(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板により支持された１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントであり、選択的に変態可能な材料を単独で含み、１つ又は複数の無機半導体コンポーネントを含む、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントと、を備えた過渡電子デバイスであって、
前記変態可能な材料が、相変化、分解、崩壊、溶解、加水分解、再吸収、生体再吸収、光分解、解重合、エッチング、又は腐食に起因して変態を遂げ、
前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも一部の変態が、外部又は内部刺激に応じた事前選択時間又は事前選択速度での当該過渡電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらし、前記プログラム可能な変態が、第１の状態から第２の状態への当該過渡電子デバイスの機能の変化をもたらし、前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントが、前記選択的に変態可能な材料の腐食速度よりも高い電気的溶解速度（ＥＤＲ）を単独で特徴とし、前記ＥＤＲが、前記外部又は内部刺激に応答して事前選択過渡性プロファイルを提供するように選択された、過渡電子デバイス。
【請求項２】
過渡電子デバイスを使用する方法であって、
基板と、
前記基板により支持された１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントであって、選択的に変態可能な材料を単独で含み、１つ又は複数の無機半導体コンポーネントを含む、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントと、
を備えた前記過渡電子デバイスであり、
前記変態可能な材料が、相変化、分解、崩壊、溶解、加水分解、再吸収、生体再吸収、光分解、解重合、エッチング、又は腐食に起因して変態を遂げ、
前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも一部の変態が、外部又は内部刺激に応じた事前選択時間又は事前選択速度での当該過渡電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらし、
前記プログラム可能な変態が、第１の状態から第２の状態への当該過渡電子デバイスの機能の変化をもたらし、前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントが、前記選択的に変態可能な材料の腐食速度よりも高い電気的溶解速度（ＥＤＲ）を単独で特徴とし、前記ＥＤＲが、前記外部又は内部刺激に応答して事前選択過渡性プロファイルを提供するように選択された、前記過渡電子デバイスを用意するステップと、
前記過渡電子デバイスを前記外部又は内部刺激に曝露することによって、前記過渡電子デバイスをプログラム可能に変態させるステップと、
を含む、方法。
【請求項３】
過渡電子デバイスを作製する方法であって、
デバイス基板を用意するステップと、
前記デバイス基板上に１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントを設けるステップであって、前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントが、選択的に変態可能な材料を単独で含み、前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントが、１つ又は複数の無機半導体コンポーネントを含み、前記変態可能な材料が、相変化、分解、崩壊、溶解、加水分解、再吸収、生体再吸収、光分解、解重合、エッチング、又は腐食に起因して変態を遂げ、前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも一部の変態が、外部又は内部刺激に応じた事前選択時間又は事前選択速度での前記過渡電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらし、前記プログラム可能な変態が、第１の状態から第２の状態への前記過渡電子デバイスの機能の変化をもたらし、前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントが、前記選択的に変態可能な材料の腐食速度よりも高い電気的溶解速度（ＥＤＲ）を単独で特徴とし、前記ＥＤＲが、前記外部又は内部刺激に応答して事前選択過渡性プロファイルを提供するように選択された、ステップであり、これにより前記過渡電子デバイスを生成する、ステップと、
を含む、方法。
【請求項４】
前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントが、１つ又は複数の金属導体コンポーネントをさらに含み、
前記１つ又は複数の金属導体コンポーネントが、Ｍｇ、Ｍｇ合金、及びＺｎから個々に選択され、前記ＥＤＲが、０．５〜３μｍ／時の範囲から選択された、請求項１に記載の過渡電子デバイス。
【請求項５】
前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントが、１つ又は複数の金属導体コンポーネントをさらに含み、前記１つ又は複数の金属導体コンポーネントが、Ｗ、Ｍｏ、及びＦｅから個々に選択され、前記ＥＤＲが、１０−４〜０．０２μｍ／時の範囲から選択された、請求項１に記載の過渡電子デバイス。
【請求項６】
前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントが、１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントをさらに含み、前記１つ又は複数の金属導体コンポーネントが、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｗ、Ｍｏ、又はこれらの合金を単独で含む、請求項１に記載の過渡電子デバイス。
【請求項７】
前記１つ又は複数の金属導体コンポーネントが、Ａｌ、Ａｇ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｙ、Ｚｎ、及びＺｒから成る群から選択された１つ又は複数の付加的な材料とのＭｇの合金を単独で含み、前記合金の前記１つ又は複数の付加的な材料が１０重量％以下の濃度を有する、請求項６に記載の過渡電子デバイス。
【請求項８】
前記基板が、選択的に変態可能な材料を単独で含む、請求項１に記載の過渡電子デバイス。
【請求項９】
前記基板により支持された１つ又は複数の誘電体コンポーネントをさらに備え、前記１つ又は複数の誘電体コンポーネントが、選択的に変態可能な材料を単独で含む、請求項１に記載の過渡電子デバイス。
【請求項１０】
前記１つ又は複数の誘電体コンポーネントがそれぞれ、１つ又は複数の薄膜構造を含む、請求項９に記載の過渡電子デバイス。
【請求項１１】
前記１つ又は複数の誘電体コンポーネントがそれぞれ、１ｎｍ〜１０００μｍの範囲で選択された厚さを有する、請求項９に記載の過渡電子デバイス。
【請求項１２】
前記１つ又は複数の誘電体コンポーネントが、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、コラーゲン、ゼラチン、ＰＶＡ、及びＰＬＧＡから成る群から選択された１つ又は複数の材料を含む、請求項９に記載の過渡電子デバイス。
【請求項１３】
前記能動又は受動電子デバイスコンポーネントのうちの１つ又は複数を少なくとも部分的に封入する封入材料をさらに含み、前記封入材料が、前記外部又は内部刺激に応答して少なくとも部分的に除去されることにより下層の能動又は受動電子デバイスコンポーネントを露出させる選択的に変態可能な材料を単独で含む、請求項１に記載の過渡電子デバイス。
【請求項１４】
前記封入材料が、ＭｇＯ、コラーゲン、ゼラチン、ＰＬＧＡ、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ＰＬＡ、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ポリ無水物（ポリエステル）、ポリヒドロキシアルカン酸（ＰＨＡ）、及びポリリン酸から成る群から選択された材料を含む、請求項１３に記載の過渡電子デバイス。
【請求項１５】
前記１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネントが、１つ又は複数の薄膜構造を単独で含む、請求項１に記載の過渡電子デバイス。
【請求項１６】
前記１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネントが、１ｎｍ〜１００μｍの範囲で選択された厚さを有する、請求項１に記載の過渡電子デバイス。
【請求項１７】
前記１つ又は複数の無機半導体コンポーネントがそれぞれ、Ｓｉ、Ｇａ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ、又はこれらの任意の組み合わせを単独で含む、請求項１に記載の過渡電子デバイス。
【請求項１８】
通信システム、光デバイス、センサ、光電子デバイス、生物医学デバイス、温度センサ、光検出器、光起電デバイス、ひずみゲージ、撮像システム、無線送信機、アンテナ、バッテリ、アクチュエータ、エネルギー貯蔵システム、ナノ電気機械システム、又はマイクロ電気機械システムである、請求項１に記載の過渡電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
[001]本願は、２０１３年４月１２日に出願された米国特許仮出願第６１／８１１，６０３号、２０１３年５月３０日に出願された米国特許仮出願第６１／８２８，９３５号、及び２０１３年５月３０日に出願された米国特許仮出願第６１／８２９，０２８号の優先権の利益を主張し、本願の開示内容と矛盾しない範囲でそれぞれの内容を参照によって本明細書に援用する。
【政府の資金提供を受けた研究等に関する記載】
【０００２】
[002]本発明の少なくとも一部は、全米科学財団授与第１２４２２４０号及び国防総省国防高等研究事業局授与第Ｗ９１１ＮＦ−１１−１−０２５４号の授与を受けた米国政府の支援により創案したものである。米国政府は、本発明の一定の権利を有する。
【背景技術】
【０００３】
[003]本発明は、過渡デバイスの分野において、一般的には、プログラム可能に変態するように設計された受動及び能動デバイスに関する。
【０００４】
[004]過渡デバイスは、様々な重要用途に利用できる可能性がある。例えば、生態分解性の環境センサであれば、デバイス収集の必要がなくなり、分解して身体から除去される生体再吸収性の医療用デバイスであれば、毒性及び炎症が回避される。戦略上、事前選択時間後又は誘発刺激印加時に分解する軍事用デバイスであれば、情報又は材料が敵に渡ることが回避される。これら想定される用途はすべて重要であるが、過渡デバイスの実装は、設計戦略によって決まる。過渡デバイスの設計戦略では、（ｉ）分解性のデバイスコンポーネント材料及び分解性の基板を用いてデバイスの製造を支援し、（ｉｉ）デバイスの実用寿命の正確な制御を可能とし、（ｉｉｉ）対象環境における所与の用途に対して適合するとともに適切に機能する材料を利用する場合がある。
【０００５】
[005]近年、多くの特許及び刊行物において、過渡特性を有するデバイスが開示されている。例えば、Ｋｉｍらの「Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ｏｎ  ｓｉｌｋ  ａｓ  ａ  ｐａｔｈ  ｔｏ  ｂｉｏｒｅｓｏｒｂａｂｌｅ  ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ  ｄｅｖｉｃｅｓ」，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．９５，１３３７０１（２００９）、米国特許出願公開第２０１１／０２３０７４７号、及び国際公開第２００８／０８５９０４号パンフレットは、生体分解性の半導体材料及び生体分解性の基板を具備し得る生体分解性の電子デバイスを開示している。Ｂｅｔｔｉｎｇｅｒらの「Ｏｒｇａｎｉｃ  ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ  ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  ｏｎ  ｒｅｓｏｒｂａｂｌｅ  ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，２２（５），６５１−６５５（２０１０）、Ｂｅｔｔｉｎｇｅｒらの「Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌ−ｂａｓｅｄ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｄｅｖｉｃｅｓ」，Ｐｏｌｙ．Ｉｎｔ．５９（５），５６３−５７６（２０１０）、及びＩｒｉｍａｉ−Ｖｌａｄｕの「Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙ  ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｆｉｅｌｄ  ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ」，Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，１１，１９７４−１９９０（２０１０）は、生体分解性の有機導電材料及び生体分解性の基板を具備し得る生体分解性の電子デバイスを開示している。国際公開第２００８／１０８８３８号パンフレットは、流体及び／又は生物材料を組織に送達する生体分解性のデバイスを開示している。米国特許出願公開第２００８／０３０６３５９号は、診断及び治療用の取り込み可能なデバイスを開示している。Ｋｏｚｉｃｋｉらの「Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ  ｃｅｌｌ  ｍｅｍｏｒｙ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ａｇ−Ｇｅ−Ｓ  ａｎｄ  Ｃｕ−Ｇｅ−Ｓ  ｓｏｌｉｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ」，ＮｏｎＶｏｌａｔｉｌｅ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，８３−８９（２００５）は、電解質内の金属イオンの還元又は酸化によって固体金属の相互接続を形成又は除去可能なメモリデバイスを開示している。
【発明の概要】
【０００６】
[006]本発明は、少なくとも１つの内部及び／又は外部刺激の印加により物理的、化学的、及び／又は電気的に変態する能動及び受動デバイスを具備した過渡デバイスを提供する。それぞれがプログラム可能、制御可能、及び／又は選択可能な分解速度を有する分解性のデバイスコンポーネント、分解性の基板、及び／又は分解性の封入材料を組み込むことによって、このデバイスを変態させる手段が得られる。例えば、いくつかの実施形態において、本発明の過渡デバイスは、分解性の高性能単結晶無機材料を分解性の基板と組み合わせる。分解性の単結晶無機材料を組み込むことによって、最先端の電子的及び機械的特性（例えば、曲げ剛性、ヤング率、曲率半径等）並びにデバイス属性（例えば、柔軟性、伸縮性等）が得られる。
【０００７】
[007]現代のシリコンは、その顕著な特徴として、多くの実用的な目的で機能的及び物理的な不変性を保つことができる。ここでは、その反対の挙動を示すシリコンベースの技術を紹介する。シリコンは、十分に制御・プログラムされた様態で時間とともに徐々に消失する。この意味で「過渡的」なデバイスは、従来のエレクトロニクスでは対処できない応用の可能性がある。本デバイスは、医学的に有用な時間枠にわたって存在した後、身体での再吸収により完全に溶解して消滅する能動型インプラント等の用途に使用するようにしてもよい。この種の相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）エレクトロニクスの一連の材料、製造方式、デバイスコンポーネント、及び理論的設計ツールについて、アドレス可能なアレイ、電源の選択肢、及び無線制御方式における様々な等級のセンサ及びアクチュエータと併せて報告する。プログラム可能な非抗生殺菌剤としての埋め込み可能なモードでの温熱治療を提供可能な過渡シリコンデバイス並びにその体外及び体内での実証によって、本技術のシステムレベルの一例を示す。
【０００８】
[008]ほぼ任意の新たな等級のエレクトロニクスの開発における包括的目標は、無視できるほどの変化を時間とともに起こす物理的形態において、高性能の動作を実現することである。この結果を得るため、能動及ぶ受動材料、デバイス及び回路レイアウト、並びにパッケージング方式をそれぞれ注意深く、個々に考案した後、まとめて構成する。ここに紹介する過渡的なエレクトロニクスの技術は、工学設計に対しても同様の配慮を伴うが、その背景は、所定の時間及び明確に規定された速度で全体又は一部が物理的に消滅又は変態するシステムである。利用シナリオは、生体（外在又は内在の人間／動物／昆虫／植物）との一体化から、建屋、道路、又は材料等の屋内／屋外環境にまで至る。使用可能なデバイスとしては、人体に埋め込まれた場合に完全に再吸収される（「生体再吸収性」）ことにより長期の悪影響が回避される医療用モニタ又は水に曝露された場合に溶解する（「生態再吸収性」）ことにより収集及び回収が不要となる環境モニタが挙げられる。他の概念としては、時限の過渡性を有することにより、制御された機能の変態に影響を及ぼす方略的な領域を組み込んだ回路が挙げられる。
【０００９】
[009]本明細書は、過渡的なエレクトロニクスの一連の材料、モデリングツール、製造手法、デバイス設計、及びシステムレベルの例を提示する。この技術は、シリコンに基づくため、通常の方法でウェハ基板上に形成された非過渡的な同等物と整合可能な動作特性を有するデバイス及び回路設計の多くの確立された現代的側面を利用可能である。この結果、センサ、アクチュエータ、電源、及び無線制御における支援技術と併せて、特定の構成材料が水溶性である有機エレクトロニクス１−３又は生体再吸収性の基板上に形成された単純な非過渡性トランジスタ４の近年報告された形態により入手可能な能力よりも定性的に洗練された能力を得ることができる。
【００１０】
[010]本明細書においては、過渡デバイス並びに過渡デバイスを作製及び使用する方法を提供する。例えば、本発明のデバイスは、化学組成（例えば、バイオマーカ、タンパク質、炭水化物のｐＨ、イオン強度、有無、又は濃度等）、電気化学パラメータ（例えば、電流又は電圧）、温度、及び／又は光学パラメータ（例えば、吸収、散乱等）といった環境に関連するパラメータの生体外すなわち体外又は体内センシングに有用である。
【００１１】
[011]一態様において、過渡電子デバイスは、基板と、当該基板により支持された１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントであり、選択的に変態可能な材料を単独で含む、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントと、を備え、当該１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも一部の変態が、外部又は内部刺激に応じた事前選択時間又は事前選択速度での当該過渡電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらし、当該プログラム可能な変態が、第１の状態から第２の状態への当該過渡電子デバイスの機能の変化をもたらし、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントが、選択的に変態可能な材料の腐食速度よりも高い電気的溶解速度（ＥＤＲ）を単独で特徴とし、当該ＥＤＲが、外部又は内部刺激に応答して事前選択過渡性プロファイルを提供するように選択されている。例えば、一実施形態において、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントは、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント、１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント、又は１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント及び１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントを備える。
【００１２】
[012]一実施形態において、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの電気的溶解速度（ＥＤＲ）は、０．１ｎｍ／日〜１０μｍ／ｓの範囲から選択されている。一実施形態において、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの電気的溶解速度（ＥＤＲ）は、０．０１ｎｍ／日〜１００μｍ／ｓの範囲から選択されているか、又は０．０５ｎｍ／日〜５０μｍ／ｓの範囲から選択されているか、又は０．０７ｎｍ／日〜２０μｍ／ｈｒの範囲から選択されているか、又は０．１ｎｍ／日〜１０μｍ／ｈｒの範囲から選択されている。一実施形態において、１つ又は複数の金属導体コンポーネントは、Ｍｇ、Ｍｇ合金、及びＺｎから個々に選択され、ＥＤＲは、０．５〜３μｍ／時の範囲から選択されている。一実施形態において、１つ又は複数の金属導体コンポーネントは、Ｗ、Ｍｏ、及びＦｅから個々に選択され、ＥＤＲは、１０−４〜０．０２μｍ／時の範囲から選択されている。一実施形態において、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントのＥＤＲは、当該１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの腐食速度よりも高い。一実施形態において、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントのＥＤＲは、当該１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの腐食速度より少なくとも１０倍高い。一実施形態において、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントのＥＤＲは、当該１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの厚さの変化速度より少なくとも２倍高い。一実施形態において、ＥＤＲは、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントを形成する堆積技術によって決まる。例えば、堆積技術は、物理的気相成長、化学的気相成長、スパッタリング、エピタキシャル成長、原子層堆積、電気化学析出、及び分子線エピタキシから成る群から選択されるようになっていてもよい。
【００１３】
[013]一実施形態において、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントのうちの１つ又は複数は、０．１ｇ／ｃｍ３〜２５ｇ／ｃｍ３の範囲から選択されているか、又は０．５ｇ／ｃｍ３〜１５ｇ／ｃｍ３の範囲から選択されているか、又は１ｇ／ｃｍ３〜１０ｇ／ｃｍ３の範囲から選択された変態前密度を有する。一実施形態において、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントのうちの１つ又は複数は、０．０１％〜９９．９％の範囲から選択されているか、又は１％〜９０％の範囲から選択されているか、又は５％〜８０％の範囲から選択されているか、又は１０％〜６０％の範囲から選択されているか、又は１５％〜４０％の範囲から選択された変態前多孔率を有する。一実施形態において、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントのうちの１つ又は複数は、０．０１％〜９９．９％の範囲から選択されているか、又は１％〜９０％の範囲から選択されているか、又は５％〜８０％の範囲から選択されているか、又は１０％〜６０％の範囲から選択されているか、又は１５％〜４０％の範囲から選択された変態前結晶度を有する。一実施形態において、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントのうちの１つ又は複数は、１０１０／ｃｍ３〜１０２５／ｃｍ３の範囲から選択されているか、又は１０１２／ｃｍ３〜１０２０／ｃｍ３の範囲から選択されているか、又は１０１４／ｃｍ３〜１０１８／ｃｍ３の範囲から選択された変態前ドーパント濃度を有する。
【００１４】
[014]一実施形態において、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントは、堆積技術によって、０．０１ｎｍ／ｓ〜１００，０００ｎｍ／ｓの範囲から選択されているか、又は１ｎｍ／ｓ〜１０，０００ｎｍ／ｓの範囲から選択されているか、又は１０ｎｍ／ｓ〜１，０００ｎｍ／ｓの範囲から選択された速度で堆積されている。例えば、堆積技術は、物理的気相成長、化学的気相成長、スパッタリング、エピタキシャル成長、原子層堆積、電気化学析出、分子線エピタキシ、パルスレーザ堆積、及び有機金属気相エピタキシから成る群から選択されるようになっていてもよい。
【００１５】
[015]一実施形態において、１つ又は複数の金属導体コンポーネントは、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｗ、Ｍｏ、又はこれらの合金を単独で含む。一実施形態において、１つ又は複数の金属導体コンポーネントは、Ａｌ、Ａｇ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｙ、Ｚｎ、及びＺｒから成る群から選択された１つ又は複数の付加的とのＭｇの合金を単独で含み、当該合金の１つ又は複数の付加的な材料は、１０重量％以下の濃度を有する。
【００１６】
[016]一実施形態において、基板は、選択的に変態可能な材料を含む。
【００１７】
[017]一実施形態において、このデバイスは、基板により支持された１つ又は複数の誘電体コンポーネントをさらに備え、当該１つ又は複数の誘電体コンポーネントは、選択的に変態可能な材料を含む。一実施形態において、１つ又は複数の誘電体コンポーネントはそれぞれ、１つ又は複数の薄膜構造を含む。一実施形態において、１つ又は複数の誘電体コンポーネントはそれぞれ、１ｎｍ〜１００μｍ又は１０ｎｍ〜５０μｍの範囲で選択された厚さを有する。一実施形態において、１つ又は複数の誘電体コンポーネントは、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、シルク、コラーゲン、ゼラチン、ＰＶＡ、及びＰＬＧＡから成る群から選択された１つ又は複数の材料を含む。
【００１８】
[018]一実施形態において、このデバイスは、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントを少なくとも部分的に封入する封入材料をさらに含み、当該封入材料は、外部又は内部刺激に応答して少なくとも部分的に除去されることにより、無機半導体コンポーネント又は金属導体コンポーネント等、下層の能動又は受動電子デバイスコンポーネントを露出させる選択的に変態可能な材料を含む。一実施形態において、封入材料は、ＭｇＯ、シルク、コラーゲン、ゼラチン、ＰＬＧＡ、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ＰＬＡ、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ポリ無水物（ポリエステル）、ポリヒドロキシアルカン酸（ＰＨＡ）、及びポリリン酸から成る群から選択された材料を含む。
【００１９】
[019]一実施形態において、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントは、１つ又は複数の薄膜構造を単独で含む。一実施形態において、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントはそれぞれ、１ｎｍ〜１００μｍ又は１０ｎｍ〜１００μｍの範囲で選択された厚さを単独で有する。一実施形態において、１つ又は複数の無機半導体コンポーネントはそれぞれ、Ｓｉ、Ｇａ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ、又はこれらの任意の組み合わせを単独で含む。
【００２０】
[020]一実施形態において、この過渡電子デバイスは、通信システム、光デバイス、センサ、光電子デバイス、生物医学デバイス、温度センサ、光検出器、光起電デバイス、ひずみゲージ、撮像システム、無線送信機、アンテナ、バッテリ、ナノ電気機械システム、又はマイクロ電気機械システムである。
【００２１】
[021]一実施形態において、このデバイスは、反応によりある体積のガスを発生する化学試薬の容器をさらに備え、当該体積のガスは、容器の少なくとも一部が機械的故障に至るまで容器の当該部分における圧力を増大させる。一実施形態において、容器の上記部分の機械的故障は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントを化学薬品に曝露する。一実施形態において、化学薬品は、水、非水溶媒、水溶液、酸、塩基、エッチャント、酸素、及びこれらの組み合わせから成る群から選択されている。一実施形態において、上記ガスは、Ｈ２、Ｏ２、Ｎ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＸｅＦ２、ＳＦ６、ＣＨＦ３、ＣＦ４、及びこれらの組み合わせから成る群から選択されている。一実施形態において、化学試薬は、電気化学反応又は電気分解反応で反応する。
【００２２】
[022]一実施形態において、このデバイスは、ユーザ起動の外部トリガ信号に応答するとともに、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントに対して動作可能に接続されたアクチュエータをさらに備え、当該デバイスによる外部トリガ信号の受信により、アクチュエータは、内部又は外部刺激に応じた１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等の１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも一部の変態を直接的又は間接的に開始することによって、外部トリガ信号に応じた当該過渡電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらし、当該プログラム可能な変態は、第１の状態から第２の状態への当該過渡電子デバイスの機能の変化をもたらす。
【００２３】
[023]一実施形態において、このデバイスによるユーザ起動の外部トリガ信号の受信により、アクチュエータは、化学試薬を容器に分散し、当該化学試薬は、反応によりある体積のガスを発生し、当該体積のガスは、容器の少なくとも一部が機械的故障に至るまで容器の当該部分における圧力を増大させる。例えば、容器の上記部分の機械的故障は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントを化学薬品に曝露する。一実施形態において、化学薬品は、水、非水溶媒、水溶液、酸、塩基、エッチャント、酸素、及びこれらの組み合わせから成る群から選択されている。一実施形態において、上記ガスは、Ｈ２、Ｏ２、Ｎ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＸｅＦ２、ＳＦ６、ＣＨＦ３、ＣＦ４、及びこれらの組み合わせから成る群から選択されている。一実施形態において、化学試薬は、電気化学反応又は電気分解反応で反応する。
【００２４】
[024]一態様において、過渡電子デバイスを使用する方法は、基板と、当該基板により支持された１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントで、選択的に変態可能な材料を単独で含む、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントとを備えた上記過渡電子デバイスであり、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも一部の変態が、外部又は内部刺激に応じた事前選択時間又は事前選択速度での当該過渡電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらし、当該プログラム可能な変態が、第１の状態から第２の状態への当該過渡電子デバイスの機能の変化をもたらし、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントが、選択的に変態可能な材料の腐食速度よりも高い電気的溶解速度（ＥＤＲ）を単独で特徴とし、ＥＤＲが、外部又は内部刺激に応答して事前選択過渡性プロファイルを提供するように選択された、上記過渡電子デバイスを用意するステップと、上記過渡電子デバイスを外部又は内部刺激に曝露することによって、当該過渡電子デバイスをプログラム可能に変態させるステップと、を含む。例えば、一実施形態において、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントは、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント、１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント、又は１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント及び１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントを備える。
【００２５】
[025]一実施形態において、過渡電子デバイスを使用する方法は、ユーザ起動の外部トリガ信号に応答するとともに、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントに対して動作可能に接続されたアクチュエータを用意するステップであって、上記デバイスによる外部トリガ信号の受信により、アクチュエータが、内部又は外部刺激に応じた１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等の１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも一部の変態を直接的又は間接的に開始することによって、外部トリガ信号に応じた上記過渡電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらし、当該プログラム可能な変態が、第１の状態から第２の状態への上記過渡電子デバイスの機能の変化をもたらす、ステップと、ユーザ起動の外部トリガ信号を上記電子デバイスに供給するステップであって、アクチュエータが、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも一部の変態を直接的又は間接的に開始することによって、プログラム可能な変態をもたらす、ステップと、をさらに含む。
【００２６】
[026]一態様において、過渡電子デバイスを作製する方法は、デバイス基板を用意するステップと、当該デバイス基板上に１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントを設けるステップであって、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントが、選択的に変態可能な材料を単独で含み、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも一部の変態が、外部又は内部刺激に応じた事前選択時間又は事前選択速度での上記過渡電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらし、当該プログラム可能な変態が、第１の状態から第２の状態への上記過渡電子デバイスの機能の変化をもたらし、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントが、選択的に変態可能な材料の腐食速度よりも高い電気的溶解速度（ＥＤＲ）を単独で特徴とし、ＥＤＲが、外部又は内部刺激に応答して事前選択過渡性プロファイルを提供するように選択された、ステップであり、これにより上記過渡電子デバイスを生成する、ステップと、を含む。
【００２７】
[027]一実施形態において、過渡電子デバイスを作製する方法は、事前選択過渡性プロファイルを与える上記ＥＤＲを決定するステップと、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの組成及び物理的寸法を選択して上記ＥＤＲを与えるステップと、をさらに含む。
【００２８】
[028]一実施形態において、過渡電子デバイスを作製する方法は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの厚さを選択して上記ＥＤＲを与えるステップをさらに含む。
【００２９】
[029]一実施形態において、過渡電子デバイスを作製する方法は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの形態を選択して上記ＥＤＲを与えるステップをさらに含む。
【００３０】
[030]一実施形態において、過渡電子デバイスを作製する方法は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの物理的状態を選択して上記ＥＤＲを与えるステップをさらに含む。
【００３１】
[031]一態様において、本発明は、（ｉ）アノードと、（ｉｉ）カソードと、（ｉｉｉ）アノードとカソードとの間に設けられ、（例えば、アノードとカソードとの間で）電荷担体を伝導可能な電解質と、（ｉｖ）アノード、カソード、及び電解質を少なくとも部分的に囲むパッケージングコンポーネントと、を備えた過渡電気化学デバイスであって、アノード、カソード、電解質、及びパッケージングコンポーネントのうちの少なくとも１つが、選択的に変態可能な材料を単独で含み、アノード、カソード、電解質、及びパッケージングコンポーネントのうちの少なくとも１つの少なくとも一部の変態が、外部又は内部刺激に応じた当該過渡電気化学デバイスのプログラム可能な変態をもたらす、過渡電気化学デバイスを提供する。例えば、一実施形態において、プログラム可能な変態は、事前選択時間若しくは事前選択速度を特徴とし、並びに／又は、選択的に変態可能な材料は、選択された過渡性プロファイルを特徴とする。
【００３２】
[032]一実施形態において、アノード、カソード、電解質、及びパッケージングコンポーネントはそれぞれ、例えば遷移金属又は半導体膜、金属箔、ポリマー層等の選択的に変態可能な材料を単独で含む。例えば、一実施形態において、アノード、カソード、電解質、及びパッケージングコンポーネントはそれぞれ、生体適合性、生体再吸収性、生体不活性、又は生態適合性の材料を単独で含む。一実施形態において、この電気化学デバイスは、完全過渡デバイスを備え、プログラム可能な変態は、アノード、カソード、電解質、及びパッケージングコンポーネントそれぞれの分解を含む。
【００３３】
[033]例えば、一実施形態において、電解質は、カソード、アノード、又は両者と物理的に接触して設けられることにより、カソード、アノード、又は両者の少なくとも一部の変態を可能にする外部又は内部刺激を与える。例えば、一実施形態において、この電気化学デバイスは、電解質をカソード、アノード、又は両者から分離する少なくとも１つのシャッターをさらに備え、当該少なくとも１つのシャッターは、電解質のカソード、アノード、又は両者との物理的接触を選択的に変調することによって、カソード、アノード、又は両者の少なくとも一部の変態を可能にする外部又は内部刺激を与えることができる。例えば、一実施形態において、カソード、アノード、又は両者の少なくとも一部の変態は、加水分解、崩壊、溶解、又は腐食によって起こる。例えば、一実施形態においては、外部溶媒への曝露が、カソード、アノード、又は両者の少なくとも一部の変態を可能にする外部又は内部刺激である。
【００３４】
[034]一実施形態において、アノードは、第１の選択的に変態可能な材料を含み、カソードは、第１の選択的に変態可能な材料と異なる第２の選択的に変態可能な材料を含む。例えば、一実施形態において、アノードの第１の選択的に変態可能な材料は、Ｍｇ又はＺｎを含み、カソードの第２の選択的に変態可能な材料は、Ｆｅ、Ｗ、Ｚｎ、Ｍｏ、及びこれらの任意の合金又は組み合わせから成る群から選択されている。例えば、一実施形態において、アノード、カソード、又は両者は単独で、０．５μｍ〜１ｃｍの範囲から選択された厚さを有する金属箔又は金属若しくは半導体薄膜を含む選択的に変態可能な材料である。例えば、一実施形態において、アノード、カソード、又は両者は単独で、０．１μｍ〜１００μｍの範囲で選択された断面寸法を有する粒子を含む選択的に変態可能な材料である。例えば、一実施形態において、アノード、カソード、又は両者は単独で、マイクロ構造又はナノ構造の材料である。
【００３５】
[035]一実施形態において、電解質は、水性電解質又は非水電解質を含む。例えば、一実施形態において、電解質は、リン酸緩衝生理食塩水溶液を含む。例えば、一実施形態において、この電気化学デバイスは、アノード、カソード、及び電解質を少なくとも部分的に囲む流体格納チャンバをさらに備え、任意選択として、流体格納チャンバは、選択的に変態可能な材料を単独で含む。例えば、一実施形態において、流体格納チャンバは、ＰＤＭＳ等のエラストマを含む。例えば、一実施形態において、パッケージングコンポーネントは、生体分解性のポリマーを含む。例えば、一実施形態において、パッケージングコンポーネントは、ポリ無水物を含む。
【００３６】
[036]例えば、一実施形態において、この電気化学デバイスは、１００μＡ／ｃｍ２以上の放電電流密度を与える。例えば、一実施形態において、この電気化学デバイスは、０．１Ｖ〜５０Ｖの電圧を与える。例えば、一実施形態において、このデバイスは、１ｍＷ／ｃｍ２〜１００ｍＷ／ｃｍ２の範囲から選択された電力を与える。
【００３７】
[037]例えば、一実施形態において、この電気化学デバイスは、電気化学貯蔵デバイス又は電気化学変換デバイスを含む。例えば、一実施形態において、この電気化学デバイスは、１次バッテリ、２次バッテリ、電気化学キャパシタ、電気化学スーパーキャパシタ、又は燃料電池を含む。例えば、一実施形態において、この電気化学デバイスは、当該過渡電気化学デバイスに対して電子的に接続された１つ又は複数の付加的な過渡電気化学デバイスをさらに備え、当該付加的な過渡電気化学デバイスはそれぞれ、（ｉ）アノードと、（ｉｉ）カソードと、（ｉｉｉ）アノードとカソードとの間に設けられ、（例えば、アノードとカソードとの間で）電荷担体を伝導可能な電解質と、（ｉｖ）アノード、カソード、及び電解質を少なくとも部分的に囲むパッケージングコンポーネントと、を単独で備え、アノード、カソード、電解質、及びパッケージングコンポーネントのうちの少なくとも１つは、選択的に変態可能な材料を単独で含み、アノード、カソード、電解質、及びパッケージングコンポーネントのうちの少なくとも１つの少なくとも一部の変態は、外部又は内部刺激に応じた上記付加的な電気化学デバイスのプログラム可能な変態をもたらす。例えば、一実施形態において、付加的な電気化学デバイスは、上記電気化学デバイスに対して直列又は並列に電子的に接続されている。一実施形態において、本発明の電気化学デバイスは、バッテリパックを備える。一態様において、バッテリシステムは、直列又は並列に電気的に接続された複数の過渡１次バッテリを備える。
【００３８】
