、複数のナノ構造の集合を製造してもよく、ナノ構造の集合の下にある絶縁層の部分は、導電性材料及び／又は半導性材料を含む。これによって、ナノ構造の集合のそれぞれが、個々に電気的に接続可能であってよい。
【００１２】
用語「ナノ構造」は、本文脈において、ナノメートルの範囲の直径又は幅を有する任意の構造として理解すべきである。そのようなナノ構造の例としては、限定されないが、カーボンナノチューブ、ＺｎＯなどの様々な材料のナノワイヤ及びナノロッド、並びにカーボンナノファイバーが挙げられる。
【００１３】
用語「ナノ構造の集合」は、本発明の文脈において、基材の部分の上に、互いの近傍（例えばマイクロメートル〜サブマイクロメートル）に配置された複数のナノ構造であって、当該部分はナノ構造を含む基材の他の部分から分離しており、当該部分はナノ構造の集合の下にある導電性部分を含んでいる、複数のナノ構造として理解すべきである。ナノ構造の集合としては、束状に配置された複数のナノ構造を挙げることができる。ナノ構造の集合は、ナノメートルからマイクロメートルの範囲の長さ及び幅を有する基材の一部に対応してもよい。更に、ナノ構造の集合が個々にアドレス指定される場合、典型的に、そのような集合に含まれる全てのナノ構造がアドレス指定される。
【００１４】
本発明の実施形態において、第一の材料は、導電性であってもよく、半導性であってもよい。これによって、第一の基材内への第一の材料の拡散を通して、導電性又は半導性の導電性部分を得てもよい。
【００１５】
本発明の実施形態において、第一の層の第一の材料、及び絶縁層の絶縁性材料は、これらの間の化学反応によって導電性材料又は半導性材料が得られるように、選択してもよい。
【００１６】
基材の絶縁層上に配置された積層体を有する基材を加熱することで、第一の積層体層の第一の材料の、下にある第一の基材の絶縁性材料の部分への拡散又は混合を引き起こしてもよく、その結果、第一の材料の電気特性によって、これらの部分を導電性又は半導性にしてもよい。更に又は代替的に、基材の絶縁層上に配置された第一の材料を有する基材を加熱することで、第一の材料と、下にある第一の基材の絶縁性材料の部分との反応を引き起こし、導電性及び／又は半導性であることがある一以上の反応生成物を得てもよく、この場合、第一の材料は、必ずしも、導電性又は半導性の部分を得るために導電性又は半導性である必要はない。
【００１７】
本発明の実施形態において、基材上に配置された積層体を有する第一の基材を１００℃〜１０００℃の好ましい温度範囲内に加熱することによって、第一の基材内への第一の材料の拡散、及び／又は第一の材料と絶縁性材料との間の反応が得られるように、第一の材料及び絶縁性材料を選択する。
【００１８】
本発明の一実施形態によれば、温度範囲は、好ましくは５００℃〜１０００℃、より好ましくは７００℃〜９００℃、及び最も好ましくは７５０℃〜８００℃である。
【００１９】
本発明の実施形態において、第一の材料と絶縁性材料との間の熱反応は、例えば、第一の材料が酸化され、絶縁性材料が還元される、酸化還元反応であってよい。したがって、得られる反応混合物は、酸化した第一の材料、及び酸化されていない第一の材料、並びに還元された絶縁性材料、及び還元されていない絶縁性材料を含んでもよい。
【００２０】
本発明の実施形態において、第一の材料は、金属、及び／又はその酸化物若しくは窒化物を含んでもよい。例えば、第一の材料は、アルミニウムでもよい。
【００２１】
本発明の実施形態において、絶縁性材料は、メタロイド（又は半金属）の酸化物、例えば二酸化ケイ素でもよい。
【００２２】
第一の材料及び／又は絶縁性材料の選択によって、導電性部分の電気特性を制御してもよい。したがって、加熱すると導電性及び／又は半導性の混合物が得られるように、第一の材料を、絶縁性材料に対して有利に選択してもよく、その逆もまた同様である。
【００２３】
例示的な実施形態において、第一の材料はアルミニウム（Ａｌ）であってよく、絶縁性材料は二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）であってよく、この場合、これらの間の対応する反応混合物は、Ａｌ、ＡｌｘＯｙ、ＳｉＯ２、Ａｌｘ（ＳｉＯ２）ｙ、及びＳｉを含んでもよく、導電性（すなわちＡｌ）、及び半導性（すなわちＳｉ）の両方の電気特性を有する反応混合物が得られることがある。同様に、金（Ａｕ）を用いて、絶縁性材料内に導電性部分を形成してもよい。
【００２４】
更に、導電性部分の所望の電気特性を得るために、当然に、加熱温度及び／又は定温時間を変化させてもよい。例えば、温度を変化させることによって、反応及び／又は拡散の速度を制御してもよく、反応時間を変化させることによって、反応及び／又は拡散の程度を制御してもよい。
【００２５】
第一の基材内の導電性部分のそれぞれの深さは、絶縁層内への第一の材料の拡散若しくは混合に、及び／又は第一の材料と絶縁層の絶縁性材料との反応に起因する、絶縁層内への第一の材料の浸透の深さに関係しており、従って、例えば、第一の材料を含む第一の層の厚み及び／若しくは絶縁層の厚みを変化させること、基材を加熱する温度を変化させること、又は加熱の時間を変化させることによって、制御することができる。
【００２６】
これによって、導電性部分の広がり及び構造を制御して、所定の所望の用途に合わせてもよい。
【００２７】
本発明の実施形態において、導電性部分は絶縁層を通って形成された経路であってよく、それによって、ナノ構造の集合のそれぞれが、電気的接続接合のそれぞれによって電気的に接続可能となるように、絶縁層と下にある基材との間の界面に、電気的接続接合を形成してもよい。
【００２８】
代替として、本発明の実施形態において、導電性部分が絶縁層を貫通しておらず、したがって導電性部分のそれぞれが基材から絶縁されており、これによって、それぞれの導電性部分への、容量性及び／又は誘導性の電気的接続に相当する電気的接続接合が得られることがあるような、第一の基材内の導電性部分の深さとなるように、導電性部分の構造を制御してもよい。
【００２９】
