(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化グラフェンの層を堆積させる堆積ステップと、
前記堆積された酸化グラフェン層の領域を選択的に電磁波に暴露して、近隣の暴露されていない酸化グラフェンの領域に隣接して還元酸化グラフェンの領域を形成し、前記酸化グラフェン領域および前記隣接する還元酸化グラフェン領域は、それらの間に接合部を形成して酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部層をなす暴露ステップと、
前記堆積ステップと前記暴露ステップを繰り返して、下の酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部層の上に酸化グラフェンの１つまたは複数の層をさらに形成し、前記酸化グラフェン／還元酸化グラフェン層の前記各接合部が全体として３次元に延在する装置を作成することと、
を含み、前記接合部及び前記還元酸化グラフェン領域が、前記装置においてヒルベルト曲線を形成する、方法。
【請求項２】
前記堆積ステップと前記暴露ステップを繰り返して、前記下の酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部層内の接合部の上に重なるように、１つまたは複数の接合部を前記各層にさらに提供する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記堆積ステップと前記暴露ステップを繰り返して、前記下の酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部層内の接合部と相互接続するように、１つまたは複数の接合部を前記各層に提供して、連続的な接合部を３次元に作成する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記堆積された酸化グラフェン層の前記領域を選択的に電磁波に暴露することは、
前記電磁波が透過できるように構成される透過可能領域と、前記電磁波の透過を防ぐように構成される、隣接する透過防止領域とを含むマスク層を形成することと、
前記マスク層の前記透過可能領域を通して前記酸化グラフェンの層を前記電磁波に暴露し、対応する還元酸化グラフェンの領域と、近隣の暴露されていない酸化グラフェンの領域を形成することとを含む、
請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記マスク層の形成には、１つまたは複数の個別の透過防止領域を堆積させ、隣接する領域には何もしない状態にして、前記隣接する透過可能領域を形成することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記マスク層の形成には、１つまたは複数の透過可能領域と、１つまたは複数の隣接する透過防止領域とを含む連続シートを堆積させることを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記マスク層の形成には、前記電磁波に暴露されない酸化グラフェン層の領域の上または下に電磁波遮断材料を堆積させることを含む、請求項４から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
酸化グラフェンの層を堆積させる堆積ステップと、
前記堆積された酸化グラフェン層の領域を選択的に電磁波に暴露して、近隣の暴露されていない酸化グラフェンの領域に隣接して還元酸化グラフェンの領域を形成し、前記酸化グラフェン領域および前記隣接する還元酸化グラフェン領域は、それらの間に接合部を形成して酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部層をなす暴露ステップと、
前記堆積ステップと前記暴露ステップを繰り返して、下の酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部層の上に酸化グラフェンの１つまたは複数の層をさらに形成し、前記酸化グラフェン／還元酸化グラフェン層の前記各接合部が全体として３次元に延在する装置を作成することと、
を含む方法であって、
前記堆積された酸化グラフェン層の前記領域を選択的に電磁波に暴露することは、
前記電磁波が透過できるように構成される透過可能領域と、前記電磁波の透過を防ぐように構成される、隣接する透過防止領域とを含むマスク層を形成することと、
前記マスク層の前記透過可能領域を通して前記酸化グラフェンの層を前記電磁波に暴露し、対応する還元酸化グラフェンの領域と、近隣の暴露されていない酸化グラフェンの領域を形成することと、
を含み、
前記マスク層を形成することは、前記電磁波に暴露されない酸化グラフェン層の領域の上または下に電磁波遮断材料を堆積させることを含み、
さらに前記方法は、前記酸化グラフェン層の下にある透明基板上に前記電磁波遮断材料を堆積させ、前記透明基板を通して前記マスク層の前記透過可能領域を透過した前記電磁波に前記酸化グラフェン層を暴露することを含む、方法。
【請求項９】
前記電磁波遮断材料は、前記酸化グラフェン領域と前記還元酸化グラフェン領域の一方または両方の集電体を兼ねる導電性材料を含む、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記電磁波遮断材料は、前記導電性材料と、同じ層以降の層の前記還元酸化グラフェン領域との間の電気的接触を防ぐように構成される電気絶縁材料をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記堆積された酸化グラフェン層の前記領域を選択的に前記電磁波に暴露することは、前記酸化グラフェンの層の事前に決められた領域のみを前記電磁波に暴露するように、前記事前に決められた領域に電磁波ビームを方向付けることを含む、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記堆積された酸化グラフェン層の前記領域を選択的に前記電磁波に暴露することは、前記電磁波の強度を制御することで、前記還元酸化グラフェンの領域の厚さ、および前記酸化グラフェン領域と前記還元酸化グラフェン領域との間の前記接合部を制御することを含む、請求項１から１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記堆積された酸化グラフェン層の前記領域を選択的に前記電磁波に暴露することは、前記領域をレーザービームに暴露することを含む、請求項１から１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記堆積された酸化グラフェン層の前記領域を選択的に前記電磁波に暴露することは、前記領域をキセノンフラッシュライトに暴露することを含む、請求項１から１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