[038]別の態様において、本発明は、（ｉ）基板と、（ｉｉ）当該基板により支持された１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントと、（ｉｉｉ）当該１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントに対して電気的に接続された１つ又は複数の伸縮性相互接続と、を備えた過渡伸縮性電子デバイスであって、基板、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネント、及び１つ又は複数の伸縮性相互接続のうちの少なくとも１つが、選択的に変態可能な材料を単独で含み、基板、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネント、及び１つ又は複数の伸縮性相互接続のうちの少なくとも１つの少なくとも一部の変態が、外部又は内部刺激に応じた当該過渡伸縮性電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらす、過渡伸縮性電子デバイスを提供する。
【００３９】
[039]別の態様において、本発明は、（ｉ）基板と、（ｉｉ）当該基板により支持された１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントと、（ｉｉｉ）当該１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントに対して電気的に接続された１つ又は複数のビア又はトレンチ構造と、を備えた過渡プリント配線板であって、基板、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネント、及び１つ又は複数のビア又はトレンチ構造のうちの少なくとも１つが、選択的に変態可能な材料を単独で含み、基板、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネント、及び１つ又は複数のビア又はトレンチ構造のうちの少なくとも１つの少なくとも一部の変態が、外部又は内部刺激に応じた当該過渡プリント配線板のプログラム可能な変態をもたらす、過渡プリント配線板を提供する。
【００４０】
[040]別の態様において、本発明は、（ｉ）基板と、（ｉｉ）当該基板により支持されたヒータと、（ｉｉｉ）１つ又は複数の治療又は診断薬を含む送達システムであり、温度の変化に応じて当該１つ又は複数の治療又は診断薬を放出するようにヒータと熱的に接触した、送達システムと、を備えた過渡生物医学送達デバイスであって、基板、ヒータ、及び送達システムのうちの少なくとも１つが、選択的に変態可能な材料を単独で含み、基板、ヒータ、及び送達システムのうちの少なくとも１つの少なくとも一部の変態が、外部又は内部刺激に応じた当該過渡生物医学送達デバイスのプログラム可能な変態をもたらす、過渡生物医学送達デバイスを提供する。例えば、一実施形態において、送達システムは、ヒドロゲル又はそれぞれが超分子集合体（例えば、ミセル、脂質二重層、ベシクル、リポソーム等）を単独で含む１つ若しくは複数のナノ粒子をさらに含み、当該ヒドロゲル又はナノ粒子は、上記治療又は診断薬を含む。例えば、一実施形態において、ヒータは、例えば０．１℃〜２０℃、任意選択としていくつかの用途では０．１℃〜１０℃、任意選択としていくつかの用途では０．１℃〜５℃の範囲から選択された温度の上昇等、当該ヒータによる温度の上昇によって治療又は診断薬が放出されるようにヒドロゲル又はナノ粒子と熱的に接触して設けられている。例えば、一実施形態において、温度の上昇は、ヒドロゲル又はナノ粒子の相変化を中断及び／又は発生させることによって、治療又は診断薬を放出させる。
【００４１】
[041]別の態様において、本発明は、（ｉ）基板と、（ｉｉ）当該基板により支持された無線周波数識別（ＲＦＩＤ）集積回路と、（ｉｉｉ）当該基板により支持されたＲＦＩＤアンテナと、（ｉｖ）ＲＦＩＤ集積回路及びＲＦＩＤアンテナを電気的に接続する１つ又は複数の電気的相互接続と、を備えた過渡ＲＦＩＤデバイスであって、基板、ＲＦＩＤ集積回路、ＲＦＩＤアンテナ、及び１つ又は複数の電気的相互接続のうちの少なくとも１つが、選択的に変態可能な材料を単独で含み、基板、ＲＦＩＤ集積回路、ＲＦＩＤアンテナ、及び１つ又は複数の電気的相互接続のうちの少なくとも１つの少なくとも一部の変態が、外部又は内部刺激に応じた当該過渡無線周波数識別（ＲＦＩＤ）デバイスのプログラム可能な変態をもたらす、過渡ＲＦＩＤデバイスを提供する。
【００４２】
[042]別の態様において、本発明は、（ｉ）基板と、（ｉｉ）当該基板により支持された１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントであり、選択的に変態可能な材料を単独で含む、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントと、（ｉｉｉ）１つ又は複数の化学薬品を単独で含む１つ又は複数の容器と、（ｉｖ）１つ又は複数のチャンバと熱的に接触したヒータと、を備えた過渡電子デバイスであって、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも一部の変態が、ヒータが引き起こす１つ又は複数の容器の温度の変化に応じた当該過渡電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらし、当該プログラム可能な変態が、第１の状態から第２の状態への当該過渡電子デバイスの機能の変化をもたらす、過渡電子デバイスを提供する。例えば、一実施形態において、ヒータは、例えば、０．１℃〜５０℃の範囲から選択され、任意選択としていくつかの用途では０．１℃〜２０℃の範囲から選択され、任意選択としていくつかの用途では０．１℃〜１０℃の範囲から選択された温度の上昇等、１つ又は複数の容器の温度を上昇させるように構成されている。
【００４３】
[043]例えば、一実施形態において、温度の変化は、１つ又は複数の化学薬品の１つ又は複数の容器での放出をもたらす。例えば、一実施形態において、温度の変化は、１つ又は複数の容器における圧力の増大を生じる。例えば、一実施形態において、１つ又は複数の容器における圧力の増大は、１つ又は複数の容器における１つ又は複数の化学薬品の膨張、化学反応、電気分解、又は相変化を原因とする。例えば、一実施形態において、圧力の増大は、１つ又は複数の容器を破裂させることによって、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントを１つ又は複数の化学薬品又はその反応生成物に曝露する。例えば、一実施形態において、温度の変化は、１つ又は複数の化学薬品の化学的又は物理的変態を生じることによって、１つ又は複数の容器を破裂させる。
【００４４】
[044]例えば、一実施形態において、１つ又は複数の容器は、第１の化学薬品を含む第１の容器と、第２の化学薬品を含む第２の容器とを備え、上記温度の変化は、第１及び第２の容器の少なくとも一方の破裂並びに第１及び第２の化学薬品の混合をもたらすことによって、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントを第１及び第２の化学薬品の反応生成物に曝露する。例えば、一実施形態において、１つ又は複数の化学薬品は、液体、粉末、ジェル、又はこれらの任意の組み合わせを単独で含む。例えば、一実施形態において、化学薬品又はその反応生成物は、水、非水溶媒、水溶液、バイオポリマー含有溶液、酸、塩基、酵素溶液、ＰＢＳ溶液、触媒含有溶液、エッチャント、ヒドロゲル、又はこれらの任意の組み合わせを含む。
【００４５】
[045]例えば、一実施形態において、１つ又は複数の容器は、第１の化学薬品を含む第１の容器と、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントと流体連通したマイクロ流体チャネルとを備える。例えば、一実施形態においては、第１の化学薬品が溶媒を放出し、それがマイクロ流体チャネルを案内されて１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントに接触する。例えば、一実施形態において、マイクロ流体チャネルは、第２の化学薬品を含み、第１の化学薬品が溶媒を放出し、それがマイクロ流体チャネルを案内されて第２の化学薬品と反応することによって、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントと接触する反応生成物を生成する。例えば、一実施形態において、第２の化学薬品は、上記溶媒によって溶解される固体を含む。例えば、一実施形態において、このデバイスは、マイクロ流体チャネルの温度を上昇させるように当該マイクロ流体チャネルと熱的に接触した付加的なヒータをさらに備える。
【００４６】
[046]一態様において、本発明は、過渡電子デバイスを使用する方法であって、（ｉ）（１）基板と、（２）当該基板により支持された１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントで、選択的に変態可能な材料を単独で含む、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントと、（３）１つ又は複数の化学薬品を単独で含む１つ又は複数の容器と、（４）１つ又は複数のチャンバと熱的に接触したヒータと、を備えた上記過渡電子デバイスであり、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも一部の変態が、外部又は内部刺激に応じた当該過渡電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらす、上記過渡電子デバイスを用意するステップと、（ｉｉ）ヒータを用いて１つ又は複数の容器の温度を上昇させることにより、外部又は内部刺激をもたらして、上記過渡電子デバイスのプログラム可能な変態を生じるステップと、を含む方法を提供する。
【００４７】
[047]一実施形態において、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、能動又は受動電子デバイスコンポーネントのうちの１つ又は複数は、完全な変態又は実質的に完全な変態を遂げることによって、受動又は能動過渡電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらす。完全な変態は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの完全な除去、完全な相変化、又は完全な化学的変化を特徴とする。「完全な変態」は、材料の１００％が変態を遂げた場合に起こる。「実質的に完全な変態」は、材料の９５％以上（例えば、９７％、９８％、９９％、９９．５％、又は９９．９％）が除去、化学変換、相転移等の変態を遂げた場合に起こる。例えば、一実施形態において、実質的に完全な変態を遂げた材料は、例えば９５％以上の導電率の低下又は抵抗の増加によって、９５％以上の導電率又は抵抗等の物理的特性の変化も受ける。
【００４８】
[048]一実施形態において、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、能動又は受動電子デバイスコンポーネントのうちの１つ又は複数は、不完全な変態を遂げる。不完全な変態は、無機半導体コンポーネントの量の少なくとも２０％、３０％、５０％、若しくは７０％又は金属導体コンポーネントの量の少なくとも２０％、３０％、５０％、若しくは７０％の部分的な除去、相変化、又は化学的変化を特徴とすることによって、受動又は能動過渡電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらすようになっていてもよい。不完全な変態は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネントそれぞれの重量、体積、若しくは面積の少なくとも２０％、３０％、５０％、若しくは７０％又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントそれぞれの重量、体積、若しくは面積の少なくとも２０％、３０％、５０％、若しくは７０％の部分的な除去、相変化、又は化学的変化を特徴とすることによって、受動過渡電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらすようになっていてもよい。例えば、一実施形態において、不完全な変態を遂げた材料は、例えば２０％（又は、いくつかの用途では３０％、いくつかの用途では５０％、若しくはいくつかの用途では７０％）以上の導電率の低下又は抵抗の増加によって、２０％（又は、いくつかの用途では３０％、いくつかの用途では５０％、若しくはいくつかの用途では７０％）以上の導電率又は抵抗等の物理的特性の変化も受ける。
【００４９】
[049]一実施形態において、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの変態は、生体再吸収以外のプロセスによって起こる。例えば、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの変態は、位相変化により起こってもよく、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも一部は、少なくとも部分的な昇華又は融解を経ることによって、受動過渡電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらす。
【００５０】
[050]別の実施形態において、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの変態は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの溶媒中での少なくとも部分的な溶解によって起こる。溶媒は、水性溶媒であってもよいし、非水溶媒であってもよい。「水性溶媒」は、主に水を含む、すなわち５０％ｖ／ｖ超の水を含む２９８Ｋの液体である一方、「非水溶媒」は、主に水以外の（１つ又は複数の）液体を含む、すなわち５０％ｖ／ｖ未満の水を含む２９８Ｋの液体である。例示的な水性溶媒としては、水、水性溶液、体液等が挙げられる。例示的な非水溶媒としては、有機溶媒（例えば、アルコール、エステル、エーテル、アルカン、ケトン）及びイオン液体が挙げられる。
【００５１】
[051]別の実施形態において、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの変態は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも部分的な加水分解によって起こる。
【００５２】
[052]別の実施形態において、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの変態は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも部分的なエッチング又は腐食によって起こる。
【００５３】
[053]別の実施形態において、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの変態は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも一部が電磁放射を吸収して少なくとも部分的な化学的又は物理的変化を受ける光化学反応によって起こる。一実施形態において、光化学反応は、光分解プロセスである。
【００５４】
[054]別の実施形態において、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの変態は、電気化学反応によって起こる。例えば、電気化学反応は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも部分的なアノード溶解であってもよい。
【００５５】
[055]別の実施形態において、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの変態は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも一部の導電率が５０％以上、任意選択としていくつかの実施形態では７５％以上、任意選択としていくつかの９５％以上低下する化学的又は物理的変化によって起こる。別の実施形態において、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの変態は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも一部が少なくとも部分的に、任意選択としては全体が絶縁体に変換されることによって受動過渡電子デバイスのプログラム可能な変態がもたらされる化学的又は物理的変化によって起こる。
【００５６】
[056]一態様において、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントは、選択的に除去可能であり、除去、喪失、又は他の材料移動プロセス（例えば、剥離、離層、再配置、再位置決め等）を特徴とするプロセスを経る。例えば、いくつかの実施形態において、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントは、無機半導体コンポーネント又は金属導体コンポーネント等の１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの厚さが時間の関数として実質的に均一に（例えば、１０％以内）減少するプロセス等、無機半導体コンポーネント又は金属導体コンポーネント等の１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの１つ又は複数の領域、例えば内部又は外部刺激に曝露される領域に関して実質的に均一な除去を特徴とするプロセスを経る。例えば、いくつかの実施形態において、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントは、無機半導体コンポーネント又は金属導体コンポーネント等の１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントが時間の関数として、粒界、欠陥サイト、ステップ端、相境界等のナノサイズ又はマイクロサイズの形体で優先的に（例えば、より迅速に）除去されるプロセス等、無機半導体コンポーネント又は金属導体コンポーネント等の１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの１つ又は複数の領域、例えば内部又は外部刺激に曝露される領域に関して実質的に不均一な除去を特徴とするプロセスを経る。例えば、一実施形態において、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントは、多孔質材料を生成することによって、無機半導体コンポーネント又は金属導体コンポーネント等の１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの電子的特性（例えば、導電率、抵抗等）に影響を及ぼすように実質的に不均一な除去を特徴とするプロセスを経る。例えば、一実施形態において、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントは、例えば材料中の亀裂、欠陥、及び／又は細孔の形成が当該材料の部分喪失（例えば、薄片）に至ることによって、無機半導体コンポーネント又は金属導体コンポーネント等の１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの電子的特性（例えば、導電率、抵抗等）に影響を及ぼす剥離を生じるように実質的に不均一な除去を特徴とするプロセスを経る。一実施形態において、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントは、下層の基板又はデバイスコンポーネントからの少なくとも部分的、任意選択として完全な離層及び／又は分離を���徴とすることによって無機半導体コンポーネント又は金属導体コンポーネント等の１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの電子的特性（例えば、導電率、抵抗等）に影響を及ぼすプロセスを経る。
【００５７】
[057]一実施形態において、過渡電子デバイスは、１ｍｓ〜５年、１ｍｓ〜２年、１ｍｓ〜１年、１ｍｓ〜６カ月、１ｍｓ〜１カ月、１ｍｓ〜１日、１ｍｓ〜１時間、又は１秒〜１０分の範囲から選択された期間にわたって発生することにより受動過渡電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらす１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの変態を特徴とする事前選択過渡性プロファイルを有する。一実施形態において、事前選択過渡性プロファイルは、１ｍｓ〜５年、１ｍｓ〜２年、１ｍｓ〜１年、１ｍｓ〜６カ月、１ｍｓ〜１カ月、１ｍｓ〜１日、１ｍｓ〜１時間、又は１秒〜１０分の範囲から選択された期間にわたる１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの０．０１％〜１００％、０．１％〜７０％、０．５％〜５０％、１％〜２０％、又は１％〜１０％の変態を特徴とすることによって、受動過渡電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらす。一実施形態において、事前選択過渡性プロファイルは、０．０１ｎｍ／日〜１００ミクロンｓ−１、０．０１ｎｍ／日〜１０ミクロンｓ−１、０．１ｎｍ／日〜１ミクロンｓ−１、又は１ｎｍ／日〜０．５ミクロンｓ−１の範囲で選択された速度での１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの平均厚さの減少を特徴とする。一実施形態において、事前選択過渡性プロファイルは、０．０１ｎｍ／日〜１０ミクロンｓ−１、０．１ｎｍ／日〜１ミクロンｓ−１、又は１ｎｍ／日〜０．５ミクロンｓ−１の範囲で選択された速度での１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの質量の減少を特徴とする。一実施形態において、事前選択過渡性プロファイルは、１０１０Ｓ・ｍ−１ｓ−１〜１Ｓ・ｍ−１ｓ−１、１０８Ｓ・ｍ−１ｓ−１〜１０Ｓ・ｍ−１ｓ−１、又は１０５Ｓ・ｍ−１ｓ−１〜１００Ｓ・ｍ−１ｓ−１の範囲で選択された速度での１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの導電率の低下を特徴とする。一実施形態において、事前選択過渡性プロファイルは、孔食、剥離、亀裂、及び均一分解から成る群から選択された、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの形態の変化を特徴とする。一実施形態において、事前選択過渡性プロファイルは、０．００１％／日〜１００％／ｍｓの範囲で選択されているか、０．０１％／日〜１０％／ｍｓの範囲で選択されているか、０．１％／日〜１％／ｍｓの範囲で選択されているか、又は１％／ｈｒ〜１％／ｓの範囲で選択された速度での１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コ���ポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの密度の低下を特徴とする。一実施形態において、事前選択過渡性プロファイルは、０．００１％／日〜１００％／ｍｓの範囲で選択されているか、０．０１％／日〜１０％／ｍｓの範囲で選択されているか、０．１％／日〜１％／ｍｓの範囲で選択されているか、又は１％／ｈｒ〜１％／ｓの範囲で選択された速度での１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの多孔率の増大を特徴とする。
【００５８】
[058]一実施形態において、このデバイスは、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも一部の変態を監視する。例えば、このデバイスは、受動過渡電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらす１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも一部の変態の速度を監視するようにしてもよい。また、本発明のデバイスの自己監視によって、デバイス機能全体の制御若しくは変態の度合いを測定するユーザへの喚起のための情報伝達、プログラム可能な変態の時間枠、又は時間の関数としてのデバイス性能若しくは機能の特性化の基礎の提供等の機能強化を行うようにしてもよい。
【００５９】
[059]ユーザ起動の外部トリガ信号によって、電子デバイスのプログラム可能な変態を直接的又は間接的に誘発するようにしてもよい。例えば、ユーザ起動の外部トリガ信号は、電子信号、光信号、熱信号、磁気信号、音響信号、機械的信号、化学的信号、又は電気化学的信号であってもよい。いくつかの実施形態において、ユーザ起動の外部トリガ信号は、デバイスに与えられる電界のユーザ起動の印加、デバイスに与えられる電磁放射のユーザ起動の印加、デバイスに与えられるユーザ起動の機械的衝撃、デバイスに与えられるユーザ起動の熱流、デバイスからのユーザ起動の熱流、又はデバイスに与えられるＲＦ電界のユーザ起動の印加である。本発明は、ユーザ起動のトリガ信号を受信するように構成されたデバイス、例えばユーザ起動のトリガ信号をデバイスに供給する送信機と連通した受信機及び／又はマイクロプロセッサコンポーネントを有するデバイスを含む。
【００６０】
[060]ユーザ起動の外部トリガ信号は、デバイスに対して、ユーザにより直接供給されるようになっていてもよいし、コンピュータ可読媒体に格納され、マイクロプロセッサにより実行されるソフトウェアを介して間接的に供給されるようになっていてもよい。例えば、ソフトウェアは、ユーザ入力データ、デバイスのコンポーネントから取得されたデータ、及び／又はデバイスと継続的に連通したフィードバックループに応答するようになっていてもよい。例えば、過渡デバイスは、送信機と単方向又は双方向に連通し、送信機が、アクチュエータに動作可能に接続されたデバイスの受信機に対してユーザ起動の外部トリガ信号を供給するようになっていてもよい。
【００６１】
[061]いくつかの実施形態において、過渡デバイスは、ユーザ起動の外部トリガ信号を受信する受信機を備え、当該受信機は、ユーザ起動の外部トリガ信号の受信により１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも一部の変態を開始するように、アクチュエータに対して動作可能に接続されている。例えば、受信機は、ユーザ起動の外部トリガ信号を受信するためのアンテナ、電極、圧電素子、光活性材料、又は熱活性材料を具備していてもよい。
【００６２】
[062]いくつかの実施形態において、アクチュエータは、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも一部の変態を開始するための受信機からの信号を受信するプロセッサを備える。
【００６３】
[063]いくつかの実施形態において、アクチュエータは、少なくとも一部の変態を生じるように、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント、１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント、又は基板に対して直接作用する。或いは、いくつかの実施形態において、アクチュエータは、少なくとも一部の変態を生じるように、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントに対して間接的に作用する。
【００６４】
[064]一実施形態において、アクチュエータは、マイクロプロセッサを備える。例えば、マイクロプロセッサは、ユーザ起動の外部トリガ信号を受信するようになっていてもよく、マイクロプロセッサ内のコンピュータ可読媒体に格納されたソフトウェアは、ユーザ起動の外部トリガ信号を解析することによって、電磁放射、音響エネルギー、熱エネルギー等のエネルギー源をデバイスのコンポーネントに供給すべきと判定するようになっていてもよい。いくつかの実施形態において、ソフトウェアはその後、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント並びに／又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも一部の変態を開始するように、マイクロプロセッサに命令を与えることによって、エネルギーをデバイスコンポーネントに供給するのに必要な機能を実行する。
【００６５】
[065]いくつかの実施形態において、アクチュエータは、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントの少なくとも一部等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも一部を外部又は内部刺激に曝露することによって少なくとも一部の変態を生じるように、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネント上に設けられた１つ又は複数の中間構造を少なくとも部分的に除去する。例えば、この１つ又は複数の中間構造は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネント上に設けられた封入材料を含み、アクチュエータが、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントを外部又は内部刺激に曝露するように、封入材料の少なくとも一部を除去するようになっていてもよい。例えば、封入材料は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネントの（１つ若しくは複数の）表面又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントの（１つ若しくは複数の）表面に拘束された封入層、デバイスの上層上の封入被覆層、又はデバイス全体を囲む封入パッケージであってもよい。
【００６６】
[066]いくつかの実施形態において、過渡デバイスは、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントを少なくとも部分的に封入する被覆層を具備しており、当該被覆層は、化学薬品又は生物剤を含む１つ又は複数の容器を備えていてもよい。一実施形態において、アクチュエータは、この１つ又は複数の容器を有する被覆層を備える。一実施形態において、被覆層は、ポリマー層又はＳｉＮ層である。一実施形態において、１つ又は複数の容器は、被覆層に埋め込まれている。例えば、被覆層の１つ又は複数の容器は、外部又は内部刺激に応答して破裂することにより、化学薬品又は生物剤を解放するようになっていてもよい。いくつかの実施形態において、被覆層の１つ又は複数の容器は、１００ｎｍ〜１０，０００μｍ、５００ｎｍ〜５，０００μｍ、又は１μｍ〜１，０００μｍの範囲で選択された物理的寸法を単独で有する。例えば、これらの寸法を有する容器は、フォトリソグラフィ又はソフトリソグラフィ（例えば、マイクロ転写）により製造されていてもよい。
【００６７】
[067]いくつかの実施形態において、被覆層の１つ又は複数の容器は、機械的衝撃、圧力変化、電磁放射曝露、熱曝露、又は音響エネルギー曝露に応答して破裂することにより、化学薬品又は生物剤を解放する。例えば、解放によって化学薬品又は生物剤が分散され、無機半導体コンポーネント、金属導体コンポーネント、誘電体コンポーネント、封入層、基板等、１つ又は複数のデバイスコンポーネントと物理的に接触することにより、化学薬品又は生物剤と接触したデバイスコンポーネントの選択的な変態及び／又は選択的な除去を生じるようになっていてもよい。例示的な化学薬品又は生物剤としては、水、非水溶媒、水溶液、バイオポリマー含有溶液、酸、塩基、酵素溶液、ＰＢＳ溶液、又は触媒含有溶液が挙げられる。
【００６８】
[068]いくつかの実施形態において、被覆層はシルク材料を含み、化学薬品又は生物剤は、プロテアーゼ含有溶液等のプロテアーゼ含有材料を含む。いくつかの実施形態においては、プロテアーゼ酵素がＥＤＴＡ等の小分子阻害剤又は抗体と錯体を形成することによって、薬品が分散するまで活動を遮断するようになっていてもよい。
【００６９】
[069]いくつかの実施形態において、アクチュエータは、ユーザ起動の外部トリガ信号に応答して電磁放射、音響エネルギー、電界、磁界、熱、ＲＦ信号、電圧、化学的変化、又は生物学的変化を生成することにより、少なくとも一部の変態を開始する。例えば、アクチュエータは、ヒータ、化学的変化又は生物学的変化を起こし得る化学薬品を含む容器、電磁放射源、電界源、ＲＦエネルギー源、又は音響エネルギー源を備えていてもよい。例示的なヒータとしては、受動ヒータ、抵抗ヒータ、及び能動ヒータが挙げられる。
【００７０】
[070]いくつかの実施形態において、アクチュエータは、無機半導体コンポーネント又は金属導体コンポーネント等の１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントを少なくとも部分的に封入する封入材料を含み、当該封入材料は、デバイスが外部トリガ信号を受信することにより少なくとも部分的に除去されて下層の無機半導体コンポーネント又は金属導体コンポーネントを内部又は外部刺激に曝露することにより少なくとも一部の変態を開始する選択的に除去可能な材料を含む。例えば、封入材料は、ユーザ起動の外部トリガ信号に応答してアクチュエータが供給する化学薬品により少なくとも部分的に溶解、加水分解、又は解重合することによって、下層の無機半導体コンポーネント又は金属導体コンポーネントを露出させるようになっていてもよい。例えば、いくつかの実施形態においては、選択的に変態可能な材料を含む１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント並びに／又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント上に位置決めされた被覆層として選択的に除去可能な封入材料が設けられることにより、封入材料の被覆層の少なくとも部分的な除去によって、下層の１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント並びに／又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントが環境刺激（例えば、溶媒、化学的環境、生物学的環境、大気圧、大気温度、大気電磁放射）等の内部又は外部刺激に曝露され、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント並びに／又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも一部の変態を生じる。いくつかの実施形態において、封入材料の被覆層の除去は、環境刺激（例えば、溶媒、化学的環境、生物学的環境、大気圧、大気温度、大気電磁放射等）への曝露の結果として生じる。いくつかの実施形態において、封入材料の被覆層の除去は、例えば封入材料の少なくとも部分的な除去を生じ得る化学薬品又は生物剤の解放による封入材料の被覆層に対するデバイスのアクチュエータの作用の結果として生じる。いくつかの実施形態において、封入材料の被覆層の除去は、例えば封入材料の少なくとも部分的な除去を生じるエネルギー（例えば、電磁放射、音響エネルギー、熱エネルギー、機械的エネルギー等）の供給による封入材料の被覆層に対するデバイスのアクチュエータの作用の結果として生じる。
【００７１】
[071]別の例において、封入材料は、アクチュエータが生成した電磁放射に応答して光化学反応することにより下層の無機半導体コンポーネント又は金属導体コンポーネントを露出させる感光材料であってもよい。例えば、アクチュエータは、電磁放射源であって、封入材料と光学的に連通して設けられていてもよい。
【００７２】
[072]さらに別の例において、封入材料は、アクチュエータが生成した熱に応答して相変化又は化学的変化することにより下層の無機半導体コンポーネント又は金属導体コンポーネントを露出させる感熱材料である。例えば、アクチュエータは、電磁放射の吸収に応答する抵抗ヒータ又は受動ヒータ等、熱を供給するために封入材料と熱的に接触して設けられたヒータであってもよい。本発明は、封入材料を含む被覆層に埋め込まれたヒータを備えたデバイスを含み、当該ヒータは、例えばユーザ起動のトリガ信号に応答して、封入材料の少なくとも部分的な除去により選択的に変態可能な材料を含む下層の無機半導体コンポーネント及び／又は金属導体コンポーネントを露出させる熱エネルギーを供給するように構成されている。
【００７３】
[073]いくつかの実施形態において、アクチュエータは、対向電極及び電解質を備え、当該電解質は、電極及び１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントと接触して設けられており、ユーザ起動の外部トリガ信号は、対向電極に供給されて１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント並びに／又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントを溶解する電圧又はＲＦエネルギーである。例えば、一実施形態において、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントは、電気化学セルの電極を備え、電解質と接触している。
【００７４】
[074]いくつかの実施形態においては、デバイスがユーザ起動の外部トリガ信号を受信することにより、電子回路の開放又は閉塞、発熱、電気の流れに対する抵抗、電磁放射の生成、音響エネルギーの生成、及び化学薬品又は生物剤の分散から成る群から選択された動作をアクチュエータが行う。
【００７５】
[075]アクチュエータが電気の流れに抵抗する場合は、デバイスの少なくとも一部の温度を少なくとも１０℃上昇させることによって、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネント上に設けられた封入材料の熱分解を開始することにより、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも一部を内部又は外部刺激に曝露するようにしてもよい。
【００７６】
[076]アクチュエータが電磁放射を生成する場合は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネント上に設けられた封入材料の光化学分解を開始することにより、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも一部を内部又は外部刺激に曝露する。
【００７７】
[077]アクチュエータが化学薬品を分散させる場合は、例えば水、生理食塩水、酸、塩基、及び酵素から成る群から化学薬品を選択するようにしてもよく、アクチュエータは、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネント上に設けられた封入材料に化学薬品を送達することによって、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネント上に設けられた封入材料の化学又は酵素分解を開始することにより、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも一部を内部又は外部刺激に曝露する。本明細書において、化学薬品は、例えばデバイスの半導体コンポーネント、金属導体コンポーネント、誘電体コンポーネント、基板、及び／又は封入材料の少なくとも一部の変態等、材料の化学的又は物理的変化を開始可能な化合物又は化合物の混合物（例えば、溶液）を広く一般に表す。
【００７８】
[078]アクチュエータが生物剤を分散させる場合は、例えばタンパク質、変性タンパク質、ペプチド、変性ペプチド、オリゴヌクレオチド、及びヌクレオチドから成る群から生物剤を選択するようにしてもよく、アクチュエータは、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネント上に設けられた封入材料に生物剤を送達することによって、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネント上に設けられた封入材料の化学又は酵素分解を開始することにより、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも一部を内部又は外部刺激に曝露する。本明細書において、生物剤は、例えばデバイスの半導体コンポーネント、金属導体コンポーネント、誘電体コンポーネント、基板、及び／又は封入材料の少なくとも一部の変態等、材料の化学的又は物理的変化を開始可能な生体分子又は生体分子の混合物を広く一般に表す。
【００７９】
[079]一実施形態において、プログラム可能な変態は、動作可能な第１の状態から動作不可能な第２の状態への過渡電子デバイスの機能の変化をもたらす。別の実施形態において、プログラム可能な変態は、第１の機能に対応した第１の状態から第１の機能と異なる第２の機能に対応した第２の状態への過渡電子デバイスの機能の変化をもたらす。例えば、この機能は、電子的な機能であってもよい。いずれの実施形態においても、プログラム可能な変態は、互いに電気的に接触した２つ以上の無機半導体デバイスコンポーネント又は金属導体コンポーネントを特徴とする第１の状態から互いに電気的に接触していない上記２つ以上の無機半導体デバイスコンポーネント又は金属導体コンポーネントを特徴とする第２の状態への変化をもたらすようになっていてもよい。いくつかの実施形態において、プログラム可能な変態は、過渡デバイスのコンポーネントを物理的及び／又は電子的に分離又は隔離することによって、過渡デバイスの機能を第１の状態から第２の状態へと変化させる。
【００８０】
[080]また、本発明における分解性又は変態性の材料の組み込みは、過渡デバイス及びそのコンポーネントの除去、分解、及び／又は撤去を容易化する様態で実施するようにしてもよい。一実施形態において、本発明のデバイスは、基板の少なくとも一部の分解又は変態によって、被験者又は環境により効率的に処理及び撤去される断片にデバイスが分割されるような組成、形状、及び／又は物理的寸法を有する。例えば、一実施形態において、このデバイスは、被験者又は環境による当該デバイスの処理及び撤去を容易化するように、基板の少なくとも一部の分解又は変態によって、１００ミクロン未満、任意選択として１０ミクロン未満、任意選択として１ミクロン未満の横方向及び厚さ寸法を有する断片に分割されるように構成されている。
【００８１】
[081]プログラム可能な変態は、予め設定されたプログラム可能な変態であってもよいし、実時間で誘発されるプログラム可能な変態であってもよい。例えば、予め設定された変態は、デバイスのタイマーにプログラムされた経過時間又は現在時間に発生するようになっていてもよい。この指定時間に、変態プロセスを開始させるユーザ起動の外部トリガ信号が生成されるようになっていてもよい。実時間変態は、例えば外部源により印加されたエネルギー又は外部源により送信され、デバイスにより受信された信号によって誘発されるようになっていてもよい。外部源からの信号の受信により、アクチュエータは、変態プロセスを開始するようにしてもよい。
【００８２】
[082]一実施形態において、プログラム可能な変態は、少なくとも１つの無機デバイスコンポーネント、少なくとも１つの金属導体コンポーネント、又は両者の完全な溶解（ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ）、分解（ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ）、除去、又は変態を含んでいてもよい。例えば、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントのプログラム可能な変態は、再吸収、生体再吸収、（化学又は酵素）加水分解、崩壊、解重合、溶解、昇華、融解、エッチング、光分解、腐食、及びアノード溶解から成る群から選択されたプロセスによって起こる。一実施形態において、プログラム可能な変態は、過渡電子デバイスの１つ若しくは複数の無機半導体デバイスコンポーネント又は金属導体コンポーネントを電子的に隔離することによって、過渡電子デバイスの機能を第１の状態から第２の状態へと変化させる。例えば、過渡電子デバイスの機能は、（ｉ）ＮＯＲゲートからＮＡＮＤゲートへ、（ｉｉ）インバータから分離トランジスタへ、（ｉｉｉ）抵抗からダイオードへ、（ｉｖ）ＮＡＮＤゲートからインバータへ、（ｖ）ＮＯＲゲートから分離トランジスタへ、又は（ｖｉ）ＮＡＮＤゲートから分離トランジスタへと変態するようになっていてもよい。