ナノ構造の成長を触媒する第二の層の第二の材料は、有利に、導電性であってよく、半導性であってもよい。そのような触媒材料の例としては、限定されないが、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉが挙げられる。
【００３０】
本発明の実施形態において、積層体は、第二の層と第一の層との間に配置された中間層を含んでもよく、中間層は導電性材料及び／又は半導性材料を含んでもよく、それぞれの中間層は、例えば基材の第一の表面上の接続構造体を通して、電源へと電気的に接続可能であってよく、それによって、ナノ構造の集合のそれぞれに、第二の個々にアドレス指定可能な電気的接続を提供してもよい。
【００３１】
例えば、中間層の導電性材料及び／又は半導性材料は、例えば、モリブデン及び／若しくはチタン、又はモリブデン及び／若しくはチタンの独立層、又は任意の他の適切な金属、メタロイド、若しくはその酸化物、又は例えばＰｔ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｐｄ、及びＷの合金を含んでもよい。
【００３２】
本発明の実施形態において、方法は、本発明の方法によって形成された導電性部分の一つひとつによって、ナノ構造の集合のそれぞれに、第一の電気的接続を提供するよう構成された、絶縁層の下にある接続構造体を提供する工程を更に含んでもよい。接続構造体は、電源又は検出装置へと接続可能であってよく、それによって、絶縁層の導電性部分を、電源又は検出装置へと電気的に接続可能にしてもよい。
【００３３】
本発明の実施形態において、接続構造体を含む第二の基材を提供する工程によって、接続構造体を提供してもよい。接続構造体は、例えば、導電性材料及び／又は半導性材料を含む複数のウェルを含んでもよい。
【００３４】
第二の基材は、上記の加熱工程の前に提供してもよい点に留意されたい。
【００３５】
本発明の第二の側面によれば、第一の表面と、絶縁性材料を含み、基材の第一の表面上に配置された絶縁層とを有する基材と；絶縁層内の、絶縁性材料と導電性材料との間の反応によって形成した複数の導電性部分であって、互いに間隔を開けて離れている複数の導電性部分と；導電性部分のそれぞれが、ナノ構造の集合の一つひとつと電気的に接続するように、導電性部分のそれぞれの上に配置された、ナノ構造の集合と；絶縁層の下にある接続構造体であって、電源又は検出装置へと接続可能であり、導電性部分のそれぞれに第一の電気的接続を提供するよう構成されており、これによって、ナノ構造の集合のそれぞれを個々にアドレス指定可能にしている、接続構造体と、を含む、個々にアドレス指定可能なナノ構造の集合を有するものによって、上述の目的及び他の目的が達成される。
【００３６】
電源は、装置の所望の用途に応じて、例えば、従来のＡＣ電源又はＤＣ電源、電池、コンデンサ系であってよく、検出装置は、例えば、マルチメーター、又は均等物であってよい。
【００３７】
本発明の実施形態において、装置は、第一の基材の下にある第二の基材であって、上述の接続構造体を含む、第二の基材を含んでもよい。
【００３８】
本発明の実施形態において、接続構造体は、それぞれ導電性材料及び／又は半導性材料を含み、電源へと電気的に接続可能である複数のウェルを含んでもよく、ウェルのそれぞれは、導電性部分のそれぞれに第一の電気的接続を提供する。
【００３９】
本発明の実施形態において、導電性部分は、絶縁層を通って伸びた経路であってよく、これによって、電気的接続は、導電性部分と接続構造体との間の、直接の電気的接続であってもよい。
【００４０】
本発明の実施形態において、導電性部分が基材から分離するように、導電性部分は、所望の深さまで絶縁層内に延在してもよく、これによって、第二の基材の接続構造体と、導電性部分のそれぞれとの間の電気的接続は、容量性又は誘導性の電気的接続に相当してもよい。
【００４１】
上記に開示したようなナノ構造の集合の、個々のアドレス指定可能性を前提として、本発明による装置の多くの用途、例えばその中でも、センサ、静電アクチュエータ、太陽電池、ヒートシンク、ナノアンテナ、フィールドエミッションによる電子エミッタ、超コンデンサ、電子放出装置、高周波アクチュエータ、回折光学素子、及びピンチウェーブ（pinch-wave）ピンセットが可能である。
【００４２】
本発明の実施形態において、装置は、ナノ構造の集合と導電性部分との間に、導電層及び／又は半導性層を含んで、ナノ構造の集合のそれぞれに、第二の個々にアドレス指定可能な電気的接続を提供してもよい。
【００４３】
第一及び第二の個々にアドレス指定可能な電気的接続を有することは、電子ビームリソグラフィツールのプログラム可能アレイ、又は調整可能な送信機、若しくはプログラム可能な補償光学装置などの用途にとって、有利であることがある。
【００４４】
本発明の一実施形態によれば、装置は、導電性部分から直流的に絶縁しており、導電性部分に容量接続を提供する、導電性及び／又は半導性の、第二の中間層を含んでもよい。絶縁層内に、導電性部分から直流的に絶縁した更なる接点を形成することによって、容量結合を通して、流れる電荷キャリアを制御してもよい。これによって、トランジスタのような３端子装置を形成してもよい。上部の接点と導電性部分との間の界面を制御するために、そのような接点を形成する第二の導電層を、絶縁層の表面のいずれかに配置してもよい。代替として、接点を絶縁層内に一体化して、導電性部分の容量制御を提供してもよい。例えば、ＳＯＩ（絶縁体上のシリコン（silicon on insulator））ウェハー上に装置を置くこと、及び残りの装置を処理する前にＳｉ層上に接点を形成することによって、絶縁層内の接点を形成してもよい。
【００４５】
本発明の実施形態において、ナノ構造は、基材に対して実質的に垂直に整列する。ナノ構造は、ナノメートルからセンチメートルの範囲の長さを有してもよい。しかしながら、ナノ構造は、典型的に、ナノメートルからマイクロメートルの範囲の長さを有してもよい。ナノ構造の所望の長さは、装置の所望の用途によって当然に変化し、ナノ構造の長さは、装置の所望の用途に合うものへと有利に調節してもよい。