複数の積層された酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部層を含み、各酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部層は、近隣の酸化グラフェン領域に隣接する還元酸化グラフェン領域を含む装置であって、
各層の前記酸化グラフェン領域および前記隣接する還元酸化グラフェン領域は、それらの間に接合部を形成し、前記複数の酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部層は、前記層の各接合部が全体として３次元に延在するように互いに積層され、
前記接合部及び前記還元酸化グラフェン領域がヒルベルト曲線に構成される、
装置。
【請求項１６】
請求項１から１４のいずれかに記載の方法を実行するように構成されたコンピュータコードを含むコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、酸化グラフェンの使用および関連する方法と装置に関する。特に、積層する各酸化グラフェン層を順次堆積させ電磁波に暴露し、３次元に延在する酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部を形成することを含む方法に関する。本方法の具体的な用途の１つとして、電子デバイスや電子モジュールの一部を構成しうるプロトン電池の製造が挙げられる。この点において、開示する特定の態様／実施形態の例は、いわゆる携帯電子デバイスといったポータブル電子デバイスに関する。こうした携帯電子デバイスは手で持って使用されてもよい（またはクレードルに置いたままで使用されてもよい）。そのような携帯電子デバイスは、いわゆる携帯情報端末（Personal Digital Assistant：ＰＤＡ）、スマートウォッチ、およびタブレットパーソナルコンピュータ（Personal Computer：ＰＣ）を含む。
【０００２】
開示される態様／実施形態の例の１つまたは複数に係る携帯電子デバイス／装置は、オーディオ／テキスト／ビデオ通信機能（例えば、電気通信、ビデオ通信、および／またはテキスト通信、ショートメッセージサービス（Short Message Service：ＳＭＳ）／マルチメディアメッセージサービス（Multimedia Message Service：ＭＭＳ）／電子メールの機能）、インタラクティブ／非インタラクティブ表示機能（例えば、ウェブ閲覧、ナビゲーション、テレビ／番組表示の機能）、音楽録音／再生機能（例えば、ＭＰ３や他のフォーマットおよび／または（ＦＭ／ＡＭ）ラジオ放送の録音／再生）、データのダウンロード／送信機能、画像録画機能（例えば、（内蔵の）デジタルカメラ）、ゲーム機能、のうちの１つまたは複数の機能を提供してもよい。
【背景】
【０００３】
近年、最新の電子機器に用いるために、既存の蓄電セルより大きな蓄電容量を有し、かつより小型の蓄電セルを開発するための研究がなされている。
【０００４】
本明細書における公開済み文献または背景の列挙や議論は、こうした文献や背景が当該技術分野の最新状況の一部であること、または一般知識であることとして必ずしも理解されなくてもよい。
【摘要】
【０００５】
第１の態様によると、
酸化グラフェンの層を堆積させる堆積ステップと、
前記堆積された酸化グラフェン層の領域を選択的に電磁波に暴露して、近隣の暴露されていない酸化グラフェンの領域に隣接して還元酸化グラフェンの領域を形成し、前記酸化グラフェン領域および前記隣接する還元酸化グラフェン領域は、それらの間に接合部を形成して酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部層をなす暴露ステップと、
前記堆積ステップと前記暴露ステップを繰り返して、下の酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部層の上に酸化グラフェンの１つまたは複数の層をさらに形成し、前記酸化グラフェン／還元酸化グラフェン層の前記各接合部が全体として３次元に延在する装置を作成することと、を含む方法が提供される。
【０００６】
言うまでもなく、前記各酸化グラフェン層および前記各還元酸化グラフェン層、したがって前記各酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部層は、本質的に２次元である。このため、前記堆積と暴露の繰り返しによって前記装置の３次元が実現されることを理解されるであろう。
【０００７】
前記堆積ステップと前記暴露ステップを繰り返して、前記下の酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部層内の接合部の上に重なるように、１つまたは複数の接合部を前記各層に提供してもよい。前記堆積ステップと前記暴露ステップを繰り返して、前記下の酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部層内の接合部の上に重ならないように、１つまたは複数の接合部を前記各層に提供してもよい。
【０００８】
前記堆積ステップと前記暴露ステップを繰り返して、前記下の酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部層内の接合部と相互接続するように、１つまたは複数の接合部を前記各層に提供して、連続的な接合部を３次元に作成してもよい。