【００８３】
[083]過渡電子デバイスは、受動電子デバイスであってもよいし、能動電子デバイスであってもよい。例えば、受動過渡電子デバイスは、通信システム、光デバイス、センサ、光電子デバイス、生物医学デバイス、温度センサ、光検出器、光起電デバイス、ひずみゲージ、撮像システム、無線送信機、アンテナ、ナノ電気機械システム、又はマイクロ電気機械システムであってもよい。特定の一実施形態において、受動過渡電子デバイスは、温度、ひずみ、圧力、電位、水和状態、入射電磁放射、又は化学組成を検出するセンサである。特定の一実施形態において、受動過渡電子デバイスは、水と接触した場合に完全に溶解可能な通信システムである。特定の一実施形態において、受動過渡電子デバイスは、無線機又はアンテナである。特定の一実施形態において、受動過渡電子デバイスは、組織を搭載した生物医学デバイスである。例示的な過渡電子デバイスとしては、トランジスタ、ダイオード、ＣＭＯＳデバイス、ＭＯＳＦＥＴデバイス、フォトダイオード、発光ダイオード、相補型論理回路、光センサ、温度センサ、化学センサ、機械センサ、電気センサ、磁気センサ、バッテリ、燃料電池、無線機、及び熱電又は圧電エネルギーハーベスタが挙げられるが、これらに限定されない。
【００８４】
[084]一実施形態において、受動又は能動過渡電子デバイスは、１０００ミクロン、任意選択として１００ミクロン、又は任意選択として１０ミクロン以下の平均厚さを有する。
【００８５】
[085]有用な無機半導体コンポーネントとしては、可撓性の半導体構造、伸縮性の半導体構造、及び／又は環境の表面に適合するように形状の変化を受け得る半導体構造が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態において、過渡電子デバイスは、複数の無機半導体コンポーネントを備えていてもよい。一実施形態において、無機半導体コンポーネントは、トランジスタ、トランジスタチャネル、ダイオード、ｐ−ｎ接合、フォトダイオード、発光ダイオード、レーザ、電極、集積電子デバイス、集積回路、アンテナ、インダクタ、抵抗、半導体を用いたセンサ、ＭＥＳＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ、又はこれらの組み合わせ及び／若しくはアレイ等の半導体デバイスを含む。
【００８６】
[086]いくつかの実施形態において、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントは、ナノ構造の材料又はマイクロ構造の材料を単独で含む。例えば、一実施形態において、無機半導体コンポーネント等の１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントは、マイクロ若しくはナノリボン、マイクロ若しくはナノ膜、マイクロ若しくはナノワイヤ、又はマイクロ若しくはナノ多孔質材料等のマイクロ構造の材料又はナノ構造の材料を含む。本明細書において、用語「マイクロ構造」は、１ミクロン〜１０００ミクロンの範囲で選択された少なくとも１つの物理的寸法を有する構造を表し、用語「ナノ構造」は、１０ナノメートル〜１０００ナノメートルの範囲で選択された少なくとも１つの物理的寸法を有する構造を表す。一実施形態において、本発明は、１μｍ〜１０００μｍの範囲から選択された断面寸法を有する複数の細孔が任意選択として規則的な網状に設けられたマイクロ多孔質材料を含むナノ構造の無機半導体コンポーネント、金属コンポーネント、又は誘電体コンポーネントを含む。一実施形態において、本発明は、１ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲から選択された断面寸法を有する複数の細孔が任意選択として規則的な網状に設けられたナノ多孔質材料を含むナノ構造の無機半導体コンポーネント、金属コンポーネント、又は誘電体コンポーネントを含む。
【００８７】
[087]デバイス及びそのコンポーネントの物理的寸法及び形状は、特に所望の過渡性プロファイルの事前選択に関して、重要なパラメータである。薄い無機半導体コンポーネント、金属導体コンポーネント、及び／又は誘電体コンポーネント（例えば、１００ミクロン以下の厚さ、任意選択として１０ミクロン以下の厚さ、任意選択として１ミクロン以下の厚さ、任意選択として５００ナノメートル以下の厚さ、任意選択として１００ナノメートル以下の厚さ）を使用することは、所与のデバイス用途の事前選択過渡性及び／又は可撓性或いは変形性デバイス等の有用な機械的特性を提供するのに有益である。いくつかの実施形態において、無機半導体コンポーネント、金属導体コンポーネント、及び／又は誘電体コンポーネントは、例えば分子線エピタキシ、原子層堆積、物理的若しくは化学的気相成長、又は当技術分野において既知の他の方法により堆積又は成長可能な１つ又は複数の薄膜構造を単独で備える。いくつかの実施形態において、１つ又は複数の無機半導体コンポーネント、金属導体コンポーネント、及び／又は誘電体コンポーネントは、生体適合性、生体再吸収性、生体不活性、又は生態適合性の材料を単独で含む。いくつかの実施形態において、電子デバイスの無機半導体コンポーネント、金属導体コンポーネント、及び／又は誘電体コンポーネントのうちの少なくとも一部、任意選択として全部は、１００ミクロン以下の厚さを有し、いくつかの用途では１０ミクロン以下の厚さを有し、いくつかの用途では１ミクロン以下の厚さを有し、いくつかの用途では５００ナノメートル以下の厚さを有し、いくつかの用途では１００ナノメートル以下の厚さを有し、いくつかの用途では２０ナノメートル以下の厚さを有する。いくつかの実施形態において、このデバイスの無機半導体コンポーネント、金属導体コンポーネント、及び／又は誘電体コンポーネントのうちの少なくとも一部、任意選択として全部は、１０ｎｍ〜１００μｍの範囲から選択され、任意選択としていくつかの用途では５０ｎｍ〜１０μｍの範囲から選択され、任意選択としていくつかの用途では１００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲から選択された厚さを単独で有する。例えば、一実施形態において、本発明のデバイスは、それぞれが１０ｎｍ〜１０００ｎｍ、任意選択としていくつかの用途では１０ｎｍ〜１００ｎｍ、任意選択としていくつかの用途では１０ｎｍ〜３０ｎｍの範囲で選択された厚さを単独で有する１つ又は複数の無機半導体コンポーネントを備える。いくつかの実施形態において、このデバイスの無機半導体コンポーネント、金属導体コンポーネント、及び／又は誘電体コンポーネントのうちの少なくとも一部、任意選択として全部は、１００００μｍ以下の横方向物理的寸法（例えば、長さ、幅、直径等）を単独で有し、いくつかの用途では１０００μｍ以下の横方向物理的寸法を単独で有し、いくつかの用途では１００μｍ以下の横方向物理的寸法を単独で有し、いくつかの用途では１μｍ以下の横方向物理的寸法を単独で有する。いくつかの実施形態において、このデバイスの無機半導体コンポーネント、金属導体コンポーネント、及び／又は誘電体コンポーネントのうちの少なくとも一部、任意選択として全部は、１０ｎｍ���１０ｃｍの範囲から選択され、任意選択としていくつかの用途では１００ｎｍ〜１００００μｍの範囲から選択され、任意選択としていくつかの用途では５００ｎｍ〜１０００μｍの範囲から選択され、任意選択としていくつかの用途では５００ｎｍ〜１００μｍの範囲から選択され、任意選択としていくつかの用途では５００ｎｍ〜１０μｍの範囲から選択された横方向物理的寸法を単独で有する。
【００８８】
[088]過渡デバイスの他のコンポーネントと同様に、無機半導体コンポーネント、金属導体コンポーネント、及び／又は誘電体コンポーネントの物理的特性（例えば、ヤング率正味曲げ剛性、硬度、導電率、抵抗等）は、デバイスの性能及び過渡性に影響を及ぼす。例えば、いくつかの実施形態において、このデバイスの無機半導体コンポーネント、金属導体コンポーネント、及び／又は誘電体コンポーネントのうちの少なくとも一部、任意選択として全部は、１０ＧＰａ以下、任意選択としていくつかの用途では１００ＭＰａ以下、任意選択としていくつかの用途では１０ＭＰａ以下のヤング率を単独で有する。例えば、いくつかの実施形態において、このデバイスの無機半導体コンポーネント、金属導体コンポーネント、及び／又は誘電体コンポーネントのうちの少なくとも一部、任意選択として全部は、０．５ＭＰａ〜１０ＧＰａの範囲で選択され、任意選択としていくつかの用途では０．５ＭＰａ〜１００ＭＰａの範囲で選択され、任意選択としていくつかの用途では０．５ＭＰａ〜１０ＭＰａの範囲で選択されたヤング率を有する。いくつかの実施形態において、このデバイスの無機半導体コンポーネント、金属導体コンポーネント、及び／又は誘電体コンポーネントのうちの少なくとも一部、任意選択として全部は、１×１０８ＧＰａμｍ４以下、任意選択としていくつかの用途では５×１０５ＧＰａμｍ４以下、任意選択としていくつかの用途では１×１０５ＧＰａμｍ４以下の正味曲げ剛性を有する。いくつかの実施形態において、このデバイスの無機半導体コンポーネント、金属導体コンポーネント、及び／又は誘電体コンポーネントのうちの少なくとも一部、任意選択として全部は、０．１×１０４ＧＰａμｍ４〜１×１０８ＧＰａμｍ４、任意選択としていくつかの用途では０．１×１０ＧＰａμｍ４〜５×１０５ＧＰａμｍ４の範囲で選択された正味曲げ剛性を有する。
【００８９】
[089]無機半導体コンポーネントの有用な材料としては、純粋な単結晶半導体材料及びドープした単結晶半導体材料を含む単結晶半導体材料等の高品質半導体材料が挙げられる。一実施形態において、無機半導体コンポーネントのすべては、単結晶半導体材料及び／又はドープした単結晶半導体材料、例えば高温鋳造処理に由来する単結晶シリコン及び／又はドープした単結晶シリコンを含む。単結晶半導体材料を過渡デバイスに統合することは、非常に良好な電子的特性を示すデバイスを提供するのに特に有益である。一実施形態において、半導体コンポーネントは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、ダイヤモンド、フラーレン、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＡｌＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＩｎ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＳ、ＢＮ、ＢＰ、ＢＡｓ、Ａｓ２Ｓ３、ＧａＳｂ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＳｅ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＣｓＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、Ｃｄ３Ｐ２、Ｃｄ３Ａｓ２、Ｃｄ３Ｓｂ２、ＺｎＯ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＴｅ、Ｚｎ３Ｐ２、Ｚｎ３Ａｓ２、Ｚｎ３Ｓｂ２、ＺｎＳｉＰ２、ＣｕＣｌ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＦｅＯ、ＦｅＳ２、ＮｉＯ、ＥｕＯ、ＥｕＳ、ＰｔＳｉ、ＴｉＢｒ、ＣｒＢｒ３、ＳｎＳ、ＳｎＴｅ、ＰｂＩ２、ＭｏＳ２、ＧａＳｅ、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＨｇＩ２、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＣａＳ、ＣａＳｅ、ＳｒＳ、ＳｒＴｅ、ＢａＳ、ＢａＳｅ、ＢａＴｅ、ＳｎＯ２、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、Ｂｉ２Ｓ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｔｅ３、ＢｉＩ３、ＵＯ２、ＵＯ３、ＡｇＧａＳ２、ＰｂＭｎＴｅ、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＬｉＮｂＯ３、Ｌａ２ＣｕＯ４、Ｌａ０．７Ｃａ０．３ＭｎＯ３、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＭｎＴｅ、ＣｕＩｎＳｅ２、銅・インジウム・ガリウム・セレン（ＣＩＧＳ）、ＨｇＣｄＴｅ、ＨｇＺｎＴｅ、ＨｇＺｎＳｅ、ＰｂＳｎＴｅ、Ｔｉ２ＳｎＴｅ５、Ｔｉ２ＧｅＴｅ５、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＰ、ＡｌＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＳｂ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓＮ、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｓＮ、ＧａＭｎＡｓ、ＧａＡｓＳｂＮ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓＳｂ、ＡｌＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｓＳｂ、ＩｎＧａＳｂ、ＩｎＭｎＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓＮ、ＩｎＡｌＡｓＮ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＧａＩｎＡｓＳｂＰ、及びこれらの任意の組み合わせから成る群から選択された材料を含む。いくつかの実施形態において、無機半導体コンポーネントは、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、及びこれらの任意の組み合わせから成る群から選択された材料を含む。いくつかの実施形態において、無機半導体コンポーネントは、単結晶シリコン、多孔質シリコン、及び／又は多結晶シリコンを単独で含む。いくつかの実施形態において、無機半導体コンポーネントは、多結晶半導体材料、単結晶半導体材料、又はドープした多結晶若しくは単結晶半導体材料を単独で含む。いくつかの実施形態において、無機半導体コンポーネントは、変態可能な材料である。変態可能な無機半導体コンポーネントの有用な材料としては、多孔質シリコン、多結晶シリコン���及びこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
【００９０】
[090]いくつかの実施形態において、過渡デバイスは、電極、誘電体層、化学的又は生物学的センサ素子、ｐＨセンサ、光学センサ、光源、温度センサ、及び容量センサから成る群から選択された１つ又は複数の付加的なデバイスコンポーネントを具備していてもよい。付加的なデバイスコンポーネントは、生体不活性の材料、分解性の材料、又は変態性の材料を含んでいてもよい。有用な生体不活性の材料としては、チタン、金、銀、白金、及びこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。有用な分解性又は変態性の材料としては、鉄、マグネシウム、タングステン、及びこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
【００９１】
[091]いくつかの実施形態において、電子デバイスは、１つ又は複数の相互接続されたアイランド及びブリッジ構造を備える。例えば、アイランド構造は、過渡デバイスの１つ又は複数の半導体回路コンポーネントを備えていてもよい。ブリッジ構造は、要素間、例えば異なるアイランド構造間を電気的に連通させる１つ又は複数の可撓性及び／又は伸縮性電気的相互接続を備えていてもよい。このように、本発明の電子デバイスは、１つ若しくは複数のアイランド構造並びに電気的相互接続（例えば、伸縮性電子的相互接続）を提供する１つ若しくは複数の可撓性及び／若しくは伸縮性のブリッジ構造を備えた複数の電気的に相互接続された無機半導体コンポーネントを有する伸縮性電子デバイスを含んでいてもよい。
【００９２】
[092]いくつかの実施形態において、複数の無機半導体コンポーネントのうちの少なくとも一部は、増幅回路、多重化回路、電流制限回路、集積回路、トランジスタ、又はトランジスタアレイのうちの１つ又は複数を備える。有用な多重化回路としては、分解性の基板上で空間的に配置された複数の電極それぞれに個別アドレスするように構成された回路が挙げられる。また、過渡デバイスは、電極、誘電体層、化学的又は生物学的センサ素子、ｐＨセンサ、光学センサ、光源、温度センサ、及び容量センサから成る群から選択された１つ又は複数の付加的なデバイスコンポーネントをさらに備えていてもよい。付加的なデバイスコンポーネントのうちの少なくとも１つは、生体不活性の材料又は生体再吸収性の材料を含んでいてもよい。
【００９３】
[093]いくつかの実施形態において、過渡デバイス又はそのコンポーネントは、印刷又は成形を用いたプロセスを介して、例えば転写、乾燥接触転写、溶液ベース印刷、ソフトリソグラフィ印刷、レプリカ成形、インプリントリソグラフィ等により基板上に組み立てられている。このため、これら実施形態のうちのいくつかにおいて、デバイス又はそのコンポーネントは、印刷可能な半導体材料及び／又はデバイスを含む。印刷を用いた技術によりデバイス及び基板コンポーネントを統合することは、半導体デバイス／材料の独立処理及び基板の処理が可能となるため、いくつかの実施形態において有益である。例えば、印刷を用いた組み立て手法によれば、半導体デバイス／材料は、一部の基板には適合しない技術によって処理可能である。例えば、いくつかの実施形態において、半導体デバイス／材料は、初めに高温処理、物理的及び化学的堆積処理、エッチング並びに／又は水性処理（例えば、現像等）によって処理された後、印刷を用いた技術によって基板上に組み立てられる。この手法の利点は、例えば変態可能な基板の生体適合性、毒性、及び／又は分解特性（例えば、分解速度等）に対する悪影響によって基板の化学的及び／又は物理的特性に悪影響を及ぼす可能性がある基板上の半導体デバイス／材料の処理を回避できることである。例えば、いくつかの実施形態において、この手法によれば、変態可能な基板のエッチャント、剥離液、又は現像液に対する曝露を含む処理等の水性処理を基板に行うことなく、デバイスを効果的に製造可能である。
【００９４】
[094]いくつかの実施形態において、このデバイスの複数の無機半導体コンポーネントのうちの少なくとも一部、任意選択として全部は、基板に接合されている。デバイスと基板との間の接合は、層と材料間に共有及び非共有結合（例えば、ファンデルワールス力、水素結合、ロンドン分散力等）を直接含むことによって実現されていてもよい。或いは、デバイスと基板との間に設けられた接着層を組み込むことによって接合が実現されていてもよい。接合用の有用な接着層としては、ポリマー、エラストマ（例えば、ＰＤＭＳ）、プレポリマー、薄い金属層、シルク層等が挙げられる。
【００９５】
[095]例えば、いくつかの実施形態においては、封入材料がデバイスの一部又は全部を封入するように機能することで、局所環境への電流漏れ及び／又はデバイスの電気的短絡を防止する。一実施形態において、封入材料は、デバイスの無機半導体コンポーネント及び／又は金属導体コンポーネントの少なくとも５０％、任意選択としてデバイスの無機半導体コンポーネント及び／又は金属導体コンポーネントの少なくとも９０％、任意選択としてデバイスの無機半導体コンポーネント及び／又は金属導体コンポーネントの全部を封入している。一実施形態において、封入材料は、過渡デバイスを完全に封入している。
【００９６】
[096]このデバイスの分解性の基板には、多様な材料が利用できる。一実施形態において、基板は、選択的に除去可能な材料を含む。一実施形態において、基板の選択的に除去可能な材料は、再吸収、生体再吸収、（化学又は酵素）加水分解、崩壊、解重合、溶解、昇華、融解、エッチング、及び腐食から成る群から選択されたプロセスによって除去される。一実施形態において、基板は、生体適合性、生態再吸収性、又は生態適合性の材料を含む。基板の有用な材料としては、例えばバイオポリマー（例えば、タンパク質、ペプチド、炭水化物、ポリヌクレオチド等）、合成ポリマー、タンパク質、多糖類、シルク、ポリグリセロールセバシン酸（ＰＧＳ）、ポリジオキサノン、ポリ乳酸−グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ゼラチン、コラーゲン、キトサン、フィブロイン、ヒアルロン酸、プロテアーゼ粒子、フルオレセイン、ローズベンガル、ローダミン、リフレクチン、バクテリオロドプシン、ヘモグロビン、ポルフィリン、及びこれらの組み合わせが挙げられる。生体再吸収性の基板の有用なシルク材料としては、例えばシルクフィブロイン、変性シルクフィブロイン、スパイダーシルク、昆虫シルク、組み換えシルク、及びこれらの任意の組み合わせが挙げられる。本明細書において、変性シルクフィブロインは、シルクフィブロインの化学的修飾に由来するポリマー組成を表す。
【００９７】
[097]いくつかの実施形態において、基板及び／又は封入材料は、少なくとも一部が結晶状態となり得るシルクを含む。例えば、シルクは、５５％未満すなわち０〜５５％の範囲で選択された結晶度を有していてもよい。一実施形態において、基板は、シルク複合材料を含む。例えば、シルク複合材料は、シルク材料全体に分散した複数のナノ粒子を有するシルクを含み、当該ナノ粒子が、導体（例えば、金属）、半導体材料、ナノチューブ、ナノワイヤ、ナノシェル（誘電体コアを備えた金属シェル）、顔料、染料、及びこれらの組み合わせを含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、ナノ粒子は、Ａｕ、Ａｇ、ＣｓＳｅ、及びＣｄＴｅから成る群から選択された材料を含む。通常、ナノ粒子は、１０００ｎｍ以下の物理的寸法を有し、０．１ｎＭ〜１００ｎＭの範囲、０．５ｎＭ〜５０ｎＭの範囲、又は１ｎＭ〜２５ｎＭの範囲から選択された濃度でシルク材料中に存在する。いくつかの実施形態において、ナノ粒子は、電磁放射を吸収することによって、基板の選択的な除去を誘発可能な熱を生じる。熱分解プロセスを誘発する電磁エネルギーの吸収は、ナノ粒子の濃度及び印加される電磁エネルギーのパワーの両者によって決まる。一実施形態において、電磁放射の吸収は、プラズモン共鳴増強吸収である。
【００９８】
[098]いくつかの実施形態において、過渡基板又は封入材料は、高温への曝露によって変態するようになっていてもよい。例えば、シルクのガラス転移温度は約１７８℃であり、分解は約２２０℃で開始する。
【００９９】
[099]いくつかの実施形態において、基板又は封入材料の変態は、基板又は封入材料を透過する高濃度の特定の塩（例えば、リチウム塩、カルシウム塩）によって容易化又は促進されるようなっていてもよい。
【０１００】
[0100]いくつかの実施形態において、基板は、２９８Ｋにおける無機半導体コンポーネント又は金属導体コンポーネントの加水分解速度以上の速度で水性環境にて加水分解する材料である。いくつかの実施形態において、基板は、２９８Ｋにおける無機半導体コンポーネント又は金属導体コンポーネントの加水分解速度以下の速度で水性環境にて加水分解する材料である。他の実施形態において、基板は、２７３Ｋ以上の温度で昇華する材料である。
【０１０１】
[0101]変態可能な基板の物理的寸法及び物理的特性は、様々なデバイス機能及び様々な環境との適合性に対応するための重要なパラメータである。いくつかの実施形態において、変態可能な基板は、１０，０００μｍ以下、任意選択としていくつかの実施形態では１０００μｍ以下、任意選択としていくつかの実施形態では１００μｍ以下、任意選択としていくつかの実施形態では１０μｍ以下、任意選択としていくつかの実施形態では１μｍ以下の厚さを有する。薄い変態可能な基板（例えば、１００ミクロン以下、任意選択として１０ミクロン以下、任意選択として１ミクロン以下の厚さ）を使用することは、複雑で大きく起伏した表面を有する環境等の広範な環境と共形接触し得る可撓性或いは変形性のデバイスを提供するのに有用である。いくつかの実施形態において、変態可能な基板は、５ナノメートル〜２００μｍの範囲で選択され、任意選択としていくつかの実施形態では１０ナノメートル〜１００μｍの範囲で選択され、任意選択としていくつかの実施形態では１００ナノメートル〜１００００μｍの範囲で選択され、任意選択としていくつかの実施形態では１μｍ〜１０００μｍの範囲で選択され、任意選択としていくつかの実施形態では１μｍ〜１０μｍの範囲で選択された厚さを有する。変態可能な基板の厚さがわずか数ナノメートルである実施形態においては、支持基板が必要となる場合があるか、又は多層堆積技術によって支持可能性を改善するようにしてもよい。いくつかの実施形態において、変態可能な基板の組成及び物理的特性（例えば、ヤング率、正味曲げ剛性、硬度等）は、展開時に高度の共形接触を実現できるようにしつつ、デバイスコンポーネントの構造を十分に支持できるように選択されている。いくつかの実施形態において、変態可能な基板は、低弾性層である。或いは、本発明は、高弾性層である変態可能な基板を有するデバイスを含む。例えば、いくつかの実施形態において、変態可能な基板は、１０ＧＰａ以下のヤング率、いくつかの用途で好ましくは１００ＭＰａ以下のヤング率、任意選択としていくつかの用途では１０ＭＰａ以下のヤング率を有する。例えば、いくつかの実施形態において、変態可能な基板は、０．５ＭＰａ〜１０ＧＰａの範囲で選択され、任意選択としていくつかの用途では０．５ＭＰａ〜１００ＭＰａの範囲で選択され、任意選択としていくつかの用途では０．５ＭＰａ〜１０ＭＰａの範囲で選択されたヤング率を有する。例えば、いくつかの実施形態において、変態可能な基板は、１×１０９ＧＰａμｍ４以下、任意選択としていくつかの用途では１×１０７ＧＰａμｍ４以下、任意選択としていくつかの用途では１×１０６ＧＰａμｍ４以下の正味曲げ剛性を有する。例えば、いくつかの実施形態において、変態可能な基板は、０．１×１０４ＧＰａμｍ４〜１×１０９ＧＰａμｍ４、任意選択としていくつかの用途では０．１×１０４ＧＰａμｍ４〜５×１０５ＧＰａμｍ４の範囲で選択された正味曲げ剛性を有する。
【０１０２】
[0102]本発明は、非晶質の材料、結晶性の材料、部分的に非晶質の材料、部分的に結晶性の材料、又はこれらの組み合わせを含む変態可能な基板を含む。一実施形態において、本発明の過渡デバイスは、少なくとも部分的に結晶性の材料を含み、変態可能な基板の結晶度は、選択された環境及びデバイス用途に対して有用及び／又は事前選択の変態速度を与えるように選択されている。いくつかの実施形態においては、変態可能な基板の結晶度が高いほど、環境と接触して設けられた場合の変態速度は低くなる。例えば、本発明は、結晶度が５５％以下、任意選択として結晶度が３０％以下、任意選択として結晶度が２０％以下、任意選択として結晶度が５％以下の変態可能な基板を有する過渡デバイスを含む。例えば、本発明は、結晶度が０〜５５％の範囲で選択され、任意選択としていくつかの実施形態では結晶度が１〜３０％の範囲で選択され、任意選択としていくつかの実施形態では結晶度が５〜２０％の範囲で選択された変態可能な基板を有する過渡デバイスを含む。本明細書において、０％の結晶化は、完全に非晶質の材料を表し、所与の結晶度は、材料の総量に対する結晶状態の材料の量に対応する。いくつかの実施形態において、例えばシルク基板を有する場合は、結晶度がシルク基板のベータシート含有量を表す。
【０１０３】
[0103]いくつかの実施形態において、このデバイスは、環境と接触して設けられた場合にプログラム可能、制御可能、及び／又は選択可能な変態速度を有する変態可能な基板を具備する。本発明は、意図する用途、デバイス機能、寿命等に基づいて選択された様々な変態速度を示す変態可能な基板を有するデバイスを含む。例えば、いくつかの実施形態において、変態可能な基板は、例えば特定環境におけるデバイスの展開に有用な構造及び／又は形態の変化を促進するための管理に際して迅速且つ完全な変態を与えるように、高い変態速度を示す。例えば、他の実施形態において、変態可能な基板は、例えばデバイスの電子コンポーネントの封入並びに／又はデバイスの展開若しくは除去に有用な構造的特性の提供のための管理に際して低速及び／又は不完全な分解を与えるように、低い再吸収速度を示す。
【０１０４】
[0104]一実施形態において、過渡電子デバイスは、再吸収、生体再吸収、加水分解、崩壊、解重合、溶解、エッチング、又は腐食を加速するように設計された材料を含む無機半導体コンポーネント及び／又は金属導体コンポーネントを備える。このように設計された材料は、例えば穿孔構造であってもよい。「穿孔構造」には、凹形体、孔、チャネル、亀裂、又は構造がその少なくとも１つの主面内で単一的且つ連続的とならないようする他の物理的欠陥を含んでいてもよい。一実施形態において、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントは、１つ又は複数の穿孔構造を単独で備える。例えば、この１つ又は複数の穿孔構造は、１０％〜８０％、２０％〜５０％、又は３０％〜４０％の範囲から選択された多孔率（又は、空隙比）を有していてもよい。一実施形態において、穿孔構造は、２０％超、３０％超、５０％超、又は７０％超の多孔率を有していてもよい。「多孔率」は一般的に、材料のすべての細孔の容積の全体容積に対する割合を表す。当技術分野において既知の通り、多孔率は、百分率として表されていてもよい。
【０１０５】
[0105]一実施形態において、１つ又は複数の穿孔構造は、複数の凹形体又はチャネルを有していてもよい。一実施形態において、凹形体又はチャネルは、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの厚さ全体に延びている。一実施形態において、凹形体又はチャネルは、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの厚さの０．１％〜１００％、１％〜９５％、５％〜８５％、１０％〜７５％、又は２５％〜５０％だけ延びている。一実施形態において、凹形体又はチャネルは、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの厚さの１０ｎｍ〜１０ｍｍの範囲で選択された長さだけ延びている。一実施形態において、凹形体又はチャネルは、０．１μｍ２〜１０ｃｍ２、０．５μｍ２〜５ｃｍ２、１μｍ２〜１ｃｍ２、又は１０μｍ２〜０．１ｃｍ２の範囲から選択された横方向断面寸法と、０．０１μｍ〜１０ｍｍ、０．０５μｍ〜５ｍｍ、０．１μｍ〜１ｍｍ、又は１０μｍ〜０．１ｍｍの範囲から選択された垂直寸法とを有する。
【０１０６】
[0106]いくつかの実施形態において、過渡電子デバイスは、特定波長の放射に曝露された場合に分解し易い材料で製造された容器を備える。容器中の水溶液又は他の（１つ又は複数の）化学物質は、放射の影響を受け易い材料の分解によって容器から漏出し、デバイスコンポーネントとの相互作用によりその分解又は変態を加速させるようになっていてもよい。
【０１０７】
[0107]内部又は外部刺激は、例えば生物学的環境の変化、温度の変化、圧力の変化、電磁放射への曝露、化学薬品との接触、電界の印加、磁界の印加、溶媒への曝露、外部環境のｐＨの変化、外部環境の塩濃度の変化、又はアノード電圧の印加であってもよい。
【０１０８】
[0108]一実施形態において、過渡電子デバイスは、選択的に変態可能な材料を含む無線電力コンポーネントを備える。一実施形態において、無線電力コンポーネントは、コイル、バッテリ、燃料電池、エネルギーハーベスタ、太陽電池、又はインダクタである。エネルギーハーベスタは、熱電コンポーネント及び圧電コンポーネントから選択されたものであってもよい。
【０１０９】
[0109]一実施形態において、過渡電子デバイスは、センサ、電源、光電子デバイス、ナノ電気機械（ＮＥＭ）デバイス、又はマイクロ電気機械（ＭＥＭ）デバイスである。過渡電子デバイスがセンサである場合、当該センサは、光の強度変化、光の波長変化、温度変化、化学的変化、機械的変化、電気的変化、磁気的変化、及びこれらの組み合わせを検出するようになっていてもよい。過渡デバイスが電源である場合、当該電源は、コイル、バッテリ、燃料電池、又はエネルギーハーベスタであってもよい。エネルギーハーベスタは、熱電コンポーネント又は圧電コンポーネントから選択されたものであってもよい。
【０１１０】
[0110]一実施形態において、無線電力コンポーネントは、光起電効果、非共鳴誘導結合、近接場相互インダクタンス結合、又はこれらの組み合わせによって、電磁エネルギーを変換する。無線電力コンポーネントは、光起電効果によって動作する場合、太陽電池又は太陽電池アレイであってもよい。無線電力コンポーネントは、非共鳴誘導結合によって動作する場合、交番磁界に応答して電流を流すインダクタであってもよい。給電されているデバイスコンポーネントは、インダクタと電気的に連通した抵抗であってもよい。抵抗は、電流がインダクタを流れた場合に熱を発生する。無線電力コンポーネントは、近接場相互インダクタンス結合によって動作する場合、捕捉整流器を具備する。捕捉整流器は、周囲の交流電流（ＡＣ）信号を収集する捕捉アンテナを通して無線エネルギーを吸収し、周囲のＡＣ信号は、整流器によって直流（ＤＣ）信号に変換される。捕捉整流器の入力周波数は、およそ２．４ＧＨｚである。捕捉整流器の整流出力は、１Ｖ〜３Ｖの範囲から選択されている。
【０１１１】
[0111]一実施形態において、このデバイスは、無線機として動作し、当該過渡電子デバイスの状態又は当該過渡電子デバイスの環境のパラメータを示す信号を送信する送信アンテナに結合された発振器をさらに備える。発振器の出力周波数は、およそ１ＧＨｚであってもよい。
【０１１２】
[0112]一実施形態において、過渡電子デバイスは、１つ又は複数の無機半導体コンポーネントを備える。いくつかの実施形態において、１つ又は複数の無機半導体コンポーネントはそれぞれ、例えば１０００ｎｍ未満の厚さを有し得るナノ膜構造を単独で備える。一実施形態において、無機半導体コンポーネントはそれぞれ、Ｓｉ、Ｇａ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ、又はこれらの任意の組み合わせを単独で含み得る。一実施形態において、１つ又は複数の無機半導体コンポーネントは、ＺｎＯを含む。
【０１１３】
[0113]一実施形態において、１つ又は複数の無機半導体コンポーネントは、水性環境において２９８Ｋで１０−１０ｓ−１以上、２９８Ｋで１０−８ｓ−１以上、２９８Ｋで１０−５ｓ−１以上、又は２９８Ｋで１０−２ｓ−１以上の速度で加水分解する半導体材料を単独で含む。
【０１１４】
[0114]一実施形態において、過渡電子デバイスは、１つ又は複数の金属導体コンポーネントを備え、過渡電子デバイスの１つ又は複数の金属導体コンポーネントは、Ｍｇ、Ｗ、Ｆｅ、又はこれらの合金を含んでいてもよい。特定の一実施形態において、１つ又は複数の金属導体コンポーネントは、Ａｌ、Ａｇ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｙ、Ｚｎ、及びＺｒから成る群から選択された１つ又は複数の付加的な材料とのＭｇの合金を単独で含み、当該合金の１つ又は複数の付加的な材料は、１０重量％以下の濃度を有する。別の実施形態において、１つ又は複数の金属導体コンポーネントは、１つ又は複数の希土類元素とのＭｇの合金を単独で含み、当該合金の１つ又は複数の希土類元素は、１０重量％以下の濃度を有する。別の実施形態において、過渡電子デバイスは、ＺｎＯを含む１つ又は複数の無機半導体コンポーネントと、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｗ、又はこれらの合金を含む１つ又は複数の金属導体コンポーネントとを具備する。
【０１１５】
[0115]一実施形態において、１つ又は複数の金属導体コンポーネントは、水性環境において２９８Ｋで１０−１０ｓ−１以上、２９８Ｋで１０−８ｓ−１以上、２９８Ｋで１０−５ｓ−１以上、又は２９８Ｋで１０−２ｓ−１以上の速度で加水分解する半導体材料を単独で含む。
【０１１６】
[0116]一実施形態において、過渡電子デバイスは、基板により支持された１つ又は複数の誘電体コンポーネントを備え、当該１つ又は複数の誘電体コンポーネントが、選択的に除去可能な材料を含んでいてもよい。一実施形態において、１つ又は複数の誘電体コンポーネントの選択的に除去可能な材料は、再吸収、生体再吸収、加水分解、崩壊、解重合、溶解、昇華、融解、エッチング、及び腐食から成る群から選択されたプロセスによって除去されるようになっていてもよい。いくつかの実施形態において、１つ又は複数の誘電体コンポーネントは、生体適合性、生体再吸収性、又は生態適合性の材料を含む。いくつかの実施形態において、誘電体コンポーネントはそれぞれ、例えば分子線エピタキシ、原子層堆積、物理的若しくは化学的気相成長、又は当技術分野において既知の他の方法により堆積又は成長可能な１つ又は複数の薄膜構造を備える。通常、１つ又は複数の誘電体コンポーネントはそれぞれ、１０ｎｍ〜５０μｍの範囲で選択された厚さ、１００ｎｍ以下の厚さ、又は１０ｎｍ以下の厚さを有する。
【０１１７】
[0117]一実施形態において、１つ又は複数の誘電体コンポーネントは、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、シルク、コラーゲン、ゼラチン、ＰＶＡ、及びＰＬＧＡから成る群から選択された１つ又は複数の材料を含んでいてもよい。特定の一実施形態において、過渡電子デバイスは、ＺｎＯ及びＳｉから成る群から選択された１つ又は複数の無機半導体コンポーネントと、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｗ、及びこれらの合金から成る群から選択された１つ又は複数の金属導体コンポーネントと、ＳｉＯ２及びＭｇＯから成る群から選択された１つ又は複数の誘電体コンポーネントとを具備する。別の実施形態において、過渡電子デバイスは、ＺｎＯを含む１つ又は複数の無機半導体コンポーネントと、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｗ、及びこれらの合金から成る群から選択された１つ又は複数の金属導体コンポーネントと、ＭｇＯを含む１つ又は複数の誘電体コンポーネントとを具備する。一実施形態において、１つ又は複数の誘電体コンポーネントは、水性環境において２９８Ｋで１０−１０ｓ−１以上、２９８Ｋで１０−８ｓ−１以上、２９８Ｋで１０−５ｓ−１以上、又は２９８Ｋで１０−２ｓ−１以上の速度で加水分解する材料を含む。
【０１１８】
[0118]１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント、１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント、又は１つ若しくは複数の誘電体コンポーネントは、マイクロ転写によって基板上に組み立てられていてもよい。
【０１１９】
[0119]一実施形態において、基板、１つ又は複数の無機半導体コンポーネント、及び１つ又は複数の金属導体コンポーネントは、選択的に除去可能な材料を単独で含む。
【０１２０】
[0120]一実施形態において、過渡電子デバイスは、基板と金属導体コンポーネントの少なくとも一部との間に配設された固着促進層をさらに備えていてもよい。例えば、固着促進層は、酸化マグネシウム、チタン、及びこれらの組み合わせから成る群から選択された材料を含んでいてもよい。
【０１２１】
[0121]過渡電子デバイスは、中性機械的平面を有し、いくつかの実施形態において、１つ又は複数の無機半導体コンポーネントの少なくとも一部、任意選択として全部は、中性機械的平面に近接して（例えば、１０ミクロン以内、任意選択として１ミクロン以内）位置決めされている。変態可能な基板の厚さは、１つ又は複数の無機半導体コンポーネントの少なくとも一部が中性機械的平面に近接して位置決めされるように選択されていてもよい。無機半導体コンポーネントが中性機械的平面に近接して位置決めされた実施形態は、例えば非平面（例えば、屈曲、湾曲、凸状、凹状等）構造及び／又は伸張構造に設けられた場合のデバイスの構造的完全性を増強することによってデバイス展開時にその構造が大幅に変化する用途に有用である。
【０１２２】
[0122]いくつかの実施形態において、過渡デバイスは、パッケージ材料に部分的又は完全に封入されていてもよい。一実施形態において、パッケージ材料は、縁部が合わせて積層された場合にデバイスを完全に封入する一対の架橋シルクシートを含む。例えば、シートは、鋳造及び剥離によって形成された後、縁部に沿って積層により封止された２つの自立シルクフィルムであってもよい。一般的に、シートは、１ミクロン〜２００ミクロン、２ミクロン〜１００ミクロン、又は５ミクロン〜５０ミクロンの範囲から選択された厚さを有することになる。実用的な観点から、（自立するものの）１ミクロンよりも薄いフィルムでは、いくつかの技術での作製及び取り扱いが困難な場合がある一方、２００ミクロンよりも厚いフィルムでは、柔軟性がなく、いくつかの技術での取り扱い時に亀裂の影響を受け易くなる場合がある。或いは、いくつかの実施形態において、パッケージ材料は、１ミクロン〜１センチメートル、任意選択としていくつかの用途では５ミクロン〜２ミリメートル、任意選択としていくつかの用途では１０ミクロン〜５０ミクロンの範囲で選択された厚さを有する予め形成された中空シルクチューブであってもよい。通常、パッケージ材料は、シート当たりおよそ２０μｍの厚さを有する。
【０１２３】
[0123]一実施形態において、封入材料は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントを少なくとも部分的に封入しており、少なくとも部分的に除去されることにより下層の無機半導体コンポーネント又は金属導体コンポーネントを露出させる選択的に除去可能な材料を含む。
【０１２４】
[0124]一実施形態において、封入材料は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント上に設けられた被覆層であり、当該被覆層は、１０ｎｍ〜１０ｍｍ、２０ｎｍ〜１ｍｍ、又は５０ｎｍ〜０．１ｍｍの範囲で選択された厚さを有する。また、封入材料は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント上に直接設けられていてもよいし、当該封入材料と１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントとの間に１つ又は複数の中間構造／層を備えて間接的に設けられていてもよい。
【０１２５】
[0125]一実施形態において、封入材料は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの事前選択過渡性プロファイルと異なる事前選択過渡性プロファイルを有する。例えば、一実施形態において、この過渡性プロファイルは、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの過渡性プロファイルより少なくとも１桁大きくてもよい。
【０１２６】
[0126]一実施形態において、過渡性プロファイルは、１ｍｓ〜２年、１ｍｓ〜１年、１ｍｓ〜６カ月、１ｍｓ〜１カ月、１ｍｓ〜１日、１ｍｓ〜１時間、又は１秒〜１０分の範囲から選択された期間にわたって発生することにより下層の無機半導体コンポーネント又は金属導体コンポーネントを露出させる封入材料の除去を特徴としていてもよい。例えば、過渡性プロファイルは、１ｍｓ〜２年、１ｍｓ〜１年、１ｍｓ〜６カ月、１ｍｓ〜１カ月、１ｍｓ〜１日、１ｍｓ〜１時間、又は１秒〜１０分の範囲から選択された期間にわたる封入材料の０．０１％〜１００％、０．１％〜７０％、０．５％〜５０％、１％〜２０％、又は１％〜１０％の除去によって下層の無機半導体コンポーネント又は金属導体コンポーネントを露出させることを特徴としていてもよい。一実施形態において、過渡性プロファイルは、０．０１ｎｍ／日〜１０ミクロンｓ−１、０．１ｎｍ／日〜１ミクロンｓ−１、又は１ｎｍ／日〜０．５ミクロンｓ−１の範囲で選択された速度での封入材料の平均厚さの減少を特徴としていてもよい。
【０１２７】