【００４６】
本発明の実施形態において、ナノ構造は、束状に配置されたマルチウォールカーボンナノチューブである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
以下、本発明のこれらの及び他の側面を、本発明の例示的な実施形態を示す添付の図面を参照しながら、更に詳細に記載する。
【図１】図１は、ナノ構造の集合を含む、本発明の一実施形態による装置の製造方法を、図式的に説明するフローチャートである。
【図２ａ】図２ａは、図１の方法による製造方法の工程に対応する装置の、拡大した断面図である。
【図２ｂ】図２ｂは、図１の方法による製造方法の工程に対応する装置の、拡大した断面図である。
【図２ｃ】図２ｃは、図１の方法による製造方法の工程に対応する装置の、拡大した断面図である。
【図２ｄ】図２ｄは、図１の方法による製造方法の工程に対応する装置の、拡大した断面図である。
【図３】図３は、本発明による装置の実施形態の斜視図を示す。
【図４ａ】図４ａは、本発明による装置の例示的な実施形態の断面側面図を示す。
【図４ｂ】図４ｂは、本発明による装置の例示的な実施形態の断面側面図を示す。
【図４ｃ】図４ｃは、本発明による装置の例示的な実施形態の断面側面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下の記載では、第一の基材上に配置された複数のナノ構造の集合を含む第一の基材を含む装置の製造方法であって、ナノ構造の集合のそれぞれが個々に電気的に制御可能である方法に関する、本発明を記載する。
【００４９】
本発明者は、絶縁性材料を含む絶縁層の上にナノ構造の集合を成長させ、同じ加熱サイクルの間に、絶縁層内に、ナノ構造の集合のそれぞれに、個々にアドレス指定可能な電気的接続を形成する方法を見いだした。
【００５０】
以下、独創的な方法の一実施形態に従う工程１０１〜１０４について図式的に説明する図１、及びこれらの工程のそれぞれの後に得られる装置を示す図２ａ〜ｄを参照しながら、本発明の方法による実施形態を、詳細に記載する。
【００５１】
第一の工程１０１は、絶縁性材料を含む絶縁層を有する第一の基材２００を提供することを含む。絶縁性材料は、例えば、ＳｉＯ２、又はＳｉ３Ｎ４の１つであってよい。基材は、半導体処理において一般的に用いられる、絶縁性基材又は半導性基材の任意の種類、例えばＳｉ、ＳｉＯ２、石英、又はこれらと同種のものであってよい。
【００５２】
第二の工程１０２は、絶縁層の第一の表面２０２の上に、複数の積層体２０４を提供することを含む。図２ｂに示すように、積層体は、それらが互いに分離するように、第一の表面２０２の上に配置する。積層体２０４は、典型的に、ナノメートルからマイクロメートルの範囲の長さ及び／又は幅（若しくは直径）を有してもよい。さらに、それぞれの積層体は、絶縁層２０１と直接接触して配置された、第一の導電性材料を含む第一の層２０５、及び第一の層上に配置された、第二の材料を含む第二の層２０６を含む。第一の材料は、第二の材料とは典型的に異なっており、第二の材料はナノ構造の形成を触媒する。
【００５３】
ナノ構造の触媒活性を有する第二の材料の例としては、限定されないが、Ｆｅ、Ｎｉ、及びＣｏが挙げられる。
【００５４】
本発明の一実施形態において、積層体２０４のそれぞれは、まず、第一の基材上に第一の層２０５を堆積し、次いで、その上に第二の層２０６を堆積することによって、第一の基材の第一の表面２０２上に提供する。代替として、本発明の他の実施形態において、まず、第二の層２０６を第一の層２０５の上に堆積して、次いで、得られた第一の層２０５及び第二の層２０６を含む積層体２０４を、第一の基材２０１の上へと堆積する。積層体のパターンは、例えば、フォトリソグラフィー、及びその後のエッチングによって定めてもよい。代替として、シャドウマスクを用いて、第一の層及び第二の層を堆積してもよい。
【００５５】
第三の工程１０３は、図２ｃに示すようなナノ構造の集合２０７が第二の層２０６上に形成されるような雰囲気、並びに第一の導電層２０５の第一の材料が絶縁層２０１内に拡散し、及び／又は絶縁層２０１の絶縁性材料と反応して、ナノ構造の集合２０７のそれぞれの下の絶縁層２０１内に導電性部分２０８が形成されるような雰囲気で、基材２００上に配置された複数の積層体を有する基材２００を加熱することを含んでおり、導電性部分は導電性及び／又は半導性であって、第一の材料、及び絶縁性材料、及び／又はこれらの反応付加体の混合物を含んでおり、これによって、導電性部分２０８のそれぞれは、ナノ構造の集合２０７の一つひとつを、個々に電気的に制御可能にしている。
【００５６】
絶縁層上の積層体２０４を互いに分離させることによって、その上にナノ構造の集合を得てもよく、ナノ構造の集合２０７のそれぞれは、積層体２０４のそれぞれの上に成長するナノ構造に対応する。
【００５７】
したがって、導電性部分２０８は、下にある絶縁性材料の中に拡散した導電性及び／又は半導性の第一の材料の存在に起因して、導電性及び／又は半導性であってよい。更に又は代替的に、第一の材料が絶縁性材料と反応して、導電性及び／又は半導性であることがある反応生成物を得てもよく、この場合、第一の材料は、導電性及び／又は半導性の導電性部分を得るために、それ自身が導電性及び／又は半導性である必要はない。
【００５８】
例示的な実施形態において、第一の材料はＡｌであり、絶縁性材料はＳｉＯ２であり、この場合、これらの間の熱的な反応は、典型的に、絶縁特性を有するＡｌ２Ｏ３、及び半導性特性を有するＳｉを生ずる。したがって、このような場合、導電性部分は、Ａｌ、Ｓｉ、ＳｉＯ２、Ａｌｘ（ＳｉＯ２）ｙ、及びＡｌ２Ｏ３の混合物を含んでもよい。
【００５９】
しかしながら、強調すべきことに、導電材及び絶縁性材料の、多くの他の材料の組合せが、所望の導電性部分を提供することができることが予想される。当業者であれば、過度の負担なく、見出し「製造方法の例」の下に記載するものと同様の方法によって、そのような導電性部分が形成されるか否かを決定することが可能である。