【０００９】
前記堆積された酸化グラフェン層の前記領域を選択的に電磁波に暴露することは、
前記電磁波が透過できるように構成される透過可能領域と、前記電磁波の透過を防ぐように構成される、隣接する透過防止領域とを含むマスク層を形成することと、
前記マスク層の前記透過可能領域を通して前記酸化グラフェンの層を前記電磁波に暴露し、対応する還元酸化グラフェンの領域と、近隣の暴露されていない酸化グラフェンの領域を形成することと、を含んでもよい。
【００１０】
前記マスク層の形成には、１つまたは複数の個別の透過防止領域を堆積させ、隣接する領域には何もしない状態にして、前記隣接する透過可能領域を形成することを含んでもよい。
【００１１】
前記マスク層の形成には、１つまたは複数の透過可能領域と、１つまたは複数の隣接する透過防止領域とを含む連続シートを堆積させることを含んでもよい。
【００１２】
前記マスク層の形成には、前記電磁波に暴露されない前記酸化グラフェン層の領域の上または下に電磁波遮断材料を堆積させることを含んでもよい。
【００１３】
前記酸化グラフェン層の下にある透明基板上に前記電磁波遮断材料を堆積させ、前記透明基板を通して前記マスク層の前記透過可能領域を透過した前記電磁波に前記酸化グラフェン層を暴露してもよい。
【００１４】
前記電磁波遮断材料は、前記酸化グラフェン領域と前記還元酸化グラフェン領域の一方または両方の集電体を兼ねる導電性材料を含んでもよい。
【００１５】
前記電磁波遮断材料は、前記導電性材料と、同じ層以降の層の前記還元酸化グラフェン領域との間の電気的接触を防ぐように構成される電気絶縁材料をさらに含んでもよい。
【００１６】
前記堆積された酸化グラフェン層の前記領域を選択的に前記電磁波に暴露することは、前記酸化グラフェンの層の事前に決められた領域のみを前記電磁波に暴露するように、前記事前に決められた領域に電磁波ビームを方向付けることを含んでもよい。
【００１７】
前記堆積された酸化グラフェン層の前記領域を選択的に前記電磁波に暴露することは、前記電磁波の強度を制御することで、前記還元酸化グラフェンの領域の厚さ、および前記酸化グラフェン領域と前記還元酸化グラフェン領域との間の前記接合部を制御することを含んでもよい。
【００１８】
前記堆積された酸化グラフェン層の前記領域を選択的に前記電磁波に暴露することは、前記領域をレーザービームおよびキセノンフラッシュライトの１つまたは両方に暴露することを含んでもよい。
【００１９】
さらなる態様によると、複数の積層された酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部層を含み、各酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部層は、近隣の酸化グラフェン領域に隣接する還元酸化グラフェン領域を含む装置であって、各層の前記酸化グラフェン領域および前記隣接する還元酸化グラフェン領域は、それらの間に接合部を形成し、前記複数の酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部層は、前記層の前記各接合部が全体として３次元に延在するように互いに積層される装置が提供される。
【００２０】
前記酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部層は、前記各接合部が相互に接続されて連続的な接合部を３次元に形成するように、互いに積層されるように構成されてもよい。
【００２１】
前記各接合部は、相互に接続されて３次元の空間充填曲線を形成してもよい。
【００２２】
各酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部層の前記還元酸化グラフェン領域は、前記層の最大１０％、２０％、３０％、４０％、および５０％の１つまたは複数を占めてもよい。
【００２３】
前記還元酸化グラフェン領域の幅は、２ｍｍ、１ｍｍ、５００μｍ、１００μｍ、および５０μｍの１つまたは複数の値未満であってもよい。前記酸化グラフェン領域と前記還元酸化グラフェン領域との間の前記接合部の幅は、５００μｍ、１００μｍ、５０μｍ、１０μｍ、および１μｍの１つまたは複数の値未満であってもよい。
【００２４】
各酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部層は、前記酸化グラフェン領域および前記還元酸化グラフェン領域と電気的に接触する各集電体を含んでもよい。
【００２５】
連続する酸化グラフェン／還元酸化グラフェン層の前記各集電体は、互いに横方向にずらしてもよい。
【００２６】
前記集電体は、金属、合金、金、銀、および銅の１つまたは複数を含んでもよい。
【００２７】
前記装置は、前記複数の積層された酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部層を支持するように構成される基板を含んでもよい。
【００２８】
前記装置は、電子デバイス、携帯電子デバイス、携帯電気通信デバイス、携帯電話、携帯情報端末（Personal Digital Assistant：ＰＤＡ）、タブレット、ファブレット、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、スマートフォン、スマートウォッチ、スマートアイウェア、プロトン電池の１つまたは複数、および上記１つまたは複数のもの用のモジュールであってもよい。
【００２９】
本明細書に開示されたいかなる方法のステップも、明示的にそのように記載されるか当業者にそのように理解されない限りは、開示された順番どおりに実行される必要はない。
【００３０】
本明細書全体において、「上部」、「下部」、「上」、「下」、「上方」、および「下方」等の相対的な配置および位置に関する記述、ならびにそれらから派生するすべての形容詞および副詞は、図面に示すとおりの装置の配置に基づいて用いている。しかしながら、このような記述は、記述または請求する発明の意図する用途をなんら制限するものではない。
【００３１】
本明細書に記載する方法の１つまたは複数のステップを実行するための対応するコンピュータプログラムもまた本開示の範囲内であり、記載された１つまたは複数の実施形態例に含まれる。