[0127]一実施形態において、封入材料は、ＭｇＯ、シルク、コラーゲン、ゼラチン、ＰＬＧＡ、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ＰＬＡ、ＳｉＯ２、ポリ無水物（ポリエステル）、ポリヒドロキシアルカン酸（ＰＨＡ）、及びポリリン酸から成る群から選択された材料を含む。一実施形態において、封入材料はシルクを含み、当該シルクは、少なくとも一部が結晶状態であってもよい。例えば、シルクは、５５％未満すなわち１〜５５％の範囲で選択された結晶度を有していてもよい。一実施形態において、封入材料は、縁部が合わせて積層された場合に過渡電子デバイスを完全に封入する一対の架橋シルクシートを含む。
【０１２８】
[0128]いくつかの実施形態において、封入材料は、シルク複合材料を含む。シルク複合材料は、シルク全体に分散した複数のナノ粒子を有するシルクを含み、当該ナノ粒子がそれぞれ、導体又は半導体材料を単独で含んでいてもよい。例えば、ナノ粒子はそれぞれ、Ａｕ、Ａｇ、ＣｓＳｅ、及びＣｄＴｅから成る群から選択された材料を単独で含んでいてもよい。通常、ナノ粒子は、１０００ｎｍ以下の物理的寸法を有し、０．１ｎＭ〜１００ｎＭの範囲から選択された濃度でシルク中に存在する。いくつかの実施形態において、ナノ粒子は、電磁放射を吸収することによって、封入材料の選択的な除去を誘発可能な熱を生じる。例えば、電磁放射の吸収は、プラズモン共鳴増強吸収であってもよい。
【０１２９】
[0129]いくつかの実施形態において、封入材料は、水性環境において２９８Ｋで１０−１０ｓ−１以上、２９８Ｋで１０−８ｓ−１以上、２９８Ｋで１０−５ｓ−１以上、又は２９８Ｋで１０−２ｓ−１以上の速度で加水分解する材料である。他の実施形態において、封入材料は、２７３Ｋ以上の温度で昇華する材料である。例えば、昇華性の封入材料は、ＣＯ２、Ｉ３、ナフタレン、塩化アンモニウム、塩化鉄、塩化アルミニウム、メラミン、ニッケロセン、ショウノウ、及びカフェインから成る群から選択された材料であってもよい。
【０１３０】
[0130]いくつかの実施形態において、封入材料は、非昇華性の材料に設けられた複数の昇華性の繊維を含む複合材料であり、当該昇華性の繊維の昇華によって、封入材料が選択的に除去される。複合材料は、例えば溶液鋳造、エレクトロスピニング、又はスピン鋳造材料であってもよい。
【０１３１】
[0131]選択的に除去可能な材料の厚さがゼロとなる時間は、以下により与えられる。
【数１】
0006561368.tif 000002
ここで、ｔｃは臨界時間、ρｍは材料の質量密度、Ｍ（Ｈ２Ｏ）は水のモル質量、Ｍ（ｍ）は材料のモル質量、ｈ０は材料の初期厚さ、Ｄは水の拡散率、ｋは溶解反応の反応定数、ｗ０は水の初期濃度であり、ｋは、１０５〜１０−１０ｓ−１の範囲、１０３〜１０−７ｓ−１の範囲、１０２〜１０−４ｓ−１の範囲、又は１０〜１０−２ｓ−１の範囲から選択された値を有する。
【０１３２】
[0132]一実施形態において、過渡デバイスの物理的特性（例えば、ヤング率、正味曲げ剛性、硬度等）は、デバイスが自立するとともに環境との高度な共形接触を可能とする剛性を与える。一実施形態において、基板、１つ又は複数の無機半導体コンポーネント及び１つ又は複数の金属導体コンポーネントを有するデバイスは、１×１０９ＧＰａμｍ４未満の過渡デバイスの正味曲げ剛性すなわち０．１×１０４ＧＰａμｍ４〜１×１０８ＧＰａμｍ４、任意選択として１×１０５ＧＰａμｍ４〜１×１０８ＧＰａμｍ４の範囲から選択された正味曲げ剛性を与える。いくつかの実施形態において、基板、無機半導体コンポーネント、及び１つ又は複数の金属導体コンポーネントはそれぞれ、変態可能な材料を単独で含む。
【０１３３】
[0133]一実施形態において、過渡デバイス及び／又はそのコンポーネントは、可視及び／又は赤外電磁放射に対して少なくとも一部が光学的に透明である。例えば、一実施形態において、過渡デバイス、基板、無機半導体コンポーネント、及び／又は金属導体コンポーネントは、電磁スペクトルの可視領域において、７０％以上、いくつかの用途では９０％以上の光の百分率透過率を示す。少なくとも一部が光学的に透明なデバイスは、デバイスの管理及び／又は使用中の可視化及び／又は撮像に有用である。また、少なくとも一部が光学的に透明な本発明のデバイスは、当該デバイスへの電磁放射の結合及び／又は当該デバイスからの電磁放射の結合に有用である。本発明は、例えば環境照射又は光学センシングのためのＬＥＤ又はレーザアレイコンポーネントを有するデバイスを含み、当該デバイスは、デバイスコンポーネントから基板等のデバイスの他のコンポーネントを通して光を伝送可能である。
【０１３４】
[0134]体内生物学的環境等、いくつかの生物学的環境において、基板の分解は、例えばプロテアーゼ媒介分解等の酵素分解によって起こる。また、いくつかの実施形態において、分解は、組織及び／又は生体液との界面等、分解酵素が存在する生物学的環境に曝露された生体再吸収性の基板の表面から起こる。したがって、分解性の基板の特定のパラメータを選択することにより、分解速度を効果的に制御するようにしてもよい。一実施形態において、分解性の基板の化学組成、物理的状態、及び／又は厚さは、分解速度を制御するように選択されている。例えば、一実施形態において、分解性の基板は、選択された生物学的環境に対して有用な分解速度を示すバイオポリマーを含む。
【０１３５】
[0135]いくつかの特定の実施形態において、本発明の過渡デバイスは、基板コンポーネントを具備しない。例えば、一実施形態において、本発明の過渡デバイスは、最初は基板コンポーネントを具備するが、展開及び／又は動作時に選択的に除去されて、基板を持たない過渡デバイスへと遷移する。この態様の一実施形態では、生物医学用途の過渡デバイスを含み、体内の組織又は細胞との接触等、生物学的環境との接触によって、生体再吸収により基板が失われる。
【０１３６】
[0136]いくつかの態様のデバイスは一般的に、センシング、作動、撮像、及び／又は局所的な生物学的環境への治療薬の送達等の体内生物医学用途に有用である。例えば、一実施形態において、本発明のデバイスは、生物学的環境における対象組織の電気生理学的測定の実施又は生物学的環境における対象組織の電気生理学的作動に有用であり、当該生物学的環境は、体内生物学的環境であってもよく、対象組織は、心臓組織、脳組織、筋組織、神経組織、上皮組織、及び血管組織から選択されていてもよいが、これらに限定されない。
【０１３７】
[0137]基板の形状及び／又は形態は、本デバイスの機能を確立するのに重要なその他の特性である。一実施形態において、基板は、略均一な厚さ（例えば、層の平均厚さの１０％以内の厚さ）を有する連続層である。或いは、本発明は、不連続層及び／又は厚さプロファイルが不均一な層を備えた基板を有するデバイスを含む。また、本発明は、例えばデバイスコンポーネント（例えば、半導体、金属導体コンポーネント、誘電体等）の部分的若しくは完全な封入並びに／又は電子的隔離のための付加的な基板及び／又は層を有するデバイスを含む。
【０１３８】
[0138]金属導体コンポーネントの物理的寸法、組成、及び形状は、本発明の電子デバイスの重要なパラメータである。一実施形態において、金属導体コンポーネントは、例えば金属薄膜（例えば、１００ミクロン未満の厚さ）等の金属フィルムである。薄い金属導体コンポーネント（例えば、１００ミクロン以下、任意選択として１０ミクロン以下、任意選択として１ミクロン以下の厚さ）を使用することは、可撓性或いは変形性のデバイスを提供するのに有用である。いくつかの実施形態において、１つ又は複数の金属導体コンポーネントは、例えば分子線エピタキシ、原子層堆積、物理的若しくは化学的気相成長、又は当技術分野において既知の他の方法により堆積又は成長可能な１つ又は複数の薄膜構造を備える。いくつかの実施形態において、金属導体コンポーネントは、生体適合性、生体再吸収性、又は生態適合性の材料を含む。一実施形態において、金属導体コンポーネントの少なくとも一部、任意選択として全部は、チタン、金、銀、白金、及びこれらの任意の組み合わせ等の生体適合性の材料を含む。一実施形態において、金属導体コンポーネントの少なくとも一部、任意選択として全部は、鉄、マグネシウム、タングステン、及びこれらの任意の組み合わせ等の変態可能な金属を含む。一実施形態において、金属導体コンポーネントはそれぞれ、１０ミクロン以下の厚さを有する。任意選択として、金属導体コンポーネントはそれぞれ、１ミクロン以下の厚さを有する。任意選択として、金属導体コンポーネントはそれぞれ、５００ナノメートル以下の厚さを有する。任意選択として、金属導体コンポーネントはそれぞれ、１００ｎｍ以下の厚さを有する。任意選択として、金属導体コンポーネントはそれぞれ、２０ｎｍ以下の厚さを有する。一実施形態において、金属導体コンポーネントはそれぞれ、１０ナノメートル〜１００ミクロンの範囲で選択された厚さ、任意選択として１００ナノメートル〜１ミクロンの範囲で選択された厚さ、任意選択として１００ナノメートル〜５００ナノメートルの範囲で選択された厚さを有する。一実施形態において、金属導体コンポーネントはそれぞれ、１００００ミクロン以下の横方向寸法、任意選択として１０００ミクロン以下の横方向寸法、任意選択として１００ミクロン以下の横方向寸法、任意選択として１０ミクロン以下の横方向寸法を有する。一実施形態において、アレイ中の金属導体コンポーネントは、１０ミクロン以上の距離、任意選択として１００ミクロン以上の距離だけ、隣接する金属導体コンポーネントから離間している。一実施形態において、隣接する金属導体コンポーネントは、１０ミクロン〜１０ミリメートルの範囲、任意選択として１０ミクロン〜１０００ミクロンの範囲、任意選択として１０〜１００ミクロンの範囲から選択された距離だけ、互いに離間している。
【０１３９】
[0139]基板の分解は、所与の環境における過渡デバイス（例えば、その表面、一部、及び／又はコンポーネント）の展開或いは位置決め、操作、及び／又は調和に有用である。例えば、いくつかの実施形態において、過渡デバイスは、例えば基板の分解又は変態を伴うプロセスによって環境と共形接触され、分解プロセスによって過渡デバイスが環境と接触（例えば、物理的、電気的、熱的等）し、任意選択としては、当該分解プロセスによって、過渡デバイスの環境との調和の助けとなる当該デバイスの構造及び／又は形態の変化が生じる。いくつかの実施形態において、このデバイスは、例えば基板の完全な分解又は変態を伴うプロセスによって環境に対する展開或いは位置決め、操作、及び／又は調和が行われることで、当該過渡デバイスが環境と物理的に接触、電気的に接触、又は光学的に連通する。このため、この態様のいくつかの実施形態において、分解性又は変態性の層は、過渡デバイスの環境との調和を促進するように、展開中の犠牲層として機能する。或いは、他の実施形態において、このデバイスは、例えば基板の部分的且つ不完全な分解又は変態を伴うプロセスによって環境に対する展開或いは位置決め、操作、及び／又は調和が行われることで、当該過渡デバイスが環境と物理的に接触、電気的に接触、又は光学的に連通する。このため、この態様のいくつかの実施形態において、分解性又は変態性の層は、展開中の部分的犠牲層として機能するが、使用時にはデバイスの構造及び／又は機能コンポーネントとして残る。例えば、いくつかの実施形態において、基板の部分的又は完全な分解又は変態は、環境との共形接触の確立を促進するように、過渡デバイスの物理的寸法、構造、形態、及び／又は形状を選択的に調整及び／又は操作する手段を提供する。いくつかの実施形態において、基板の部分的又は完全な分解又は変態は、望ましくない免疫反応及び／又は炎症の抑制等、適合的に環境との共形接触を確立するように、過渡デバイスの化学組成を選択的に調整する手段を提供する。
【０１４０】
[0140]本明細書に開示の過渡電子デバイスを作製及び使用する方法を実施することによって、本明細書に開示の過渡電子デバイスのすべての実施形態を生成又は利用するようにしてもよい。
【０１４１】
[0141]一態様において、受動過渡電子デバイスを使用する方法は、基板と、当該基板により支持された１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント、１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント、又は１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント及び１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントで、選択的に変態可能な材料を単独で含む、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントとを備えた上記受動過渡電子デバイスであり、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントが、外部又は内部刺激に応答して事前選択過渡性プロファイルを有しており、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントの少なくとも一部の変態が、外部又は内部刺激に応じた事前選択時間又は事前選択速度での当該受動過渡電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらし、当該プログラム可能な変態が、第１の状態から第２の状態への当該受動過渡電子デバイスの機能の変化をもたらす、上記受動過渡電子デバイスを用意するステップと、上記受動過渡電子デバイスを外部又は内部刺激に曝露することによって、当該受動過渡電子デバイスをプログラム可能に変態させるステップと、を含む。
【０１４２】
[0142]一態様において、能動誘発過渡電子デバイスを使用する方法は、基板と、当該基板により支持された１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント、１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント、又は１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント及び１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントで、選択的に変態可能な材料を単独で含み、外部又は内部刺激に応答して事前選択過渡性プロファイルを有する、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントと、ユーザ起動の外部トリガ信号に応答するとともに、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントに対して動作可能に接続されたアクチュエータとを備えた上記能動誘発過渡電子デバイスであり、当該デバイスによる外部トリガ信号の受信により、アクチュエータが、内部又は外部刺激に応じた１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントの少なくとも一部の変態を直接的又は間接的に開始することによって、外部トリガ信号に応じた当該能動誘発過渡電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらし、当該プログラム可能な変態が、第１の状態から第２の状態への当該能動誘発過渡電子デバイスの機能の変化をもたらす、上記能動過渡電子デバイスを用意するステップと、上記能動誘発過渡電子デバイスを外部又は内部刺激に曝露することによって、当該能動誘発過渡電子デバイスをプログラム可能に変態させるステップと、を含む。
【０１４３】
[0143]一態様において、過渡電子デバイスを作製する方法は、デバイス基板を用意するステップと、当該デバイス基板上に１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント、１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント、又は１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント及び１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントを設けるステップであって、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントが、選択的に変態可能な材料を単独で含み、外部又は内部刺激に応答して事前選択過渡性プロファイルを有する、ステップであり、これにより上記過渡電子デバイスを生成する、ステップと、を含み、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントの少なくとも一部の変態が、外部又は内部刺激に応じた事前選択時間又は事前選択速度での上記受動過渡電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらし、当該プログラム可能な変態が、第１の状態から第２の状態への上記受動過渡電子デバイスの機能の変化をもたらす。
【０１４４】
[0144]一実施形態において、選択的に変態可能な材料は、Ｍｇ、Ｗ、Ｆｅ、並びにＡｌ、Ａｇ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｙ、Ｚｎ、及びＺｒから成る群から選択された１つ又は複数の付加的な材料とのＭｇの合金であり、当該合金の１つ又は複数の付加的な材料が１０重量％以下の濃度を有する、合金、及び１つ又は複数の希土類元素とのＭｇの合金であり、当該合金の１つ又は複数の希土類元素が１０重量％以下の濃度を有する、合金から成る群から選択されている。
【０１４５】
[0145]一実施形態において、選択的に変態可能な材料は、Ｓｉ、Ｇａ、ＧａＡｓ、及びＺｎＯから成る群から選択されている。
【０１４６】
[0146]いくつかの製造プロセスにおいて、デバイス基板上に１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント、１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント、又は１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント及び１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントを設けるステップは、デバイスコンポーネントのアセンブリを製造基板上に製造することであって、デバイスコンポーネントのアセンブリが、１つ若しくは複数の単結晶無機半導体構造、１つ若しくは複数の誘電体構造、又は１つ若しくは複数の金属導体構造を備えることと、デバイスコンポーネントのアセンブリの少なくとも一部を製造基板からデバイス基板に移送することとを含む。一実施形態において、製造基板上のデバイスコンポーネントは、単結晶Ｓｉ、Ｇａ、又はＧａＡｓを含む。別の実施形態において、製造基板上のデバイスコンポーネントは、ＳｉＯ２を含む。
【０１４７】
[0147]一実施形態において、過渡電子デバイスを作製する方法は、選択的に変態可能な材料を含む１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントを、デバイスコンポーネントのアセンブリを有するデバイス基板上に設けるステップをさらに含む。例えば、一実施形態において、選択的に変態可能な材料を含む１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントを、デバイスコンポーネントのアセンブリを有するデバイス基板上に設けるステップは、溶液処理技術を用いて実行する。別の実施形態において、選択的に変態可能な材料を含む１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントを、デバイスコンポーネントのアセンブリを有するデバイス基板上に設けるステップは、電気流体力学印刷を用いて実行する。
【０１４８】
[0148]いくつかの実施形態において、デバイスコンポーネントのアセンブリを製造基板上に製造するステップは、半導体製造工場において実行する。例えば、製造基板は、半導体ウェハ基板、ガラスプレート型基板、又はシリコンオンインシュレータ基板であってもよい。いくつかの実施形態において、デバイスコンポーネントのアセンブリを製造基板上に製造するステップは、化学的気相成長、物理的気相成長、エピタキシャル成長、原子層堆積、電気化学析出、及び分子線エピタキシから成る群から選択された１つ又は複数の高温堆積技術を用いて実行する。デバイスコンポーネントのアセンブリを製造基板上に製造するステップは、ＵＳ  ＦＥＤ  ＳＴＤ  ２０９Ｅ、ＩＳＯ  １４６４４−１、又はＢＳ  ５２９５クリーンルーム規格等の公認規格によるクリーンルーム条件下で実行するようにしてもよい。鋳造処理を用いる本発明の実施形態は、有用なデバイス形式及びレイアウトにて単結晶シリコン及びＳｉＯ２等の高品質半導体及び誘電体材料を利用可能とするのに有益である。例えば、いくつかの実施形態において、本発明の方法は、製造工場において実行するいくつかの処理ステップ（例えば、特定のデバイス設計の高品質単結晶シリコン及びＳｉＯ２デバイス要素の製造）と、溶液相処理等の非鋳造技術を用いて実行する他の処理ステップとを伴う混成プロセスを含む。この混成手法では、非鋳造技術により可能となった様々な選択的に変態可能な材料の統合の柔軟性によって、鋳造を用いた技術により生成された高品質材料の利用可能性を活用する。
【０１４９】
[0149]いくつかの実施形態において、デバイスコンポーネントのアセンブリを製造基板上に製造するステップは、１つ若しくは複数の高温ドーピング技術並びに／又は１つ若しくは複数の高温アニーリング技術を用いて実行する。いくつかの実施形態において、デバイスコンポーネントのアセンブリを製造基板上に製造するステップは、製造基板により支持された完全処理の基本要素又は回路素子を生成することを含む。
【０１５０】
[0150]いくつかの実施形態において、デバイスコンポーネントのアセンブリを製造基板上に製造するステップは、フォトリソグラフィ又はエッチング技術を用いて実行する。
【０１５１】
[0151]いくつかの実施形態において、デバイスコンポーネントのアセンブリを製造基板上に製造するステップは、それぞれ１ミクロン以下の厚さを単独で有する製造基板上の１つ又は複数の単結晶シリコン半導体構造、それぞれ１ミクロン以下の厚さを単独で有する製造基板上の１つ又は複数のＳｉＯ２構造、及びそれぞれ５ミクロン以下の厚さを単独で有する製造基板上の１つ又は複数の金属構造から成る群から選択された１つ又は複数の構造を生成することを含む。一実施形態において、デバイスコンポーネントのアセンブリを製造基板上に製造するステップは、（１）例えばフォトリソグラフィ及びエッチング処理によって、製造基板により支持された１つ又は複数の単結晶シリコン半導体構造を横方向に規定することと、（２）例えば化学的又は物理的堆積によって、１つ又は複数の金属構造を製造基板上に堆積させることと、（３）１つ又は複数のＳｉＯ２構造を成長させることとを含む。
【０１５２】
[0152]一実施形態において、過渡電子デバイスを作製する方法は、１つ若しくは複数の単結晶無機半導体構造、１つ若しくは複数の金属導体構造、又は１つ若しくは複数の誘電体構造の少なくとも一部を選択的に変態可能な材料で置き換えるステップをさらに含む。例えば、一実施形態において、１つ若しくは複数の単結晶無機半導体構造、１つ若しくは複数の金属導体構造、又は１つ若しくは複数の誘電体構造の少なくとも一部を選択的に変態可能な材料で置き換えるステップは、半導体製造工場において実行しない。
【０１５３】
[0153]いくつかの実施形態において、１つ若しくは複数の単結晶無機半導体構造、１つ若しくは複数の金属導体構造、又は１つ若しくは複数の誘電体構造の少なくとも一部を選択的に変態可能な材料で置き換えるステップは、溶液処理を用いて実行する。他の実施形態において、１つ若しくは複数の単結晶無機半導体構造、１つ若しくは複数の金属導体構造、又は１つ若しくは複数の誘電体構造の少なくとも一部を選択的に変態可能な材料で置き換えるステップは、電気流体力学印刷を用いて実行する。
【０１５４】
[0154]一実施形態において、過渡電子デバイスを作製する方法は、１つ又は複数の金属導体構造の少なくとも一部を１つ又は複数の選択的に変態可能な金属導体材料で置き換えるステップを含む。
【０１５５】
[0155]いくつかの実施形態において、１つ又は複数の金属導体構造は、Ｍｇ、Ｗ、Ｆｅ、並びにＡｌ、Ａｇ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｙ、Ｚｎ、及びＺｒから成る群から選択された１つ又は複数の付加的な材料とのＭｇの合金であり、当該合金の１つ又は複数の付加的な材料が１０重量％以下の濃度を有する、合金、及び１つ又は複数の希土類元素とのＭｇの合金であり、当該合金の１つ又は複数の希土類元素が１０重量％以下の濃度を有する、合金から成る群から選択された選択的に変態可能な金属で置き換える。
【０１５６】
[0156]一実施形態において、過渡電子デバイスを作製する方法は、Ａｕ又はＡｌを含む１つ又は複数の金属導体構造の少なくとも一部を選択的に変態可能な材料で置き換えるステップを含む。
【０１５７】
[0157]いくつかの実施形態において、過渡電子デバイスを作製する方法は、デバイスコンポーネントのアセンブリの少なくとも一部を製造基板から解放するステップをさらに含む。例えば、デバイスコンポーネントのアセンブリの少なくとも一部を製造基板から解放するステップは、１つ又は複数の単結晶無機半導体構造、１つ又は複数の誘電体構造、及び１つ又は複数の金属導体構造を少なくとも部分的に切り落とすことにより実行するようにしてもよい。切り落としは、１つ又は複数の単結晶無機半導体構造、１つ又は複数の誘電体構造、及び１つ又は複数の金属導体構造の直下のエッチングにより実現するようにしてもよい。
【０１５８】
[0158]一実施形態において、製造基板は、シリコンオンインシュレータ基板であり、この方法は、シリコンオンインシュレータ基板の埋め込み酸化層を少なくとも部分的にエッチングすることによって、１つ又は複数の単結晶無機半導体構造、１つ又は複数の誘電体構造、及び１つ又は複数の金属導体構造を少なくとも部分的に切り落とすことを含む。
【０１５９】
[0159]一実施形態において、デバイスコンポーネントのアセンブリの少なくとも一部を製造基板から解放するステップは、１つ又は複数の単結晶無機半導体構造、１つ又は複数の誘電体構造、及び１つ又は複数の金属導体構造の少なくとも一部を製造基板から持ち上げるマイクロ転写によって実行する。いくつかの実施形態において、マイクロ転写では、１つ又は複数の単結晶無機半導体構造、１つ又は複数の誘電体構造、及び１つ又は複数の金属導体構造を製造基板に接続している１つ又は複数のアンカーを粉砕することによって持ち上げを可能とする。
【０１６０】
[0160]一実施形態において、マイクロ転写は、乾式の接触転写である。マイクロ転写技術は、１つ又は複数の単結晶無機半導体構造、１つ又は複数の誘電体構造、及び１つ又は複数の金属導体構造の少なくとも一部を共形転写デバイスの接触面と接触させることであって、１つ又は複数の単結晶無機半導体構造、１つ又は複数の誘電体構造、及び１つ又は複数の金属導体構造の少なくとも一部を接触面に付着させることと、接触面に付着した１つ又は複数の単結晶無機半導体構造、１つ又は複数の誘電体構造、及び１つ又は複数の金属導体構造の当該部分を有する共形転写デバイスを移動させることによって持ち上げを可能とすることとを含んでいてもよい。
【０１６１】
[0161]いくつかの実施形態において、マイクロ転写技術は、接触面に付着した１つ又は複数の単結晶無機半導体構造、１つ又は複数の誘電体構造、及び１つ又は複数の金属導体構造の少なくとも一部に対して、デバイス基板の受容面を接触させることと、共形転写デバイスの接触面と１つ又は複数の単結晶無機半導体構造、１つ又は複数の誘電体構造、及び１つ又は複数の金属導体構造とを分離することによって、１つ又は複数の単結晶無機半導体構造、１つ又は複数の誘電体構造、及び１つ又は複数の金属導体構造をデバイス基板の受容面に転写することとをさらに含む。いくつかの実施形態において、共形転写デバイスは、エラストマスタンプである。
【０１６２】
[0162]いくつかの実施形態において、過渡電子デバイスを作製する方法は、ユーザ起動の外部トリガ信号に応答するとともに、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントに対して動作可能に接続されたアクチュエータを用意するステップをさらに含み、上記デバイスによる外部トリガ信号の受信により、アクチュエータは、内部又は外部刺激に応じた１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントの少なくとも一部の変態を直接的又は間接的に開始することによって、外部トリガ信号に応じた過渡電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらす。
【０１６３】
[0163]いくつかの実施形態において、過渡電子デバイスを作製する方法は、ユーザ起動の外部トリガ信号を受信する受信機を用意するステップをさらに含み、当該受信機は、ユーザ起動の外部トリガ信号に応答して１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントの少なくとも一部の変態を開始するようにアクチュエータに対して動作可能に接続されている。例えば、アクチュエータは、送信機と単方向又は双方向に連通し、送信機が、アクチュエータに動作可能に接続されたデバイスの受信機に対して、ユーザ起動の外部トリガ信号を供給するようになっていてもよい。
【０１６４】
[0164]いくつかの実施形態において、過渡電子デバイスを作製する方法は、無機半導体コンポーネントのうちの１つ若しくは複数又は金属導体コンポーネントのうちの１つ若しくは複数を少なくとも部分的に封入する封入材料を用意することをさらに含む。例えば、無機半導体コンポーネントのうちの１つ若しくは複数又は金属導体コンポーネントのうちの１つ若しくは複数を少なくとも部分的に封入する封入材料を用意するステップは、溶液処理を用いて実行するか、又はスピン鋳造若しくはスピンコーティングを用いて実行する。
【０１６５】
[0165]いくつかの実施形態において、封入材料は、選択的に除去可能な材料を含む。例示的な封入材料としては、ＭｇＯ、シルク、コラーゲン、ゼラチン、ＰＬＧＡ、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ＰＬＡ、ＳｉＯ２、ポリ無水物（ポリエステル）、ポリヒドロキシアルカン酸（ＰＨＡ）、及びポリリン酸から成る群から選択された材料が挙げられる。一実施形態において、封入材料は、シルクを含む。
【０１６６】
[0166]いくつかの実施形態において、デバイス基板は、選択的に除去可能な材料を含む。例えば、デバイス基板は、生体適合性、生体再吸収性、又は生態適合性の材料を含んでいてもよい。一実施形態において、デバイス基板は、ポリマー、又はシルク、コラーゲン、ゼラチン、ＰＬＧＡ、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ＰＬＡ、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ポリ無水物（ポリエステル）、ポリヒドロキシアルカン酸（ＰＨＡ）、及びポリリン酸から成る群から選択された材料を含む。一実施形態において、デバイス基板は、シルクを含む。
【０１６７】
[0167]いくつかの実施形態において、過渡電子デバイスを作製する方法は、事前選択過渡性プロファイルを決定するとともに、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの組成及び物理的寸法を選択することによって、事前選択過渡性プロファイルを提供するステップをさらに含む。
【０１６８】
[0168]いくつかの実施形態において、過渡電子デバイスを作製する方法は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの厚さ又は形態を選択することによって、事前選択過渡性プロファイルを提供するステップをさらに含む。
【０１６９】
[0169]いくつかの実施形態において、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントはそれぞれ、選択的に変態可能な材料を単独で含む。
【０１７０】
[0170]本明細書において、「分解性の基板上で空間的に配置」は、基板の表面積全体で要素（例えば、デバイスコンポーネント）を分散させることによって、各要素が異なる位置となるようにすることを表す。要素間の間隔は、均一又は可変とすることができる。いくつかの実施形態において、要素は、例えば２Ｄ（２次元）アレイ等、要素間の間隔が等しい規則的なアレイパターンにて空間的に配置されている。いくつかの実施形態において、要素は、線状（例えば、１Ｄ（１次元）アレイ）にて空間的に配置されている。有用な空間配置としては、要素の規則的な分散及び不規則な分散が挙げられる。
【０１７１】
[0171]いくつかの実施形態においては、過渡デバイスの形状を用いることにより、伸縮性、可撓性、一致性、及び／又は圧縮性を提供するようにしてもよい。一実施形態において、これらのデバイスは、材料自体を大きくひずませることなく大きな機械的変形を幾何学的に受け入れ可能な構造的形状に構成された無機半導体材料を展開するようにしてもよい。例えば、デバイスの固いアイランドを接続しているブリッジは、起伏、座屈、蛇行、又は曲折していてもよく、米国特許出願第１１／８５１，１８２号（米国特許出願公開第２００８／０１５７２３５号）、米国特許出願第１２／４０５，４７５号（米国特許出願公開第２０１０／０５９８６３号）、及び米国特許出願第１２／３９８，８１１号（米国特許出願公開第２０１０／０００２４０２号）に詳しく記載されている通りであり、それぞれを本明細書に援用する。
【０１７２】
[0172]一実施形態において、本明細書に開示のデバイスは、米国特許出願第１１／８５１，１８２号、米国特許出願第１２／４０５，４７５号、及び／又は米国特許出願第１２／３９８，８１１号に開示されているような１つ又は複数の伸縮性コンポーネントを備え、これらに開示のプロセスのうちの１つ又は複数により作製される。米国特許出願第１１／８５１，１８２号、米国特許出願第１２／４０５，４７５号、及び米国特許出願第１２／３９８，８１１号は、本明細書に援用する。
【０１７３】
[0173]任意特定の理論による制約を望むことなく、本明細書に開示のデバイス及び方法に関する基本的な原理の信用又は理解に関し、本明細書において議論するようにしてもよい。任意の機構の説明又は仮説が究極的に正確であったとしても、本発明の一実施形態に効力があって、有用となり得ることが認識される。
【図面の簡単な説明】
【０１７４】
【図１】ＺｎＯ、Ｍｇ、ＭｇＯ、及びシルクに基づく過渡薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及び機械的エネルギーハーベスタ（ＭＥＨ）／ひずみゲージの材料及び設計を示した図であって、ａ）全体が水溶性の材料であるＺｎＯ（半導体／圧電）、Ｍｇ（導体）、ＭｇＯ（絶縁体）、シルク（基板）から成る過渡ＺｎＯ  ＴＦＴ及びＭＥＨ／ひずみゲージの模式図、ｂ）シルク基板上のＺｎＯ  ＴＦＴ及びＭＥＨの集合の写真であり、ポリイミド（ＰＩ）フィルム（Ｋａｐｔｏｎ、１２．５μｍ、Ｄｕｐｏｎ、ＵＳＡ）製の高分解能シャドーマスクを通してすべての電子材料を堆積した、写真、ｃ）室温での脱イオン水への浸漬後の様々な時間におけるシルク上のＺｎＯ  ＴＦＴ及びＭＥＨのアレイの画像集合である。
【図２】水溶性の電子材料及びデバイスの溶解動力学を示した図であって、ａ）室温で脱イオン水に浸漬した曲折トレースのＺｎＯ（２００ｎｍ）の溶解中の様々な時間において収集した一連の光学顕微鏡像、ｂ）溶解中の様々な時間における代表的なＺｎＯ  ＴＦＴの画像であり、すべてのコンポーネントが完全に溶解した、画像、ｃ）水への浸漬後の様々な時間におけるＭｇＯ（５００ｎｍ）で封入したＺｎＯ  ＴＦＴの電気的特性における分解の実験結果であり、線形目盛りの伝達曲線（左）並びにドレイン電圧及びゲート電圧がそれぞれＶｄ＝０．１Ｖ、Ｖｇ＝５Ｖでのドレイン電流（Ｉｄ）及び最大相互コンダクタンス（左）によって、デバイスの動作が約３時間安定した後、特性が約４５分で速やかに劣化したことを示した、結果である。
【図３】ＺｎＯ  ＴＦＴ及びＭＥＨの電気的特性を示した図であって、ａ）シルク基板上のＺｎＯ  ＴＦＴのアレイの画像であり、デバイスにＭｇ（ソース、ドレイン、及びゲート電極）、ＺｎＯ（活性層）、及びＭｇＯ（ゲート誘電体）を用いた、画像、ｂ）チャネル構成の規定後（上）及び製造完了後（下）のＴＦＴの光学顕微鏡写真、ｃ）様々なゲートバイアスにおける通常のデバイスの電流−電圧特性、ｄ）様々なドレイン電圧における線形目盛りの伝達曲線（左）並びにドレイン電圧０．１Ｖ（右）での線形目盛り（赤）及び対数目盛り（青）の伝達曲線、ｅ）シルク基板上のＺｎＯ  ＭＥＨのアレイの光学像、ｆ）曲げサイクル中の出力電圧対時間及び出力電流対時間、ｇ）直列に接続されたＺｎＯストリップ及び圧縮下のデバイスが座屈する理論的形状の模式図である。
【図４】ａ）様々な溶液であるリン酸緩衝液（ＰＢＳ、ｐＨ４、青）、ＤＩ（脱イオン）水（黒）、ウシ血清（赤）における溶解中の時間の関数としてのＺｎＯ薄膜の厚さの実験的（Ｅ）及び理論的（Ｔ）変化、ｂ）デバイスレベルでの溶解動力学を調査するためのＺｎＯ  ＴＦＴの画像及び回路図、ｃ）図２ｃの右枠の伝達曲線に対応する計算移動度（赤）及びオン／オフ比（青）、ｄ）様々なチャネル長及びゲートバイアスにおける幅正規化オン状態抵抗を示した図である。
【図５】ａ）ＺｎＯストリップのアレイの模式図、並びに単一ストリップの上面図及び側面図、ｂ）シルク基板上のＺｎＯストリップの座屈アレイの模式図、ｃ）ＺｎＯ  ＭＥＨの様々な層における膜系統及びデバイスの中性機械的平面の概略図である。
【図６】ａ）好適な配向を標識化（００２）したＺｎＯ薄膜のＸ線回折パターン、ｂ）スパッタリングしたＺｎＯ薄膜の上面走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像及びはめ込み断面像、ｃ）ｄ３３測定の典型的なバイアスプロファイル（詳細はＳＩ）、ｄ）ＺｎＯ薄膜に印加された電圧の関数としての測定変位を示した図である。
【図７】ハンクス溶液（ＲＴ（室温）でｐＨ５、７．４、及び８並びに３７℃でｐＨ７．４）及びＤＩ水における溶解中の時間の関数としての蛇行薄膜トレースの抵抗変化を示した図であって、（ａ）Ｍｇ（３００ｎｍ）、（ｂ）ＡＺ３１Ｂ  Ｍｇ合金（３００ｎｍ）、（ｃ）スパッタリング堆積Ｗ（１５０ｎｍ）、（ｄ）Ｚｎ（３００ｎｍ）、（ｅ）Ｍｏ（４０ｎｍ）、（ｆ）ＣＶＤ  Ｗ（１５０ｎｍ）、（ｇ）Ｆｅ（１５０ｎｍ）の場合であり、（ａ）〜（ｇ）が同じ凡例を共有した図、並びにＲＴでのＤＩ水における溶解中の時間の関数としての類似トレースの厚さ変化を示した図であって、（ｈ）Ｍｇ、ＡＺ３１Ｂ  Ｍｇ合金、及びＺｎ、（ｉ）スパッタリング堆積Ｗ、Ｍｏ、及びＦｅの場合である。
【図８】ＤＩ水におけるＭｇ溶解のマイクロ構造及び界面化学の変化を示した図であって、（ａ）〜（ｄ）光学像、（ｅ）〜（ｈ）断面図をはめ込んだＳＥＭ像、（ｉ）回折パターン及び格子縞を含むＴＥＭ明視野像、（ｊ）、（ｋ）ＸＰＳデータである。
【図９】ＤＩ水における溶解中のＡＺ３１Ｂ  Ｍｇ合金のマイクロ構造及び界面化学の変化を示した図であって、（ａ）〜（ｄ）光学像、（ｅ）〜（ｈ）断面図をはめ込んだＳＥＭ像、（ｉ）回折パターン及び格子縞を含むＴＥＭ明視野像、（ｊ）、（ｋ）ＸＰＳデータである。
【図１０】ＤＩ水におけるスパッタリングＷ溶解のマイクロ構造及び界面化学の変化を示した図であって、（ａ）〜（ｄ）光学像、（ｅ）〜（ｈ）断面図をはめ込んだＳＥＭ像、（ｉ）回折パターン及び格子縞を含むＴＥＭ明視野像、（ｊ）、（ｋ）ＸＰＳデータである。
【図１１】ＤＩ水におけるＭｏ溶解のマイクロ構造及び界面化学の変化を示した図であって、（ａ）〜（ｄ）光学像、（ｅ）〜（ｈ）断面図をはめ込んだＳＥＭ像、（ｉ）回折パターン及び格子縞を含むＴＥＭ明視野像、（ｊ）、（ｋ）ＸＰＳデータである。
【図１２】ＤＩ水におけるＺｎ溶解のマイクロ構造及び界面化学の変化を示した図であって、（ａ）〜（ｄ）光学像、（ｅ）〜（ｈ）断面図をはめ込んだＳＥＭ像、（ｉ）回折パターン及び格子縞を含むＴＥＭ明視野像、（ｊ）、（ｋ）ＸＰＳデータである。
【図１３】ＤＩ水におけるＦｅ溶解のマイクロ構造及び界面化学の変化を示した図であって、（ａ）〜（ｄ）光学像、（ｅ）〜（ｈ）断面図をはめ込んだＳＥＭ像、（ｉ）回折パターン及び格子縞を含むＴＥＭ明視野像、（ｊ）、（ｋ）ＸＰＳデータである。
【図１４】（ａ）ｎチャネルＭＯＳＦＥＴの形状、（ｂ）〜（ｆ）過渡金属コンタクトとしてＭｇ、ＡＺ３１Ｂ  Ｍｇ合金、Ｚｎ、Ｗ、及びＭｏをそれぞれ備えたｎチャネルＭＯＳＦＥＴの機能劣化を示した図である。
【図１５】ｎチャネルＭＯＳＦＥＴの金属コンタクトの溶解を示した図であって、（ａ）Ｍｇ、（ｂ）ＡＺ３１Ｂ  Ｍｇ合金、（ｃ）Ｚｎ、（ｄ）Ｗ、（ｅ）Ｍｏである。
【図１６】ハンクス溶液（ＲＴでｐＨ７．４）における溶解時のｎチャネルＭＯＳＦＥＴにおけるドープＳｉ及びＳｉＯ２ゲート酸化物の厚さ変化を示した図である。
【図１７】スパッタリング条件がＷ（１５０ｎｍ）の溶解速度に及ぼす影響を示した図である。
【図１８】（ａ）過渡１次バッテリシステムの模式図、（ｂ）３つの異なる過渡金属カソードを備えたデバイスの予備性能、（ｃ）直列に接続された４つの過渡Ｍｇ−Ｆｅバッテリにより給電された無線回路の出力、（ｄ）時間の関数としてのＭｇ−Ｆｅバッテリにより給電された無線回路の周波数及び電力を示した図である。
【図１９】ビーコン回路におけるＲＦ誘発機能過渡性を示した図である。
【図２０】回路全体のＲＦ誘発過渡性を示した図である。
【図２１】（ａ）性能評価のための単一Ｍｇ−Ｘセルバッテリの構成、（ｂ）定電流（０．１ｍＡ／ｃｍ２）でのＭｇ−Ｘバッテリの放電挙動、（ｃ）放電電流密度がＭｇ−Ｍｏバッテリの性能に及ぼす影響、（ｄ）アノード−カソード間隔がＭｇ−Ｍｏバッテリの性能に及ぼす影響、（ｅ）Ｍｇ−Ｍｏバッテリの放電（放電電流密度０．１ｍＡ／ｃｍ２）進行中の分解の様々な段階におけるＭｇ箔の光学像を示した図である。
【図２２−１】（ａ）４つの直列Ｍｇ−Ｍｏセルから成るバッテリパックの構成、（ｂ）バッテリの光学像、（ｃ）放電挙動（０．１ｍＡ／ｃｍ２）、（ｄ）電解質を閉じ込める上部多孔質ポリ無水物カバー、（ｅ）バッテリの溶解を示した図である。
【図２２−２】アノード、カソード、及び電解質を少なくとも部分的に囲むパッケージングコンポーネントを備えた過渡電気化学デバイスの模式図であって、電解質区画と流体連通した貯蔵区画は、電気化学デバイスの放電前の電解質を保持することによって、溶解反応に起因する過渡性を防止する。
【図２３】（ａ）無線回路の設計、（ｂ）信号解析器により無線で受信された無線信号、（ｃ）無線回路のバッテリ給電動作、（ｄ）赤色ＬＥＤのバッテリ給電動作を示した図である。
【図２４】ポリ無水物の合成及び分解方法を示した図である。
【図２５】（ａ）ポリ無水物フィルム（約８０°）、（ｂ）多孔質ポリ無水物フィルム（４５°）の接触角測定結果と、（ｃ）水バリアとしての多孔質ポリ無水物フィルムの有効性とを示した図であって、空気中に垂下したフィルムは、最大１８時間にわたって漏れなく色付きリン酸緩衝生理食塩水を保持する（生理食塩水は、観察プロセス中に同時に、空気中に蒸散する）。
【図２６】生理的温度（３７℃）でのリン酸緩衝液（ＰＢＳ、１Ｍ、ｐＨ７．４、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、ＵＳＡ）における様々な浸漬時間としての０時間（左上）、８時間（左中）、１６時間（左下）、及び２４時間（右下）にわたり位相敏感顕微鏡法を用いて大面積で調査した単結晶シリコンナノ膜（Ｓｉ  ＮＭ、ＵＩＵＣロゴ、約１００ｎｍ厚）の溶解挙動を示した図であって、測定の各段階のラインスキャンプロファイルを右中に示し、試験構造の分解模式図は、ガラス基板上のエポキシフィルム上のＳｉ  ＮＭを示している（右上）。
【図２７】（ａ）透過モードで動作する回折位相顕微鏡法（ＤＰＭ）の実験設定を示した図である。
【図２８】（ａ）様々な浸漬時間としての０時間（左上）、８時間（右上）、１６時間（右下）、及び２４時間（左下）それぞれにわたる体温（３７℃）でのＰＢＳ（１Ｍ、ｐＨ７．４）におけるＳｉ  ＮＭ（正方形ドットのアレイ、３μｍ×３μｍ×１００ｎｍ）の溶解運動学を示したＡＦＭ像集合、（ｂ）０時間（黒）、８時間（赤）、１６時間（青）、及び濃シアン（２４時間）それぞれについて（ａ）の結果から導出したＳｉ  ＮＭの厚さプロファイルを示した図である。