【００６０】
したがって、導電性部分の電気特性は、第一の導電性材料及び絶縁性材料、絶縁層の厚み及び第一の層の厚み、拡散／反応温度、並びに加熱時間の選択によって容易に構成して、例えば、所望の用途に合わせることができる。
【００６１】
同様に、例えば、第一の層２０５及び絶縁層２０１の厚み、及び／又は拡散温度／反応温度、並びに加熱時間を変更することによって導電性部分の形状を制御し、これによって形状を構成して、所定の用途に合わせてもよい。例えば、本発明の一実施形態によれば、図２ｃに例示するように、導電性部分２０８は、絶縁層から延在する経路である。これによって、導電性部分のそれぞれは、絶縁層と基材との間の界面２０３において、直接に電気的にアドレス指定可能である。代替として、本発明の他の実施形態において（図２ｃに示していない）、導電性部分のそれぞれが基材から電気的に絶縁され、これによって、絶縁層と基材との間の界面に、導電性部分への容量性及び／又は誘導性の電気的接続が得られるように、導電性部分が絶縁層を通って延在しないように構成してもよい。
【００６２】
本発明は、ナノ構造を成長させるいかなる具体的方法にも限定されず、したがって、成長工程における雰囲気の組成物は、成長するナノ構造の種類に依存してもよい（例えばカーボンナノチューブ、シングルウォール又はマルチウォールの、カーボンナノファイバー、ＺｎＯナノワイヤ、等）。化学的蒸着、プラズマ強化化学蒸着、アーク放電、レーザーアブレーション等の方法、又は任意の他の当業者に知られている好適な方法を典型的に用いてもよい。したがって、雰囲気は、典型的に、（カーボンナノチューブの成長のため、）エチレン、アルゴン、プラズマ、水素、窒素、及びアンモニアの少なくとも一つを含んでもよい。
【００６３】
ナノ構造は有利にカーボンナノチューブであってよく、特に、所望の用途に応じて、ナノメートルからマイクロメートルの範囲の長さを有する、束状に配置されたマルチウォールカーボンナノチューブであってよい。
【００６４】
有利には、基材上に配置された積層体を有する上記第一の基材を、１００℃〜１０００℃、好ましくは５００℃〜１０００℃、より好ましくは７００℃〜９００℃、及び最も好ましくは７５０℃〜８００℃の好ましい温度範囲内に加熱することによって、第一の基材内への第一の材料の拡散、及び／又は第一の材料と絶縁性材料との間の反応が得られるように、第一の材料及び／又は絶縁性材料を選択してもよい。選択温度は、所望の特定のナノ構造の成長に要求されるパラメータ、及び所定の材料の組合せについて導電性部分を得るために要求される温度に依存する。
【００６５】
本発明の一実施形態によれば、方法は、図２ｄに示すように、絶縁層２０１の下の第二の基材２０９を提供することを含む第四の工程１０４を更に含んでおり、第二の基材２０９は、導電性部分２０８の一つひとつによって、ナノ構造の集合２０７のそれぞれに、第一の電気的接続を提供するよう構成された接続構造体２１０を含む。
【００６６】
例えば、図２ｄに図示するように、接続構造体は、導電性材料又は半導性材料を含む複数のウェル２１０として実施してもよく、ウェル２１０のそれぞれは、電源又は検出装置へと電気的に接続可能であり、したがって、個々にアドレス指定可能である。
【００６７】
代替として、本発明による方法の他の実施形態において、第二の基材２０９を、加熱する工程１０３の前の任意の工程において、例えば第一の工程において提供してもよく、これによって、加熱の直後に、接続構造体２１０を通じた第一の電気的接続を得てもよい。さらに、同様の接続構造体を第一の基材の中に取り入れてもよい。
【００６８】
強調すべきことに、本発明による方法の実施形態において、ナノ構造の集合のそれぞれへの、第二の個々にアドレス指定可能な電気的接続を、導電性材料及び／又は半導性材料を含む中間層であって、例えば絶縁層上の接続構造体を通して電源へと電気的に接続可能である中間層（図２ａ〜ｄに示していない）を、積層体のそれぞれの、第一の層と第二の層との間に提供することにより設けてもよい。
【００６９】
図３は、第一の表面２０２、及び第二の表面２０３を有する絶縁層２０１であって、絶縁性材料を含む絶縁層２０１を含む、本発明による装置３００の実施形態の斜視図を示す。複数のナノ構造の集合２０７は、基材の第一の表面２０２上に含まれ、図３に示すように、ナノ構造の集合２０７は、互いに間隔を開けて離れている。更に、絶縁層２０１は、複数の導電性部分２０８を含んでおり、導電性部分２０８のそれぞれは、導電性部分２０８のそれぞれがナノ構造の集合２０７の一つひとつと電気的に接続するように、ナノ構造の集合２０７の一つひとつの下にある。導電性部分２０８は、導電性及び／又は半導性である。
【００７０】
本発明による装置の実施形態において、図３に示すように、装置は、絶縁層２０１の下に基材２０９を更に含んでおり、基材２０９は、電源又は検出装置へと接続可能であり、導電性部分２０８のそれぞれに第一の電気的接続を提供するよう構成され、それによって、ナノ構造の集合２０７のそれぞれを個々にアドレス指定可能にしている、接続構造体を含む。例えば、電源としては、装置の所望の用途に応じて、従来のＡＣ電源又はＤＣ電源、電池、コンデンサ系が挙げられ、検出装置は、例えば、マルチメーター、又は均等物（例えば電圧計若しくは電流計）でもよい。
【００７１】
装置の実施形態において、ナノ構造の集合は、有利に、基材に対して実質的に垂直に整列してもよい。
【００７２】
典型的に、ナノ構造の集合は、ナノメートルからマイクロメートルの範囲の長さ、及び／又は幅（若しくは直径）に対応する。
【００７３】
装置の実施形態において、ナノ構造の集合は、束状に配置されたマルチウォールカーボンナノチューブを含んでもよい。
【００７４】
図４ａ〜ｃは、本発明による装置の実施形態の断面側面図を示す。図４ａ〜ｃに図示するように、接続構造体２１０は、導電性材料及び／又は半導性材料を含む複数のウェル２１０であって、電源へと電気的に接続可能なウェルを含む。これによって、ウェルのそれぞれは、導電性部分２０８のそれぞれに、第一の電気的接続を提供する。