【００３２】
１つまたは複数のコンピュータプログラムは、コンピュータによって実行されると、当該コンピュータに、バッテリ、回路、制御装置、または本明細書に開示されるデバイスを含む任意の装置を構成させるか、または本明細書に開示される任意の方法を実行してもよい。１つまたは複数のコンピュータプログラムはソフトウェアの実装であってもよく、コンピュータは、デジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラを含む任意の適切なハードウェア、および、読取専用メモリ（Read Only Memory：ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読取専用メモリ（Erasable Programmable Read Only Memory：ＥＰＲＯＭ）、または電子的消去可能プログラマブル読取専用メモリ（Electronically Erasable Programmable Read Only Memory：ＥＥＰＲＯＭ）内の実装と見なしてもよく、これらに限定されない。ソフトウェアはアセンブリプログラムであってもよい。
【００３３】
１つ以上のコンピュータプログラムは、コンピュータ可読媒体に提供されてもよく、当該コンピュータ可読媒体は、ディスクやメモリデバイス等の物理的なコンピュータ可読媒体であっても、過渡信号として実施されてもよい。このような過渡信号は、インターネットダウンロードを含むネットワークダウンロードされるものであってもよい。
【００３４】
本開示は、１つまたは複数の態様や実施形態例、特徴を個別に、または様々な組み合わせで含んでいる。こうした事項は、その組み合わせや個別で具体的に（特許請求の範囲を含めて）記載されているかどうかを問わない。記載された機能の１つまたは複数を実行する対応する手段もまた、本開示の範囲内である。
【００３５】
前述の摘要は、単なる例示かつ非限定的事項であることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
以下の添付図面を参照して、単なる一例として説明を行う。
【図１】図１ａおよび１ｂは、印刷されたプロトン電池の一例を示す概略図である。
【図２】図２は、酸化グラフェンの層を電磁波に暴露することによる酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部の形成を示す概略図である。
【図３】図３は、２次元に延在して様々な２次元の空間充填曲線を形成する、酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部を示す概略図である。
【図４】図４は、本装置の一例を示す概略図である。
【図５】図５は、３次元に延在して３次元の空間充填曲線を形成する、酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部を示す概略図である。
【図６】図６ａから６ｄは、本装置を作成する方法の１つを示す概略図である。
【図７】図７ａから７ｆは、本装置を作成する別の方法を示す概略図である。
【図８】図８ａから８ｄは、本装置を作成する別の方法を示す概略図である。
【図９】図９は、本装置の別の例を示す概略図である。
【図１０】図１０は、本装置を作成する一般的な方法を示す概略図である。
【図１１】図１１は、図１０に示す方法ステップの１つまたは複数を実行、制御、または可能にするように構成されたコンピュータプログラムを含むコンピュータ可読媒体を示す概略図である。
【例示的実施形態の説明】
【００３７】
電気エネルギー蓄積装置は、携帯電子デバイスに関する重要な検討事項である。この目的のために、プロトン電池が現在開発されている。ある種類のプロトン電池のエネルギー生成の仕組みにおいては、酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部が水と接触すると劣化する。水は電池内に含まれる場合や、周囲環境から（例えば湿気として）混入する場合がある。
【００３８】
図１ａは印刷された酸化グラフェンベースのプロトン電池１０１の平面図であり、図１ｂはその断面図である。電池１０１は、酸化グラフェンから形成された第１の電極１０２と、還元酸化グラフェンから形成された第２の電極１０３とを備える。第１の電極１０２および第２の電極１０３は、それぞれ対応する集電体１０７の上に（少なくとも部分的に）積層され、互いの間の界面において相互に接合部１０６を形成するように堆積される。デバイスの短絡を防ぐために、第１の電極１０２および第２の電極１０３の材料は、反対側の電極の集電体１０７と接触しないようにすべきである。このために、集電体１０７は、事前に決定された距離「ｘ」（通常は２ｍｍ以上）を置いて互いに離間される。この距離は、酸化グラフェン１０２および還元酸化グラフェン１０３の印刷に用いられる堆積ツールの印刷解像度と、活性電極材料１０２および１０３の形成に用いられる酸化グラフェンインクの流動性によって決まる。電極間の間隔を比較的大きくすると、装置１０１の占有面積が大きくなり、蓄電密度が低下することがある。
【００３９】
この問題を解決しうる方法および関連する装置を以下に説明する。
【００４０】
図２は、プロトン電池等の装置を形成する方法を示す図（平面図）である。この方法は、酸化グラフェン２０２の層を堆積させることと、堆積された酸化グラフェン層２０２の領域を選択的に電磁波に暴露して、近隣の暴露されていない酸化グラフェン２０２の領域に隣接して還元酸化グラフェン２０３の領域を形成することとを含む。堆積技術によっては、酸化グラフェン２０２の層を、電磁波に暴露する前に硬化させる必要がある場合がある。酸化グラフェン２０２の還元は、該当領域を（例えば）レーザービームおよびキセノンフラッシュライトの１つまたは両方に暴露することによって実行してもよい。還元酸化グラフェン２０３は、暴露された領域の酸化グラフェン２０２が黒ずみ、該当箇所の電気抵抗が減少するという特徴から検出可能である。また、電磁波の強度を制御することで、還元酸化グラフェン２０３の厚さ（奥行き）を制御することができる。
【００４１】