【図２９】（ａ）ＤＰＭ及び（ｂ）ＡＦＭにより測定した０時間（左上）、８時間（右上）、１６時間（右下）、及び２４時間（左下）それぞれにわたる生理的温度（３７℃）でのウシ血清（ｐＨ約７．４）における溶解の様々な段階でのＳｉ  ＮＭの画像、（ｃ）ＤＰＭ像（ａ）及び（ｄ）ＡＦＭ像（ｂ）から導出した厚さプロファイル（０時間（黒）、８時間（赤）、１６時間（青）、２４時間（濃シアン））、（ｅ）体温（３７℃）でのＰＢＳ（青、１Ｍ、ｐＨ約７．４）及びウシ血清（赤、ｐＨ約７．４）における様々な浸漬時間後の蛇行形状Ｓｉ  ＮＭ抵抗の理論的な抵抗変化（線）及び測定した抵抗変化（記号）を示した図である。
【図３０】様々な溶液におけるＳｉ  ＮＭの溶解時間の関数としての理論的な厚さ変化（Ｔ、線）及び実験的な厚さ変化（Ｅ、記号）を示した図であって、（ａ）水道水（ｐＨ約７．８）、脱イオン水（ＤＩ、ｐＨ約８．１）、及び天然水（ｐＨ約７．４）、（ｂ）室温でのコーク（ｐＨ約２．６）及び（ｃ）牛乳（ｐＨ約６．４）、（ｄ）日光（赤）及びＵＶ光（青）への曝露中の溶解挙動の調査結果である。
【図３１】時間の関数としての厚さ変化により規定した、生理的温度（３７℃）での緩衝水溶液（０．１Ｍ、ｐＨ７．４）におけるリン及びホウ素ドープＳｉ  ＮＭ（３μｍ×３μｍ×７０ｎｍ）の溶解動力学を示した図であって、（ａ）２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により測定したリン（左）及びホウ素（右）のドーパント濃度、（ｂ）生理的温度（３７℃）でのリン酸緩衝液（０．１Ｍ、ｐＨ７．４、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、ＵＳＡ）における浸漬中のリン（左）及びホウ素（右）のドーパント濃度を変えた（１０１７ｃｍ−３（黒）、１０１９ｃｍ−３（赤）、１０２０ｃｍ−３（青））Ｓｉ  ＮＭの溶解速度の理論的結果（Ｔ、線）及び実験的結果（Ｅ、記号）、（ｃ）ドーパント濃度の関数としてのリン（左）及びホウ素（右）の計算した溶解速度（線、黒）及び測定した溶解速度（星、赤）である。
【図３２】（ａ）３７℃でのリン酸緩衝液（０．１Ｍ、ｐＨ７．４）においてリンドープＳｉ  ＮＭ（約３５ｎｍ）により形成した曲折トレースの抵抗変化、（ｂ）様々な段階としてのＳｉ  ２ｐ（左）及びＯ  １ｓ（右）における体温（３７℃）でのリン酸緩衝液（０．１Ｍ、ｐＨ７．４）における浸漬中のＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）によるリンドープＳｉ  ＮＭ（約３５ｎｍ）の表面分析を示した図である。
【図３３】Ｓｉ  ＮＭに関連する分解及び細胞毒性の体外細胞培養評価を示した図であって、（ａ）Ｓｉ  ＮＭ上の細胞培養の試験構造の模式図、（ｂ）乳がん細胞の培養中のＳｉ  ＮＭの測定した厚さ変化、（ｃ）（ｂ）の結果に対応した４日間にわたる細胞付着Ｓｉ  ＮＭの溶解挙動を示した微分干渉コントラスト（ＤＩＣ）像、（ｄ）１日、５日、及び１０日それぞれでのＳｉ  ＮＭ上の生死判定キットを用いた細胞生存性を表す蛍光像集合、（ｅ）（ｄ）の生死判定キットにより定量化した経時的な生存細胞（緑）及び死亡細胞（赤）の両者の数であり、細胞は、分裂するために数が増え、より密集することによって死亡細胞の数も増えることになる（総生存細胞の割合として計算した１日、５日、及び１０日での細胞の生存性をはめ込み図示している）。
【図３４】（ａ）麻酔をかけたＢＡＬＢ／ｃマウスの背面ポケットに過渡電子材料を埋め込む段階的手順としての切開（右上）、埋め込み（右下）、及び縫合（左下）を示した図、並びに（ｂ）創傷治癒プロセスを示した画像集合である。
【図３５】（ａ）ＢＡＬＢ／ｃマウスの皮下背面領域に埋め込んだ過渡電子試験構造の画像、（ｂ）実体顕微鏡を用いて収集した代表的な皮膚組織の顕微鏡像、（ｃ）埋め込み後５週間のマウスからの皮膚片のＨ＆Ｅ（ヘマトキシリン−エオジン）染色を示した図である。
【図３６】５週間後のインプラント部位における組織の実体顕微鏡像であって、非手術（左上）、偽鍼手術（右上）、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）（左中、シルク）、ＨＤＰＥ（右中、シルク上のＳｉ）、ＨＤＰＥ（左下、シルク上のＭｇ）、及びＨＤＰＥ（右下、シルク上のＭｇＯ）を示した図である。
【図３７】５週間後に摘出し、マウスのＨＤＰＥにＨＤＰＥ及びサンプルの両者を担持したインプラント部位における組織の切片を示した図であって、非手術（左上）、偽鍼手術（右上）、ＨＤＰＥ（左中、シルク）、ＨＤＰＥ（右中、シルク上のＳｉ）、ＨＤＰＥ（左下、シルク上のＭｇ）、及びＨＤＰＥ（右下、シルク上のＭｇＯ）である。
【図３８】（ａ）５群の動物からの皮膚片のＨ＆Ｅ染色に基づく５週間での組織のスコア、（ｂ）５週間の埋め込み期間（１群当たりｎ＝８）後の偽鍼手術（黒）、シルク（緑）、シルク上のＳｉ（赤）、シルク上のＭｇ（青）、及びシルク上のＭｇＯ（紫）を埋め込んだマウスの体重変化、（ｃ）腋窩及び鰓流入領域リンパ節（ＤＬＮ）における細胞数を示した図である。
【図３９】搬送用ウェハ上に完全に製造し、ＰＤＭＳスタンプを用いて生体分解性のエラストマ上に転写した伸縮性の過渡電子回路を示した図であって、（ａ）搬送用ウェハ上に製造した後に切り落とし、（ｂ）ＰＤＭＳスタンプ等の転写デバイスにより取り上げ、スタックの底部からＤ−ＰＩ（希釈ポリイミド）を除去し、（ｃ）スタックをＰＯＣ（生体分解性のエラストマ）に転写し、スタックの上部からＤ−ＰＩを除去した状態の回路であり、添付の写真は、この技術を用いて製造したｐＭＯＳ、ｎＭＯＳ、及びＣＭＯＳデバイスを示している。
【図４０】例示的な過渡エレクトロニクスの伸縮性構造を示した図であって、（ａ）設計に対する３０％の伸縮性を示す実験結果、（ｂ）およそ４７％までの良好な伸縮性を示すモデリングである。
【図４１】伸縮性構造の調査に用いたある設計形状の（ａ）模式図及び（ｂ）写真、（ｃ）０％、１０％、２０％、及び３０％まで伸ばした個々のアイランドの一連の写真（約３８％まで伸ばしたアレイのモデリングでは、高ひずみ部は見られない）、（ｄ）伸張を維持したｐＭＯＳ及びｎＭＯＳ過渡デバイスの性能を示したプロットである。
【図４２】伸縮性の過渡ｐＨセンサを示した図であって、（ａ）蛇行Ｍｇ相互接続によりＡＣＦ接続部に接続されたＭｇコンタクト対、（ｂ）生体分解性のエラストマ（ＰＯＣ）上に配設された複数のＳｉナノリボン（Ｓｉ  ＮＲ）に対してＭｇコンタクトが適用され、Ｍｇコンタクト間の間隙により検知開口が形成された状態の分解図、（ｃ）ＭｇコンポーネントがＳｉＯ２封入材により覆われた状態、（ｄ）伸縮性の過渡ｐＨセンサにより収集した実験データのプロット、（ｅ）１時間にわたるＰＢＳ（ｐＨ７．４）でのｐＨセンサの溶解を示した写真である。
【図４３】完全生体分解性の薬物送達デバイスを示した図であって、（ａ）過渡加熱デバイス上に脂質安定薬を含む過渡薬物送達システムの模式図、（ｂ）加熱デバイスがＭｇ抵抗ヒータと、Ｍｇマイクロ波アンテナに結合された受電コイルとを備えた図、（ｃ）およそ９０°Ｃの最大温度に到達した加熱デバイスの赤外線画像、（ｄ）経時的な加熱により薬物を活性化した場合の蛍光強度の上昇を示した図である。
【図４４】分子量を９０ＫＤ〜７００ＫＤの範囲から選択したＮａ−ＣＭＣフィルムの良好な均一性を示した走査型電子顕微鏡画像であって、フィルムそれぞれは、１重量％のポリマー溶液として１０μｍの厚さまで鋳造している。
【図４５】無線温度決定のための過渡ＰＣＢ回路を示した図であって、（ｂ）過渡ＰＣＢ回路は、温度センサ及び電圧制御発振器に給電してアナログ信号をデジタル信号に変換する電力管理モジュールにエネルギーを供給するＲＦ電力ハーベスタを具備し、（ｄ）過渡ＰＣＢ回路は、Ｎａ−ＣＭＣ層間にポリオックス層を挟んで形成し、（ａ）ポリマースタックの両面には、Ｍｇ電極、ＳｉＯ２絶縁層、及び電子コンポーネントをパターン化し、（ｃ）例えば電子コンポーネントのピンは、過渡導電性ペーストによってＭｇ電極に接合している。
【図４６】図４５の過渡ＰＣＢ回路のサイズ及び可撓性を示した写真である。
【図４７】マイクロサイズの過渡金属粒子、水溶性の過渡ポリマー／樹脂、及び揮発性溶媒を含む過渡導電性ペーストの模式図であって、（ａ）過渡導電性ペーストを基板に塗布して硬化させ、当該硬化プロセスによりペーストの体積及び導電率を異方的に変化させた図、（ｂ）タングステン又は亜鉛マイクロ粒子を含む過渡導電性ペーストの断面図及び上面図である。
【図４８】伸縮性の導電性過渡相互接続、電気コンタクト、アンテナ、及び他の電気デバイスコンポーネントを形成するスクリーン印刷技術の模式図である。
【図４９】（ｃ）図４５の過渡無線温度センサを用いて、１２時間にわたるＵｒｂａｎａ、Ｉｌｌｉｎｏｉｓの屋外大気温度を監視した結果、（ｄ）窓の内側で過渡回路から３メートル離して配置した（ｅ）携帯型スペクトルアナライザのアンテナを通して捕捉した（ａ）、（ｂ）無線センサからの電力及び周波数データを示した図である。
【図５０】（ａ）過渡ＰＣＢ回路から１メートル離して配置したアンテナにより監視した（ｂ）周波数の関数としての過渡ハーベスタの電圧出力、（ｃ）ハーベスタにより支持されたＶＣＯの時間の関数としての電力及び周波数出力を示した図である。
【図５１】溶液（例えば、水）中の１５分間にわたる過渡ＰＣＢ回路の溶解の様子を示した図である。
【図５２】液体−ガス実施形態において能動誘発過渡性を示すＰＤＭＳチャンバ中の複数の過渡電極に接続された３モードＲＦトリガ回路を示した図である。
【図５３】（Ａ）多区画実施形態、（Ｂ）単一区画実施形態において能動誘発過渡性を示す模式図、（Ｃ）能動誘発容器を備えた過渡電子デバイスを使用する方法のフローチャートである。
【図５４】ヒドロゲル実施形態における能動誘発過渡性の模式図である。
【図５５】過渡材料のみを使用する製造順序にて、シリコンオンインシュレータウェハを用いて製造工場でバッチ製造した受動ＲＦＩＤ集積回路チップレットの（Ａ）上面図及び（Ｂ）上面斜視図である。
【図５６】ＲＦＩＤチップレットをその元のウェハからＰＭＭＡ及び希釈ポリイミド（ｄ−ＰＩ）で被膜した仮ハンドルウェハ上に転写した図であって、（Ａ）上面図、分解上面図、及び分解図に示す点線に沿った断面図、（Ｂ）上面斜視図である。
【図５７】過渡金属の最下層を図５６のｄ−ＰＩ層上に堆積してパターン化した図であって、（Ａ）上面図、分解上面図、及び分解図に示す点線に沿った断面図、（Ｂ）上面斜視図である。
【図５８】過渡平坦化誘電体層を図５７のサンプル上にスピンコート（すなわち、ポリマー又はスピンオンガラス）又は堆積（すなわち、ＰＥＣＶＤ  ＳｉＯ２）し、平坦化層を選択的にエッチングして相互接続点を広げた図であって、（Ａ）上面図、分解上面図、及び分解図に示す点線に沿った断面図、（Ｂ）上面斜視図である。
【図５９】アンテナを含む上部金属層を図５８の平坦化誘電体層上に堆積してパターン化し、開口により上下金属間の電気的接触を可能とし、平坦化層を誘電体として利用することによりキャパシタを形成した図であって、（Ａ）上面図、分解上面図、及び分解図に示す点線に沿った断面図、（Ｂ）上面斜視図である。
【図６０】封入層をデバイス全体に堆積した後、ｄ−ＰＩの仮保護層をデバイス上にパターン化するとともにＰＭＭＡをアセトン中で切り落としてデバイスを過渡基板上に転写し、ｄ−ＰＩ層をエッチング除去することにより完成した過渡ＲＦＩＤタグを露出させた図であって、（Ａ）上面図、分解上面図、及び分解図に示す点線に沿った断面図、（Ｂ）上面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０１７５】
[0235]一般的に、本明細書において使用する用語及び表現は、当業者に既知の標準テキスト、ジャーナル資料、及びコンテキストを参照することによって見出し得る当技術分野において承認されたそれぞれの意味を有する。以下の定義は、本発明の文脈におけるそれぞれの特定用途を明らかにするためのものである。
【０１７６】
[0236]「電気的溶解速度」（ＥＤＲ）は、溶解時の電気抵抗の変化から変換した、バルク材料層の有効厚さの変化速度を表す。ＥＤＲは、電気的特性の劣化を示すとともに実際の材料の構造的不規則性を考慮に入れた実効腐食速度であって、通例、電気的特性が腐食の不均一性の影響を受け易いため、従来の腐食速度からは逸脱する。「腐食速度」は、材料の一部がバルク材料から除去される速度を表す。例えば、腐食速度は、単位時間当たりに失われる材料の量（例えば、重量、体積、原子数、分子数等）として表されてもよい。腐食速度は、ｐＨ、温度、ＵＶ曝露、化学的曝露、電気的曝露、物理的摩耗等の周囲条件の影響を受ける場合がある。表現「前記選択的に変態可能な材料の腐食速度よりも高い電気的溶解速度（ＥＤＲ）を特徴とする」は、同じ外部又は内部刺激への曝露時等の類似条件下におけるＥＤＲの腐食速度との比較を表す。
【０１７７】
[0237]「機能層」は、何らかの機能をデバイスに付与する層を表す。例えば、機能層は、半導体コンポーネント、金属コンポーネント、誘電体コンポーネント、光学コンポーネント、圧電コンポーネント等を含んでいてもよい。或いは、機能層は、支持層により分離された複数の半導体層、金属層、又は誘電体層等の複数の層を含んでいてもよい。機能層は、電極又はアイランド間に延びる相互接続等の複数のパターン化要素を含んでいてもよい。また、機能層は、異成分から成っていてもよいし、不均質な１つ又は複数の特性を有していてもよい。「不均質な特性」は、空間的に変化し得ることによって、多層デバイス内の中性機械的平面の位置に影響を及ぼす物理的パラメータを表す。
【０１７８】
[0238]「構造層」は、例えばデバイスコンポーネントを支持、固定、及び／又は封入することによる構造的機能を付与する層を表す。本発明は、封入層、埋め込み層、接着層、及び／又は基板層等の１つ又は複数の構造層を有する過渡デバイスを含む。
【０１７９】
[0239]「半導体」は、極低温では絶縁体であるが、およそ３００ケルビンの温度では相当な導電率を有する任意の材料を表す。本明細書において、半導体という用語を使用するのは、マイクロエレクトロニクス及び電子デバイスの技術分野におけるこの用語の使用と整合することを意図している。有用な半導体としては、シリコン、ゲルマニウム、及びダイヤモンド等の元素半導体、並びにＳｉＣ、ＳｉＧｅ等のＩＶ族化合物半導体、ＡｌＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＢＮ、ＢＰ、ＢＡｓ、ＧａＳｂ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＩｎＮ、ＩｎＰ等のＩＩＩ−Ｖ族半導体、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ等のＩＩＩ−Ｖ族三元半導体合金、ＣｓＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＺｎＯ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＴｅ等のＩＩ−ＶＩ族半導体、ＣｕＣｌ等のＩ−ＶＩＩ族半導体、ＰｂＳ、ＰｂＴｅ、ＳｎＳ等のＩＶ−ＶＩ族半導体、ＰｂＩ２、ＭｏＳ２、ＧａＳｅ等の層半導体、及びＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ等の酸化物半導体等の化合物半導体が挙げられる。半導体という用語には、真性半導体と、ｐ型ドープ材料及びｎ型ドープ材料を有する半導体等、１つ又は複数の選択材料をドープすることによって、所与の用途又はデバイスに役立つ有益な電子的特性を与える外因性半導体とを含む。また、半導体という用語には、半導体及び／又はドーパントの混合物を含む複合材料を含む。いくつかの実施形態に役立つ具体的な半導体材料としては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、ダイヤモンド、フラーレン、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＡｌＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＩｎ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＳ、ＢＮ、ＢＰ、ＢＡｓ、Ａｓ２Ｓ３、ＧａＳｂ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＳｅ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＣｓＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、Ｃｄ３Ｐ２、Ｃｄ３Ａｓ２、Ｃｄ３Ｓｂ２、ＺｎＯ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＴｅ、Ｚｎ３Ｐ２、Ｚｎ３Ａｓ２、Ｚｎ３Ｓｂ２、ＺｎＳｉＰ２、ＣｕＣｌ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＦｅＯ、ＦｅＳ２、ＮｉＯ、ＥｕＯ、ＥｕＳ、ＰｔＳｉ、ＴｉＢｒ、ＣｒＢｒ３、ＳｎＳ、ＳｎＴｅ、ＰｂＩ２、ＭｏＳ２、ＧａＳｅ、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＨｇＩ２、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＣａＳ、ＣａＳｅ、ＳｒＳ、ＳｒＴｅ、ＢａＳ、ＢａＳｅ、ＢａＴｅ、ＳｎＯ２、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、Ｂｉ２Ｓ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｔｅ３、ＢｉＩ３、ＵＯ２、ＵＯ３、ＡｇＧａＳ２、ＰｂＭｎＴｅ、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＬｉＮｂＯ３、Ｌａ２ＣｕＯ４、Ｌａ０．７Ｃａ０．３ＭｎＯ３、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＭｎＴｅ、ＣｕＩｎＳｅ２、銅・インジウム・ガリウム・セレン（ＣＩＧＳ）、ＨｇＣｄＴｅ、ＨｇＺｎＴｅ、ＨｇＺｎＳｅ、ＰｂＳｎＴｅ、Ｔｌ２ＳｎＴｅ５、Ｔｌ２ＧｅＴｅ５、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＰ、ＡｌＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＳｂ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓＮ、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｓＮ、ＧａＭｎＡｓ、ＧａＡｓＳｂＮ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓＳｂ、ＡｌＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｓＳｂ、ＩｎＧａＳｂ、ＩｎＭｎＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓＮ、ＩｎＡｌＡｓＮ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＧａＩｎＡｓＳｂＰ、及びこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。本明細書に記載の態様には、多孔質シリコン半導体材料が有用である。半導体材料の不純物は、当該（１つ又は複数の）半導体材料自体又は当該半導体材料に与えられた任意のドーパント以外の原子、元素、イオン、及び／又は分子である。不純物は、半導体材料中に存在し、半導体材料の電子的特性に悪影響を及ぼし得る望ましくない材料であって、酸素、炭素、及び重金属を含む金属が挙げられるが、これらに限定されない。重金属不純物としては、周期表の銅と鉛との間の元素群、カルシウム、ナトリウム、並びにこれらのすべてのイオン、化合物、及び／若しくは錯体が挙げられるが、これらに限定されない。
【０１８０】
[0240]「半導体コンポーネント」は、任意の半導体材料、組成、又は構造を広く表し、高品質の単結晶及び多結晶半導体、高温処理により製造された半導体材料、ドープ半導体材料、無機半導体、並びに複合半導体材料を明確に含む。
【０１８１】
[0241]「コンポーネント」は、デバイスの個々の部分を表すのに広く用いている。「相互接続」は、コンポーネントの一例であって、別のコンポーネントとの電気的接続又はコンポーネント間の電気的接続を確立可能な導電性構造を表す。特に、相互接続は、別個のコンポーネント間の電気的接触を確立していてもよい。所望のデバイス仕様、動作、及び用途に応じて、相互接続は、適当な材料により作製される。適当な導電性材料としては、半導体及び金属導体が挙げられる。
【０１８２】
[0242]他のコンポーネントとしては、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、トランジスタ、ダイオード、電極、集積回路、回路素子、制御素子、光起電素子、光起電素子（例えば、太陽電池）、センサ、発光素子、アクチュエータ、圧電素子、受信機、送信機、マイクロプロセッサ、トランスデューサ、アイランド、ブリッジ、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。当技術分野において知られているように、コンポーネントは、例えば金属蒸発、ワイヤボンディング、及び固体又は導電性ペーストの塗布等によって、１つ又は複数のコンタクトパッドに接続されていてもよい。本発明の電子デバイスは、任意選択として相互接続構成の１つ又は複数のコンポーネントを備えていてもよい。
【０１８３】
[0243]「中性機械的平面」（ＮＭＰ）は、デバイスの横方向ｂ及び縦方向ｌに存在する仮想平面を表す。ＮＭＰは、デバイスの垂直軸ｈに沿ったより極端な位置及び／又はデバイスのより曲がり易い層内に存在する当該デバイスの他の平面よりも曲げ応力の影響を受け難い。このため、ＮＭＰの位置は、デバイスの厚さ及びデバイスの（１つ又は複数の）層を形成している材料の両者によって決まる。一実施形態において、本発明のデバイスは、その中性機械的平面と一致又は近接して設けられた１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント、１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント、又は１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント及び１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントを具備する。
【０１８４】
[0244]「一致」は、２つ以上の物体、平面、又は表面、例えば機能層、基板層等の層に位置決め又は隣接した中性機械的平面等の表面の相対位置を表す。一実施形態において、中性機械的平面は、層内の最もひずみの影響を受け易い層又は材料に対応するように位置決めされている。
【０１８５】
[0245]「近接」は、２つ以上の物体、平面、又は表面、例えば機能層、基板層等の層の位置に密接に従う一方、ひずみの影響を受け易い材料の物理的特性への悪影響なく、依然として所望の一致性をもたらす中性機械的平面の相対位置を表す。「ひずみの影響を受け易い」は、比較的低レベルのひずみに応答して破砕或いは損傷する材料を表す。一般的に、ひずみの影響を大きく受け易く、最初に破砕する傾向にある層は、比較的脆弱な半導体又は他のひずみの影響を受け易いデバイス要素を含む機能層等に配置されている。ある層に近接した中性機械的平面は、当該層内に制約する必要はないが、デバイスが組織表面に適合された場合にひずみの影響を受け易いデバイス要素のひずみを低減する機能上の利益をもたらすように、当該層の近接又は十分近くに位置決めされていてもよい。いくつかの実施形態において、近接は、第２の要素の１００ミクロン以内、任意選択としていくつかの実施形態では１０ミクロン以内、又は任意選択としていくつかの実施形態では１ミクロン以内の第１の要素の位置を表す。
【０１８６】
[0246]「電子デバイス」は一般的に、複数のコンポーネントを組み込んだデバイスを表し、大面積エレクトロニクス、プリント配線板、集積回路、コンポーネントアレイ、生物及び／又は化学センサ、物理センサ（例えば、温度、ひずみ等）、ナノ電気機械システム、マイクロ電気機械システム、光起電デバイス、通信システム、医療用デバイス、光デバイス、並びに電気光学デバイスが挙げられる。
【０１８７】
[0247]「センシング」は、物理的及び／又は化学的特性の有無、量、大きさ、又は強度の検出を表す。有用なセンシング用電子デバイスコンポーネントとしては、電極素子、化学又は生物センサ素子、ｐＨセンサ、温度センサ、ひずみセンサ、機械センサ、位置センサ、光学センサ、及び容量センサが挙げられるが、これらに限定されない。
【０１８８】
[0248]「作動」は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント、１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント、又は封入材料若しくは層等の構造、材料、又はデバイスコンポーネントに対する刺激、制御、或いは影響を表す。一実施形態において、作動は、構造又は材料が選択的に変態することにより、例えば材料又は構造の除去、喪失、又は変位等の化学的又は物理的変化を受けるプロセスを表す。有用な作動用電子デバイスコンポーネントとしては、電極素子、電磁放射素子、発光ダイオード、レーザ、磁気素子、音響素子、圧電素子、化学素子、生物素子、及び加熱素子が挙げられるが、これらに限定されない。
【０１８９】
[0249]「アクチュエータ」は、ユーザ起動の外部トリガ信号に応答して、例えば過渡電子デバイスの選択的に変態可能な材料の少なくとも一部の変態を開始することにより、過渡電子デバイスの少なくとも一部の変態を直接的又は間接的に開始するデバイスコンポーネントである。例えば、アクチュエータは、過渡デバイスに供給されたエネルギーを吸収し、当該デバイスの少なくとも一部の変態に影響を及ぼすエネルギーの利用又は変換によって、当該少なくとも一部の変態を開始するようにしてもよい。例えば、アクチュエータは、少なくとも一部の変態を生じる内部又は外部刺激に対して、選択的に変態可能な材料を含むデバイスコンポーネントを曝露することにより、過渡デバイスの少なくとも一部の変態を開始するようにしてもよい。例えば、アクチュエータは、封入材料、無機半導体コンポーネント、又は金属導体コンポーネントへのエネルギー供給等、過渡デバイスの少なくとも一部の変態に影響を及ぼす中間材料又はデバイスコンポーネントへのエネルギー（例えば、熱、電磁放射、音響、ＲＦエネルギー等）を供給することにより、当該変態を開始するようにしてもよい。したがって、アクチュエータは、単独又は組み合わせにより過渡電子デバイスの変態を促進する単一又は複数のコンポーネントを備えていてもよい。いくつかの実施形態において、本発明のアクチュエータは、例えば１つ又は複数の受信機デバイスコンポーネントを介し、送信機と単方向又は双方向に連通して直接的又は間接的に設けられている。
【０１９０】
[0250]「ユーザ起動のトリガ信号」には、人が過渡デバイスのプログラム可能な変態を始動又は開始可能な、特定環境への過渡デバイスの単なる設置以外の任意の行動を含む。例示的な「ユーザ起動のトリガ信号」としては、デバイス又はデバイスと連通した送信機への実時間ユーザ入力データの供給（例えば、ボタンの押下、スイッチのオン、タイマーのセット等）、デバイスに対する少なくとも１つの非環境外部エネルギー源の直接的又は間接的な提供（例えば、電界、磁界、音響エネルギー、圧力、ひずみ、熱、光、機械的エネルギー等）、及び／又は例えばフィードバックループからのデータ等、デバイスから受信したデータに基づき得る、ソフトウェアのプログラミングによるコンピュータ可読命令の実行が挙げられる。一実施形態において、ユーザ起動の外部トリガ信号は、電子信号、光信号、熱信号、磁気信号、機械的信号、化学的信号、音響信号、又は電気化学的信号である。一実施形態において、本発明は、例えば送信機により供給され、デバイスの受信機コンポーネントにより受信するユーザ起動のトリガ信号等を受信するように構成された過渡電子デバイスを提供する。
【０１９１】
[0251]「非環境外部エネルギー源」には、過渡デバイスを配置した環境に見られる同じ形態のユビキタスエネルギーより少なくとも１０％、少なくとも２５％、又は少なくとも５０％大きなエネルギーを含む。
【０１９２】
[0252]用語「直接的又は間接的」は、あるコンポーネントの別のコンポーネントに対する動作又は物理的位置を表す。例えば、あるコンポーネントが別のコンポーネントに対して「直接的に」動作又は接触することには、中間物の介在を伴わない。これに対して、あるコンポーネントが別のコンポーネントに対して「間接的に」動作又は接触することには、中間物（例えば、第３のコンポーネント）が介在する。
【０１９３】
[0253]「アイランド」は、複数の半導体コンポーネントを備えた電子デバイスの比較的固いコンポーネントを表す。「ブリッジ」は、２つ以上のアイランドの相互接続又はあるアイランドの別のコンポーネントとの相互接続を行う構造を表す。具体的なブリッジ構造としては、半導体及び金属相互接続が挙げられる。一実施形態において、本発明の過渡デバイスは、トランジスタ、電気回路、又は集積回路等、電気的相互接続を備えた１つ又は複数のブリッジ構造を介して電気的に接続された１つ又は複数の半導体含有アイランド構造を備える。
【０１９４】
[0254]「封入」は、基板、接着層、又は封入層等、１つ又は複数の他の構造によって少なくとも部分的に、場合によっては完全に囲まれたある構造の配向を表す。「部分的に封入」は、１つ又は複数の他の構造によって部分的に囲まれたある構造の配向を表し、例えば当該構造の外部表面の３０％、任意選択として５０％、又は任意選択として９０％が１つ又は複数の構造によって囲まれている。「完全に封入」は、１つ又は複数の他の構造によって完全に囲まれたある構造の配向を表す。本発明は、例えばバイオポリマー、シルク、シルク複合材、又はエラストマ封入材等のポリマー封入材を組み込むことによって、部分的又は完全に封入された無機半導体コンポーネント、金属導体コンポーネント、及び／又は誘電体コンポーネントを有する過渡デバイスを含む。
【０１９５】
[0255]「バリア層」は、２つ以上の他のコンポーネントの空間的な分離又はデバイス外部の構造、材料、流体、若しくは環境からのコンポーネントの空間的な分離を行うコンポーネントを表す。一実施形態において、バリア層は、１つ又は複数のコンポーネントを封入している。いくつかの実施形態において、バリア層は、水溶液、生物組織、又は両者から１つ又は複数のコンポーネントを分離している。本発明は、例えばデバイスの外部環境との界面に位置決めされた１つ又は複数のバリア層等を有するデバイスを含む。
【０１９６】
[0256]（１つ又は複数の）バリア層及び任意選択としての基板上の犠牲層をエッチングすることによって、（１つ又は複数の）バリア層及び任意選択としての基板上の犠牲層の少なくとも一部が除去された「メッシュ構造」を生成するようにしてもよい。例えば、無機半導体コンポーネント又は付加的なコンポーネントから略１０ナノメートル以上のところにある（１つ又は複数の）バリア層の部分を除去する。（１つ又は複数の）バリア層及び任意選択としての基板上の犠牲層の少なくとも一部を除去することによって、（ｉ）（１つ若しくは複数の）バリア層内の１つ若しくは複数の孔並びに／又は（ｉｉ）近位端で（１つ若しくは複数の）バリア層により物理的に接合され、遠位端で物理的に分離した電気コンポーネントが生成されるようになっていてもよい。一実施形態において、メッシュ構造は、環境中への展開時のデバイスの構造的支持となる連続基板上に配設されていてもよい。
【０１９７】
[0257]「連続」は、全体として切れ目なく接触又は接続された材料又は層を表す。一実施形態において、埋め込み可能な生物医学デバイスの連続層は、最初に用意された材料又は層の相当部分（例えば、１０％以上）を除去するようにエッチングされてはいない。
【０１９８】
[0258]「能動回路」及び「能動電気回路」は、特定の機能を実行するように構成された１つ又は複数のコンポーネントを表す。有用な能動回路としては、増幅回路、多重化回路、電流制限回路、集積回路、トランジスタ、及びトランジスタアレイが挙げられるが、これらに限定されない。本発明は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント、１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント、並びに／又は１つ若しくは複数の誘電体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントが１つ又は複数の能動回路を備えたデバイスを含む。
【０１９９】
[0259]「基板」は、１つ又は複数のコンポーネント又はデバイスを支持可能な受容面等の表面を有する材料、層、又は他の構造を表す。基板に「接合」されたコンポーネントは、基板と物理的に接触し、接合された基板表面に対して実質的に移動できないコンポーネントを表す。これに対して、制約のないコンポーネント又はコンポーネントの部分は、基板に対して実質的に移動可能である。一実施形態において、本発明は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント、１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント、並びに／又は１つ若しくは複数の誘電体コンポーネントが基板に対して直接的又は間接的に接合されたデバイスを提供する。例えば、「基板」は、１つ又は複数のコンポーネント又はデバイスを支持可能な受容面等の表面を有する材料、層、又は他の構造を表す。基板に「接合」されたコンポーネントは、基板と物理的に接触し、接合された基板表面に対して実質的に移動できないコンポーネントを表す。これに対して、制約のないコンポーネント又はコンポーネントの部分は、基板に対して実質的に移動可能である。一実施形態において、本発明は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント、１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント、並びに／又は１つ若しくは複数の誘電体コンポーネントが例えば接着層又は固着層を介して基板に直接的又は間接的に接合されたデバイスを提供する。
【０２００】
[0260]「選択的に変態可能な材料」は、時間、圧力、温度、化学若しくは生物組成、並びに／又は電磁放射の条件等の事前選択及び／又は所定の条件下で物理的変化及び／又は化学的変化を受ける材料である。いくつかのデバイス用途に役立つ選択的に変態可能な材料は、融解、昇華等を含む相変化等、任意選択として事前選択時間若しくは事前選択速度での物理的変態又は事前選択条件集合若しくは条件変更に応じた物理的変態を遂げる。また、いくつかのデバイス用途に役立つ選択的に変態可能な材料は、分解（ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）、崩壊、溶解（ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ）、加水分解、再吸収、生体再吸収、光分解、解重合、エッチング、又は腐食等、任意選択として事前選択時間若しくは事前選択速度での化学的変態又は事前選択条件集合若しくは条件変更に応じた化学的変態を遂げる。（１つ又は複数の）事前選択条件は、例えばデバイス環境の条件（例えば、大気温度、圧力、化学的又は生物学的環境、自然電磁放射等）によって与えられることにより自然に発生するか、或いはユーザ又はデバイス起動の温度、圧力、化学的若しくは生物学的環境、電磁放射、磁気的状態、機械的ひずみ、若しくは電子的状態等、過渡電子デバイスに提供又は存在する（１つ又は複数の）人工条件により発生するようになっていてもよい。過渡電子デバイスの選択的に変態可能な材料は、材料の変態を開始する（１つ又は複数の）条件に曝露された場合、「事前選択時間」又は「事前選択速度」で実質的に完全又は完全に変態するようになっていてもよい。本発明のデバイスは、完全な変態、実質的に完全な変態、又は不完全な変態を遂げる選択的に変態可能な材料を含む。「実質的に完全な」変態を遂げる選択的に変態可能な材料は、９５％の変態、９８％の変態、９９％の変態、９９．９％の変態、又は９９．９９％の変態を遂げるが、完全な変態（すなわち、１００％）は遂げない。いくつかの実施形態において、選択的に変態可能な材料は、任意選択として事前選択時間又は事前選択速度で、物理的、化学的、電子的、又は光電子的特性の変化に至る化学的変化を受ける。例えば、一実施形態において、選択的に変態可能な材料は、導電性又は半導電性の材料を特徴とする第１の組成から絶縁体として特性化された第２の組成への変化に至る化学的又は物理的変化を受ける。いくつかの実施形態において、選択的に変態可能な材料は、選択的に除去可能な材料である。
【０２０１】
[0261]「選択的に除去可能な材料」は、時間、圧力、温度、化学若しくは生物組成、並びに／又は電磁放射の条件等の事前選択又は所定の条件下で物理的及び／又は化学的に除去される材料である。例えば、一実施形態において、選択的に除去可能な材料は、分解（ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）、崩壊、溶解（ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ）、加水分解、再吸収、生体再吸収、光分解、及び解重合から成る群から選択されたプロセスにより、任意選択として事前選択時間若しくは事前選択速度での除去又は事前選択条件集合若しくは条件変更に応じた除去が行われる。例えば、一実施形態において、選択的に除去可能な材料は、融解又は昇華等、材料の喪失又は再配置に至る、任意選択として事前選択時間若しくは事前選択速度での相変化又は事前選択条件集合若しくは条件変更に応じた相変化を受けることによって除去される。（１つ又は複数の）事前選択条件は、例えばデバイス環境の条件（例えば、大気温度、圧力、化学的又は生物学的環境、自然電磁放射等）によって与えられることにより自然に発生するか、或いはユーザ又はデバイス起動の温度、圧力、化学的若しくは生物学的環境、電磁放射、電子的状態等、過渡電子デバイスに提供又は存在する（１つ又は複数の）人工条件により発生するようになっていてもよい。過渡電子デバイスの選択的に除去可能な材料は、材料の除去を開始する（１つ又は複数の）条件に曝露された場合、「事前選択時間」又は「事前選択速度」で実質的に完全、完全、又は不完全に除去されるようになっていてもよい。「実質的に完全な」除去がなされる選択的に除去可能な材料は、９５％の除去、９８％の除去、９９％の除去、９９．９％の除去、又は９９．９９％の除去がなされるが、完全な除去（すなわち、１００％）はなされない。
【０２０２】
[0262]「事前選択時間」は、初期時間ｔ０からの経過時間を表す。例えば、事前選択時間は、コンポーネント／デバイスの製造又は展開から、例えば（１つ又は複数の）事前選択条件に曝露された選択的に除去可能な材料の厚さがゼロ又は実質的にゼロ（初期厚さの１０％以下、初期厚さの５％以下、初期厚さの１％以下）に到達するか、或いは選択的に除去可能な材料の特性（例えば、コンダクタンス又は抵抗）が閾値に到達する（例えば５０％、任意選択としていくつかの用途では８０％、任意選択としていくつかの用途では９５％に等しい導電率の低下等）か、或いは導電率が０に等しくなる臨界時間ｔｃまでの経過時間を表していてもよい。一実施形態において、事前選択時間は、以下により計算するようにしてもよい。
【数２】
0006561368.tif 000003
ここで、ｔｃは臨界時間、ρｍは材料の質量密度、Ｍ（Ｈ２Ｏ）は水のモル質量、Ｍ（ｍ）は材料のモル質量、ｈ０は材料の初期厚さ、Ｄは水の拡散率、ｋは溶解反応の反応定数、ｗ０は水の初期濃度である。
【０２０３】
[0263]「事前選択速度」は、単位時間当たりにデバイス又はコンポーネントから除去される選択的に除去可能な材料の量を表す。事前選択速度は、（デバイス又はコンポーネントの寿命にわたる）平均速度又は瞬時速度として報告するようにしてもよい。速度の種類が規定されていない場合は、平均速度と仮定する。
【０２０４】
[0264]「プログラム可能な変態」は、第１の状態から第２の状態への過渡電子デバイスの機能の変化をもたらす当該デバイス内の事前選択又は所定の物理的、化学的、及び／又は電気的変化を表す。プログラム可能な変態は、コンポーネント／デバイスの製造又は展開の時点で予め設定されていてもよいし、デバイスが受信する信号を供給する送信機によって制御される実時間誘発のプログラム可能な変態であってもよい。
【０２０５】
[0265]「過渡性プロファイル」は、例えば経時的に増加／減少した厚さ等、時間の関数としての材料の物理的パラメータ又は特性（例えば、厚さ、導電率、抵抗、質量、多孔率等）の変化を表す。過渡性プロファイルは、例えば選択的に変態可能な材料の物理的寸法（例えば、厚さ）又は物理的特性（例えば、質量、導電率、多孔率、抵抗等）の変化の速度等を特徴としていてもよい。本発明は、一定又は時間の関数として変化する物理的寸法（例えば、厚さ）又は物理的特性（例えば、質量、導電率等）の変化の速度等を特徴とする過渡性プロファイルを有する選択的に変態可能な材料を含む。
【０２０６】
[0266]「分解性」は、より小さな部分へと化学的及び／又は物理的に分解され易い材料を表す。分解性の材料は、例えば分解（ｄｅｃｏｍｐｏｓｅ）、再吸収、溶解（ｄｉｓｓｏｌｖｅ）、吸収、腐食、解重合、及び／又は崩壊されるようになっていてもよい。いくつかの実施形態において、本発明は、分解性のデバイスを提供する。
【０２０７】
[0267]「生体再吸収性」は、生物学的環境に自然に存在する試薬によって、より低分子量の化学的部分へと化学的に分解され易い材料を表す。体内用途において、化学的部分は、ヒト組織又は動物組織に吸収されるようになっていてもよい。「実質的に完全な」再吸収がなされる生体再吸収性の材料は、高い再吸収（例えば、９５％の再吸収、９８％の再吸収、９９％の再吸収、９９．９％の再吸収、又は９９．９９％の再吸収）がなされるが、完全な再吸収（すなわち、１００％）はなされない。いくつかの実施形態において、本発明は、生体再吸収性のデバイスを提供する。
【０２０８】
[0268]「生体適合性」は、体内生物学的環境に置かれた場合に、免疫学的拒絶又は有害作用を生じない材料を表す。例えば、免疫反応を示す生物学的マーカは、生体適合性の材料が人間又は動物に埋め込まれた場合、基礎値から１０％未満、２０％未満、２５％未満、４０％未満、又は５０％未満だけ変化する。いくつかの実施形態において、本発明は、生体適合性のデバイスを提供する。
【０２０９】
[0269]「生体不活性」は、体内生物学的環境に置かれた場合に、人間又は動物からの免疫反応を生じない材料を表す。例えば、免疫反応を示す生物学的マーカは、生体不活性の材料が人間又は動物に埋め込まれた場合、実質的に一定（基礎値の±５％）を維持する。いくつかの実施形態において、本発明は、生体不活性のデバイスを提供する。
【０２１０】
[0270]「生態適合性」は、環境中で自然に生じる１つ又は複数の化合物に分解（ｄｅｇｒａｄｅ、ｄｅｃｏｍｐｏｓｅ）され得る点において、環境に無害の材料を表す。いくつかの実施形態において、本発明は、生態適合性のデバイスを提供する。
【０２１１】
[0271]「ナノ構造材料」及び「マイクロ構造材料」は、１つ又は複数のナノメートルサイズ及びマイクロメートルサイズのチャネル、空隙、細孔、柱等、それぞれ１つ又は複数のナノメートルサイズ及びマイクロメートルサイズの物理的寸法（例えば、厚さ）又は凹状若しくは凸状形体等の形体を有する材料を表す。ナノ構造材料の凸状形体又は凹状形体は、１〜１０００ｎｍの範囲から選択された少なくとも１つの物理的寸法を有する一方、マイクロ構造材料の凸状形体又は凹状形体は、１〜１０００μｍの範囲から選択された少なくとも１つの物理的寸法を有する。ナノ構造及びマイクロ構造材料は、例えば薄膜（例えば、マイクロフィルム及びナノフィルム）、多孔質材料、凹状形体のパターン、凸状形体のパターン、摩耗又は粗い表面を有する材料等を含む。また、ナノフィルム構造はナノ構造材料の一例であり、マイクロフィルム構造はマイクロ構造材料の一例である。一実施形態において、本発明は、１つ若しくは複数のナノ構造若しくはマイクロ構造無機半導体コンポーネント、１つ若しくは複数のナノ構造若しくはマイクロ構造金属導体コンポーネント、１つ若しくは複数のナノ構造若しくはマイクロ構造誘電体コンポーネント、１つ若しくは複数のナノ構造若しくはマイクロ構造封入層、並びに／又は１つ若しくは複数のナノ構造若しくはマイクロ構造基板層を備えたデバイスを提供する。
【０２１２】