【００７５】
本発明による装置４１０の実施形態において、図４ａに示すように、導電性部分は、絶縁層の第一の表面２０２から、絶縁層と基材との間の界面２０３まで延在する経路として実施してもよく、これによって、第一の電気的接続は、導電性部分２０８と接続構造体２１０との間の直接の電気的接続であってよい。
【００７６】
本発明による装置４１１の実施形態において、図４ｂに示すように、導電性部分は、導電性部分が、絶縁層と基材との間の界面２０３から分離するように、第一の表面２０２から所望の深さまで、絶縁層２０１の中へと延在しており、これによって、導電性部分２０８のそれぞれへの第一の電気的接続が、容量性の電気的接続に相当する。
【００７７】
図４ｃに示すように、本発明による装置４１２は、絶縁層の第一の表面２０２の上に配置された導電性及び／又は半導性の中間層４０２を、ナノ構造の集合２０７のそれぞれと、下の導電性部分２０８との間に含んでもよく、中間層のそれぞれは、絶縁層２０１の第一の表面２０２上の接続構造体４０３を通して電気的に接続可能であってよく、このようにして、ナノ構造の集合２０７のそれぞれに、第二の個々にアドレス指定可能な電気的接続を提供してもよい。
【００７８】
本発明の様々な実施形態において、導電経路は、選択した材料に基づく所望の特徴を示すよう調整してもよい整流接合の少なくとも一つを含んでもよく、これによって、太陽電池、及びトランジスタ、及び超コンデンサなどの装置の製造を可能にしてもよい。例えば、第一の導電層の材料が絶縁層へと達して導電性部分を形成することがある限り、第一の導電層と絶縁層との間に、更なる導電層を配置してもよい。例えば、第一の導電層は、拡散によって、又は化学反応を通して、そのような中間の導電層と相互作用してもよい。したがって、絶縁層内での異なる拡散特性／反応特性を有する異なる材料として、導電性部分内に整流接合を形成してもよい。更に、層の厚さを選択することによって、そのような整流接合の位置を制御してもよい。導電性部分における整流接合の位置及び特性を制御することによって、様々な装置、例えばトランジスタ、及び光起電装置を形成してもよい。
【００７９】
更に、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲の研究から、請求項に係る発明を実施する当業者であれば、開示した実施形態に対する変形を理解することができ、及び行うことができる。例えば、絶縁層の表面をエッチングしてもよく、エッチングした表面上に積層体を配置してもよく、このようにして、得られるナノ構造は、エッチングした表面上に実質的に整列していてもよい。更に、積層体の第一の層上に配置された積層体の第二の層は、第一の層の一部のみを覆っていてもよい。
【００８０】
請求項において、用語「含む」は、他の要素又は工程を除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、複数形を除外するものではない。単一の処理装置、又は他の単位が、請求項に記載するいくつかの項目の機能を果たすことがある。相互に異なる従属クレーム中に特定の測定が記載されているという単なる事実は、測定されたこれらの組合せを有効に使用することができないことを示すものではない。
【実施例】
【００８１】
《製造方法の例》
〈導電性カーボンナノチューブフォレストの成長〉
０．５μｍの酸化物層を有するシリコンウェハーを使用して、装置を組み立てた。金属、及び触媒（３００ｎｍのアルミニウム、及び１ｎｍの鉄）を、フォトリソグラフィー、金属蒸着、及びリフトオフを使用して、パターン化した。触媒を、１００ｓｃｃｍ（標準状態において１００ｍＬ／分）の水素、及び４００ｓｃｃｍ（標準状態において４００ｍＬ／分）のヘリウムの流れの下、２０分間、７７５℃でアニーリングして、触媒材料を活性化した。アニーリングの直後、サンプルを冷やす前に、同じ温度を維持しつつ、１００ｓｃｃｍ（標準状態において１００ｍＬ／分）のエチレンを、３０分間、石英管に導入することによって、カーボンナノチューブを成長させた。ナノ構造を成長させるために用いた処方を表１にまとめる。
【００８２】
【表１】
2014523616.tif 000003
【００８３】
ここで、時間は分であり、気体はｓｃｃｍであり、温度は摂氏度である。工程の温度が前工程の温度と異なる場合、温度をしだいに変更したことを意味する。例えば、工程３は、１０分かけて、２５℃から７７５℃へと温度を逓増することを含んだ。更に、工程５はナノ構造を成長させる工程であった。したがって、成長時間は３０分であった。ＡｌがＳｉＯ２を還元して導電性材料を形成することがあることは、Ｄａｄａｂｈａｉらの応用物理学会誌（Journal of Applied Physics）８０（１１）６５０５〜６５０９頁（１９９６）に示されており、引用により本願明細書中に含まれる。当業者によって容易に理解されるように、本発明の範囲内であれば、上述のパラメータ値を変更してもよい。例えば、ヘリウムを、Ａｒ又はＮのような他の不活性気体に置き換えてもよく、温度勾配を変更してもよく、成長温度を変更する等してもよい。特に、ナノ構造が成長する工程、すなわち表１の工程４としては、例えば、
―３０分間、７５０℃において、２００ｓｃｃｍ（標準状態において２００ｍＬ／分）のエチレン、８０ｓｃｃｍ（標準状態において８０ｍＬ／分）の水素、１５０ｓｃｃｍ（標準状態において１５０ｍＬ／分）のアルゴン、
―３０分間、７００℃において、１５０ｓｃｃｍ（標準状態において１５０ｍＬ／分）のエチレン、４００ｓｃｃｍ（標準状態において４００ｍＬ／分）の水素、２００ｓｃｃｍ（標準状態において２００ｍＬ／分）のアルゴン、
―３０分間、７００℃において、２００ｓｃｃｍ（標準状態において２００ｍＬ／分）のアセチレン、２００ｓｃｃｍ（標準状態において２００ｍＬ／分）の水素、
が挙げられる。
更に、選択した材料の組合せに応じて、工程３及び４の温度を変更してもよい。
【図１】
2014523616.tif 000004