酸化グラフェン２０２領域および隣接する還元酸化グラフェン２０３領域は、それらの間に接合部２０６を形成し、酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部層２０８となる。（例えば、印刷技術の代わりに）電磁波を用いて接合部２０６を形成することの技術的効果は、酸化グラフェン２０２領域および還元酸化グラフェン２０３領域それぞれの大きさをより詳細に制御できることである。この理由として、電磁波ビームによって高い解像度が得られることや、隣接する領域に流入する可能性がある印刷可能インクを用いる必要がないことなどがある。この態様によって、集電体の間隔を狭くすることができ、微細な酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部２０６を作成することが可能になる。図２に示すように、より複雑な接合部パターン２０６を形成することが可能になる。酸化グラフェン２０２領域と還元酸化グラフェン２０３領域の間の界面領域がより大きくなるため、このようなパターンを用いて蓄電密度をさらに増大させることができる。
【００４２】
図３ａから図３ｆは、様々な２次元の空間充填曲線すなわちヒルベルト曲線を示す図（平面図）である。これらの曲線は、酸化グラフェン層３０２を選択的に電磁波に暴露し、界面領域を１つのパターンから次のパターンへと拡大することで形成することができる。実際、酸化グラフェン層３０２の還元酸化グラフェン領域３０３は、層の最大１０％、２０％、３０％、４０％、および５０％の１つまたは複数を占めてもよい。また、還元酸化グラフェン領域３０３の幅は、２ｍｍ、１ｍｍ、５００μｍ、１００μｍ、および５０μｍの１つまたは複数の値未満であってもよく、酸化グラフェン３０２領域と還元酸化グラフェン３０３領域との間の接合部は５００μｍ、１００μｍ、５０μｍ、１０μｍ、および１μｍの１つまたは複数の値未満であってもよい。
【００４３】
前述の堆積ステップと暴露ステップを繰り返して、下の酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部層３０８の上に酸化グラフェン３０２の層を１つまたは複数追加することができる。これによって、酸化グラフェン／還元酸化グラフェン層３０８の各接合部が全体として３次元に延在する装置を作成することができる。接合部を３次元に延在させることによって、酸化グラフェン３０２領域と還元酸化グラフェン３０３領域との間の界面領域を拡大することができ、この方法で形成されるプロトン電池の蓄電密度を増大させることができる。
【００４４】
図４は、この方法で形成される装置４０１の一例を示す図（断面図）である。図示するように、装置４０１は複数の積層された酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部層４０８を含み、各接合部層４０８は、近隣の酸化グラフェン４０２領域に隣接する還元酸化グラフェン４０３領域を含み、それらの間に接合部４０６が形成されている。また、複数の酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部層４０８は、層４０８の各接合部４０６が全体として３次元に延在するように互いに積層されている。各還元酸化グラフェン領域４０３の幅（ｙ）は両矢印で示されており、前述のとおり１μｍほどに狭くしてもよい。
【００４５】
図４に示すとおり、堆積ステップと暴露ステップを実行して、下の層４０８内の接合部４０６／還元酸化グラフェン領域４０３の上に重なるように、１つまたは複数の接合部４０６／還元酸化グラフェン領域４０３を各層４０８に形成してもよい。加えて、またはそれに代えて、堆積ステップと暴露ステップを実行して、下の層内の接合部／還元酸化グラフェン領域と相互接続するように、１つまたは複数の接合部４０６／還元酸化グラフェン領域４０３を各層４０８に形成して、連続的な接合部４０６／還元酸化グラフェン領域４０３を３次元に作成してもよい。
【００４６】
図５は、別の例である装置５０１を示す図（斜視図）である。装置５０１では、接合部／還元酸化グラフェン領域５０３が相互接続して連続的な接合部／還元酸化グラフェン領域５０３を３次元に形成している。この例において、接合部／還元酸化グラフェン領域５０３はそれぞれ相互接続して３次元の空間充填曲線すなわちヒルベルト曲線を形成している。
【００４７】
酸化グラフェン層の領域を選択的に電磁波に暴露するには多数の様々な方法がある。１つの方法は、酸化グラフェンの層の事前に決められた領域のみを電磁波に暴露するように、この事前に決められた領域に電磁波ビームを方向付けることである。これは実際には、電磁波ビームの焦点を合わせるまたはコリメータを用いることでプローブを形成し、酸化グラフェン層上におけるこのプローブの面内位置を所望の領域へと移動させることによって行われうる。場合によっては、酸化グラフェン層の他の領域を意図せず暴露しないように、所望の領域への移動の間にビームをオフにする（またはビームをブランキングする）必要があることがある。
【００４８】
別の方法は、マスク層を用いて、酸化グラフェン層の選択された領域を暴露し、他の領域を完全にまたは実質的に元の状態に保つことである。この手法には、電磁波が透過できるように構成される透過可能領域と、電磁波の透過を防ぐように構成される、隣接する透過防止領域とを含むマスク層を形成することが含まれる。その後、マスク層の透過可能領域を通して酸化グラフェンの層を電磁波に暴露し、対応する還元酸化グラフェンの領域と、近隣の暴露されていない酸化グラフェンの領域を形成する。
【００４９】
マスク層の形成には、１つまたは複数の透過可能領域と、１つまたは複数の隣接する透過防止領域とを含む連続シートを堆積させることを含んでもよい。あるいは、マスク層の形成には、１つまたは複数の個別の透過防止領域を堆積させ、隣接する領域には何もしない状態にして、隣接する透過可能領域を形成することを含んでもよい。照射源と酸化グラフェン層との相対的な位置に応じて、マスクを酸化グラフェンの上に配置しても、下に配置してもよい。
【００５０】