[0272]「ナノ膜」は、例えばリボン、円筒、又は血小板の形態で設けられ、１〜１０００ｎｍの範囲から選択された厚さ、或いはいくつかの用途では１〜１００ｎｍの範囲から選択された厚さを有する構造である。いくつかの実施形態において、ナノリボンは、電子デバイスの半導体、誘電体、又は金属導体構造である。また、いくつかの実施形態において、ナノリボンは、１０００ｎｍ未満、任意選択として１００ｎｍ未満の厚さを有する。いくつかの実施形態において、ナノリボンは、０．１〜０．０００１の範囲から選択された横方向寸法（例えば、長さ又は幅）対厚さ比を有する。
【０２１３】
[0273]「誘電体」は、非導電性又は絶縁性の材料を表す。一実施形態において、無機誘電体は、実質的に炭素を含まない誘電体材料を含む。無機誘電体材料の具体例としては、窒化ケイ素、二酸化ケイ素、シルク、シルク複合材、エラストマ、及びポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。
【０２１４】
[0274]「ポリマー」は、化学的共有結合により接続された繰り返し構造単位で構成された巨大分子又は高分子量を特徴とする場合が多い１つ又は複数のモノマーの重合生成物を表す。ポリマーという用語には、ホモポリマーすなわち本質的に単一の繰り返しモノマー副単位から成るポリマーを含む。また、ポリマーという用語には、ランダム、ブロック、交互、セグメント化、グラフト、テーパード共重合体等、共重合体すなわち本質的に２つ以上のモノマー副単位から成るポリマーを含む。有用なポリマーとしては、非晶質、半非晶質、結晶、又は部分結晶状態の場合がある有機ポリマー又は無機ポリマーが挙げられる。連結モノマー鎖を有する架橋ポリマーは、いくつかの用途において特に有用である。これらの方法、デバイス、及びコンポーネントに使用可能なポリマーとしては、プラスチック、エラストマ、熱可塑性エラストマ、エラストプラスチック、熱可塑性プラスチック、及びアクリレート類が挙げられるが、これらに限定されない。例示的なポリマーとしては、アセタール重合体、生分解性重合体、セルロース重合体、フッ素重合体、ナイロン、ポリアクリロニトリル重合体、ポリアミドイミド重合体、ポリイミド、ポリアクリレート、ポリベンゾイミダゾール、ポリブチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリエチレン、ポリエチレン共重合体及び変性ポリエチレン、ポリケトン、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリメチルペンテン、ポリフェニレンオキシド及びポリフェニレンスルフィド、ポリフタルアミド、ポリプロピレン、ポリウレタン、スチレン樹脂、スルホン系樹脂、ビニル系樹脂、ゴム（天然ゴム、スチレンブタジエン、ポリブタジエン、ネオプレン、エチレンプロピレン、ブチル、ニトリル、シリコンを含む）、アクリル、ナイロン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン、又はこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
【０２１５】
[0275]「エラストマスタンプ」及び「エラストマ転写デバイス」は、区別なく用いており、材料の受容及び転写が可能な表面を有するエラストマ材料を表す。本発明のいくつかの方法に役立つ例示的な共形転写デバイスとしては、エラストマスタンプ、モールド、及びマスク等のエラストマ転写デバイスが挙げられる。転写デバイスは、提供材料から受容材料への材料転写に影響を及ぼすこと及び／又は材料転写を容易化することになる。一実施形態において、本発明の方法では、例えばマイクロ転写プロセスにおいてエラストマ転写デバイス（例えば、エラストマスタンプ）等の共形転写デバイスを用いることにより、１つ若しくは複数の単結晶無機半導体構造、１つ若しくは複数の誘電体構造、並びに／又は１つ若しくは複数の金属導体構造を製造基板からデバイス基板に転写する。
【０２１６】
[0276]「エラストマ」は、実質的な永久変形を伴わずに伸張又は変形が可能であるとともにその元の形状に戻ることができるポリマー材料を表す。エラストマは通常、実質的に弾性的に変形する。有用なエラストマとしては、ポリマー、共重合体、ポリマーと共重合体との複合材料又は混合物を含むものが挙げられる。エラストマ層は、少なくとも１つのエラストマを含む層を表す。また、エラストマ層は、ドーパント及び他の非エラストマ材料を含んでいてもよい。有用なエラストマとしては、熱可塑性エラストマ、スチレン材料、オレフィン材料、ポリオレフィン、ポリウレタン熱可塑性エラストマ、ポリアミド、スチレンゴム、ＰＤＭＳ、ポリブタジエン、ポリイソブチレン、ポリ（スチレンブタジエンスチレン）、ポリウレタン、ポリクロロプレン、及びシリコンが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態において、エラストマスタンプは、エラストマを含む。例示的なエラストマとしては、ポリ（ジメチルシロキサン）（すなわち、ＰＤＭＳ及びｈ−ＰＤＭＳ）、ポリ（メチルシロキサン）、部分アルキル化ポリ（メチルシロキサン）、ポリ（アルキルメチルシロキサン）、及びポリ（フェニルメチルシロキサン）を含むポリシロキサン等のシリコン含有ポリマー、シリコン変性エラストマ、熱可塑性エラストマ、スチレン材料、オレフィン材料、ポリオレフィン、ポリウレタン熱可塑性エラストマ、ポリアミド、スチレンゴム、ポリイソブチレン、ポリ（スチレンブタジエンスチレン）、ポリウレタン、ポリクロロプレン、及びシリコンが挙げられるが、これらに限定されない。一実施形態において、ポリマーは、エラストマである。
【０２１７】
[0277]「一致」は、例えば凸状形体のパターンを有する表面との共形接触を可能にする外形プロファイル等の任意所望の外形プロファイルを採用できるように十分低い曲げ剛性を有するデバイス、材料、又は基板を表す。特定の実施形態において、所望の外形プロファイルは、生物学的環境における組織の外形プロファイルである。
【０２１８】
[0278]「共形接触」は、デバイスと受容面との間に確立された接触を表す。一態様において、共形接触には、ある表面の全体形状に対するデバイスの１つ又は複数の表面（例えば、接触面）の巨視的な適応を伴う。別の態様において、共形接触には、実質的に空隙のない密接な接触に至る、ある表面に対するデバイスの１つ又は複数の表面（例えば、接触面）の巨視的な適応を伴う。一実施形態において、共形接触には、（１つ又は複数の）受容面に対するデバイスの（１つ又は複数の）接触面の適応を伴うことにより、例えば受容面と物理的に接触しないデバイスの接触面の表面積が２０％未満であるか、又は任意選択として受容面と物理的に接触しないデバイスの接触面が１０％未満であるか、又は任意選択として受容面と物理的に接触しないデバイスの接触面が５％未満である密接な接触が実現される。一実施形態において、本発明の方法は、例えば乾式の接触転写等のマイクロ転写プロセスにおける共形転写デバイスと１つ若しくは複数の単結晶無機半導体構造、１つ若しくは複数の誘電体構造、並びに／又は１つ若しくは複数の金属導体構造との間の共形接触の確立を含む。
【０２１９】
[0279]「ヤング率」は、所与の物質の応力対ひずみ比を表す材料、デバイス、又は層の機械的特性である。ヤング率は、以下の式により与えることができる。
【数３】
0006561368.tif 000004
ここで、Ｅはヤング率、Ｌ０は平衡長、ΔＬは印加応力下での長さ変化、Ｆは印加力、Ａは力印加面積である。また、ヤング率は、以下の方程式により、ラメ定数に関して表すこともできる。
【数４】
0006561368.tif 000005
ここで、λ及びμは、ラメ定数である。高ヤング率（又は「高弾性率」）及び低ヤング率（又は「低弾性率」）は、所与の材料、層、又はデバイスにおけるヤング率の大きさの相対的な記述子である。いくつかの実施形態において、低ヤング率に対する高ヤング率の大きさは、いくつかの用途ではおよそ１０倍であることが好ましく、他の用途ではおよそ１００倍であることがより好ましく、さらに他の用途ではおよそ１０００倍であることがさらに好ましい。一実施形態において、低弾性率層は、１００ＭＰａ未満、任意選択として１０ＭＰａ未満、任意選択として０．１ＭＰａ〜５０ＭＰａの範囲から選択されたヤング率を有する。一実施形態において、高弾性率層は、１００ＭＰａ超、任意選択として１０ＭＰａ超、任意選択として１ＧＰａ〜１００ＧＰａの範囲から選択されたヤング率を有する。一実施形態において、本発明のデバイスは、低ヤング率の基板、封入層、無機半導体構造、誘電体構造、及び／又は金属導体構造等の１つ又は複数のコンポーネントを有する。一実施形態において、本発明のデバイスは、全体として低いヤング率を有する。
【０２２０】
[0280]「不均質なヤング率」は、空間的に異なる（例えば、表面位置に応じて変化する）ヤング率を有する材料を表す。不均質なヤング率を有する材料は、任意選択として、材料全体の「バルク」又は「平均」ヤング率に関して記述するようにしてもよい。
【０２２１】
[0281]「低弾性率」は、１０ＭＰａ以下、５ＭＰａ以下、又は１ＭＰａ以下のヤング率を有する材料を表す。
【０２２２】
[0282]「曲げ剛性」は、印加曲げモーメントに対する抵抗を記述した材料、デバイス、又は層の機械的特性である。一般的に、曲げ剛性は、材料、デバイス、又は層の弾性率と面積慣性モーメントとの積として定義される。不均質な曲げ剛性を有する材料は、任意選択として、材料の層全体の「バルク」又は「平均」曲げ剛性に関して記述するようにしてもよい。
【０２２３】
[0283]以下、図面を参照して、過渡デバイス並びに当該デバイスを作製及び使用する方法を説明する。明瞭化のため、図中の複数の項目に標識を付さず、図面を縮尺通りに描画していない場合がある。
【０２２４】
[0284]いくつかの実施形態において、埋め込み可能な生物医学デバイスは、生体再吸収性の基板としてシルクを利用するのが好都合である。シルクは、薄膜形態で生体適合性であり、ＦＤＡの承認を受け、光学的に透明、機械的に堅牢（高い機械的弾性率及び靱性）、且つ柔軟である。また、水性処理に適合するため、繊細な電子的機能が保存されるとともに、化学的及び生物学的な機能化の影響を受け易くなる。多様なアミノ酸側鎖が存在することから、シルクの機能化のための結合化学が促進される。また、シルクは、分単位から時間単位、年単位の範囲において、タンパク質生体分解（非炎症性のアミノ酸を生じる）のプログラム可能な速度で水溶性である。
【０２２５】
[0285]シルクと同様又は類似の特性を示すその他の天然ポリマーとしては、キトサン、コラーゲン、ゼラチン、アガロース、キチン、ポリヒドロキシアルカノエート、プルラン、デンプン（アミロースアミロペクチン）、セルロース、ヒアルロン酸、又はこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
【０２２６】
[0286]シルクは、例えばカイコ（Ｂｏｍｂｙｘ  ｍｏｒｉ）又はクモ（Ｎｅｐｈｉｌａ  ｃｌａｖｉｐｅｓ）といった様々な天然源から得られる。本発明の実施形態に従って使用するシルク溶液は、例えば溶解した（例えば、Ｂｏｍｂｙｘ  ｍｏｒｉからの）カイコシルク、溶解した（例えば、Ｎｅｐｈｉｌａ  ｃｌａｖｉｐｅｓからの）クモシルクを含む溶液、又はバクテリア、酵母、哺乳類細胞、形質転換動物、若しくは形質転換植物等の組み換えシルクを含む溶液から得られる。
【０２２７】
[0287]一実施形態において、生体再吸収性の基板のシルクは、逆平行ベータシートの層から成り、主に循環アミノ酸配列（Ｇｌｙ−Ｓｅｒ−Ｇｌｙ−Ａｌａ−Ｇｌｙ−Ａｌａ）ｎから成る１次構造を有するシルクフィブロインタンパク質であってもよい。フィブロインは、それ自体をシルクＩ、ＩＩ、及びＩＩＩと称する３つの構造に配置することが知られている。シルクＩは、Ｂｏｍｂｙｘ  ｍｏｒｉの絹糸腺から放出された天然で非晶質のフィブロイン形態である。シルクＩＩは、スパンシルク中のフィブロイン分子の結晶性配置を表し、より高い強度を有する。シルクＩＩＩは主として、フィブロインの溶液中の界面（すなわち、空気−水界面、水−油界面等）で形成される。開示の過渡デバイスにおいては、シルクＩ、ＩＩ、及び／又はＩＩＩを使用するようにしてもよい。
【０２２８】
[0288]シルク基板は、公開された手順に従って、Ｂｏｍｂｙｘ  ｍｏｒｉの繭から得られる材料により作成するようにしてもよい（Ｓｏｆｉａ，Ｓ．、ＭｃＣａｒｔｈｙ，Ｍ．Ｂ．、Ｇｒｏｎｏｗｉｃｚ，Ｇ．、及びＫａｐｌａｎ，Ｄ．Ｌ．の「Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ  ｓｉｌｋ−ｂａｓｅｄ  ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｆｏｒ  ｂｏｎｅ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ」，Ｊ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．５４，１３９−１４８（２００１）、Ｐｅｒｒｙ，Ｈ．、Ｇｏｐｉｎａｔｈ，Ａ．、Ｋａｐｌａｎ，Ｄ．Ｌ．、Ｎｅｇｒｏ，Ｌ．Ｄ．、及びＯｍｅｎｅｔｔｏ，Ｆ．Ｇ．の「Ｎａｎｏ−  ａｎｄ  ｍｉｃｒｏｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ  ｏｆ  ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ，  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ  ｒｏｂｕｓｔ，  ｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ  ｓｉｌｋ  ｆｉｂｒｏｉｎ  ｆｉｌｍｓ」，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．２０，３０７０−３０７２（２００８）、及び国際公開第２００８／１０８８３８号パンフレットを参照）。簡潔には、炭酸ナトリウムの０．０２Ｍ水溶液中で繭を６０分間煮沸することにより、繭中でフィブロインフィラメントを結着しているものの望ましくない免疫反応を示し得る水溶性の糖タンパク質であるセリシンを除去した。また、６０℃の臭化リチウムの水溶液によって、シルクフィブロイン繊維を溶かした後、透析によって臭化リチウムを除去した。遠心分離とその後の精密濾過によって微粒子を取り除くことにより、汚染物質を最小限に抑えた８〜１０％のシルクフィブロイン溶液を得た。
【０２２９】
[0289]別の方法により、有機溶媒を用いてシルク溶液を作成するようにしてもよく、これは国際公開第２００８／１０８８３８号パンフレットに記載の通りであって、その全内容を本明細書に援用する。シルク材料の作成に有機溶媒を使用することによって、シルク材料の生体適合性及び物理的特性が変化する可能性がある。例えば、メタノール等の有機溶媒にシルクフィルムを浸漬することにより、水和構造又は膨潤構造の脱水による結晶化が起こって、水への溶解性が失われる場合がある。さらに、有機溶媒を使用することによって、シルク材料の分解性が低下する可能性がある。
【０２３０】
[0290]上述の通り、水性溶媒と比較して、シルク溶液中に有機溶媒が存在することにより、非晶質構造と比較してより結晶性の構造を有するシルク基板が生成される場合がある。この現象を用いることにより、例えばシルクの生体再吸収又は分解の速度を制御するようにしてもよい。このため、所望の再吸収又は分解速度に応じて、例えば１００％水、およそ８０％水、およそ６０％水、およそ５０％水、およそ４０％水、およそ２０％水、又はおよそ１０％水等、任意適当な水溶液対有機溶液比を用いることによりシルク溶液を作成するようにしてもよい。
【０２３１】
[0291]また、別の技術を用いることにより、シルク基板の分解速度を制御するようにしてもよい。例えば、基板材料、基板厚さ、架橋、鎖間水素結合若しくはファンデルワールス力の度合い、並びに／又は分子整列を（例えば、１軸若しくは２軸延伸、繊維へのスピニング、並びに／又は織り込みにより）変化させることによって、分解が起こる速度を調整するようにしてもよい。
【０２３２】
[0292]分解性の基板として単独で使用可能な別の生体再吸収性のポリマーとしては、バイオポリマー、合成ポリマー、タンパク質、多糖類、ポリ（グリセロールセバシン酸）（ＰＧＳ）、ポリジオキサノン、ポリ（乳酸−グリコール酸共重合体）（ＰＬＧＡ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、コラーゲン、キトサン、又はこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。或いは、上記のような生体再吸収性のポリマーをシルク溶液に追加することによって、複合シルク基板を生成するようにしてもよい。一実施形態において、基板は、およそ５０〜およそ９９．９９体積部（体積％）のシルクタンパク質溶液と、およそ０．０１〜およそ５０体積％の付加的なポリマーとを含む。
【０２３３】
[0293]いくつかの態様において、本明細書に記載の過渡デバイスは、薬物送達に使用してもよい。一実施形態においては、基板の分解により患者に投与される液体、ジェル、分散固体、又は他の任意適当な物理的形態として、１つ又は複数の治療薬が基板材料内に封入されていてもよい。これらの治療上改良された基板材料を形成するため、基板の形成前に、分解性のポリマー溶液を１つ又は複数の治療薬、及び任意選択として医薬的に許容範囲内の担体と混合するようにしてもよい。医薬担体としては、分解性の材料を溶解しない任意のものを使用するようにしてもよい。
【０２３４】
[0294]いくつかの実施形態においては、本発明の過渡デバイスを用いることにより、被験者に与える治療薬の管理、送達、及び／又は活性化を行う。この態様の一実施形態において、分解性の基板は、生物学的環境への投与及び／又は対象組織との接触時に治療薬を解放する多機能コンポーネントである。本発明は、例えば薬物（例えば、小分子治療剤）等の治療薬、ナノ粒子、及び／又はタンパク質、ペプチド、オリゴヌクレオチド（例えば、ＤＮＡ又はＲＮＡ）等の生体分子が埋め込まれた分解性の基板を含む。本発明のこの態様は、治療薬の制御された解放及び／又は選択組織種に対する治療薬の標的投与等、様々な治療用途に有用となる場合がある。これらの実施形態において、治療薬の解放は、対象組織と接触した分解性の基板の再吸収を介して行われるプロセスにより発生する。本発明は、例えば分解性の基板等の埋め込み可能なデバイスのコンポーネントの局所的な加熱による熱的手段を介した分解性の基板からの治療薬の解放を電子デバイスコンポーネントが仲介する当該埋め込み可能なデバイス及びシステムを含む。また、本発明は、タンパク質又はペプチドの解放のための電気泳動プロセス等、局所的な電界の発生及び制御によって引き起こされるプロセスを介した分解性の基板からの治療薬の解放を電子デバイスコンポーネントが仲介する埋め込み可能なデバイス及びシステムを含む。また、本発明は、電磁放射の吸収よって引き起こされるプロセスを介した分解性の基板からの治療薬の解放及び／又は活性化を電子デバイスコンポーネントが仲介する埋め込み可能なデバイス及びシステムを含む。一実施形態において、埋め込み可能なデバイスは、分解性の基板からの解放中及び／又は解放時に治療薬を光学的に活性化可能なレーザ又はＬＥＤアレイ等の電子デバイスコンポーネントを具備する。本発明のこの態様は、光線療法等の治療用途に有用である。
【０２３５】
[0295]本明細書に記載のデバイスと併せて使用可能な治療薬としては、小分子、タンパク質、ペプチド、ヌクレオチド、核酸、炭水化物、単糖、細胞、遺伝子、抗血栓剤、代謝拮抗剤、抗凝血剤、抗有糸分裂剤、線維素溶解剤、抗炎症ステロイド、モノクローナル抗体、ビタミン、鎮静剤、ステロイド、催眠剤、抗生剤及び抗ウイルス薬等の抗感染剤、化学療法剤（抗がん剤）、プロスタグランジン、放射性医薬品、拒絶反応抑制剤、鎮痛剤、抗炎症薬、ステロイド等のホルモン、上皮細胞増殖因子、線維芽細胞増殖因子、血小板由来増殖因子、インスリン様増殖因子、形質転換増殖因子、及び血管内皮細胞増殖因子等の増殖因子（抑制剤及び促進剤）、エンドスタチン等の抗血管新生剤、多糖類、糖タンパク質、リポタンパク質、及びこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
【０２３６】
[0296]例えば、体内生物学的環境を循環する治療薬は、治療部位に埋め込まれた生物医学デバイスからの電磁放射を受けた場合に活性化されるようになっていてもよい。特に、電磁スペクトルの紫外及び可視領域のエネルギーを使用するようにしてもよい。
【０２３７】
[0297]本発明は、以下の非限定的な実施例によって、より深く理解可能である。
実施例１：ＺｎＯに基づく過渡生体適合性エレクトロニクス及びエネルギーハーベスタ
【０２３８】
[0298]アクティブマトリクスディスプレイ背面板用の薄膜トランジスタのシリコンの代替として、半導体酸化物への関心が高まっており、透明で柔軟なエレクトロニクス及びエネルギーハーベスタにも利用できる可能性がある。特に酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、可視波長域における優れた透明性［１］、高い電子移動度［２］、及び強い圧電応答［３］等の有利な組み合わせ特性を有する。その結果、ＺｎＯは、フィルムからワイヤ及びロッドに至る形態において、センシング［４〜６］、触媒［７、８］、発光［９、１０］、圧電変換［１１］、及び作動［１２］の分野で研究がなされてきた。また、以前の研究から、ＺｎＯが生体適合性であり［１３〜１５］、そのため人体上又は人体中に統合されるデバイスに適することが示唆されている。ここでは、重要な特性として水中又は生物流体中で完全に溶解し得るＺｎＯベースの電子デバイスの分類を導入する。このように、ＺｎＯは、エネルギーハーベスティング、発光等における拡張能力を有することから、エレクトロニクス及びセンサの物理的過渡形態に関して、シリコン［１１］又は有機半導体［１７、２０］の代替となり得る。ＺｎＯのほか、ここに提示するデバイスの他の構成材料としては、電極及び相互接続用のマグネシウム（Ｍｇ）、誘電体用の二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）又は酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、並びに基板及びパッケージ用のシルクフィブロイン膜のフィルムが挙げられる。そこで、ＺｎＯ薄膜トランジスタ及び機械的エネルギーハーベスタ（ひずみゲージとしても使用可能）の具体的な設計及び製造方法について報告する。詳細な調査によって、溶解動力学と、この動力学を制御するための材料及び設計選択肢を利用可能であることとを明らかにする。また、実験的研究／理論的研究の組み合わせによって、デバイスの重要な動作の特徴を示す。
【０２３９】
[0299]図１ａ及び図１ｂは、水溶性のＺｎＯ薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及び機械的エネルギーハーベスタ（ＭＥＨ）／ひずみゲージの模式図及び画像を提供している。シルクフィブロインのシートが基板を提供しており、場合によっては、封入層も提供している。また、ポリイミド（ＰＩ）フィルム（Ｋａｐｔｏｎ、１２．５μｍ、Ｄｕｐｏｎ、ＵＳＡ）製の細線ステンシルマスクを通して電子ビーム蒸着によりパターン化されたマグネシウムが電極及び相互接続として機能している（厚さ２００〜５００ｎｍ）。Ｍｇの第１の層は、ＴＦＴのソース／ドレイン電極（ひいてはチャネル長Ｌｃｈ）及びＭＥＨの底面電極を規定している。また、ＰＩマスクを通したＺｎＯ薄膜（厚さ３５０〜５００ｎｍ）のスパッタリング堆積によって、デバイスの半導体及び圧電コンポーネントを形成している。ＺｎＯフィルムの幅は、トランジスタのチャネル幅（Ｗ）を規定している。また、ＰＩマスクを通して電子ビーム蒸着により堆積させたＭｇＯ層（厚さ１００〜１５０ｎｍ）がＴＦＴのゲート誘電体層を形成している。さらに、Ｍｇ（約４００ｎｍ）をパターン化堆積させることによって、ＭＥＨの上部電極並びにＴＦＴのソース、ドレイン、及びゲートコンタクトを形成している。シルクの上部封入層は、スピン鋳造により適用可能である。すべての構成材料すなわちＭｇ（電極、コンタクト、及び相互接続）、ＭｇＯ（ゲート及び層間誘電体）、ＺｎＯ（ＴＦＴ及びエネルギーハーベスタ／ひずみゲージの活物質）、及びシルク（基板及び封入材）は、水に溶解する。この溶解の生成物には、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｓｉ（ＯＨ）４、及びＺｎ（ＯＨ）２が含まれる。以前の調査から、これらの生成物及びデバイス材料自体が生体適合性であり、環境に無害であることが示唆されている［２１〜２３］。図１ｃは、室温での脱イオン水（ＤＩ）における溶解中の時間順に収集した画像集合を含んでいる。シルク基板（約２５μｍ）は、本実施例に使用する構成では、単純な溶解によって迅速に消滅する。このプロセスにより、デバイス構造は、物理的に崩壊する。その後、以下の各項及び以前の各報告に記載されている通り、残存している各材料が異なる速度で加水分解により消滅する［２４〜２８］。溶解の時間枠は、封入及びパッケージング方法のみならず、デバイス構造の材料の寸法、厚さ、及び構成の選定によってプログラム可能である。
【０２４０】
[0300]シルク以外の構成材料の溶解には、加水分解を伴うことにより、金属水酸化物が生成される。ＺｎＯの場合、この生成物は、ＺｎＯ＋Ｈ２Ｏ⇔Ｚｎ（ＯＨ）２という反応の結果としての水酸化亜鉛（Ｚｎ（ＯＨ）２）である。図２ａは、加水分解中の様々な時間における曲折トレースのＺｎＯ（２００ｎｍ）の画像集合を示している。トレースは、室温でのＤＩ水において、１５時間後に完全に消滅している。ＺｎＯの溶解のメカニズムは、材料中への水の拡散が律速プロセスである反応拡散モデルによって、分析的に記述することができる。以前の報告には、ＺｎＯの溶解挙動並びにｐＨ、温度、寸法、及び表面構造依存性が詳しく記載されている［２１、２９〜３２］。ＰＢＳ、血清等の様々な種類の溶液中への浸漬の時間の関数として厚さを測定することにより監視した溶解に関する付加的な実験及びその結果の理論的モデル（詳細はＳＩ参照）との比較については、図４ａに示す。図２ｂに提示するように、光学顕微鏡写真の集合から、完全に形成されたＺｎＯ  ＴＦＴが類似の条件下で溶解していることが分かる。すべての電子材料すなわちＭｇ、ＭｇＯ、及びＺｎＯは、亀裂、剥離、又は離層を伴うことなく、制御された様態にて、室温でのＤＩ水への浸漬後１５時間で完全に溶解している。ここで調査したデバイス寸法に関しては、主として層の厚さにより溶解の時間スケールが決まる。
【０２４１】
[0301]図２ｃは、ＺｎＯ  ＴＦＴの溶解時の電気的特性の時間的変化をまとめている（デバイスの画像及び図形については、図４ａを参照）。この場合は、ガラス板が基板として機能しており、電子ビーム蒸着により堆積させたＭｇＯ層（５００ｎｍ）が、浸漬しないソース、ドレイン、及びゲート電極のコンタクトを除くシステム全体を封入している。測定した伝達曲線、ドレイン電流（Ｉｄ）、及び最大相互コンダクタンスから、約３時間の安定動作の後、次の約４５分間で急速に劣化していることが分かる。この第１及び第２の時間スケールは、封入材及びデバイス材料（この場合は主にＭｇ）によって規定される。図２ｃの結果は、代表例に過ぎない。封入材料及び厚さは、特定用途の要件に合致するデバイス動作の安定期間を実現するように選択可能である。
【０２４２】
[0302]過渡ＺｎＯ  ＴＦＴ及びＭＥＨに関する完全な電気的及び機械的測定結果を図３に示す。ここで、ＴＦＴには、Ｍｇ（１５０ｎｍ、ソース、ドレイン、及びゲート電極）、ＺｎＯ（２００ｎｍ、活性層）、ＭｇＯ（１００ｎｍ、ゲート誘電体）を使用している。図３ｂは、チャネル構成の規定後（上）及び製造完了後（下）に収集した典型的なＴＦＴの光学顕微鏡写真をさらに詳しく示している。典型的なデバイス（チャネル長（Ｌｃｈ）及び幅（Ｗ）がそれぞれ２０μｍ及び５００μｍ）の電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性並びに線形及び対数目盛りの伝達曲線（図３ｃ、図３ｄ）は、約０．９５ｃｍ２／Ｖ・ｓの移動度、１０３を超えるオン／オフ比、約１Ｖ／ｄｅｃ（Ｖｄ＝０．１Ｖ）の閾値下の振れ、及び約１Ｖの閾値電圧を示している（図４ｂのＭｇの接触抵抗に関する詳細を参照）。これらの特性は、以前に報告された非過渡的な同等物の特性に類似している［３３〜３６］。
【０２４３】
[0303]図３ｅは、それぞれの形状がキャパシタ型のＭＥＨアレイの画像を提示している。ＺｎＯ層（５００ｎｍ）は、Ｍｇの底面電極（３００ｎｍ）及び上部電極（５００ｎｍ）間に横たわっており、５０μｍ×２ｍｍの活性化領域を規定している。ＭＥＨは、６つのデバイス群から成り、各群は、電気的に平行に接続された１０個の独立したキャパシタ構造を具備する。６つの群は、直列に接続されている。ＩＰＣ  Ｆｌｅｘｕｒａｌ  Ｅｎｄｕｒａｎｃｅ  Ｔｅｓｔｅｒ（型式：ＣＫ−７００ＦＥＴ）によれば、曲げ状態の特性を正確に評価可能である。試験構成には、器具の２つの摺動治具に固定されたサンプルの２つの縁部を含む。圧縮中、サンプルは機械的に上方へと座屈することで、特定の不均一な曲げモーメントが生じる。座屈応力の印加及び解放（デバイス位置での引っ張り）に伴って、正負の電圧出力ピークそれぞれの周期的変化が発生する。図３ｆに示すように、ＭＥＨの電圧及び電流出力は、約１．１４Ｖ及び約０．５５ｎＡである。また、最大電力密度は、約１ｎＷ／ｃｍ２である。図３ｇは、直列に接続されたＺｎＯフィルムの狭隘ストリップの模式図と、座屈デバイスの理論的予測形状とを提示している。
【０２４４】
[0304]機械的変形と圧電効果とを結合する分析モデルによって、挙動をさらに洞察可能である。長さＬｓｉｌｋのシルク基板は、圧縮により、ｗ＝Ａ［１＋ｃｏｓ（２πｘ１／Ｌｓｉｌｋ）］／２という代表的な面外変位を伴って座屈する。ここで、座標ｘ１の原点はシルク基板の中心であり、振幅Ａはシルク基板の２つの端部間の圧縮ΔＬと以下のような関係にある（詳細はＳＩ参照）。
【数５】
0006561368.tif 000006
ＺｎＯストリップは、上部及び底面電極と併せて、座屈シルク基板とともに曲がる。ＺｎＯのひずみは、膜ひずみ及び曲げひずみから成る。膜ひずみは、以下により分析的に与えられる［３７］（詳細はＳＩ参照）。
【数６】
0006561368.tif 000007
ここで、
【数７】
0006561368.tif 000008
及び
【数８】
0006561368.tif 000009
はそれぞれ、シルク基板並びにＺｎＯストリップの電極及びシルク基板との複合構造の曲げ剛性である。ｈは、ＺｎＯストリップの中心と複合構造の中性機械的平面との間の距離である（図５）。曲げひずみは、シルク基板の表面上のＺｎＯストリップが非常に薄いため、膜ひずみよりもはるかに小さい。結果として、総ひずみは本質的に、膜ひずみと同じである。また、曲げひずみは、ＺｎＯストリップの中心の上下で符号が逆であるため、ＭＥＨの電圧及び電流出力に寄与しない（詳細はＳＩ参照）。
【０２４５】
[0305]ＺｎＯストリップは、弾性定数、圧電定数、及び誘電率がそれぞれｃｉｊ、ｅｉｊ、及びｋｉｊの横等方性である。極性方向ｘ３は、ストリップの表面及びシルク基板の表面に垂直である。平面ひずみ変形（ε２２＝０）の場合、極性方向ｘ３に沿ったひずみε３３及び電界Ｅ３は、構成関係０＝ｃ１１ε１１＋ｃ１３ε３３−ｅ３１Ｅ３及びＤ３＝ｅ３１ε１１＋ｅ３３ε３３−ｋ３３Ｅ３を満たす。ここで、極性方向に沿った電気的変位Ｄ３は、決定すべき定数である。電流の測定の場合は、図５ｂに示すように、上部及び底面電極を電流計に接続する。電流計の電気抵抗は無視できるため、電圧降下も無視できる。（電極及び電流計を通る）電流は、上部及び底面電極間に電圧がなくてもＺｎＯのひずみ（すなわち、圧電効果）により誘発される移動電荷の結果である。各ＺｎＯストリップの上部及び底面電極間のゼロ電圧は、上記方程式と併せて、以下を与える。
【数９】
0006561368.tif 000010
ここで、
【数１０】
0006561368.tif 000011
は、上記方程式と併せて、以下を与える実効圧電定数である。
【数１１】
0006561368.tif 000012
ここで、
【数１２】
0006561368.tif 000013
は、実効圧電定数である。直列の各デバイス群について、電流Ｉは、Ｉ＝−ＡＺｎＯＤ３で与えられる。ここで、ＡＺｎＯは、各群におけるＺｎＯストリップの総面積である。最大圧縮がΔＬｍａｘで期間がＴの代表的な圧縮ΔＬ＝ΔＬｍａｘ［１−ｃｏｓ（２πｔ／Ｔ）］２／４に関して、最大電流は、以下のように求められる。
【数１３】
0006561368.tif 000014
【０２４６】
[0306]ΔＬｍａｘ＝１．５ｃｍ、実験のようなＴ＝２．３秒及びＬｓｉｌｋ＝３ｃｍ、
【数１４】
0006561368.tif 000015
、試料形状のｈ＝５．５μｍ及びＡＺｎＯ＝１．０８ｍｍ２（詳細はＳＩ参照）、並びに文献の値［３８、３９］と同じ桁である
【数１５】
0006561368.tif 000016
の場合、式（１）は、最大電流Ｉｍａｘ＝０．５５ｎＡを与え、図３ｆに示す実験結果とよく合致している。
【０２４７】
[0307]電圧の測定の場合、直列のｎ群のデバイスの総電圧をＶが示すものとした場合、各群の電圧は、Ｖ／ｎである。電気的変位は、以下のようになる。
【数１６】
0006561368.tif 000017
ここで、
【数１７】
0006561368.tif 000018
は、実効誘電率であり、ｔＺｎＯはＺｎＯストリップの厚さである。また、電流Ｉ＝−ＡＺｎＯＤ３は、電圧Ｖ及び電圧計の抵抗ＲとＩ＝Ｖ／Ｒという関係にあり、Ｖ／Ｒ＝−ＡＺｎＯＤ３又は同等に以下を与える。
【数１８】
0006561368.tif 000019
【０２４８】
[0308]ΔＬ＝ΔＬｍａｘ［１−ｃｏｓ（２πｔ／Ｔ）］２／４及び初期条件Ｖ（ｔ＝０）＝０の場合、最大電圧は、以下により与えられる。
【数１９】
0006561368.tif 000020
【０２４９】
[0309]実験のＲ＝２．３×１０９Ωに対して、理論上の最大電圧は１．１Ｖであり、これは、１．１４Ｖという実験結果とよく合致している。デバイスの電気的特性化に加えて、スパッタリングシステムによる活性層ＺｎＯ薄膜の固有の圧電特性及び形態学的特性をＡＦＭ、ＳＥＭ、及びＸＲＤ技術により詳しく調査した（図６）。
【０２５０】
[0310]ここに提示する結果は、すべての構成要素が水に完全に溶解する過渡エレクトロニクスのほか、エネルギーハーベスティング及びひずみ検知デバイスに対して、ＺｎＯを活物質として有効に使用可能であることを示す。シリコンと比較して、ＺｎＯは、幅広い直接バンドギャップ及び圧電応答等、過渡デバイスの能力を拡張し得る特徴を有する。この材料を単独又はシリコンとの異種構成で用いることにより、生物医学から環境モニタ及び特定分野のコンシューマエレクトロニクスに至る分野において、過渡技術のさらなる適用の可能性が広がる。
実験項
【０２５１】
[0311]ＺｎＯ  ＴＦＴ及びＭＥＨの製造：ポリイミド（ＰＩ）フィルム（Ｋａｐｔｏｎ、１２．５μｍ、Ｄｕｐｏｎ、ＵＳＡ）製の高分解能ステンシルマスクを通して、すべての電子材料を直接シルク上に堆積させた。これらの材料は、ＺｎＯ（半導体）、Ｍｇ（導体）、ＭｇＯ（絶縁体）、シルク（基板）から成る。また、電子ビーム蒸着（Ｔｅｍｅｓｃａｌ）により堆積させたＭｇ層（１５０ｎｍ）によって、ＴＦＴのソース及びドレイン電極を規定した。半導体としては、ＰＩマスクを通してＲＦマグネトロンスパッタリング（ＡＪＡ）により堆積させたＺｎＯ（２００ｎｍ）が機能するようにした。また、Ａｒ（９９．９９％）：Ｏ２＝２：１（ｓｃｃｍ）ガス混合物により維持した状態で、高純度のＺｎＯターゲットを基準圧２×１０−６ｔｏｒｒ及び作動圧１５ｍＴｏｒｒで使用した（９９．９９％）。スパッタリングは、Ａｒプラズマで５分間にわたりターゲットを洗浄した直後、室温（ＲＴ）で２５０ＷのＲＦ電力により行った。堆積速度は、約１５０ｎｍ／時であった。また、ＰＩマスクを通したＭｇＯ（１００ｎｍ）の電子ビーム蒸着によって、ゲート誘電体を規定した。ゲートは、ソース及びドレインと同様の方法を用いて堆積及びパターン化されたＭｇ（３００ｎｍ）から成るものとした。
【０２５２】
[0312]ＺｎＯ  ＭＥＨは、それぞれ１０個の独立したデバイス（形状がキャパシタ型で、上部及び底部にＭｇ電極を備えたＺｎＯストリップ）を含む６つの群に設計した。各群のデバイスは平行に接続し、６つの群自体は直列に接続した。製造は、ＰＩシャドーマスクを通した電子ビーム蒸着によるＭｇ（３００ｎｍ）の堆積によって底面電極を形成することから始めた。そして、上述の条件下でＲＦスパッタリングによりＺｎＯの層（４００〜５００ｎｍ）を上部に形成した。ＺｎＯは、Ｍｇ底面電極と位置合わせしたシャドーマスクを通して堆積させた。また、底面電極と同様に、Ｍｇの上部電極（約５００ｎｍ）を形成した。そして、個々のＺｎＯストリップにより、５０μｍ×２ｍｍの活性化領域を規定した。また、それぞれの端部の正方形パッドによって、電気的な上部及び底面電極コンタクトを製造した。図５に示すように、ＺｎＯ層は、底面電極よりもわずかに大きな形状に形成することによって、上部が底部と短絡するのを回避するようにした。
【０２５３】
[0313]ＺｎＯ薄膜の特性調査及びデバイス分析：Ｘ線回折（ＸＲＤ、Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｘ’ｐｅｒｔ）によって、フィルムが好適な配向（００２）の六角形ＺｎＯから成ることを明らかにした。また、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、Ｈｉｔａｃｈｉ  Ｓ４８００）撮像によって、表面形状を確定するとともに、フィルムの断面図を提供した。さらに、電圧誘起のＺｎＯ薄膜の変位を原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ、Ａｓｙｌｕｍ  Ｃｙｐｈｅｒ、ＵＳＡ）によって測定した。ＴＦＴ及びＭＥＨの電気的特性の測定には、半導体パラメータ分析器（４１５５Ｃ、Ａｇｉｌｅｎｔ）を使用した。
【０２５４】
[0314]エネルギーハーベスタ／ひずみゲージの曲げ試験：市販の器具（ＩＰＣ  Ｆｌｅｘｕｒａｌ  Ｅｎｄｕｒａｎｃｅ  Ｔｅｓｔｅｒ（型式：ＣＫ−７００ＦＥＴ））を用いて、曲げ実験を行った。この試験は、２つの固定縁部間におけるデバイスシートの圧縮を伴い、その結果は、圧縮の度合いによって曲率が規定される座屈構造である。また、電気的測定によって、このような座屈応力の印加及び解放に対応する電圧及び電流出力の正負の振れを明らかにした。さらに、機械的変形及び関連する圧電効果の分析モデルによって、実験的観察を取り込んだ。
【０２５５】
[0315]溶解実験：デバイスの分解挙動及び材料除去の動力学を調査するため、溶解試験を行った。ＺｎＯの溶解を観察するため、ガラス基板上の曲折トレースのＺｎＯ（２００ｎｍ）を室温でＤＩ水に沈めた。９時間後、光学的に大きな変化が観察され、１５時間以内に完全に消滅した。同様に、デバイスレベルでの様々な溶解段階を示すため、ガラス上のＭｇ、ＭｇＯ、及びＺｎＯから成るＺｎＯトランジスタを使用した。ほとんどのコンポーネントが８時間以内に消滅し、１５時間以内に完全に消滅した。また、電気的特性の変化の測定結果によって、デバイス機能の時間スケールを規定した。上述したものと類似の設計のトランジスタを作成した後、ＭｇＯ層（５００ｎｍ）で封入した。そして、測定及び計算した特性により、２段階の動力学を明らかにした。１つ目は封入層によって決まり、２つ目は主としてＭｇ電極によって決まっていた。
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酸化亜鉛の溶解
【０２５６】
[0316]ＺｎＯフィルムの溶解メカニズムを理解するため、様々な溶液（例えば、ＰＢＳ、ＤＩ水、及びウシ血清）における時間の関数としてのフィルム厚を調査した。溶解に際して、ＺｎＯは、ＺｎＯ＋Ｈ２Ｏ⇔Ｚｎ（ＯＨ）２という平衡に従って、水酸化亜鉛を形成する［１］。ＺｎＯフィルムの初期厚さｔＺｎＯは、その幅／長さよりもはるかに小さく、厚さ方向ｘ３の１次元反応拡散方程式［２］がＺｎＯ加水分解の挙動の主要因となる。ＺｎＯフィルムの底面をｘ３＝０に設定すると、時間ｔにおけるＺｎＯフィルム中の水の濃度ｗは、反応拡散方程式Ｄ∂２ｗ／∂ｘ３２−ｋｗ＝∂ｗ／∂ｔ［２］を満足する。ここで、Ｄ及びｋはそれぞれ、拡散定数及び反応定数である。水の濃度は、ＺｎＯフィルムの上面で一定であり、
【数２０】
0006561368.tif 000021
フィルムの底部における境界条件は、水流ゼロである。
【数２１】
0006561368.tif 000022
上記方程式は、変数分離法によって解くことができる。位置ｘ３及び時間ｔにおいては、ｋｗ個の水分子がＺｎＯと反応し、１つの水分子が１つのＺｎＯ原子と反応する。これを厚さ及び時間で積分することにより、溶解したＺｎＯの質量（単位断面積当たり）が得られ、これにより、ＺｎＯの残留厚さ
【数２２】
0006561368.tif 000023
が得られ、以下のように初期厚さｔＺｎＯで正規化される。
【数２３】
0006561368.tif 000024
ここで、
【数２４】
0006561368.tif 000025
は、厚さがゼロに到達する場合の臨界時間、Ｍ及び
【数２５】
0006561368.tif 000026
はそれぞれ、ＺｎＯ及び水のモル質量、ρはＺｎＯの質量密度である。ＺｎＯスパッタリング膜における水の拡散率は、ｐＨ値と無関係であり、結晶性ＺｎＯにおける拡散率よりも大きい［３］。拡散率Ｄ＞２．０×１０−１３ｃｍ２／ｓ（並びに、実験のようなｔＺｎＯ＝３００ｎｍ及び大きな範囲の反応定数ｋ）の場合、式（Ｓ２）の臨界時間は本質的に、Ｄと無関係である。これは、比較的高速の拡散の場合、（厚さ全体にわたる）反応が溶解を支配するためである。式（Ｓ１）により与えられる残留厚さは、リン酸緩衝液（ＰＢＳ、ｐＨ４）、ＤＩ水、及びウシ血清それぞれにおける反応定数が３．６×１０−４／ｓ、１．８×１０−５／ｓ、４．７×１０−６／ｓの場合の実験の測定結果とよく合致している。式（Ｓ２）は、ＰＢＳ、ＤＩ水、及びウシ血清溶液それぞれの場合に、１ｈ、１９ｈ、及び７３ｈの臨界時間を与えており、図４ａの実験結果とかなりよく合致している。そして、溶解速度は、以下のように求められる。
【数２６】
0006561368.tif 000027
【０２５７】
[0317]これは、ＰＢＳ、ＤＩ水、及びウシ血清それぞれにおいて３１３ｎｍ／ｈ、１５．７ｎｍ／ｈ、及び４．０９ｎｍ／ｈを与えており、以前の実験結果に報告された値［４］と整合している。
曲げ状態のＺｎＯストリップの圧電解析
構造解析
【０２５８】
[0318]平面ひずみ分析（ε２２＝０）の図３ｇに示す面外変位、ｗ＝Ａ［１＋ｃｏｓ（２πｘ１／Ｌｓｉｌｋ）］／２に関して、シルク基板中の曲げエネルギーは、曲率ｗ”と以下のような関係にある。
【数２７】
0006561368.tif 000028
ここで、
【数２８】
0006561368.tif 000029
は、シルク基板の平面ひずみ曲げ剛性であり、その積分は、シルク基板の長さで行う。膜エネルギーは、Ｓｏｎｇらの同じ手法に従って求めることができる［５］。総エネルギー（曲げエネルギー及び膜エネルギーの合計）を最小化することによって、振幅Ａは以下のようになる。
【数２９】
0006561368.tif 000030
ここで、ｔｓｉｌｋはシルク基板の厚さであり、最後の近似は、シルク基板の圧縮ΔＬが座屈開始の臨界値
【数３０】
0006561368.tif 000031
よりもはるかに大きい場合に適用できる。２５μｍ厚及び３ｃｍ長のシルク基板の場合は、実験の圧縮ΔＬ＝１．５ｃｍと比較して、
【数３１】
0006561368.tif 000032
を無視することができる。
【０２５９】
[0319]シルク基板の曲げモーメントＭは、曲率ｗ”と以下のような関係にある。
【数３２】
0006561368.tif 000033
ここで、
【数３３】
0006561368.tif 000034
は、シルク基板の曲げ剛性であり、
【数３４】
0006561368.tif 000035
は、平面ひずみ弾性率である。ＺｎＯストリップにより覆われたシルク基板の部分（図５ｃ）については、ＺｎＯストリップの付加的な曲げ剛性によって、局所的な曲率が
【数３５】
0006561368.tif 000036
まで小さくなる。ここで、
【数３６】
0006561368.tif 000037
は、第１の層（ｉ＝１）及び全ｎ層の和としてのシルク基板を含む多層構造（図５ｃ）の実効曲げ剛性であり、
【数３７】
0006561368.tif 000038
及びｔｉはそれぞれ、ｉ番目の層の平面ひずみ弾性率及び厚さであり、
【数３８】
0006561368.tif 000039
は、中性機械的平面から第１の（シルク）層の底部までの距離である。ＺｎＯの膜ひずみは、ＺｎＯストリップの中間面における軸方向ひずみであり、以下により与えられる。