【図２ａ】
2014523616.tif 000005
【図２ｂ】
2014523616.tif 000006
【図２ｃ】
2014523616.tif 000007
【図２ｄ】
2014523616.tif 000008
【図３】
2014523616.tif 000009
【図４ａ】
2014523616.tif 000010
【図４ｂ】
2014523616.tif 000011
【図４ｃ】
2014523616.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成26年3月3日(2014.3.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
ここで、時間は分であり、気体はｓｃｃｍであり、温度は摂氏度である。工程の温度が前工程の温度と異なる場合、温度をしだいに変更したことを意味する。例えば、工程３は、１０分かけて、２５℃から７７５℃へと温度を逓増することを含んだ。更に、工程５はナノ構造を成長させる工程であった。したがって、成長時間は３０分であった。ＡｌがＳｉＯ２を還元して導電性材料を形成することがあることは、Ｄａｄａｂｈａｉらの応用物理学会誌（Journal of Applied Physics）８０（１１）６５０５〜６５０９頁（１９９６）に示されており、引用により本願明細書中に含まれる。当業者によって容易に理解されるように、本発明の範囲内であれば、上述のパラメータ値を変更してもよい。例えば、ヘリウムを、Ａｒ又はＮのような他の不活性気体に置き換えてもよく、温度勾配を変更してもよく、成長温度を変更する等してもよい。特に、ナノ構造が成長する工程、すなわち表１の工程４としては、例えば、
―３０分間、７５０℃において、２００ｓｃｃｍ（標準状態において２００ｍＬ／分）のエチレン、８０ｓｃｃｍ（標準状態において８０ｍＬ／分）の水素、１５０ｓｃｃｍ（標準状態において１５０ｍＬ／分）のアルゴン、
―３０分間、７００℃において、１５０ｓｃｃｍ（標準状態において１５０ｍＬ／分）のエチレン、４００ｓｃｃｍ（標準状態において４００ｍＬ／分）の水素、２００ｓｃｃｍ（標準状態において２００ｍＬ／分）のアルゴン、
―３０分間、７００℃において、２００ｓｃｃｍ（標準状態において２００ｍＬ／分）のアセチレン、２００ｓｃｃｍ（標準状態において２００ｍＬ／分）の水素、
が挙げられる。
更に、選択した材料の組合せに応じて、工程３及び４の温度を変更してもよい。
本発明の実施形態を以下の項目１〜２２に列記する。
［１］
第一の基材（２０１）上に配置された複数のナノ構造の集合（２０７）を含む前記第一の基材を含む装置（３００、４１０〜４１２）の製造方法であって、前記ナノ構造の集合のそれぞれは、個々に電気的にアドレス指定可能であり、前記方法は：
第一の表面（２０２）を有する基材（２００）を提供する工程（１０１）であって、前記基材は、前記基材の前記第一の表面（２０２）の上に配置され、前記絶縁層と前記基材との間の界面（２０３）を形成している絶縁性材料を含む絶縁層（２１０）を有する、工程と；
前記第一の基材上に複数の積層体（２０４）を提供する工程（１０２）であって、前記積層体は互いに間隔を開けて離れており、前記積層体のそれぞれは、第一の導電性材料を含む第一の導電層（２０５）と、前記第一の材料とは異なる第二の導電性材料を含む第二の導電層（２０６）とを含んでおり、前記第二の導電層は、ナノ構造の成長を触媒するために前記第一の導電層上に配置されている、工程と；
前記第一の基材上に配置された前記複数の積層体（２０４）を有する前記第一の基材を、前記第二の導電性材料上にナノ構造を形成可能な還元性雰囲気中で加熱する工程（１０３）と；
前記第一の基材上に配置された前記複数の積層体を有する前記第一の基材を、前記第二の層（２０６）の上にナノ構造（２０７）が形成されるような雰囲気中で、加熱する工程（１０３）と；
を含んでおり、
前記加熱する工程の間に、前記第一の導電性材料が前記絶縁性材料と相互作用して、前記積層体（２０４）のそれぞれの下の前記絶縁層（２０１）内に導電性部分（２０８）を形成するように、前記絶縁性材料及び前記第一の導電性材料が選択され、
前記導電性部分は、前記第一の導電性材料、及び前記絶縁性材料、並びに／又はこれらの反応付加体の混合物を含む、
方法。
［２］
前記第一の基材上に配置された前記積層体（２０４）を有する前記第一の基材を１００℃〜１０００℃の温度範囲内に加熱することによって、前記第一の基材（２０１）内への前記第一の材料の拡散、及び／又は前記第一の材料と前記絶縁性材料との間の化学反応を得ることができるように、前記第一の材料及び／又は前記絶縁性材料が選択される、項目１に記載の方法。
［３］
前記温度範囲が、好ましくは５００℃〜１０００℃、より好ましくは７００℃〜９００℃、及び最も好ましくは７５０℃〜８００℃である、項目２に記載の方法。
［４］
前記ナノ構造の集合（２０７）のそれぞれが、電気的接続接合のそれぞれによって電気的に接続可能であるように、前記導電性部分（２０８）が、前記絶縁層（２０１）を通って形成された経路である、項目１〜３のいずれか一項に記載の方法。
［５］
前記方法が、前記導電性部分（２０８）の一つひとつによって、前記ナノ構造の集合（２０７）のそれぞれに第一の電気的接続を提供するよう構成された、接続構造体（２１０）を提供する工程を更に含む、項目１〜４のいずれか一項に記載の方法。
［６］
前記方法が、前記導電性部分（２０８）の一つひとつによって、前記ナノ構造の集合（２０７）のそれぞれに第一の電気的接続を提供するよう構成された、接続構造体（２１０）を含む第二の基材（２０９）を提供する工程（１０４）を更に含む、項目１〜４のいずれか一項に記載の方法。
［７］
前記積層体が、前記第二の層と前記第一の層との間に配置された中間層を含んでおり、前記中間層は導電性材料及び／又は半導性材料を含んでおり、前記中間層のそれぞれは電源又は検出装置へと電気的に接続可能であり、それによって、ナノ構造の集合のそれぞれに、第二の個々にアドレス指定可能な電気的接続を提供する、項目１〜６のいずれか一項に記載の方法。