図６ａから図６ｄは、個別の透過防止領域からなるマスク層を用いて本装置を形成する一方法を示す図（断面図）である。この例では、透明支持基板６１０上に電磁波遮断材料６０９を堆積させ（図６ａ）、次に酸化グラフェン層６０２を堆積させる（図６ｂ）。電磁波遮断材料６０９は、酸化グラフェン層６０２の、電磁波６１１に暴露されない領域の下に堆積させる。酸化グラフェン層６０２を堆積させた後（図６ｂ）、透明基板６１０の下側に電磁波６１１を（例えば平行光として）照射し、透明基板６１０を通ってマスク層の透過可能領域を透過した電磁波６１１に酸化グラフェン層６０２を暴露する（図６ｃ）。このようにして、マスク層の透過可能領域上の酸化グラフェン６０２が還元され、透過防止領域上（すなわち電磁波遮断材料６０９上）の酸化グラフェン６０２が完全にまたは実質的に元の状態のままに保たれる。
【００５１】
この例において、電磁波遮断材料６０９は、酸化グラフェン領域６０２の集電体を兼ねる導電性材料６０７ａを含む。集電体６０７ａは酸化グラフェン６０２と電気的に接触し、酸化グラフェン６０２と外部回路（図示しない）との間に電路を提供するように構成される。導電性材料６０７ａは、金属、合金、金、銀、および銅の１つまたは複数を含んでもよい。電磁波遮断材料６０９は、導電性材料６０７ａと、同じ層の還元酸化グラフェン領域６０３との間の電気的接触を防ぐように構成される電気絶縁材料６１２をさらに含んでもよい。これによって、集電体６０７ａが、暴露されていない酸化グラフェン６０２のみから確実に電荷を収集するようにできる。これは、電気絶縁材料６１２が導電性材料６０７ａよりも大きい面内領域（すなわち占有領域）を有するように、照射源と導電性材料６０７ａとの間に電気絶縁材料６１２を堆積させることによって達成できる。こうすることで、集電体６０７ａの側縁が、暴露されていない酸化グラフェン６０２によって還元酸化グラフェン６０３領域から離間される。
【００５２】
酸化グラフェン層６０２を電磁波６１１に暴露して酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部層６０８を形成したら、導電性材料６０７ｂを還元酸化グラフェン６０３領域上に堆積させて還元酸化グラフェン６０３の集電体を形成する（図６ｄ）。集電体６０７ｂは、還元酸化グラフェン６０３と外部回路（図示しない）との間に電路を提供する。このため、酸化グラフェン６０２領域の集電体６０７ａおよび還元酸化グラフェン６０３領域の集電体６０７ｂによって、酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部６０６において生じるいかなる電位差によっても外部回路に電力を供給することができる。
【００５３】
その後、図６ａから６ｄに示すステップを繰り返して（図示しない）、接合部６０６が３次元に延在する複数層の装置を形成する。しかしながら、この例においては、下方の層の電磁波遮断材料６０９によって上の層の対応する領域の暴露が妨げられる。このため、各層の電磁波遮断材料６０９は通常、同じ横方向（水平）位置に堆積される。そうしないと、上の層において電磁波６１１に暴露される領域６０３が、下方の層において電磁波６１１に暴露される領域６０３よりも小さくなる。同じ横方向位置に堆積させると、各層の接合部６０６は相互接続し、連続的な接合部を３次元に形成する。
【００５４】
図７は、個別の透過防止領域からなるマスク層を用いて本装置を形成する別の方法を示す図（断面図）である。この例では、酸化グラフェン層７０２の領域上に導電性材料７０７ａを堆積させて酸化グラフェン７０２の集電体を形成し、次に、導電性材料７０７ａ上に、その上面および側縁を被覆するように電気絶縁材料７１２の層を堆積させる（図７ａ）。その後、上方から電磁波７１１を酸化グラフェン層７０２に照射し、酸化グラフェン領域のうち導電性材料７０７ａまたは電気絶縁材料７１２に覆われていない部分７０３を暴露（すなわち還元）する（図７ｂ）。酸化グラフェン層の領域７０２のうち導電性材料７０７ａおよび電気絶縁材料７１２に覆われている部分は、完全にまたは実質的に元の状態のままに保たれる。
【００５５】
その後、図７ｃから図７ｆに示すように、堆積ステップと暴露ステップを繰り返して、１つまたは複数の酸化グラフェン７０２の層をさらに形成する。この例において、電気絶縁材料７１２は、導電性材料７０７ａと、同じ層以降の層の還元酸化グラフェン領域７０３との間の電気的接触を防ぐように機能する。また、導電性材料７０７ａによって形成される各集電体は、互いに横方向にずらして配置される。この配置は本方法によってより容易に達成される。各酸化グラフェン層７０２が上方から照射されるため、下の層が暴露に影響を及ぼすことがないからである。集電体７０７ａの横方向のずれによって、各層の酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部７０６が互いに重ならない装置が得られ、設計の自由度が高まる場合がある。
【００５６】
図７に示すような集電体７０７ａは、酸化グラフェン領域７０２と外部回路（図示しない）との間に電路を提供するように構成されるが、還元酸化グラフェン領域７０３の集電体は存在しない。これについては、図６に示すように、電磁波７１１への暴露後、後続の酸化グラフェン層７０２の堆積前に、各層の還元酸化グラフェン領域７０３上に導電性材料を堆積させることによって対応してもよい。
【００５７】
図８は、個別の透過防止領域からなるマスク層を用いて本装置を形成する別の方法を示す図（断面図）である。図７に示す方法とは異なり、酸化グラフェン領域８０２の集電体８０７ａは、還元酸化グラフェン領域８０３の集電体８０７ｂと同時に形成される。このような効率化は、酸化グラフェン層８０２の１つの領域上に第１の導電性材料８０７ａを堆積させ、酸化グラフェン層８０２の別の領域上に第２の導電性材料８０７ｂ（第１の導電性材料８０７ａと同じ材料であっても異なる材料であってもよい）を堆積させることによって達成される（図８ａ）。その後、第１の導電性材料８０７ａ上に、その上面と側縁を被覆するように電気絶縁材料８１２の層を堆積させる。電気絶縁材料８１２の堆積後、上方から電磁波８１１を酸化グラフェン層８０２に照射し、酸化グラフェン領域のうち導電性材料８０７ａ，ｂまたは電気絶縁材料８１２に覆われていない部分８０３を暴露（すなわち還元）する（図８ｂ）。上記と同様に、酸化グラフェン層の領域８０２のうち導電性材料８０７ａ，ｂおよび電気絶縁材料８１２に覆われている部分は、完全にまたは実質的に元の状態のままに保たれる。