【数３９】
0006561368.tif 000040
ここで、ｈは、ＺｎＯストリップの中間面と中性機械的平面との間の距離である。ＺｎＯストリップの長さがシルク基板の長さよりもはるかに短い場合、ｗ”は、ＺｎＯストリップの中心ｘ１＝０で以下のように評価される。
【数４０】
0006561368.tif 000041
図５ｃに示す構造の場合、シルクは
【数４１】
0006561368.tif 000042
及びｔ１＝２５μｍであり、シルクとＺｎＯストリップとの間のＭｇ層は
【数４２】
0006561368.tif 000043
及びｔ２＝０．５μｍであり、ＺｎＯは
【数４３】
0006561368.tif 000044
及びｔ３＝０．５μｍであり、上部Ｍｇ層はｔ４＝０．３μｍである。これらにより、
【数４４】
0006561368.tif 000045
、ｙｎｅｕｔｒａｌ＝２０．２μｍ、及びｈ＝（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３／２）−ｙｎｅｕｔｒａｌ＝５．５２μｍが与えられる。
圧電解析
【０２６０】
[0320]圧電材料の構成モデルは、応力σｉｊ、ひずみεｉｊ、電界Ｅｉ、及び電気的変位Ｄｉ間の関係として、以下を与える。
【数４５】
0006561368.tif 000046
【０２６１】
[0321]ＺｎＯストリップの平面ひずみ条件ε２２＝０は、構造上面の摩擦がないことによるσ３３＝０と併せて、以下を与える。
【数４６】
0006561368.tif 000047
ここで、
【数４７】
0006561368.tif 000048
及び
【数４８】
0006561368.tif 000049
は、実効圧電定数である。さらに、電気的変位は、電荷方程式ｄＤ３／ｄｘ３＝０及び電界と電位との間の関係Ｅ３＝−∂φ／∂ｘ３から、以下のように求めることができる。
【数４９】
0006561368.tif 000050
この時の境界条件は、φ（ｘ３＝ｔＺｎＯ／２）−φ（ｘ３＝−ｔＺｎＯ／２）＝−Ｖ／ｎであり、ここでＶは、直列のｎ群のＺｎＯストリップの２つの端部間の総電圧、ｔ３はＺｎＯストリップの厚さである。式（Ｓ８）は、電気的変位がＺｎＯストリップの膜ひずみと線形であり、曲げひずみと無関係であることを示している。したがって、曲げひずみは、以下に与えるＭＥＨの電圧及び電流出力に寄与しない。
電流
【０２６２】
[0322]ＺｎＯストリップが電流計に接続された後、直列のｎ群のＺｎＯストリップの２つの端部間の電圧Ｖは、ゼロである（図５ｂ）。そして、式（Ｓ８）の電気的変位は、以下のようになる。
【数５０】
0006561368.tif 000051
ここで、εｍは、式（Ｓ５）の通りである。この速度により、以下の電流が与えられる。
【数５１】
0006561368.tif 000052
ここで、ＡＺｎＯ＝ｍ（ｗＺｎＯ，１ｌＺｎＯ，１＋ｗＺｎＯ，２ｌＺｎＯ，２）は、各群のＺｎＯストリップの総面積であり、ｍ＝１０は各群のＺｎＯストリップの数であり、ｗＺｎＯ，１＝５０μｍ、ｗＺｎＯ，２＝９０μｍ、ｌＺｎＯ，１＝２ｍｍ、及びｌＺｎＯ，２＝９０μｍはそれぞれ、各ＺｎＯストリップの２つの矩形部分の幅及び長さである（図５ａ）。本文中の代表的なΔＬを上式に代入すると、電流、特に式（１）の最大電流が与えられる。
電圧
【０２６３】
[0323]電圧測定の場合、直列のｎ群のＺｎＯストリップの２つの端部間の電圧Ｖ（式（Ｓ８））は、ＺｎＯストリップが電圧計に接続された後もゼロではない（図５ｂ）。式（Ｓ８）の変位の速度によって、以下の電流が与えられ、
【数５２】
0006561368.tif 000053
オームの法則と併せて、本文中の式（２）が与えられる。本文中の代表的なΔＬを式（２）の解に代入すると、電圧、特に式（３）の最大電圧が与えられる。
【０２６４】
[0324]図６は、スパッタリングシステムによるＺｎＯ薄膜の固有の特性を示している。図６ａに示すＸ線回折（ＸＲＤ、Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｘ’ｐｅｒｔ）パターンを用いて、スパッタリングＺｎＯフィルムの配向及び結晶構造を評価した。解析は、２θ／ωスキャンを行うことにより実施した。ここで、ωは表面に対する入射角であり、２θは回折角である。回折パターンにより、六角形構造の（００１）配向が明らかとなり、（００２）ＺｎＯに属する主ピークがはっきりと視認できる。この結晶構造は、上記報告と整合している［６、７］。シェラーの式を用いてＸＲＤピークの幅から推定される推定粒径は、約２５ｎｍである［８］。図６ｂは、上面視及び断面視の典型的なＺｎＯ薄膜の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を示している。
【０２６５】
[0325]市販のＡＦＭ（Ｃｙｐｈｅｒ、Ａｓｙｌｕｍ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ、ＵＳＡ）を用いて、Ｐｔ底部を備えたＺｎＯ薄膜の圧電応答力顕微鏡法（ＰＦＭ）調査を実行した。チップ半径が２８±１０ｎｍの導電性Ｐｔ被膜チップ（Ｏｌｙｍｐｕｓ  ＡＣ２４０ＴＭカンチレバー（接触共鳴周波数３２０ｋＨｚ、バネ定数２Ｎ／ｍ））を使用した。そして、図６ｃに示すように、方形波電位をサンプルに印加した。圧電応答は、デュアルＡＣ共振トラッキング（ＤＡＲＴ）ＰＦＭ技術を用いることにより、重畳ＡＣバイアスで測定した（図６ｄ参照）［９］。ＺｎＯ薄膜の実効圧電係数ｄ３３は、１４ｐｍ／Ｖであることが分かった。
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実施例２：過渡エレクトロニクス用の溶解性金属
【０２６６】
[0326]脱イオン（ＤＩ）水及び模擬体液（ハンクス溶液、ｐＨ５〜８）におけるＭｇ、ＡＺ３１Ｂ  Ｍｇ合金、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｗ、及びＭｏ薄膜の電気的特性の観点での溶解挙動を系統的に調査した。また、ＤＩ水における溶解中の種々金属の界面化学及びマイクロ構造についても調査した。その結果、界面化学が類似しているものの、薄膜の電気的溶解速度は、報告されているバルク材料の腐食速度と異なった。これは主に、フィルムの不均一性（ピンホール、多孔性、及び孔食）が導電率に顕著な影響を及ぼすためである。そこで、過渡金属上に構築されたシリコン金属酸化物電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）が過渡エレクトロニクスに適していることを実証した。
１．緒言
【０２６７】
[0327]過渡エレクトロニクスは、機能を果たした後に制御された様態で全部又は一部が物理的に消滅することが重要な特性である新興の技術分類を表す［１］。この特性を備えたデバイスは、従来の集積回路を補完する能力を提供する。可能な用途は、生体分解性の電子医療インプラントから、消失環境センサ及び廃棄物ゼロのコンシューマエレクトロニクスにまで至る［１］。構成材料は、生物流体又は地下水への溶解等、所望の過渡プロセスに適合するように注意深く策定する必要がある。ここで、基本的な水性条件で加水分解するシリコンは、半導体として魅力的な選択肢である［１］。別の可能性として、酸化亜鉛及び特定の有機半導体がある［２］。如何なる場合も、適合性の導電性材料が必須である。導電性ポリマーとの比較により、従来の金属は、抵抗が低く、特性が安定し、市販デバイスにおける役割が確立されていることから魅力的である。シリコン過渡エレクトロニクスの初期の報告では、処理の容易性、迅速な加水分解、及び生体適合性が組み合わさっていることから、マグネシウム（Ｍｇ）を用いていた［１］。これらの特性の一部を共有する別の金属としては、亜鉛（Ｚｎ）、鉄（Ｆｅ）、タングステン（Ｗ）、及びモリブデン（Ｍｏ）が挙げられる。これらの材料はそれぞれ、Ｗ（一部の種の通性生体元素）を除いて［３］、生物学的機能に必須であり、日々の推奨摂取量が約０．０５〜４００ｍｇ／日の範囲である［４、５］。また、Ｍｇ、Ｍｇ合金、及びＦｅについては、生体適合性及び好ましい機械的特性のため、生体再吸収性のインプラント（例えば、血管ステント）での使用が調査されている［６〜９］。Ｍｇは、模擬体液（ＳＢＦ）及び生理的状態において、約０．０５〜０．５μｍ／時の速度で溶解し、水溶性のＭｇ（ＯＨ）２を形成する［１０〜１３］。少量のアルミニウム（３重量％〜９重量％）を添加することによって、これらの速度を約０．０２〜０．１０μｍ／時に落とすことができる［１１、１２、１４］。関連する条件において、Ｆｅは、約０．０２μｍ／時で溶解して水酸化物（Ｆｅ（ＯＨ）２）及び酸化物（Ｆｅ２Ｏ３又はＦｅ３Ｏ４）を形成する［１５〜１７］が、この速度は、体内で評価されるＦｅステントにおいて大幅に低速となる可能性がある［１８］。Ｍｇとは対照的に、Ｆｅは、溶解性が非常に低い特定の反応生成物（Ｆｅ２Ｏ３及びＦｅ３Ｏ４）を伴って、空間的に不均一に分解する［６、１９］。Ｂｏｗｅｎらは近年、体内分解速度（約５×１０−３μｍ／時）が許容範囲内であり、溶解生成物ＺｎＯが溶解性である［２１］ことから、再吸収性のステントの代替金属としてＺｎを使用することを提案している［２０］。
【０２６８】
[0328]生体適合性に関するデータが包括性に劣る金属についても、検討する価値がある。例えば、Ｗ及びＭｏに関する公開結果は、これらが生理溶液に溶解してＷＯｘ及びＭｏＯｘという錯体を形成可能であることを示唆している［２２〜２４］。Ｗで作られた神経センサワイヤは、室温（ＲＴ）でのＳＢＦにおいて、約０．０２〜０．０６μｍ／時の速度で溶解する［２２］。さらに、Ｗの塞栓コイルの体内試験は、明らかな生物学的悪影響を示しておらず、濃度に対する最小毒性は＜５０μｇ／ｍｌである［２５、２６］。純粋なＭｏの体内溶解速度は報告されていないが、ｐＨ７の緩衝液又はＮａＣｌ溶液中のＭｏの溶解速度は、ＲＴで約１０−４〜１０−３μｍ／時であることが分かっている［２３］。電極と内部組織との間の継続的な接触が求められるデバイスの分類では、このような低速度が重要となる可能性がある。
【０２６９】
[0329]これらの検討により、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、及びＺｎは、薄膜、過渡電子インプラント用のパターン化トレース、環境モニタ等としての追加調査の有望な候補となる。バルク形態のこれら材料の腐食に関連しては、広範な知識体系が存在するものの、挙動が大きく異なり得る薄膜に関しては、利用可能な情報がはるかに少ない。例えば、フィルム及びバルクサンプル中の粒径は通常、質的に異なる集団に属しており、有意な結果となっている［２７］。さらに、フィルムのピンホール、孔食、多孔性等の側面は、特にパターン化された薄膜トレースの抵抗の時間依存性変化において、過渡エレクトロニクスでの使用に関連した特定の特性に支配的な影響を及ぼす。以下では、脱イオン（ＤＩ）水及び模擬体液（ハンクス溶液）におけるＭｇ、ＡＺ３１Ｂ（３重量％Ａｌ及び１重量％Ｚｎ）Ｍｇ合金、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｗ、及びＭｏ薄膜並びに蛇行ワイヤの導電率、厚さ、形態、及び界面化学の観点での溶解挙動の系統的調査の概要を説明する。また、これらの種々金属を形成した電極を用いて構築されたシリコン金属酸化物電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）によって、過渡エレクトロニクスにおけるそれぞれの有用性を実証する。
２．結果及び考察
２．１  溶解動力学
【０２７０】
[0330]図７（ａ）〜図７（ｇ）は、室温（ＲＴ）及び体温（３７℃）の両者でのＤＩ水及びハンクス溶液（ｐＨ値５〜８）における様々な金属薄膜の時間の関数としての抵抗変化の観点での代表的な溶解挙動をまとめている。溶解蛇行パターンの形状は図７（ｂ）に示しており、幅３００μｍ、全長４５ｍｍで、上部プロービングパッドを備えている。抵抗変化は、蛇行パターンの全長４５ｍｍで正規化している。ＲＴでのＤＩ水における溶解の経時的な厚さの変化については、図７（ｈ）及び図７（ｉ）に示す。如何なる場合も、Ｃｒの極薄層（約１０ｎｍ）がガラス基板に対する接着促進剤として機能する。この層によって、収率が向上するとともに、フィルムの離層により溶解動力学が阻害されることはない（Ｃｒを用いない対照実験によって、離層がない場合に、この層が溶解プロセスに対して測定可能な影響を及ぼさないことを証明している）。
【０２７１】
[0331]反応拡散モデル（後述）によって溶解時の電気抵抗変化を変換した有効厚さの変化速度により規定される電気的溶解速度（ＥＤＲ）を表１に示す。ここに報告する各ＥＤＲは、少なくとも３つのデータ集合の平均に相当する。全体として、（ｉ）Ｍｇ、ＡＺ３１Ｂ  Ｍｇ合金、及びＺｎのＥＤＲ値は、Ｗ、Ｍｏ、及びＦｅよりもはるかに高く、（ｉｉ）Ｍｏを除いて、ＥＤＲは、食塩水中で高くなり、（ｉｉｉ）ＥＤＲは、Ｗ、Ｍｏ、及びＦｅの場合に高温（３７℃）で高くなるが、Ｍｇ、ＡＺ３１Ｂ  Ｍｇ合金、及びＺｎの場合は有意ではない。詳細な溶解化学については、第２．２項で論じる。
【０２７２】
[0332]図７（ａ）、図７（ｂ）、及び表１に示すように、ＡＺ３１Ｂ  Ｍｇ合金のＥＤＲは、ＤＩ水におけるＭｇのＥＤＲよりも約３倍低く、Ｍｇ（ＯＨ）２が溶解生成物である。一方、Ｍｇ及びＭｇ合金の両者のＥＤＲは、ｐＨ及び温度とは無関係に、ハンクス溶液中でかなり高くなる（１０倍超）。これは、迅速な腐食を促進する塩化物（Ｃｌ−）が存在することによる可能性が高く、バルクＭｇ材料中における質量損失の腐食調査に報告されている通りである［２８］。ｐＨ値５〜８に対する依存性が弱いのは、ＮａＣｌ溶液中のバルクＭｇ合金に関する知見と整合している［２９］。これとは対照的に、バルクＭｇ材料の場合のはるかに強いｐＨの影響については、ハンクス溶液において報告されており、その溶解速度は、ｐＨ８よりもｐＨ５．５の溶液中で約３００倍も高い［１３］。
【０２７３】
[0333]Ｍｇの場合と質的に類似する傾向において、Ｚｎは、食塩水よりもＤＩ水中でおよそ３倍低いＥＤＲを示している。これは、おそらく塩化物（Ｃｌ−）が存在することによる［３０］。溶解生成物は主として、ＺｎＯ及びＺｎ（ＯＨ）２である。異なるｐＨ値及び温度の食塩水間のＥＤＲは類似しており、これは、ＮａＣｌ溶液中のバルクＺｎの腐食に関連した質量損失の報告と整合している［３０］。
【０２７４】
[0334]Ｍｇ及びＺｎと異なり、Ｍｏ（図７（ｅ）及び表１）は、室温での食塩水よりも高い（約２〜５倍）ＤＩ水中のＥＤＲを示し、表面上に複合Ｍｏ酸化物を形成している。このような傾向は、バルクＭｏ材料に見られる［３１］。この差は、水溶液中の酸素溶解度に対するＭｏ分解の強い依存性による可能性が高く、その速度は、酸素溶解度とともに高くなる［３２］。イオン（例えば、Ｎａ＋、Ｃｌ−）の存在［３１、３３］によって、酸素溶解度が低くなることが知られている。Ｍｏにおけるこの影響は、塩化物に関連する腐食電位の上昇の影響よりも支配的である。図７（ｅ）及び表１に示すように、ＭｏのＥＤＲは、ｐＨ５よりもｐＨ７．４及び８の溶液中で３倍低い。薄膜Ｍｏの溶解速度は、中性（ｐＨ７）又は酸性溶液（ｐＨ２）よりも強アルカリ性溶液（ｐＨ１２）中で１０倍前後高いことが報告されている［３４］ものの、塩基性の上昇に伴う酸素溶解度の予想される低下は、ここでも、この範囲のｐＨの影響を上回る可能性がある［３１、３３］。また、ＭｏのＥＤＲは、ｐＨ７．４のハンクス溶液の場合、室温よりも３７℃でおよそ５倍高い。
【０２７５】
[0335]図７（ｃ）及び表１に示すように、Ｗは、塩基性溶液（ｐＨ７．４〜８）よりも酸性の食塩水（ｐＨ５）において４倍低いＥＤＲを示し、Ｗ酸化物を形成している。この傾向は、バルクＷ材料の腐食挙動と整合している［２４］。ＤＩ水におけるＷのＥＤＲは、ｐＨ７．４〜８の溶液中のＥＤＲに類似している。高温（３７℃）では、ＥＤＲも高くなる。Ｗの溶解に関連するさらに重要な観察結果として、速度は、その他の金属よりも堆積条件の影響を受け易い。その例を図７（ｃ）〜図７（ｆ）及び表１に示す。この場合、化学的気相成長（ＣＶＤ）により形成したＷのＥＤＲは、スパッタリングＷの値よりもおよそ１０倍低い。また、ｐＨに対する依存性は、質的に同様である。スパッタリングＷ薄膜の品質は、スパッタリング電力、アルゴン圧力、及び真空度によって調整することも可能である（図１７）。
【０２７６】
[0336]図７（ｇ）及び表１に示すように、ＦｅのＥＤＲは、３７℃（高温）でのｐＨ５溶液（酸性溶液）及びｐＨ７．４溶液において最も高いが、その他の溶液では低くなり、如何なる場合も、表面上に厚い鉄酸化物が形成される。さらに、時間の関数としての抵抗は、特定の場合、特にＤＩ水中のＦｅの場合に停滞を示し、溶解は一見したところ、１２０時間後に停止となる。このような現象は、以下に論じるように、分解の不均一性、全体的に遅い動力学、及び鉄酸化物の保護特性によるものと考えられる。
【０２７７】
[0337]ＤＩ水における分解中の対応する厚さ変化を図７（ｈ）及び図７（ｉ）に示す。分解初期段階の線形フィットにより推定される見掛けの形態学的分解速度によって、ＥＤＲとの定量比較が可能となる（溶解後期には、多孔性、不均一性、及び残留酸化物による大きな寄与を伴う可能性が高い）。Ｚｎ及びＦｅの場合は、酸化物によって、厚さが増大する可能性がある。ここで、Ｚｎの平均形態学的溶解速度は単純に、初期厚さ３００ｎｍを完全溶解の時間で除算したものとして規定される。Ｆｅ（１５０ｎｍ）については、７５０時間後の測定厚さがほぼ不変であることから、平均速度は、２×１０−４μｍ／時と推定される。表１に示す３つの結果から、厚さの減少が抵抗の増加より遅れていることが分かる。これは主に、（ｉ）特にＺｎ及びＦｅの場合の測定厚さに対する残留絶縁酸化物の寄与、（ｉｉ）局所的な不均一性、ピンホール、及び多孔性に対する抵抗の感度の上昇に起因する。当然のことながら、過渡エレクトロニクスの最も重要なパラメータは抵抗であり、その結果は、厚さが適当な代替ではないことを示している。例えば、図７（ｈ）及び図７（ｉ）に示すように、Ｍｇ、Ｍｇ合金、及びＺｎのフィルムの厚さは、電気的導通が完全になくなって数日後にゼロに到達する。Ｗ及びＭｏの場合は、最初の４日間で厚さが急激に減少した後、酸化生成物がゆっくりと溶解する。Ｆｅの場合は、１カ月経っても酸化物は溶解しない。このような腐食生成物の滞留は、Ｆｅステントの体内試験においても発生する［６］。
【０２７８】
[0338]中性に近い溶液中でのバルク材料の質量損失によって規定され、文献報告もなされている腐食速度についても表１にまとめている。Ｍｇ、Ｍｇ合金、Ｚｎ、及びＭｏ薄膜のＥＤＲは、類似条件下の腐食速度よりも（１０倍以上）高い。Ｗ、特にＦｅの場合、ＥＤＲは、はるかに低い（条件により約１０〜１００倍）。これらの差を理解するには、少なくとも３つの検討が重要である。第１に、ＰＶＤ技術により堆積させた薄膜は一般的に、従来の冶金プロセスにより得られたバルク材料よりも高い純度を有する。その結果、Ｍｇ及びＺｎにとってのＦｅ及び銅（Ｃｕ）、Ｆｅにとっての炭素（Ｃ）等の不純物が存在しないことから、薄膜の場合の材料自体が、改善された腐食抵抗を示すことが予想される［１４、３０、３５］。第２に、薄膜は、ナノ結晶（約２０〜２００ｎｍ）から成り、粒径がはるかに大きなバルク材料よりも腐食抵抗が改善される可能性がある［２７］。これは、おそらくバリア品質が増強された表面酸化物層が形成されることによる。Ｍｇ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｗ、及びＭｏナノ結晶フィルムに関する腐食調査の以前の結果は、粒径が小さくなるとともに溶解速度も約２〜１０倍低くなる可能性があることを示している［１５、３４〜３８］。これに対して、Ｍｇ合金は、粒径の影響がほとんどない［３９］。第３に、これが最も重要と思われるが、薄膜の抵抗測定結果は、上述の通り、不均一性の影響を受け易い。したがって、ＥＤＲ値は、文献報告の腐食速度よりも高くなることが予想される。１つの結論として、不均一性（大規模又は微小規模のいずれでも）が重要な場合は、Ｍｇ、Ｍｇ合金、Ｚｎ、及びＭｏに関して、ＥＤＲが腐食速度よりも高くなる。これについては、以下に詳しく論じる。一方、粒径又は純度の影響が顕著な場合、Ｗ及びＦｅについては、ＥＤＲを積極的に低くすることができる。そして、結論としては、厚さ変化及び腐食速度が重要となり得るものの、過渡エレクトロニクス用の薄膜での使用に関しては、両者とも特徴的であり、ＥＤＲとは異なる。以下の各項では、溶解に関わる詳細なマイクロ構造／界面化学の系統的調査をまとめている。
【０２７９】
[0339]また、簡潔且つ分析的な反応拡散モデルを埋め込むことによって、図７の実線のように溶解挙動を模擬する［４０］。このモデルでは、表面反応定数ｋ及び拡散率Ｄという２つの自由パラメータを組み込むことによって、表面反応及び金属フィルム内の水の拡散の両者を考慮している。図７に示すように、モデルは、大きな不均一挙動のためにＦｅは除いて、その他すべての金属薄膜の分散挙動と合致している。場合により、このようなモデルを用いて、現在利用可能なデータに基づき様々な厚さ及びｐＨ値での金属フィルムの溶解速度を推定するとともに、より複雑な過渡エレクトロニクスシステムの合理的な理論的予測を提供することができる。
【表１】
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２．２  金属薄膜の溶解に関するマイクロ構造及び界面化学
【０２８０】
[0340]基本的なメカニズム及び影響を証明するため、ＤＩ水中の金属フィルムに関する詳細な調査を行う。如何なる場合も、（ｉ）主として微細孔及び／又は窪みの形成のため、ＥＤＲよりも低い速度で質量損失が発生し、（ｉｉ）溶解生成物としての酸化物が表面上に現れ、下層の金属の溶解を遅らせる部分的保護層として機能を果たすことができ、（ｉｉｉ）残留酸化物層が金属よりもはるかにゆっくりと溶解する。
２．２．１  Ｍｇ及びＡＺ３１Ｂ  Ｍｇ合金
【０２８１】
[0341]Ｍｇ及びＭｇ合金のＤＩ水における溶解中のマイクロ構造及び界面化学の変化をそれぞれ図８及び図９に示す。巨視的な規模において、Ｍｇ及びＡＺ３１Ｂ  Ｍｇ合金ともに溶解は均一である（図８（ａ）〜図８（ｄ）及び図９（ａ）〜図９（ｄ））。溶解が進むと、微細孔が成長して、表面が粗く、不均一になる（図８（ｆ）、図８（ｇ）、図９（ｆ）、及び図９（ｇ））。針状の生成物が表面上に現れる（図８（ｆ）、図８（ｇ）、図９（ｆ）、及び図９（ｇ））が、これは、模擬生体液におけるバルクＭｇ及びＡＺ３１Ｂ合金サンプルに関する以前の報告と整合している［４３、４４］。図８（ｊ）、図８（ｋ）、図９（ｊ）、及び図９（ｋ）は、Ｌｉｕらによるデータを基準としてピークを識別したＸＰＳデータを提示している［４５］。割り当てられた結合エネルギーは、Ｍｇ  ２ｐがＭｇ（４９．９ｅＶ）、Ｍｇ−（ＯＨ）（５０．５ｅＶ）、及び炭酸塩（５１．５ｅＶ）であり、Ｏ  １ｓがＭｇ−Ｏ（５３１．０ｅＶ）、Ｍｇ−ＯＨ（５３２．１ｅＶ）、及び炭酸塩（５３２．８ｅＶ）である。ＡＺ３１Ｂ  Ｍｇ合金に割り当てられた結合エネルギーは、Ｍｇ  ２ｐがＭｇ（４９．５ｅＶ）、Ｍｇ−（ＯＨ）（５１．０ｅＶ）、及び炭酸塩（５２．８ｅＶ）であり、Ｏ  １ｓがＭｇ−Ｏ（５３１．０ｅＶ）、Ｍｇ−ＯＨ（５３２．５ｅＶ）、及び炭酸塩（５３３．５ｅＶ）である。水酸基及び炭酸塩の場合のＡＺ３１Ｂ  Ｍｇ合金の高値までの結合エネルギーのシフトは、Ａｌの存在による可能性が高い［４５］。浸漬前であっても、フィルム上には表面酸化物／水酸化物／炭酸塩が見られるが、これは、大気中の水蒸気及び二酸化炭素の存在に起因する。溶解中、外表面は主にＭｇ（ＯＨ）２から成り、場合によっては少量のＭｇＯ及び炭酸塩を含む（図８（ｊ）、図８（ｋ）、図９（ｊ）、及び図９（ｋ））が、これはバルクサンプルについて以前に報告されている通りである［４５、４６］。Ｍｇ（ＯＨ）２の層は、ＸＰＳ技術のプロービング深さ及び金属Ｍｇのピークが存在しないことに基づいて、１０ｎｍ超の厚さを有するものと推定される。他の研究者が報告している通り［４７〜４９］、Ｍｇ（ＯＨ）２は、一般的な生体液におけるＭｇ腐食の主要な表面生成物であり、これらの溶液中にＮａ＋、Ｃｌ−、ＰＯ４３−、及びＣＯ３２−が存在することによって、表面層にリン酸塩及び炭酸塩を導入することができる。ＴＥＭ明視野像（図８（ｉ）及び図９（ｉ））は、ＳＥＭ像と整合した金属Ｍｇ及び針状酸化生成物を示している。また、ＴＥＭ回折パターン及び格子縞は、結晶性ＭｇＯの存在を示しており、外側Ｍｇ（ＯＨ）２層の非晶質性の可能性を示唆している［５０］。これらの結果は、水又はＮａＣｌ溶液中に溶解したバルクＭｇの提案された２層表面酸化物構造と整合しており、結晶性ＭｇＯ薄膜の上で厚い外側層がＭｇ（ＯＨ）２を多く含んでいる［４８、５０］。ＭｇＯは、未使用の金属表面を大気中の酸素に曝露した直後に形成される可能性が高い。溶解が進むと、自然ＭｇＯ層の水和及びその後の素地金属を犠牲にした溶解・沈殿メカニズムによって、Ｍｇ（ＯＨ）２層の厚さが増大する［５０］。上の表１に示したように、ＥＤＲは、Ｍｇ及びＭｇ合金の両者の厚さの変化速度よ���も約５倍高い。特に、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、Ｍｇ及びＡＺ３１Ｂ  Ｍｇ合金の３００ｎｍ厚フィルムは、それぞれ約１．５時間及び約３時間で電気的に不連続となる。ただし、図８（ｃ）、図８（ｇ）、図９（ｃ）、及び図９（ｇ）は、この時点でいくらかの素地金属が依然として存在することを示している。時間が進むと、残った金属が反応して、残留Ｍｇ（ＯＨ）２及びＭｇＯのみが残る。水中でのＭｇ（ＯＨ）２及びＭｇＯの溶解度が比較的高い［５１］ことから、酸化物は最終的に、２〜３日後には完全に消滅し、ＸＰＳデータ（図８（ｄ）、図８（ｈ）、図８（ｊ）、図８（ｋ）、図９（ｄ）、図９（ｈ）、図９（ｊ）、及び図９（ｋ））で確認できるように、Ｃｒ接着層のみが残る。Ｍｇ酸化物／水酸化物の溶解速度は、図７（ｈ）の溶解後期のフィットにより、概ね約５〜７ｎｍ／日と推定される。
２．２．２  Ｗ及びＭｏ
【０２８２】
[0342]ＤＩ水中のスパッタリング堆積Ｗ及びＭｏの溶解の結果を図１０及び図１１に示す。Ｗ及びＭｏは、周期表の同じ列の遷移金属であるため、界面化学が類似且つ複雑であるものと予想される。図示のように、溶解中のＷ及びＭｏの表面形態は、光学的観察結果（図１０（ａ）〜図１０（ｄ）及び図１１（ａ）〜図１１（ｄ））に基づくと、大部分が均一である。ただし、ＳＥＭの結果（図１０（ｆ）、図１０（ｇ）、図１１（ｆ）、及び図１１（ｇ））では、微細孔がはっきりとしており、ＴＥＭ明視野像（図１０（ｉ）及び図１１（ｉ））ではさらに明確である。
【０２８３】
[0343]ＸＰＳ解析によれば、Ｗフィルムが初期自然酸化物として、大部分がＷＯ３を有することが明らかである（図１０（ｊ）及び図１０（ｋ））。溶解が進むと、表面でのＷ酸化物の混合（Ｗ４＋、Ｗ５＋、及びＷ６＋）が生じる。酸化物の厚さは、ＸＰＳスペクトルにおける金属Ｗ信号の消失によって推定されるように、約３２時間後に１０ｎｍを超える値まで増大する。さらに反応が進むと、Ｗ４＋及びＷ６＋酸化物が除去され、Ｗ５＋酸化物のみが残る（図１０（ｊ）及び図１０（ｋ））。図１０（ｋ）におけるＷの酸素ピークは、表面における水酸基（ＯＨ−）及び吸収した水の存在を示唆している［５２］。割り当てられた結合エネルギーは、Ｗ  ４ｆ７／２がＷ（３１．８ｅＶ）、Ｗ４＋（３２．７ｅＶ）、Ｗ５＋（３３．８ｅＶ）、及びＷ６＋（３６．２ｅＶ）であり、Ｏ  １ｓがＯ２−（５３０．８ｅＶ）、ＯＨ−（５３１．９ｅＶ）、及びＨ２Ｏ（５３３．２ｅＶ）である［５２〜５４］。また、ＴＥＭ回折パターン及び格子縞は、溶解生成物としてのＷＯ３の存在を示唆している（図１０（ｉ））。このような表面構造は、Ｌｉｌｌａｒｄらによる報告の通り、酸性溶液に曝露されたバルクＷ材料と類似しており、この場合は、内側ＷＯ３層及び外側の境界が曖昧なＷ水酸化物層が生じる［５５］。
【０２８４】
[0344]図１１（ｊ）及び図１１（ｋ）に示すように、Ｍｏの界面化学の変化は、Ｗと類似しており、溶解生成物として初期のＭｏＯ３自然酸化物、その後、価数が混ざり合った酸化物（Ｍｏ４＋、Ｍｏ５＋、及びＭｏ６＋）が生じ、最終的なＭｏ５＋酸化物の形成は８０日後である。また、ＸＰＳのＯ  １ｓデータ（図１１（ｋ））に基づくと、Ｍｏ表面上には、水酸化物及び場合により吸収した水の存在が観察される。割り当てられた結合エネルギーは、Ｍｏ  ４ｄ５／２がＭｏ（２２８．７ｅＶ）、Ｍｏ４＋（２２９．５ｅＶ）、Ｍｏ５＋（２３０．９ｅＶ）、及びＭｏ６＋（２３３．０ｅＶ）であり、Ｏ  １ｓがＯ２−（５３０．７ｅＶ）、ＯＨ−（５３１．８ｅＶ）、及びＨ２Ｏ（５３３．０ｅＶ）である［３１、５６］。図１１（ｉ）のＭｏのＴＥＭ結果は、ＭｏＯ３及びＭｏＯ２の存在を裏付けている。これらの結果は、水溶液中のバルクＭｏ材料に関する報告された溶解界面化学と整合している［３１、５７］。ｐＨ値が異なる食塩水中のＷ及びＭｏの分解は、ＤＩ水における場合と同様の溶解パターンに従う。ｐＨ値は、価数が混ざり合った様々な表面酸化物の相対濃度に影響を及ぼし、これにより、溶解速度が変化する可能性がある［２４、５７、５８］。
【０２８５】
[0345]ＷＯｘ及びＭｏＯｘの溶解性［２３、５９］によって、Ｗ及びＭｏの両者は、水中でゆっくりと分解可能である。ＥＤＲは、微細孔の形成（図１０（ｃ）、図１０（ｇ）、図１０（ｉ）、図１１（ｃ）、図１１（ｇ）、及び図１１（ｉ））のため、厚さの変化速度よりも約２〜１０倍高い。腐食生成物ＷＯｘ及びＭｏＯｘは、材料の消滅後、十分に溶解するための時間を要する。塩基性が上昇すると、速度も高くなる［２３、５９、６０］。図１０（ｊ）及び図１１（ｊ）に示すように、Ｗ及びＭｏの背景ＸＰＳ信号へとピークがゆっくり低下することから、ＤＩ水中におけるＷＯｘ及びＭｏＯｘの緩やかな溶解が示唆され、約７０日後の残留厚さは、ＸＰＳ信号が継続して存在する点から、１０〜２０ｎｍと推定される。これらの酸化物は、十分に長い時間を与えることにより、完全に消滅するものと予想される。Ｗ及びＭｏ酸化物の溶解速度は、約０．２〜０．５ｎｍ／日と推定される。
２．２．３  Ｚｎ及びＦｅ
【０２８６】
[0346]図１２（ａ）〜図１２（ｄ）及び図１３（ａ）〜図１３（ｄ）に示すように、ＤＩ水中のＺｎ及びＦｅ薄膜の場合は、不均一な溶解が支配的である。孔食は、ランダムな位置を核とし、フィルム全体に拡がっている。このような種類の腐食は、水溶液中のバルクＺｎ及びＦｅ材料の両者に一般的と報告されている［３０、６１、６２］。
【０２８７】
[0347]Ｚｎの表面形態変化を図１２（ｅ）〜図１２（ｈ）に示すが、花弁状及び繊維状の溶解生成物が観察されている。図１２（ｊ）及び図１２（ｋ）に示すＸＰＳデータのように、表面生成物は、形態とは無関係に主として、一定量の炭酸塩が偶発的に存在するＺｎＯ及びＺｎ（ＯＨ）２であると識別される。Ｏ  １ｓの割り当てられた結合エネルギーは、Ｚｎ−Ｏ（５３０．４ｅＶ）、Ｚｎ−（ＯＨ）（５３１．８ｅＶ）、及び炭酸塩（５３０．０ｅＶ）である［６３］。Ｚｎ  ２ｐ３／２のピーク（１０２１．８ｅＶのまま）は、図１２（ｊ）に示すようにＯ  １ｓに従ってシフトしないため、一義的にデコンボリューションできない。図１２（ｊ）におけるＺｎ  ２ｐの標識を付した結合エネルギーは、Ｚｎ（１０２１．６ｅＶ）、Ｚｎ−Ｏ（１０２１．７ｅＶ）、及びＺｎ−ＯＨ（１０２２．４ｅＶ）である［６３、６４］。ＴＥＭ回折パターン及び格子縞により、表面でのＺｎＯの存在が確認される（図１２（ｉ））。また、ＴＥＭ明視野像は、表面酸化物の多孔質形態及び不均一分布を示しており、画像の左側部分により多くのＺｎＯが存在する（図１２（ｉ））。ハンクス溶液におけるＺｎ薄膜の溶解も類似の不均一挙動を示し、この場合も、溶解生成物は主に、バルクＺｎ材料に関してはＺｎＯ及びＺｎ（ＯＨ）２と推定される［３０］。このようなＺｎ酸化物層は、一部のみ保護するため、水溶液中で比較的高い溶解度を有する［３０］。
【０２８８】
[0348]Ｆｅの場合の溶解生成物の表面形態を図１３（ｆ）〜図１３（ｈ）に示す。ＸＰＳデータ（図１３（ｊ）及び図１３（ｋ））は、表面層がＦｅ２Ｏ３及び水酸化物になることを示唆しており、Ｆｅ  ２ｐ３／２がＦｅ（７０６．９ｅＶ）、Ｏ  １ｓがＦｅ２Ｏ３（５２９．８ｅＶ）及び水酸化物（５３１．２ｅＶ）である［６５、６６］。ＴＥＭ回折パターン及び格子縞（図１３（ｉ））は、過剰な酸素の存在下での水酸化物の堆積後にＦｅ３Ｏ４が一般的な腐食生成物であることを示している［１７］。Ｆｅ酸化物が存在することによって、窪みの広がりを抑止すると同時に、溶解速度を低下させるのに役立つ可能性がある。様々な位置における孔食開始の長い潜伏及び抑止効果によって、観察された停滞は、抵抗の時間依存となる場合がある（図７（ｇ））。また、Ｚｎは、不均一な溶解パターンを示しているものの、窪みの容易な開始及び高い反応速度によって、溶解の停滞は取り除かれる（図７（ｄ））。ハンクス溶液中のＦｅの分解挙動は、酸性環境により明らかな表面酸化物が存在しない状態での均一溶解が観察されるｐＨ５を除いて、ＤＩ水中での挙動と類似している。
【０２８９】
[0349]Ｚｎ薄膜は、他の過渡金属と同様に、厚さがゼロまで減少するかなり前（約５０倍速く）に、電気的に連続ではなくなる（表１、図７（ｄ）、及び図１２（ｃ））。加水分解生成物は、およそ５〜７日後に完全に溶解する（図１２（ｄ）、図１２（ｈ）、及び図１２（ｊ））。Ｚｎ酸化物の溶解速度は、概ね約１２０〜１７０ｎｍ／日と推定される。これに対して、Ｆｅ酸化物は、最大１カ月にわたって監視したものの溶解しないようである。また、結果的な合計厚は、Ｆｅフィルムの元の厚さの１０倍超であり（図７（ｉ））、過渡電子システムには望ましくない。このようなＦｅ酸化物の滞留は、体内試験でも観察された［６］。
２．３  過渡金属コンタクトを備えた薄膜トランジスタの分解
【０２９０】
[0350]Ｃｒ接着層のないＭｇ（３００ｎｍ）、ＡＺ３１Ｂ  Ｍｇ合金（３００ｎｍ）、Ｚｎ（３００ｎｍ）、Ｗ（１５０ｎｍ）、及びＭｏ（８０ｎｍ）をｎチャネルＭＯＳＦＥＴの金属コンタクトとして用いることにより、これらの過渡金属に基づく過渡システムの構築の実現可能性を実証する。極薄シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）ウェハ上に構築された長さ（Ｌ）５０μｍ及び幅（Ｗ）４００μｍの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の形状を図１４（ａ）に示す。これらＴＦＴの典型的なオン／オフ比及び移動度は、金属の種類に関わらず、それぞれ１０４超及び２５０ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１である。
【０２９１】
[0351]様々な過渡金属についてのＤＩ水中におけるこれらＴＦＴの機能劣化を図１４（ｂ）〜図１４（ｆ）に示すとともに、金属コンタクトの分解の画像を図１５に示す。金属コンタクトの溶解速度（約５×１０−３〜０．３μｍ／時）がシリコン及びシリコン酸化物（約１０−３〜１０−４μｍ／日）よりもはるかに高い［１］ことから、ＴＦＴ機能の劣化は主として、溶解進展時の金属コンタクトの導電性喪失に起因する。図１４に見られるように、Ｍｇ、ＡＺ３１Ｂ合金、及びＺｎコンタクトを備えたＴＦＴは、約２〜８時間（ＥＤＲ約０．０４〜０．１５μｍ／時に相当）で機能を失っている。一方、Ｗ及びＭｏコンタクトを備えたＴＦＴはそれぞれ、封入なしでも１２時間及び２５時間前後の安定した動作期間を有することができ、その後、およそ１５時間（ＥＤＲ約（２〜５）×１０−３μｍ／時）でそれぞれの機能を徐々に失っている。これらの結果は、上述の金属トレースの溶解速度と整合している。
【０２９２】
[0352]金属及びその残留酸化物が消滅した後は、薄膜シリコン及びシリコン酸化物がゆっくりと溶解除去可能である［１、４０］。また、厚さ変化の観点でのＲＴにおけるハンクス溶液ｐＨ７．４中のドープＳｉ及びＳｉＯ２ゲート酸化物の分解を本調査で測定し、図１６に示す。この図は、ドープＳｉ及びＳｉＯ２それぞれの約０．８及び０．３ｎｍ／日というかなりゆっくりとした溶解を示している。
【０２９３】
[0353]全体として、様々な過渡金属及び封入技術を組み合わせることにより、デバイスレベルで機能時間を「時間」から「週」まで調整することができる。このようなＴＦＴを分解性の基板に転写することにより、Ｈｗａｎｇらによる報告の通り、寿命を調節できる完全に溶解可能なデバイスを実現することができる［１、４０］。
３．結論
【０２９４】
[0354]脱イオン（ＤＩ）水及び模擬体液（ハンクス溶液、ｐＨ５〜８）におけるＭｇ、ＡＺ３１Ｂ  Ｍｇ合金、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｗ、及びＭｏ薄膜の電気的溶解挙動を系統的に調査した。過渡金属コンタクトを備えたＮ型シリコン薄膜トランジスタのデバイスレベルでの過渡挙動についても調査した。その結果、以下の結論が得られた。
【０２９５】
[0355]（１）Ｍｇ、ＡＺ３１Ｂ  Ｍｇ合金、及びＺｎの導電率の観点での溶解速度（約０．５〜３μｍ／時）は、Ｗ、Ｍｏ、及びＦｅ（約１０−４〜０．０２μｍ／時）よりもはるかに高い。このような速度は、薄膜の性質（純度、粒径、及び不均一性に対する感度）のため、バルク材料の質量損失の観点での一般的な腐食速度とは異なる。ただし、ｐＨ及び温度の依存性は整合している。金属の厚さ及び多孔形成の両者の減少は、溶解時の金属薄膜の導電性喪失に寄与する。
【０２９６】
[0356]（２）薄膜表面上には、溶解生成物としての酸化物が常に見られ、その化学及び酸化物構造は、バルク材料と同様である。
【０２９７】
[0357]（３）金属薄膜の分解は、素地金属の比較的高速な分解及びその後の残留酸化物のはるかに遅い溶解という２つの段階から成る。３００ｎｍのＭｇ、ＡＺ３１Ｂ  Ｍｇ合金、及びＺｎの残留酸化物は、ＤＩ水中で１週間以内に完全に消滅可能である。一方、Ｗ（１５０ｎｍ）及びＭｏ（４０ｎｍ）は、数カ月後に完全溶解することが予想される残留酸化物約２０〜４０ｎｍを有する。これに対して、鉄酸化物は、不溶性のようであるため、過渡エレクトロニクスに適していない。
【０２９８】
[0358]（４）Ｍｇ、ＡＺ３１Ｂ  Ｍｇ合金、Ｚｎ、Ｗ、及びＭｏは、ＴＦＴ用の過渡コンタクトとして実現可能であることを実証した。
４．実験項
【０２９９】
[0359]電子ビーム蒸着（Ｆｅ）又はマグネトロンスパッタリング（その他すべて）により堆積させた金属薄膜（４０ｎｍ〜３００ｎｍ）をガラス基板上でフォトリソグラフィ（ＡＺ（登録商標）ｎＬＯＦ（商標）２０７０フォトレジスト）によりパターン化し、リフトオフした。堆積条件は、Ｆｅが１Ａ／ｓ、Ｍｇ及びＡＺ３１Ｂ  Ｍｇ合金が５０Ｗ、３ｍＴ、Ｚｎが１００Ｗ、１００ｍＴ、Ｗが１５０Ｗ、５ｍＴ、Ｍｏが１５０Ｗ、３ｍＴである。これらの条件は、薄膜の品質及び堆積の収率を維持しつつ離層を最小限に抑えるように選定した。金属堆積の真空度は、すべて５×１０−５Ｔｏｒｒを下回る。如何なる場合も、スパッタリング又は電子ビーム蒸着により堆積させたＣｒ層（１０ｎｍ）が接触促進剤として機能することにより、溶解試験中の離層が起こらないようにした。
【０３００】
[0360]ＤＩ水及びハンクス溶液（Ｈ８２６４、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ（登録商標）、Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、ＭＯ）における溶解挙動を調査した。ｐＨの制御は、少量のＮａＯＨ及びＨＣｌをハンクス溶液に添加して行った。また、Ｈａｎｎａ  ＨＩ  ９１２６携帯型ｐＨ／ＯＲＰ計（ＨＡＮＮＡ  ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、Ｓｍｉｔｈｆｉｅｌｄ、ＲＩ）を用いて、溶解中の様々な時間におけるｐＨを監視することにより、実験中に値が一定を維持するようにした（±０．２ｐＨ単位）。電気的プロービングは、溶液の外側に配置された２つのパッドへの接触により行った。
【０３０１】
[0361]シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）ウェハ（３２０ｎｍ上部シリコン層、ｐ型、ＳＯＩＴＥＣ、Ｆｒａｎｃｅ）上にＮチャネルＭＯＳＦＥＴを作成した。ソース及びドレイン領域は、５分間にわたって高温（約１０００℃）でリンを拡散させることによりドープした。上部デバイスシリコンは、六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によりパターン化した。ゲート誘電体（ＳｉＯ２）約１３０ｎｍは、２５０℃でのプラズマ増強化学的気相成長（ＰＥＣＶＤ）により形成し、フォトリソグラフィによるパターン化及び緩衝酸化物エッチャント（ＢＯＥ）中でのエッチングを行った。金属コンタクトは、上記と同じ方法（ただし、Ｃｒ接着層はなし）により堆積させた。ＭＯＳＦＥＴの過渡電気的特性は、プローブステーション及び半導体パラメータ分析器を用いて評価した。
【０３０２】
[0362]Ｈｉｔａｃｈｉ  Ｓ−４８００高分解能走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、株式会社日立ハイテクノロジーズ、日本）を用い、１０ｋＶの印加電圧及び４ｍｍの作動距離にて、ＤＩ水中の溶解の様々な段階における金属フィルムの表面及び断面形態を例示した。界面化学は、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）を用いて追跡した。また、ＪＥＯＬ  ２０１０ＬａＢ６透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ、ＪＥＯＬ  ＵＳＡ，Ｉｎｃ．、Ｐｅａｂｏｄｙ、ＭＡ）により、溶解生成物及びフィルム形態を調査した。ＴＥＭサンプルは、１００ｎｍのＭｇ及びＡＺ３１Ｂ  Ｍｇ合金並びに５０ｎｍのＺｎ、Ｗ、Ｍｏ、及びＦｅを１５ｎｍの窒化ケイ素格子（Ｔｅｄ  Ｐｅｌｌａ，Ｉｎｃ．、Ｒｅｄｄｉｎｇ、ＣＡ）上に堆積させることにより作成した。ＴＥＭ分析前に、これらのサンプルをＤＩ水に０．５時間（Ｍｇ）、１時間（ＡＺ３１Ｂ  Ｍｇ合金）、１０時間（Ｗ）、４０時間（Ｍｏ）、２時間（Ｚｎ）、及び２日間（Ｆｅ）浸漬した。Ｓｌｏａｎ  Ｄｅｋｔａｋ表面形状測定装置を用いて、ＤＩ水中の溶解の様々な段階における金属薄膜金属の厚さの変化を測定した。また、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ、Ｃｙｐｈｅｒ、Ａｓｙｌｕｍ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ、Ｓａｎｔａ  Ｂａｒｂａｒａ、ＣＡ）によって、ＲＴでのハンクス溶液ｐＨ７．４における溶解時のＭＯＳＦＥＴのドープＳｉ及びＳｉＯ２ゲート酸化物の厚さ変化を測定した。報告データは、１０カ所の異なる位置において評価した厚さの平均に対応している。これらデータの標準偏差をエラーバーとして使用した。
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実施例３：過渡１次バッテリ
【０３０３】
[0363]バッテリは、ＲＦによる電力取り扱いの重要な選択肢である。本実施例は、過渡１次バッテリの開発に焦点を当てている。マグネシウムは、エネルギー密度が高く、保存可能期間が長く、コスト効率が良いため、魅力的なアノード材料であり、既に、ソノブイ、電動魚雷、海空救助機器等の高エネルギー密度水活性化１次バッテリに広く使用されている。マグネシウムの生体・ＣＭＯＳ組み合わせ適合性によって、この材料選定の魅力はさらに高くなる。過渡１次バッテリの一構成を図１８（ａ）に示す。ここで、Ｍｇ箔はアノードとして機能し、Ｆｅ、Ｗ、又はＺｎから選択された別の過渡金属箔はカソードとして機能する。これらの電極を水性電解質とともに過渡パッケージにケーシングすることによって、システムが完成する。駆動反応は、負極Ｍｇ→Ｍｇ２＋＋２ｅ−、正極Ｈ＋＋ｅ−→Ｈ２、全体反応Ｍｇ＋Ｈ２Ｏ→Ｍｇ（ＯＨ）２＋Ｈ２である。総容量は、Ｍｇの量によって直接的に決まる。３つの異なるデバイスすなわちＭｇ−Ｆｅ、Ｍｇ−Ｗ、及びＭｇ−Ｚｎにおけるバッテリ性能の結果を図１８（ｂ）に提示する。出力は、一定の放電電流密度約１００μＡ／ｃｍ２に関し、電圧はＭｇ−Ｆｅの約０．６ＶとＭｇ−Ｚｎの約０．２Ｖとの間である。測定結果から、Ｍｇ−Ｆｅシステムが少なくとも３時間にわたって電流を供給していることが分かり、表面生成物（例えば、Ｍｇ（ＯＨ）２）が性能を制限しないことが示唆されている。Ｍｇ箔の構造化によって設計を最適化することにより、面積及び形状を改善して反応流を促進するようにしてもよい。データから、このようなバッテリにより約６０ｍＷ／ｃｍ２の電力を発生可能であることが示唆されている。バッテリを直列に接続することによって、出力電圧を改善することも可能である。これらの設計において、バッテリは、ＲＦ送信システムを動作させるのに十分な電力及び電圧を供給する。その出力を図１８（ｃ）に示す。出力は、電解質が最終的に使い果たされるまで安定している（図１８（ｄ））。