［８］
前記第一の導電性材料が金属を含む、項目１〜７のいずれか一項に記載の方法。
［９］
前記第一の導電性材料が、Ａｌ又はＡｕを含む、項目１〜８のいずれか一項に記載の方法。
［１０］
前記絶縁性材料が、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、及び石英の少なくとも一つを含む、項目１〜９のいずれか一項に記載の方法。
［１１］
個々にアドレス指定可能なナノ構造の集合（２０７）を有する装置（３００、４１０〜４１２）であって、
第一の表面（２０２）と、絶縁性材料を含み、基材の前記第一の表面（２０２）上に配置された絶縁層（２０１）とを有する基材（２００）と；
絶縁層内の、絶縁性材料と導電性材料との間の反応によって形成された複数の導電性部分（２０８）であって、互いに間隔を開けて離れている複数の導電性部分と；
導電性部分（２０８）のそれぞれが、ナノ構造の集合の一つひとつと電気的に接続するように、導電性部分のそれぞれの上に配置された、ナノ構造の集合と；
絶縁層の下にある接続構造体（２１０）であって、電源又は検出装置へと接続可能であり、前記導電性部分のそれぞれに第一の電気的接続を提供するよう構成されており、これによって、ナノ構造の集合のそれぞれを個々にアドレス指定可能にしている、接続構造体と、
を含む装置。
［１２］
前記装置が、前記第一の基材（２００）の下に第二の基材（２０９）を含んでおり、前記第二の基材は、前記接続構造体（２１０）を含む、項目１１に記載の装置（３００、４１０〜４１２）。
［１３］
前記接続構造体が、導電性材料及び／又は半導性材料を含む複数のウェル（２１０）を含んでおり、前記ウェルは電源又は検出装置へと電気的に接続可能であり、ウェルのそれぞれは、前記導電性部分のそれぞれに前記第一の電気的接続を提供する、項目１１又は１２のいずれかに記載の装置（３００、４１０〜４１２）。
［１４］
前記導電性部分が、前記第一の基材の前記第一の表面から第二の表面まで延在する経路であって、これによって、前記第一の電気的接続が、前記導電性部分と前記接続構造体との間の直接の電気的接続である、項目１１〜１３のいずれか一項に記載の装置（３００、４１０〜４１２）。
［１５］
前記導電性部分が、前記第一の基材（２００）と前記絶縁層（２０１）との間の界面（２０３）から分離するように、前記導電性部分（２０８）が、前記第一の表面（２０２）から所望の深さまで、前記第一の基材（２００）内へと延在しており、これによって、前記導電性部分のそれぞれへの前記第一の電気的接続が、容量性及び／又は誘導性の電気的接続に相当する、項目１１〜１３のいずれか一項に記載の装置（３００、４１０〜４１２）。
［１６］
前記装置が、前記ナノ構造の集合（２０７）と前記導電性部分（２０８）との間に、導電性及び／又は半導性の中間層（４０２、４０３）を含んでおり、ナノ構造の集合のそれぞれに、第二の個々にアドレス指定可能な電気的接続を提供している、項目１１〜１５のいずれか一項に記載の装置（３００、４１０〜４１２）。
［１７］
前記装置が、前記導電性部分（２０８）から直流的に絶縁しており、前記導電性部分に容量接続を提供している、導電性及び／又は半導性の、第二の中間層を含む、項目１１〜１６のいずれか一項に記載の装置（３００、４１０〜４１２）。
［１８］
前記ナノ構造が、第一の基材（２００）に対して実質的に垂直に整列した、項目１１〜１７のいずれか一項に記載の装置（３００、４１０〜４１２）。
［１９］
前記絶縁性材料が、ＳｉＯ２、又はＳｉ３Ｎ４の少なくとも一つを含む、項目１１〜１８のいずれか一項に記載の装置（３００、４１０〜４１２）。
［２０］
前記導電性材料が、Ａｌ又はＡｕを含む、項目１１〜１９のいずれか一項に記載の装置（３００、４１０〜４１２）。
［２１］
前記導電性材料がＡｌを含み、前記絶縁性材料がＳｉＯ２を含む、項目１１〜２０のいずれか一項に記載の装置（３００、４１０〜４１２）。
［２２］
前記導電性部分が、少なくとも一つの整流接合を含む、項目１１〜２０のいずれか一項に記載の装置（３００、４１０〜４１２）。
【手続補正２】
【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】
第一の基材（２０１）上に配置された複数のナノ構造の集合（２０７）を含む前記第一の基材を含む装置（３００、４１０〜４１２）の製造方法であって、前記ナノ構造の集合のそれぞれは、個々に電気的にアドレス指定可能であり、前記方法は：
第一の表面（２０２）を有する基材（２００）を提供する工程（１０１）であって、前記基材は、前記基材の前記第一の表面（２０２）の上に配置され、前記絶縁層と前記基材との間の界面（２０３）を形成している絶縁性材料を含む絶縁層（２０１）を有する、工程と；
前記第一の基材上に複数の積層体（２０４）を提供する工程（１０２）であって、前記積層体は互いに間隔を開けて離れており、前記積層体のそれぞれは、第一の導電性材料を含む第一の導電層（２０５）と、前記第一の材料とは異なる第二の導電性材料を含む第二の導電層（２０６）とを含んでおり、前記第二の導電層は、ナノ構造の成長を触媒するために前記第一の導電層上に配置されている、工程と；
前記第一の基材上に配置された前記複数の積層体（２０４）を有する前記第一の基材を、前記第二の導電性材料上にナノ構造を形成可能な還元性雰囲気中で加熱する工程（１０３）と；
前記第一の基材上に配置された前記複数の積層体を有する前記第一の基材を、前記第二の層（２０６）の上にナノ構造（２０７）が形成されるような雰囲気中で、加熱する工程（１０３）と；
を含んでおり、
前記加熱する工程の間に、前記第一の導電性材料が前記絶縁性材料と相互作用して、前記積層体（２０４）のそれぞれの下の前記絶縁層（２０１）内に導電性部分（２０８）を形成するように、前記絶縁性材料及び前記第一の導電性材料が選択され、
前記導電性部分は、前記第一の導電性材料、及び前記絶縁性材料、並びに／又はこれらの反応付加体の混合物を含む、
方法。
【請求項２】