【００５８】
その後、既存の酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部層８０８の上部に、さらなる酸化グラフェン８０２の層を堆積させる（図８ｃ）。堆積後、電磁波８１１を酸化グラフェン層８０２に照射し、層８０２全体を暴露（すなわち還元）する（図８ｄ）。こうすることで、第１の導電性材料８０７ａによって形成される集電体は、酸化グラフェン８０２と電気的に接触するが、還元酸化グラフェン８０３とは電気絶縁材料８１２によって絶縁される。また、第２の導電性材料８０７ｂによって形成される集電体は、還元酸化グラフェン８０３、および第２の導電性材料８０７ｂの真下に位置する暴露されていない酸化グラフェン８０２の領域と、電気的に接触する。この場合、第２の導電性材料８０７ｂによって形成される集電体は、暴露されていない酸化グラフェン８０２から収集されるものより多くの電荷を還元酸化グラフェン８０３から収集する。これは、暴露されていない酸化グラフェン８０２のほうが電気絶縁の度合いがより高いためである。
【００５９】
図６および図７を参照して説明した方法のように、図８の堆積ステップと暴露ステップを繰り返して、１つまたは複数の酸化グラフェンの層をさらに形成してもよい。また、各層の酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部は、互いに横方向にずらしても、ずらさなくてもよい。
【００６０】
図９は、別の例である装置９０１を示す図である。この例において、装置９０１は、前述の酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部層および関連する集電体（図９においてプロトン電池９１３として示される）、プロセッサ９１４、記憶媒体９１５、電子ディスプレイ９１６、および送受信機９１７を備え、これらがデータバス９１８によって相互に電気的に接続されている。装置９０１は、電子デバイス、携帯電子デバイス、携帯電気通信デバイス、携帯電話、携帯情報端末（Personal Digital Assistant：ＰＤＡ）、タブレット、ファブレット、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、スマートフォン、スマートウォッチ、スマートアイウェアの１つまたは複数、および上記１つまたは複数のもの用のモジュールであってもよい。
【００６１】
プロトン電池９１３は、他の構成要素に電力を供給して、それらの機能を有効にするように構成されている。この点において、他の構成要素は前述の外部回路と見なしてもよい。電子ディスプレイ９１６は、装置９０１に格納された（例えば、記憶媒体９１５に記憶された）コンテンツを表示するように構成され、送受信機９１７は、有線接続または無線接続を介して１つまたは複数の他のデバイスに対してデータを送受信するように構成される。
【００６２】
プロセッサ９１４は、他の構成要素に信号を提供したり他の構成要素から信号を受信したりして他の構成要素の動作を管理することにより、装置９０１を全体として動作させるように構成される。記憶媒体９１５は、装置９０１の動作を実行、制御、または可能にするように構成されたコンピュータコードを記憶するように構成される。記憶媒体９１５は、他の構成要素の設定を記憶するように構成されてもよい。プロセッサ９１４は、他の構成要素の動作を管理するために、記憶媒体９１５にアクセスして構成要素の設定を取得してもよい。
【００６３】
プロセッサ９１４は、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）を含む、マイクロプロセッサであってもよい。記憶媒体９１５は、揮発性ランダムアクセスメモリ等の一時記憶媒体であってもよい。一方、記憶媒体９１５は、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、不揮発性ランダムアクセスメモリ等の永久記憶媒体であってもよい。
【００６４】
図１０は、本明細書において説明する装置を作成する方法の主なステップ１０１９〜１０２１を示す図である。この方法は、通常、酸化グラフェンの層を堆積させること（１０１９）と、酸化グラフェン層の領域を選択的に電磁波に暴露して、近隣の暴露されていない酸化グラフェンの領域に隣接して還元酸化グラフェンの領域を形成すること（１０２０）と、堆積ステップと暴露ステップを繰り返して、１つまたは複数の層をさらに形成し、酸化グラフェン／還元酸化グラフェン接合部層の各接合部が全体として３次元に延在するように堆積させること（１０２１）とを含む。
【００６５】
本明細書において説明する様々な材料の堆積は、多様な製造技術を用いて実行してもよい。例えば、酸化グラフェンは酸化グラフェン溶液として、スプレーコーティング法、ドロップキャスト法、スピンコーティング法、またはインクジェット印刷を用いて堆積させてもよく、集電体の形成に用いる導電性材料は、インクジェット印刷、スクリーン印刷、ステンシル印刷、またはフレキソ印刷、蒸着またはスパッタリングを用いてリソグラフィによって堆積させてもよく、集電体の被覆に用いる電気絶縁材料は、導電性材料の酸化、または化学蒸着によって堆積させてもよい。
【００６６】
図１１は、一実施形態に係るコンピュータプログラムを提供するコンピュータ／プロセッサ可読媒体１１２２の概略図である。該コンピュータプログラムは、図１０の方法のステップ１０１９〜１０２１の１つ以上を実行、制御、または可能にするように構成されたコンピュータコードを含んでいてもよい。この例においては、コンピュータ／プロセッサ可読媒体１１２２は、デジタルバーサタイルディスク（Digital Versatile Disc：ＤＶＤ）またはコンパクトディスク（Compact Disc：ＣＤ）等のディスクである。他の実施形態においては、コンピュータ／プロセッサ可読媒体１１２２は、発明の機能を実行するようにプログラムされた任意の媒体であってもよい。コンピュータ／プロセッサ可読媒体１１２２は、メモリスティックまたはメモリカード（ＳＤ、ミニＳＤ、マイクロＳＤ、またはナノＳＤ）等の着脱可能なメモリデバイスであってもよい。
【００６７】
図示した他の実施形態には、前述の実施形態の類似する特徴に対応する参照番号を付した。例えば、特徴番号１は、番号１０１、２０１、３０１等にも対応しうる。これらの番号を付した特徴は、図面に表示されていても、これらの特定の実施形態の説明では直接的に言及されていない場合がある。それでもなお、特に前述の類似する実施形態の特徴との関連において、他の実施形態を理解することを助けるために、これらの番号を図面に付している。
【００６８】
当業読者には、記載された装置／デバイスおよび／または特定の記載された装置／デバイスの他の特徴は、例えばスイッチがオン状態のとき等、これらが動作可能状態のときのみ望ましい動作を実行するように装置が構成されることにより提供されうると理解されるであろう。そのような場合は、非動作可能状態（例えばスイッチオフ状態）では適切なソフトウェアがアクティブメモリに必ずしもロードされなくてもよく、適切なソフトウェアは動作可能状態（例えばオン状態）でのみロードされてもよい。該装置は、ハードウェア回路および／またはファームウェアを含んでいてもよい。該装置はメモリにロードされたソフトウェアを含んでいてもよい。そのようなソフトウェア／コンピュータプログラムは、同じメモリ／プロセッサ／機能ユニットおよび／または１つまたは複数のメモリ／プロセッサ／機能ユニット上に記録されていてもよい。
【００６９】
いくつかの実施形態においては、記載された特定の装置／デバイスは、望ましい動作を実行するように適切なソフトウェアにより事前にプログラムされていてもよく、該適切なソフトウェアは、ユーザが「鍵」をダウンロードして例えば該ソフトウェアおよび関連機能のロックを解除する／それらを実行可能にすることにより使用可能にすることもできる。そのような実施形態による効果には、デバイスにさらなる機能が必要になった際にデータをダウンロードする必要性が少なくなることが含まれうる。これはまた、ユーザに実行可能にされていないかもしれない機能のために、そのような事前にプログラムされたソフトウェアを記憶するのに十分な容量をデバイスが有すると考えられる例においても有用でありうる。
【００７０】
記載の装置／回路／素子／プロセッサは、記載された機能に加えて他の機能を有していてもよく、これらの機能は同じ装置／回路／素子／プロセッサにより実行されてもよいことは理解されるであろう。１つまたは複数の開示された態様は、関連するコンピュータプログラムの電子的配信、および適切な担体（例えばメモリや信号）に記録されたコンピュータプログラム（情報源／伝送路符号化されていてもよい）を含んでいてもよい。
【００７１】
本明細書に記載する「コンピュータ」は、同じ回路基板上、回路基板の同じ領域／位置、または同じデバイス上に位置していてもいなくてもよい１つまたは複数の個々のプロセッサ／処理要素の集合を含んでいてもよいことは理解されるであろう。いくつかの実施形態においては、１つまたは複数の記載されたプロセッサは、複数のデバイス上に分散されていてもよい。同じまたは異なるプロセッサ／処理要素により、本明細書に記載された１つまたは複数の機能を実行してもよい。
【００７２】
「信号」という用語は、一連の送信信号および／または受信信号として送信される１つまたは複数の信号を意味しうることは理解されるであろう。該一連の信号は、上記の信号をなす１つ、２つ、３つ、４つ、またはより多くの個々の信号成分または個別信号を含んでいてもよい。これらの個々の信号の一部または全部を、同時に、順番に、および／または時間的に相互に重なるように送信／受信してもよい。
【００７３】
記載したコンピュータおよび／またはプロセッサおよびメモリ（例えばＲＯＭ、ＣＤ-ＲＯＭ等を含む）の議論について、これらは、発明の機能を実行するようにプログラムされた、コンピュータプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field-Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ）、および／または他のハードウェア要素を含んでいてもよい。
【００７４】
出願人はここに、本明細書に記載した個々の特徴およびそれらの特徴の２以上のあらゆる組み合わせを、それらの特徴や特徴の組み合わせが本明細書に開示したいずれかの問題を解決するかどうかにかかわらず、また請求の範囲に限定されず、当業者の一般的な知識に照らせばそれらの特徴や組み合わせを本明細書全体に基づいて実施可能な程度に、別々に開示している。出願人は、開示された態様／実施形態が、そのような個々の特徴または特徴の組み合わせから構成されうることを示唆している。上記の記載に鑑みて、開示の範囲内で様々な変形がなされうることは当業者には明らかであろう。
【００７５】
異なる実施形態に適用された基礎的な新規特徴を図示、記載、および指摘してきたが、記載されたデバイスおよび方法の形態および詳細については様々な省略、置換、変更が、発明の趣旨を逸脱することなく当業者によりなされうることは理解されるであろう。例えば、実質的に同じ機能を実質的に同じやり方で実行して同じ結果を得るような要素および／または方法ステップのすべての組み合わせが発明の範囲内にあることは、明示的に表現されている。さらに、開示された形態または実施形態に関連して図示および／または記載された構造および／または要素および／または方法ステップは、設計上の選択の一般的な問題として、他の開示された、記載された、または示唆された形態または実施形態に組み込まれうると認識されるべきである。さらに、特許請求の範囲においては、ミーンズプラスファンクションの節は、本明細書に記載の構造が記載の機能を実行するものを含み、構造的等価物のみならず等価な構造物を含むものと意図されている。よって、木製部品同士を固定するのに釘は円筒状の表面を用いるがネジは螺旋状の表面を用いる点において、釘とネジは構造的等価物ではないかもしれないが、木製部品を固定する環境において、釘とネジは等価な構造物でありうる。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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