前記第一の基材上に配置された前記積層体（２０４）を有する前記第一の基材を、５００℃〜１０００℃の温度範囲内に加熱することによって、前記第一の基材（２０１）内への前記第一の材料の拡散、及び／又は前記第一の材料と前記絶縁性材料との間の化学反応を得ることができるように、前記第一の材料及び／又は前記絶縁性材料が選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第一の基材上に配置された前記積層体（２０４）を有する前記第一の基材を、７００℃〜９００℃の温度範囲内に加熱することによって、前記第一の基材（２０１）内への前記第一の材料の拡散、及び／又は前記第一の材料と前記絶縁性材料との間の化学反応を得ることができるように、前記第一の材料及び／又は前記絶縁性材料が選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第一の基材上に配置された前記積層体（２０４）を有する前記第一の基材を７５０℃〜８００℃の温度範囲内に加熱することによって、前記第一の基材（２０１）内への前記第一の材料の拡散、及び／又は前記第一の材料と前記絶縁性材料との間の化学反応を得ることができるように、前記第一の材料及び／又は前記絶縁性材料が選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ナノ構造の集合（２０７）のそれぞれが、電気的接続接合のそれぞれによって電気的に接続可能であるように、前記導電性部分（２０８）が、前記絶縁層（２０１）を通って形成された経路である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記方法が、前記導電性部分（２０８）の一つひとつによって、前記ナノ構造の集合（２０７）のそれぞれに第一の電気的接続を提供するよう構成された、接続構造体（２１０）を提供する工程を更に含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記積層体が、前記第二の層と前記第一の層との間に配置された中間層を含んでおり、前記中間層は導電性材料及び／又は半導性材料を含んでおり、前記中間層のそれぞれは電源又は検出装置へと電気的に接続可能であり、それによって、ナノ構造の集合のそれぞれに、第二の個々にアドレス指定可能な電気的接続を提供する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記第一の導電性材料が、Ａｌ又はＡｕを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
個々にアドレス指定可能なナノ構造の集合（２０７）を有する装置（３００、４１０〜４１２）であって、
第一の表面（２０２）と、絶縁性材料を含み、基材の前記第一の表面（２０２）上に配置された絶縁層（２０１）とを有する基材（２００）と；
絶縁層内の、絶縁性材料と導電性材料とを含む複数の導電性部分（２０８）であって、互いに間隔を開けて離れている複数の導電性部分と；
導電性部分（２０８）のそれぞれが、ナノ構造の集合の一つひとつと電気的に接続するように、導電性部分のそれぞれの上に配置された、ナノ構造の集合と；
絶縁層の下にある接続構造体（２１０）であって、電源又は検出装置へと接続可能であり、前記導電性部分のそれぞれに第一の電気的接続を提供するよう構成されており、これによって、ナノ構造の集合のそれぞれを個々にアドレス指定可能にしている、接続構造体と、
を含む装置。
【請求項１０】
前記接続構造体が、導電性材料及び／又は半導性材料を含む複数のウェル（２１０）を含んでおり、前記ウェルは電源又は検出装置へと電気的に接続可能であり、ウェルのそれぞれは、前記導電性部分のそれぞれに前記第一の電気的接続を提供する、請求項９に記載の装置（３００、４１０〜４１２）。
【請求項１１】
前記導電性部分が、前記第一の基材の前記第一の表面から第二の表面まで延在する経路であって、これによって、前記第一の電気的接続が、前記導電性部分と前記接続構造体との間の直接の電気的接続である、請求項９又は１０のいずれかに記載の装置（３００、４１０〜４１２）。
【請求項１２】
前記導電性部分が、前記第一の基材（２００）と前記絶縁層（２０１）との間の界面（２０３）から分離するように、前記導電性部分（２０８）が、前記第一の表面（２０２）から所望の深さまで、前記第一の基材（２００）内へと延在しており、これによって、前記導電性部分のそれぞれへの前記第一の電気的接続が、容量性及び／又は誘導性の電気的接続に相当する、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の装置（３００、４１０〜４１２）。
【請求項１３】
前記装置が、前記ナノ構造の集合（２０７）と前記導電性部分（２０８）との間に、導電性及び／又は半導性の中間層（４０２、４０３）を含んでおり、ナノ構造の集合のそれぞれに、第二の個々にアドレス指定可能な電気的接続を提供している、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の装置（３００、４１０〜４１２）。
【請求項１４】
前記装置が、前記導電性部分（２０８）から直流的に絶縁しており、前記導電性部分に容量接続を提供している、導電性及び／又は半導性の、第二の中間層を含む、請求項９〜１３のいずれか一項に記載の装置（３００、４１０〜４１２）。
【請求項１５】
前記ナノ構造が、第一の基材（２００）に対して実質的に垂直に整列した、請求項９〜１４のいずれか一項に記載の装置（３００、４１０〜４１２）。
【請求項１６】
前記導電性材料が、Ａｌ又はＡｕを含む、請求項９〜１５のいずれか一項に記載の装置（３００、４１０〜４１２）。
【請求項１７】
前記導電性材料がＡｌを含み、前記絶縁性材料がＳｉＯ２を含む、請求項９〜１６のいずれか一項に記載の装置（３００、４１０〜４１２）。
【国際調査報告】
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