実施例４：過渡エレクトロニクス
【０３０４】
[0364]本実施例では、過渡電子デバイスの一部又は過渡電子デバイスに対して動作可能に接続された（例えば、過渡電子デバイスと流体連通した）別個のデバイスとして、反応によりある体積のガスを発生する化学試薬の容器を用意することにより当該過渡電子デバイスを変態させる例示的な形態を説明する。ガスの体積が増加すると、容器の少なくとも一部が機械的故障に至るまで、当該部分での圧力が増大する。例えば、機械的故障は、亀裂、粉砕、引き裂き、吹き出し、又は容器の開口或いは容器の構造的完全性の低下（例えば、連続材料から非連続材料への容器の変態）をもたらすその他任意の作用であってもよい。容器の当該部分の機械的故障によって、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントが化学薬品に曝露される。例えば、化学薬品は、水、非水溶媒、水溶液、酸、塩基、エッチャント、酸素、又はこれらの組み合わせであってもよい。本実施例に記載の変態の実行には、半導体コンポーネント及び／又は金属導体コンポーネントを溶解（ｄｉｓｓｏｌｖｅ）、分解（ｄｅｇｒａｄｅ）、エッチング、或いは変態可能な任意の化学薬品が適している。
【０３０５】
[0365]通常は、少なくとも２つの化学試薬が電気化学反応又は電気分解反応することによって、容器内の圧力を増大させるガスを発生する。このガスは、例えばＨ２、Ｏ２、Ｎ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＸｅＦ２、ＳＦ６、ＣＨＦ３、ＣＦ４、又はこれらの組み合わせであってもよい。一実施形態において、化学試薬はそれぞれ、事前選択時間まで容器の独立した部分に保持することによって、ガスを発生する試薬の混合を防止するようにしてもよい。例えば、化学試薬はそれぞれ、当該化学試薬がある時間にわたって変態させることにより容器の反応チャンバに到達可能となる選択的に変態可能な材料を含む容器の内壁の背後に保持されていてもよい。
【０３０６】
[0366]別の実施形態において、このデバイスは、ユーザ起動の外部トリガ信号に応答するとともに、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントに対して動作可能に接続されたアクチュエータを具備する。デバイスが外部トリガ信号を受信した場合、アクチュエータは、内部又は外部刺激に応じた１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等の１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも一部の変態を直接的又は間接的に開始することによって、外部トリガ信号に応じた当該過渡電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらす。例えば、ユーザ起動の外部トリガ信号は、デバイスに与えられる電界のユーザ起動の印加、デバイスに与えられる電磁放射のユーザ起動の印加、デバイスに与えられるユーザ起動の機械的衝撃、デバイスに与えられるユーザ起動の熱流、デバイスからのユーザ起動の熱流、又はデバイスに与えられるＲＦ電界のユーザ起動の印加である。例えば、このデバイスは、送信機と単方向又は双方向に連通し、送信機が、アクチュエータに動作可能に接続された当該デバイスの受信機に対して、ユーザ起動の外部トリガ信号を供給することにより、ユーザ起動の外部トリガ信号の受信に際して、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも一部の変態を開始するようにしてもよい。例えば、一実施形態において、デバイスがユーザ起動の外部トリガ信号を受信した場合、アクチュエータは、化学試薬を容器に分散し、当該化学試薬は、反応によって、容器の少なくとも一部が機械的故障に至るまで当該部分での圧力を増大させるある体積のガスを発生する。別の実施形態において、ユーザ起動の外部トリガ信号は、デバイスへのＲＦ電界の印加であり、デバイスは、エネルギーを受け取って電気分解反応に利用する。
【０３０７】
[0367]図１９は、ビーコン回路におけるＲＦ誘発機能過渡性を示している。電気化学セルには、回路全体の一部である導電トレースを組み込んでいる。ＲＦ放射は、このトレースが消滅するまでの電気化学エッチングを含む。結果として、システムは機能停止する。
【０３０８】
[0368]図２０は、破壊／除去／エッチング可能なバリアを有する水又はエッチャント容器を用いた回路全体のＲＦ誘発過渡性を示している。このバリアを取り除くことにより、エッチャントが溢れ出て、過渡回路の全体又は一部を覆う。本実施形態においては、ＲＦを用いて、水容器中の電気分解を開始する。水素及び酸素の解放により増大した圧力によって、例えばＳｉＮ膜等の薄いバリア膜が破砕される。この破裂によって、下にある水溶性の回路上に水が流れる。
実施例５：完全生体分解性の１次バッテリの材料、設計、及び動作特性
【０３０９】
[0369]過渡エレクトロニクスは、安定動作の期間後に制御された様態で全部又は一部が物理的に消滅可能であることを重要な特性とする新興の技術である［１］。用途としては、廃棄物ゼロの環境センサ、ハードウェア安全なメモリモジュール、及び仮生物医学インプラントが挙げられる。この第３の例の場合、水溶性且つ生体適合性の能動及び受動材料を用いて構築された生体分解性のエレクトロニクスは、創傷治癒等の過渡生物学的事象を支援するための多機能動作を提供する［１〜５］。生体分解性の電源は、このような多くのシステムに必須のコンポーネントである。実証された方式は、分解性の無線周波数送電モジュール［６］からシリコンベースの太陽電池［１］及び機械的エネルギーハーベスタ［７］にまで及ぶ。１次バッテリは、これら及び他の可能性を補完可能な多用途の選択肢を表す。ある設計には、構成材料が過渡的である水活性化バッテリ技術の適応版を含む［８、９］。Ｋｉｍらは近年、生物学的に生成されたメラニンを電極とする食用のナトリウムイオンバッテリ［８］を報告している［１０］。利用できる技術内容はほとんどないものの、近年の発表は、消化管への曝露により活性化される摂取可能な薬剤用の小容量電源としての隔離電解Ｍｇ対及び銅塩の使用を示唆している［１１］。ただし、その構造には、従来の意味での適正なバッテリが備わっておらず、また、一般的な分類の生体再吸収性のエレクトロニクスに有用な出力が得られていない。一方、マグネシウム（Ｍｇ）は、エネルギー密度が高く、保存可能期間が長く、生体適合性に優れているため、魅力的なアノード材料である［１２〜１４］。従来のＭｇ１次バッテリには、非分解性、有毒、及び／又は環境的に危険なカソード材料を使用している（例えば、高性能化のための非導電性ＡｇＣｌ、ＣｕＣｌ、及びＭｎＯ２、又は長寿命化のための銅、炭素、及びステンレス鋼［１３、１５］）。このようなデバイスは、長持ちする集電体及びパッケージも含んでいる［１３、１６］。パッケージング用の生体分解性のポリマー（例えば、ポリ無水物）［２１］と併せて、カソード材料を生体分解性の金属［１７〜２０］（例えば、鉄（Ｆｅ）、タングステン（Ｗ）、又はモリブデン（Ｍｏ））で置き換えると、生物流体又は地下水に害なく分解可能な完全過渡バッテリを構成する機会が得られる。この設計において、金属カソード代替物は、動作電圧及び電流密度を低下させるが、直列のセルスタックの一体統合による電圧の上昇及び／又は電極面積の拡大による出力電流の増大によって、全体性能は補償可能である。さらに、金属カソードには、組み立てプロセスが単純になるという別の利点もある。ここで、金属自体が集電体として機能することにより、ＡｇＣｌ又はＣｕＣｌ等の標準的な材料に必要な導電性結着剤を削除することができる。
【０３１０】
[0370]ここで報告する水活性化１次バッテリは、すべて分解性、環境に無害、且つ生体適合性の構成材料を含む。マグネシウム箔がアノードとして機能する一方、Ｆｅ、Ｗ、又はＭｏに基づく金属箔がカソードとして機能する。パッケージは、ポリ無水物で構成されている［２２〜２４］（合成方法に関する関連情報として図２４を参照）。また、系統的な調査によって、単セル中のアノード溶解に関する実現可能な性能及びメカニズムが明らかとなっている。Ｍｇ及びＭｏ箔を使用する多セルパッケージは、電力の拡張可能性を示すとともに、発光ダイオード（ＬＥＤ）及び無線送信機への給電を実証可能である。
【０３１１】
[0371]Ｍｇ−Ｘ（Ｘ＝Ｆｅ、Ｗ、又はＭｏ）金属箔から成る単セルバッテリの性能は、電解質としてリン酸緩衝生理食塩水を充填したＰＤＭＳ液体チャンバを使用することにより、最も都合良く評価可能である。試験構造を図２１（ａ）に示す。また、一定の放電電流密度（０．１ｍＡ／ｃｍ２）の場合について、アノード−カソード間隔が約２ｍｍの状態の放電挙動を図２１（ｂ）にまとめている。動作電圧は、Ｆｅ、Ｗ、及びＭｏそれぞれについて、約０．７５Ｖ、約０．６５Ｖ、及び約０．４５Ｖである。いずれの場合にも、電圧は、少なくとも２４時間にわたって安定している。寿命は、活物質（Ｍｇ）の消耗によって制限される。放電電流が同様のレベルである場合、観察される出力電圧は、ステンレス鋼カソードを備えたＭｇ深海水バッテリに匹敵する［１５］が、Ｍｇ／ＡｇＣｌ又はＭｇ／ＣｕＣｌを用いる従来のデバイスの電圧（約１．５〜１．６Ｖ）よりは低い［１３］。
【０３１２】
[0372]このバッテリの原理的な電気化学反応は、以下の通りである［１５、１６］。
【０３１３】
[0373]（ｉ）アノード
【０３１４】
[0374]Ｍｇ→Ｍｇ２＋＋２ｅ−  （１）
【０３１５】
[0375]同時に、以下の副反応が起こる。
【０３１６】
[0376]Ｍｇ＋２Ｈ２Ｏ→Ｍｇ（ＯＨ）２＋Ｈ２  （２）
【０３１７】
[0377]（ｉｉ）カソード
【０３１８】
[0378]Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−（酸素還元）  （３）
【０３１９】
[0379]又は
【０３２０】
[0380]２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→Ｈ２＋２ＯＨ−（水素放出）  （４）
【０３２１】
[0381]カソード側の酸素還元によって、水素還元よりも高い電位が得られる。電解質は通常、少量の酸素を含むため、関連する電流密度は、カソード表面への酸素の拡散によって制限される。水素放出によって電流密度を高くすることができるが、出力電圧は低下する。Ｍｇ−Ｘ（Ｘ＝Ｆｅ、Ｗ、又はＭｏ）のカソード反応の電気化学的測定により、放電電流密度０．１ｍＡ／ｃｍ２でのＡｇ／ＡｇＣｌに対する電位約−０．７Ｖが与えられる。この電位は、酸素還元電位（Ａｇ／ＡｇＣｌに対して０．１７９Ｖ）よりも低く、水素放出電位（Ａｇ／ＡｇＣｌに対して−１．０５Ｖ）よりも高くて、いずれの種類の反応も起こり得ることを示唆している。カソード反応は、電流密度１ｍＡ／ｃｍ２で完全に水素放出（Ａｇ／ＡｇＣｌに対して約１．２Ｖ）へと移行し、カソードにおいて視認できる水素気泡の量が大幅に増大する。Ｍｇ−Ｍｏに関する図１（ｃ）に示すように、放電電流密度を高くすると、カソード反応の移行及び電極／電解質界面における過電位の増加によって、出力電圧は予想通り低くなる。アノードとカソード間の間隔を１ｍｍから４ｍｍに大きくしても、観察される挙動は目立って変化しない（図２１（ｄ））。また、図２１（ｅ）に示すように、放電中（Ｍｇ−Ｍｏバッテリ、０．１ｍＡ／ｃｍ２）、Ｍｇは、動作に伴う反応のほか、腐食に起因する反応（自己放電）によって、徐々に分解する。図１（ｅ）から分かる通り、Ｍｇの分解は不均一（孔食型の腐食）である。箔表面には、Ｍｇ（ＯＨ）２に相当する白色の堆積物が現れることが多い［２５］。
【０３２２】
[0382]活性化領域が１ｃｍ２、Ｍｇ箔の厚さが５０μｍ、Ｍｏ箔の厚さが８μｍであるこの種のバッテリは、８．７ｍｇのＭｇ及び８．２ｍｇのＭｏを含み、比容量約２７６ｍＡｈｇ−１（アノード質量で正規化）に相当する測定容量約２．４ｍＡｈ（２４時間にわたり０．１ｍＡ／ｃｍ２）を示す。Ｍｇの量は、単一の生体分解性のＭｇ冠動脈ステントにおける量（約３〜６ｍｇ）に匹敵する。自己放電を加速させる場合がある不純物と併せて、動作中のＭｇ箔の腐食により、測定容量は、Ｍｇの理論容量（２．２Ａｈｇ−１）より低い。それでもなお、近年報告された生体分解性のメラニンナトリウムイオンバッテリ［１０］と比較して、Ｍｇバッテリは、わずかに高い安定電圧（約０．４〜０．７Ｖ）、より高い放電電流密度（０．１ｍＡ／ｃｍ２）、より長い寿命（少なくとも２４時間）、及びより高い比容量（約２７６ｍＡｈｇ−１）を示す。非活性のＭｇバッテリの保管寿命は、空気中のＭｇ酸化に対する適度な抵抗のため、長くすることができる［１４］。バッテリは、ＰＢＳにより活性化された場合、Ｍｇ箔の腐食のため、１〜３日でその容量の概ね半分を失うことになる［２６、２７］。
【０３２３】
[0383]個々のＭｇセルを直列にスタックすることによって、出力電圧を高くすることができる。Ｍｇ−Ｍｏバッテリセルの４セルスタックの構成を図２２−１（ａ）に示し、実際のバッテリを図２２−１（ｂ）に示す。ここで、各金属箔の寸法は、３×１．３ｃｍであり、３．９ｃｍ２の面積に相当する。各Ｍｇ−Ｍｏセルのアノード−カソード間隔は、約４ｍｍである。スタックしたバッテリの総重量は、約３．５ｇであり、０．１４ｇのＭｇ、０．１３ｇのＭｏ、及びケーシング材料を含む。ポリ無水物の薄層がスペーサ（約０．５ｍｍ）として機能することにより、単セル間の電気的短絡を防止して、各チャンバの電解質を物理的に分離している。また、Ｍｏ粉末及び水溶性のカルボキシメチルセルロースナトリウム接着剤で作られたＭｏペーストによって、ポリ無水物ケーシングに埋め込まれた個々のセル間の電気的接続を提供することにより、短絡を防止している。図２２−１（ｃ）に示すように、バッテリを一定の電流密度（０．１ｍＡ／ｃｍ２）で放電すると、最大６時間にわたって安定した電圧出力約１．５〜１．６Ｖが得られる。この期間に続くゆっくりとした電圧の劣化は、おそらく箔の孔食腐食及び／又は無水物スペーサの水浸透若しくは分解によって生じ得るセル間のわずかな漏れによって、単一のバッテリセルよりも早い時間に起こっている。図２２−１（ｃ）に示すように、多孔質の薄いポリ無水物フィルム（約０．５ｍｍ）を上部カバーとして用いることにより、電解質を閉じ込めることができる。このフィルム中の小さな細孔（約０．５ｍｍ）によって、水素ガスの解放が可能となるものの、ポリ無水物の正の接触角（約４５°）（図２５）により、電解質を保持するバリアとして機能し続ける。図２２−１（ｅ）は、このバッテリの過渡性を実証している。３７℃のＰＢＳにおいて１１日経過後、ポリ無水物ケーシングが最初に分解して、部分的に溶解したＭｇ及びＭｏ箔が残っている。温度を８５℃まで高くして溶解を加速させると、さらに８日後にＭｏ箔がなくなっている。
【０３２４】
[0384]図２２−２は、アノード、カソード、及びアノードとカソードとの間で電荷担体を伝導可能な電解質を少なくとも部分的に囲むパッケージングコンポーネントを備えた過渡電気化学デバイスの模式図である。アノード、カソード、電解質、及びパッケージングコンポーネントのうちの少なくとも１つが選択的に変態可能な材料を単独で含んでいる。一実施形態においては、溶解反応に起因する放電前の電気化学デバイスの変態を防止するため、選択的に変態可能な（１つ又は複数の）材料から離れた貯蔵区画に電解質が格納されている。この電気化学デバイスの使用に向けた準備においては、アノードとカソードとの間の電解質区画に電解質を移動させる。例えば、電解質は、シャッター及び任意選択としてチューブを通して供給される流体であってもよい。電解質区画には、貯蔵区画から直接供給されるようになっていてもよいし、カソード又はアノード（例えば、多孔質のカソード又はアノード）を介して移動するようになっていてもよい。アノードとカソードとの間の電気回路は、外部配線によって完成となる。
【０３２５】
[0385]図２３（ｄ）に示すように、スタックしたＭｇ−Ｍｏバッテリは、従来のＬＥＤ（閾値電圧約１．６Ｖ）に給電可能である。図２３（ａ）に示すように、簡単なコルピッツ発振器回路を設計して、５８ＭＨｚの無線周波数を生成し、小さな電気ダイポールアンテナから信号を送信する。このような回路に給電するには、１．５Ｖの電圧及び約０．７ｍＡの総電流が必要である。したがって、図２３（ｃ）に示すように、Ｍｇ−Ｍｏスタックバッテリの電極面積は、３×３．５ｃｍ（１０．５ｃｍ２）まで大きくなる。このようなバッテリにより給電された無線回路は、周波数が略３０ＭＨｚの信号を発生可能であるが、これは、回路中の受動コンポーネントの周波数依存値に起因して、設計周波数よりも低い。図２３（ｂ）に示すように、手巻きのホイップアンテナによって接続した信号解析器により、−６０ｄＢｍのレベルで約２ｃｍ離れてこの信号を捕捉可能である。無線回路及び信号解析器の両者における適正なインピーダンス整合によって、より長い送信距離を実現可能である。
【０３２６】
[0386]ここに提示する結果は、水溶性の金属を電極とし、生体分解性のポリマーをバリア層及びケーシングとする過渡バッテリの様々な選択肢を示している。実現可能な電圧及び電流レベルによって、生体分解性のエレクトロニクスにとって潜在的に実用上重要な実際のデバイスを動作させることができる。将来的な開発の機会としては、過渡時間を制御するように設計された厚さ又は／及び表面性状を有する箔、全体的な寿命を維持するためのバッテリのプログラム可能な活性化／非活性化の方法、並びに埋め込み可能なセンサに用いる小規模セルが挙げられる。これら如何なる場合も、ここに記載の基本的な材料及び構成によって、生体適合性且つ環境に無害の電源を提供する単純且つ拡張可能な解決手段としてのバッテリが得られる。
実験項
【０３２７】
[0387]単セルバッテリには、Ｍｇ（５０μｍ厚）、Ｆｅ（２５μｍ厚）、Ｗ（２５μｍ厚）、及びＭｏ（２５μｍ厚）から選択された金属箔を含めた。Ｍｇ箔は、ＧａｌｌｉｕｍＳｏｕｒｃｅ，ＬＬＣ、Ｓｃｏｔｔｓ  Ｖａｌｌｅｙ、ＣＡから購入し、Ｆｅ、Ｗ、及びＭｏ箔は、Ｇｏｏｄｆｅｌｌｏｗ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｃｏｒａｏｐｏｌｉｓ、ＰＡから購入した。これらの箔は、１ｃｍ×２ｃｍのストリップに切断した。ＰＤＭＳは、チャンバ材料として機能し、金属箔をガラス上に固定する。また、金属箔の背面もＰＤＭＳで覆うことにより、露出領域を規定した。アノード−カソード間隔は、ＰＤＭＳスペーサにより制御した。４つのＭｇ−Ｍｏセルを接続することにより、このような単セルバッテリのスタックを製造した。また、箔を３×１．３ｃｍに切断し、ポリ無水物スペーサ層をセル間に積層した。また、ポリ無水物を用いて、ＰＤＭＳモールドを用いた鋳造のプロセスにより、金属箔をケーシングするとともに電解質チャンバを形成した。ペンタエリトリトールテトラキス（３−メルカプトプロピオン酸）、４−ペンテン酸無水物、及びポリ（エチレングリコール）ジアクリレート（モル比５：７：３）を混合し、非開始剤として２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン（０．４重量％）を添加することによって、ＵＶ硬化性ポリ無水物の予備硬化ポリマーを作成した（化学薬品はすべて、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、ＭＯから購入した）。予備硬化ポリマーは、ＰＤＭＳモールドを用いて成形し、ＵＶ光（６ｍＷ／ｃｍ２）の下で１０分間にわたり硬化させた。個々のセルの接続にペーストは使用しなかった。これらの接続部は、ポリ無水物ケーシングに埋め込むことにより、電気的短絡を防止するようにした。Ｍｏペーストは、Ｍｏ粉末（１０μｍ）及びＭｗ約２５００００のカルボキシメチルセルロースナトリウム（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、ＭＯ）を混合することにより作製した。複数の細孔を有する上部ポリ無水物カバー（０．５ｍｍ）は、ＰＤＭＳモールドに対する鋳造によって作製した。単一のバッテリセル及び複数のスタックセルの両者において、リン酸緩衝生理食塩水が電解質として機能するようにし、注射器でチャンバに注入した。スタックしたバッテリシステムの溶解は、３７℃のホットプレート上のＰＢＳ（毎日再生）中で実行し、その後８５℃で実行することにより、溶解を加速させた。スタックバッテリには、厚さ８μｍのＭｏ箔（Ｇｏｏｄｆｅｌｌｏｗ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｃｏｒａｏｐｏｌｉｓ、ＰＡ）を用いて、溶解時間を短縮した。
【０３２８】
[0388]バッテリ性能は、２電極構成の定電流放電モジュールの下、Ｇａｍｒｙ  ｐｏｔｅｎｔｉａｌｓｔａｔ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ６００（商標）（Ｇａｍｒｙ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、Ｗａｒｍｉｎｓｔｅｒ、ＰＡ）により測定した。カソード反応は、Ａｇ／ＡｇＣｌを基準電極（Ｂｉｏａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．、Ｗｅｓｔ  Ｌａｆａｙｅｔｔｅ、ＩＮ）とし、バッテリのカソードを作動電極とし、Ｍｇを対向電極とする３電極構成により評価した。
【０３２９】
[0389]無線回路及びＬＥＤ回路は、Ｃｒ／Ａｕ二重層（５０ｎｍ／２００ｎｍ）をガラス基板上にパターン化することによって製造した。Ａｕパッド上には、銀ペーストにより電子コンポーネント（Ｄｉｇｉ−Ｋｅｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｔｈｉｅｆ  Ｒｉｖｅｒ  Ｆａｌｌｓ、ＭＮ）を搭載して、機能回路を構築した。無線信号は、ＣＸＡ  Ｎ９０００Ａ信号解析器（Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ、ＣＡ）により受信した。
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実施例６：過渡エレクトロニクス用の単結晶シリコンナノ膜及び関連材料の化学及び生体適合性
背景及び動機
【０３３０】
[0390]単結晶シリコンナノ膜（Ｓｉ  ＮＭ）は、水及び／又は生物流体に浸漬した場合に完全に制御溶解可能であって、場合により一種の「過渡」エレクトロニクスと称する高性能形態のエレクトロニクスに用いる非常に重要な分類の材料を表す。ここで報告する結果には、様々な関連ｐＨ値及び温度による生物流体及び種々水溶液中のＳｉ  ＮＭの加水分解の動力学のほか、ドーパントの種類及び濃度の影響を含む。Ｓｉ  ＮＭ及び他の過渡電子材料の体外及び体内調査により生体適合性及び生体再吸収性を実証することによって、生体分解性の能動電子インプラントにおいて想定される用途の可能性を提案する。
緒言
【０３３１】
[0391]過去数十年にわたる開発により、シリコン集積回路は、日常生活のほぼすべての局面で使用されるようになった。歴史的に、工学的な重点は、信頼性のある高性能動作に向けて最適化された材料及び設計に置かれてきた。現在では、数十年単位の期間にわたって時不変の挙動が可能である。近年の研究では、デバイスが機能停止するのみならず、制御された様態において、明確に規定されているものの比較的短い時間枠で完全に消滅する反対の挙動も関心を集め得ることが実証されている。潜在的な用途は、仮生物医学インプラントから再吸収性の環境モニタ、使い捨てのエレクトロニクス、及び回収不能の秘密コンポーネントにまで及ぶ。このような技術の一分類には、水又は生物流体中で溶解又は加水分解可能な機能材料、基板、及び封入層を含む。この特定形態の「過渡」エレクトロニクスに関する初期の試みでは、水溶性の基板上の極小規模なコンポーネント［１、２］と、これとは別の再吸収性の有機電子材料［３〜５］とを使用していた。近年の進歩により、多様で高度な動作モードを伴う完全過渡無機半導体デバイス及びシステムへの道筋が築かれている［６〜１０］。ここで、能動半導体材料は、極薄Ｓｉ及びＺｎＯ等の選択肢を含む。ゲート／層間誘電体は、ＭｇＯ及びＳｉＯ２を含む。金属相互接続及び電極は、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｗ、及びＺｎを含む。基板及び封入材料は、シルクフィブロインからポリ乳酸−グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）及びポリグリコール酸（ＰＧＡ）の共重合体、ＰＬＡ、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ひいては藁紙にまで及ぶ。太陽電池、光検出器、及びその他多くのデバイス等の高性能エレクトロニクスの場合は、ナノ膜（ＮＭ）の形態の単結晶シリコンが最適な材料である。Ｓｉ  ＮＭ及びその反応生成物の溶解のメカニズム及び動力学並びに生体適合性は、生体再吸収性の医療用デバイス、環境に優しいエレクトロニクス、及び環境センサにおける潜在的な用途の半導体デバイスにおけるこの分類の材料の本来の役割から、すべて重要である。シリコンにおける加水分解の以前の調査では、エレクトロニクスにはほとんど関係しないが生体適合性に関する何らかの背景及び知見を提供する量子ドット［１１、１２］、多孔質ナノ粒子／膜［１３〜１８］、バルクシリコン［１８］等の材料形態に焦点を当てていた。ここに提示する結果は、様々な条件の下、様々な手順で測定し、体外及び体内の両者の毒性を評価した単結晶Ｓｉ  ＮＭの加水分解のメカニズムの詳細な調査に焦点を当てている。
結果及び考察
【０３３２】
[0392]以前の研究［６］から、単純な正方形状の比較的小さな材料片（例えば、数平方マイクロメートル）に関して原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）撮像により行った時系列の厚さ測定の結果を用いたＳｉ  ＮＭの加水分解の動力学が明らかとなっている。図２６は、生理的温度（３７℃）でのリン酸緩衝液（ＰＢＳ、１Ｍ、ｐＨ７．４、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、ＵＳＡ）における様々な浸漬時間（０時間（左上）、８時間（左中）、１６時間（左下）、２４時間（右下））で評価した大きく複雑なパターン（ＵＩＵＣロゴ）のＳｉ  ＮＭ（約１００ｎｍ厚）の透過モードレーザ回折位相顕微鏡法（ＤＰＭ）［１１〜１３］により得られた画像集合を示している。ＤＰＭシステムの詳細は、図２７及び実験項に示す。Ｓｉ  ＮＭ試験構造としては、１１００℃での反復熱酸化により３００ｎｍから１００ｎｍまで薄くした後、フッ酸（ＨＦ、４９％電子グレード、ＳｃｉｅｎｃｅＬａｂ、ＵＳＡ）中で湿式化学エッチングを行ったシリコンオンインシュレータウェハ（ＳＯＩ、ＳＯＩＴＥＣ、Ｆｒａｎｃｅ）の上部シリコン層を使用した。また、ＨＦを用いたエッチングによる埋め込み酸化物の除去によって、ＳＯＩからＳｉ  ＮＭを解放し、ガラス基板上のスピン鋳造エポキシフィルム（ＳＵ−８  ２、ＭｉｃｒｏＣｈｅｍ、ＵＳＡ）上への転写を可能とした。そして、フォトリソグラフィ及び六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ、Ｐｌａｓｍａｔｈｅｒｍ、ＵＳＡ）により、図２６の右上枠に示すように、「ＵＩＵＣ」パターンを規定した。ＤＰＭデータから抽出した断面プロファイル（右中）は、９７±２．６ｎｍ（０時間）、６２±３．４ｎｍ（８時間）、２９±６．１ｎｍ（１６時間）、及び０±１．５ｎｍ（２４時間）の厚さを示している。これらの結果は、明確に規定された線形の動力学によって、加水分解による空間的に均一なシリコンの除去を示しており、図２８のＡＦＭ結果とすべて整合している。
【０３３３】
[0393]Ｓｉ  ＮＭの溶解挙動は、埋め込み可能な生物医学デバイスにおいて想定される用途に関連した生物流体において特に重要である。図２９ａ及び図２９ｂは、体温（３７℃）でのウシ血清（ｐＨ約７．４、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、ＵＳＡ）における加水分解での溶解中にＤＰＭ及びＡＦＭにより得られた画像集合を提供しており、各データから抽出された対応する厚さプロファイルは、図２９ｃ及び図２９ｄに示す。結果として、ＰＢＳにおける調査に基づいて予想された範囲内の溶解速度が時間的及び空間的に良好な均一度にあることが確認される。また、曲折形状にパターン化し、同じ条件下で同種の溶液に浸漬したＳｉ  ＮＭ（少量のホウ素ドープ約１０１６／ｃｍ３、抵抗率１０〜２０Ω・ｃｍ）の電気抵抗の測定結果は、厚さの時間依存変化による予想に基づく結果と一致することが明らかである（図２９ｅ）。ＰＢＳ溶液のデータは、速度の対応を示している。如何なる場合も、実験においては、溶液からサンプルを取り出して測定した後、未使用の溶液に戻して溶解を継続した。
【０３３４】
[0394]加水分解のプロセスは、溶液の化学組成、温度、並びにＳｉ  ＮＭのドーピングの種類及び濃度に大きく依存する。図３０ａは、水道水（ｐＨ約７．８）、脱イオン水（ＤＩ、ｐＨ約８．１）、及び天然水（ｐＨ約７．４）等の様々な種類の水において室温でＡＦＭにより測定した溶解速度をまとめている。これらの結果は、いずれの場合にも、緩衝液を用いた同様のｐＨ値での観察結果よりも幾分遅い速度を示しており、イオン含有量の差に起因する可能性が高い。コカ・コーラ（ｐＨ約２．６、図４３ｂ）及び牛乳（ｐＨ約６．４、図３０ｃ）における溶解は、同様のｐＨの緩衝液よりもはるかに高い溶解速度で起こる。また、露光により半導体材料をエッチング除去（すなわち、光電気化学エッチング）する確立された方法［１４〜１７］では、光が溶解速度に及ぼす潜在的な影響を示唆している。考え得る影響を調べるため、室温のＰＢＳ（０．１Ｍ、ｐＨ約７．４）にサンプルを浸漬し、自然照明及び紫外光（ＵＶ、λ＝３６５ｎｍ、距離７ｃｍでｌ＝５９０μＷ／ｃｍ２）に曝露した。その結果、溶解速度の有意な変化は観察されなかった（図３０ｄ）。このような影響は、ここで調べた照明レベル（５９０μＷ／ｃｍ２）よりも高い照明レベル（例えば、約１ｍＷ／ｃｍ２〜５００ｍＷ／ｃｍ２）［１４〜１７］に関係している可能性がある。
【０３３５】
[0395]Ｓｉ  ＮＭのドーパントの種類及び濃度が重要となる可能性がある。この影響を調べるため、スピンオンドーパント（ＳＯＤ、Ｆｉｌｍｔｒｏｎｉｃｓ、ＵＳＡ）を用いて、３つの異なる濃度（１０１７ｃｍ−３（黒）、１０１９ｃｍ−３（赤）、１０２０ｃｍ−３（青））でＳｉ  ＮＭにリン及びホウ素をドープした。これらの場合のドーパントの深さプロファイルについて、２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により評価した結果を図２７ａに示す。図３１ｂは、ＡＦＭにより測定した生理的温度（３７℃）でのリン酸緩衝液（０．１Ｍ、ｐＨ７．４、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、ＵＳＡ）におけるリン（左）及びホウ素（右）ドープＳｉ  ＮＭの溶解動力学の理論的結果（Ｔ、線（他に記載の単純な反応拡散モデルに基づく））［６、１８］及び実験的結果（Ｅ、記号）を示している。これらの結果は、２０℃〜１１５℃におけるＫＯＨ（１０〜５７％）、ＮａＯＨ（２４％）、エチレンジアミンベースの溶液（ＥＤＰ）等の異なるｐＨ及び温度の集団でのシリコンエッチングに関する以前の調査［１９］に基づいて予想される通り、１０２０ｃｍ−３等の特定レベルを超えるドーパント濃度での大きな速度低下を示している。ドーパント濃度に対する速度の変化（図３１ｂに示す理論的結果から抽出）を図３１ｃに示す。速度は、臨界ドーパント濃度（Ｃ０）まで一定である（Ｒｉ）。Ｃ０を上回ると、高ｐＨ条件下でのシリコンの調査［１９］により確立された形式による、ドーパント濃度（Ｃ）の４乗に反比例する急激な低下が発生している。
【数５３】
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【０３３６】
[0396]両ドーパントについてＣ０＝１０２０ｃｍ−３であり、リン及びホウ素それぞれについてＲｉ＝３．０８ｎｍ／日及びＲｉ＝２．９５ｎｍ／日である場合、式１の結果は、図３１ｃに示すように、測定結果とよく合致したものとなる。リンよりもホウ素の低下が大きいのは、従来のシリコンエッチングの調査の通り、高ホウ素濃度では伝導帯に電子が存在しないためと考えられる［１９］。同様の挙動は、ＡＦＭではなく、抵抗構成のリンドープＳｉ  ＮＭ（約３５ｎｍ）の電気的測定によっても明らかにすることができる。同様の溶液条件（０．１Ｍ、ｐＨ７．４、３７℃）の場合の結果を図３２ａに示す。また、緩衝液（０．１Ｍ、ｐＨ７．４、３７℃）への浸漬後のリンドープＳｉ  ＮＭの界面化学をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）により調べた。その結果、化学には有意な変化がないことが明らかとなった（図３２ｂ）。
【０３３７】
[0397]完全な溶解の時間枠並びに各元素すなわち本目的の場合のシリコン、リン、及びホウ素の総質量含有率は、Ｓｉ  ＮＭのナノスケールの構成によって決まる。例えば、標準的なシリコンウェハプラットフォーム（約７００μｍ厚）の推定溶解時間は、本調査のＳｉ  ＮＭで観察された反応速度論に基づいて、数百年である。最終生成物の濃度も、同様のスケーリングに従う。１ｍｌの水に溶解した高ドープノード（リン／ホウ素を約１０２０／ｃｍ３ドープ）のＳｉ  ＮＭ（１ｍｍ×１ｍｍ×１００ｎｍ）は、Ｓｉが０．２ｐｐｍ、リンが０．０００５ｐｐｍ、及びホウ素が０．０００２ｐｐｍの濃度となる。これらのレベルは、自然生理値を十分に下回る。横方向寸法が同様のＳｉウェハ片の場合の対応する濃度は、用途によっては数千倍高く、生物学的及び／又は環境的応答において潜在的に重要である。詳細を表３に示す。
【表２】
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【０３３８】
[0398]シリコンベースの過渡エレクトロニクスに想定される多くの用途では、生体適合性を調査する必要がある。細胞毒性及び溶解挙動の体外評価の場合は、図３３ａに示すように、ＰＤＭＳベースのマイクロ培養チャンバを用いて、転移性乳がん細胞株からの細胞（ＭＤＡ−ＭＢ−２３１）をＳｉ  ＮＭのパターン化アレイ状で培養した。この乳がん細胞は、増殖及び培養が速いために選択した。固体基板に対してＰＤＭＳチャンバを消毒及び封止することにより、複数日にわたる培養に適した条件を維持した。数日間連続してＳｉ  ＮＭ上の培養を行った後、トリプシンを用いて表面から細胞を取り外すことにより、ＡＦＭによるＳｉ  ＮＭの厚さ変化の測定を可能とした（図３３ｂ）。図４６ｃの一連の微分コントラスト像（ＤＩＣ）は、４日間にわたる細胞の成長及び増殖挙動を示している。４日目には、正方形のＳｉ  ＮＭアレイが見えなくなっており、図３３ｂのデータと整合している。染色した細胞の蛍光像集合により分かるように、生死判定キットによって、１日、５日、及び１０日の生存性を明らかにした。ここでは、生きている生存細胞を緑色、死亡細胞を赤色で示している。図３３ｅは、生存細胞及び死亡細胞の数の変化を提示している。挿入図は、生存性の基準としての生存細胞の割合を示している。１日目、５日目、及び１０日目の細胞生存性はそれぞれ、０．９８±０．１１、０．９５±０．０８、及び０．９３±０．０４である。５日目及び１０日目に死亡細胞がわずかに増加しているのは、培養が高密集となった場合に自然に起こる細胞死による可能性が高い。細胞培養及び関連する手順についての別途詳細は、実験項に示す。
【０３３９】
[0399]Ｓｉ  ＮＭ及び他の過渡電子材料（シルク、Ｍｇ、及びＭｇＯ）の体内毒性及び生体分解性調査は、仮インプラントの用途に重要である。Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｌ  Ａｎｉｍａｌ  Ｃａｒｅ  ａｎｄ  Ｕｓｅ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ（ＩＡＣＵＣ）の手順に従い、エチレンオキシドに曝露して消毒した様々な試験サンプル（シルク、シルク上のＳｉ  ＮＭ、シルク上のＭｇ、及びシルク上のＭｇＯ）をＢａｌｂ／ｃマウスの皮下背面領域に埋め込むことにより実験を行った。背面皮膚を（縦方向に約１ｃｍ）切開して、皮下ポケットを作成した。そして、試験サンプルを対照材料（高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ＦＤＡ承認）とともにポケットに埋め込んだ（図３４ａ）。皮膚切開を消毒したクリップで閉じ、分析を行うまでマウスを動物施設に戻した（図３４ｂ）。図３５ａは、過渡サンプルを皮下に埋め込んだマウスの埋め込み後５週間の背面図である。肉眼では、インプラント部位に残留物は見られない。別途情報を提供するため、皮膚片をヘマトキシリン−エオジン（Ｈ＆Ｅ）で染色し、実体顕微鏡法により調査した。インプラント部位を広くスキャンした結果、何も材料が残っていないことが明らかとなった（図３５ｂ及び図３６）。埋め込み領域に存在する多形核細胞（ＰＭＮ）、リンパ球、及び形質細胞の数は、ＨＤＰＥの対応する対照サンプルに匹敵していた（図３５ｃ及び図３７）。対照群と比較して、多形核細胞（ＰＭＮ）、リンパ球、及び形質細胞の有意な組織学的応答は観察されなかった。コラーゲン繊維の厚さにより測定した線維症の度合いは、ＨＤＰＥを埋め込んだ組織片でわずかに上昇していた。これは、埋め込み領域におけるコラーゲン産生線維芽細胞の浸潤に起因する（図３８ａ）［２０］。シルク及びシルク上のＳｉ  ＮＭにおける線維症の度合いは、対照ＨＤＰＥに見られたもの匹敵しており、両者とも、シルク上のＭｇ及びシルク上のＭｇＯのサンプルよりも幾分高い。偽鍼手術（すなわち、インプラントなし）の対照群と比較した場合、５週間の埋め込み期間中のすべての場合のマウスについて、有意な体重の減少は観察されなかった（図３８ｂ）。また、腋窩及び鰓流入領域リンパ節（ＤＬＮ）からの１次免疫細胞を用いた免疫染色では、４つの異類のサンプルの細胞毒性は観察されなかった（図３８ｃ）。以上を総合して、これらの結果は、ここで調査した過渡電子材料が生体適合性であり、数カ月から数年の長期間の埋め込みに使用できる可能性がある。
結論
【０３４０】
[0400]要約すると、Ｓｉ  ＮＭのナノスケールの寸法は、生体適合性の過渡エレクトロニクスへの使用において非常に重要である。これは単に、溶解の時間スケール及び反応生成物の総質量含有率を規定する際に重要となるためである。Ｓｉ  ＮＭの加水分解に関する大面積の調査によって、広範な水溶液における空間的に均一で制御された溶解が実証されている。また、電気的測定によって、顕微鏡法による結果と整合した結果が明らかとなっている。ドーパントの種類及び特にドーパントの濃度は、速度に大きな影響を及ぼす。一方、想定される用途で予想される強度範囲での光への曝露は、あまり影響しない。また、体外及び体内調査によって、皮下インプラントとしての高性能無機過渡エレクトロニクスの重要な材料の生体適合性が証明されている。身体のその他様々な臓器内又は臓器上において、十分に機能的なシステムに関わる調査をさらに行うことによって、別の洞察がもたらされることになる。
【０３４１】
[0401]水溶性且つ生体分解性のエレクトロニクスの分類について、様々なｐＨ値及び温度における種々水溶液中でのシリコンナノ膜の加水分解の動力学に関する包括的な体外及び体内調査を提示した。加水分解に伴う電気的特性の変化は、エレクトロニクスの用途に直接関係するデータを与えており、顕微鏡調査によるデータを補完する洞察をもたらしている。その結果、ドーパントの種類及び濃度がシリコンの加水分解に大きく影響することが示されている。また、体外及び体内評価により、仮生物医学インプラント等の分野においてシリコンナノ膜等の過渡電子材料を実際に使用できる可能性が示唆されている。
実験項
【０３４２】
[0402]レーザ回折位相顕微鏡法（ＤＰＭ）システム：５３２ｎｍ周波数倍化Ｎｄ：ＹＡＧレーザの出力を単一モードファイバ（ＳＭＦ）に結合し、コリメートすることによって完全な空間的コヒーレンスを保証した。そして、このビームを顕微鏡の入力ポートに合わせた。平行ビームは、集光レンズを通過して、開いた状態のコンデンサ絞りに集まった。集光レンズは、サンプル平面において平行ビームを形成していた。散乱場及び非散乱場の両者を対物レンズが捕捉し、後焦点面に集中させた。そして、ビームスプリッタが光をチューブレンズに通すことによって、顕微鏡の出力像面における像を含む平行ビームを形成した。顕微鏡の出力像面に置かれた回折格子は、異なる角度で像のコピーを複数生成した。そして、格子から距離ｆ１に配置したレンズ（Ｌ１）でいくつかの次数を集光することにより、レンズ背後の距離ｆ１で像のフーリエ変換を行った。ここで、１次ビームは、１０μｍ直径のピンホールを用いて空間的にフィルタリングすることにより、第２のレンズ（Ｌ２）通過後の場が平面波に近づくようにした。このビームは、干渉計の基準として機能していた。また、大きな半円によって、全０次がウィンドウ効果なくフィルタを通過できるようにした。０次を像として用いると、光軸に沿ってレンズの中心を通過することから、これにより収差を防止した。また、＋１次が最も明るくなるブレーズド回折格子を採用した。このように、フィルタの後段で２つの次数の強度を厳密に一致させることによって、最適な縞視認性を保証した。そして、焦点距離が異なる第２の２ｆシステムを用いて、別の空間フーリエ変換を行うことにより、ＣＣＤ面に像を再生した。フーリエ面からの２つのビームは、カメラ面でインターフェログラムを形成していた。また、ヒルベルト変換により位相情報を抽出する［１１］ことによって、表面プロファイルを再構成した［１２、１３］。
【０３４３】
[0403]溶解実験：単結晶シリコンナノ膜（Ｓｉ  ＮＭ）の試験構造（正方形アレイ、３μｍ×３μｍ×７０〜１００ｎｍ）を製造するため、１１００℃での反復乾式酸化プロセスとその後のフッ酸（ＨＦ、４９％電子グレード、ＳｃｉｅｎｃｅＬａｂ、ＵＳＡ）中での湿式エッチングとによって、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ、ＳＯＩＴＥＣ、Ｆｒａｎｃｅ）ウェハの上部シリコンの厚さを減少させた。リン及びホウ素のドーピングには、異なる温度のスピンオンドーパント（ＳＯＤ、Ｆｉｌｍｔｒｏｎｉｃｓ、ＵＳＡ）を用いて濃度を制御した（１０１６／ｃｍ３〜１０２０／ｃｍ３）。また、六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガスを用いたパターン化反応性イオンエッチング（ＲＩＥ、Ｐｌａｓｍａｔｈｅｒｍ、ＵＳＡ）により、正方形アレイのＳｉ  ＮＭを規定した。サンプルは、室温又は生理的温度（３７℃）において、水性緩衝液（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、ＵＳＡ）、水道水／脱イオン（ＤＩ）水／天然水、コカ・コーラ、及び牛乳等の様々な溶液に浸漬した。そして、サンプルを取り除き、レーザ回折位相顕微鏡法（ＤＰＭ）及び原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ、Ａｓｙｌｕｍ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ＭＦＰ−３Ｄ、ＵＳＡ）によってＳｉ  ＮＭの厚さを測定した後、再び溶液に挿入して、２日ごとに取り換えた。
【０３４４】
[0404]細胞培養実験：Ｓｉ  ＮＭ上での付着細胞の播種及び培養のため、２００μＬマイクロ培養ウェルを各サンプルに直接取り付けた。ウェルすなわち培養チャンバを規定するため、６ｍｍの経皮生検パンチをポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）片に押し通した。また、ＰＤＭＳによって、培養ウェルをカバースリップで可逆的に封止することにより、３７℃での拡張培養を可能とした。細胞播種に先立ち、ウェルに７０％エタノールを充填することによって、サンプルの消毒を行った。そして、１０％のウシ胎仔血清及び１％のペニシリンストレプトマイシンを含むＬｅｉｂｏｖｉｔｚ’ｓ  Ｌ−１５  Ｍｅｄｉｕｍ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）において、人間の高転移性の乳腺がん細胞（ＭＤＡ−ＭＢ−２３１  ＡＴＣＣ＃ＨＴＢ−２６）を培養した。播種のため、０．２５％のトリプシン−ＥＤＴＡ（Ｇｉｂｃｏ）を含むＴ−２５フラスコから細胞を放出した。細胞は、３〜５ｍＬの培地を含む懸濁液を１０００ｒｐｍで６分間にわたり遠心力を作用させることによって、トリプシンから分離した。そして、細胞を再懸濁、希釈し、ＰＤＭＳマイクロ培養ウェルを通して３００個／ｍｍ２の密度でサンプル上に蒔いた。細胞が落ち着くまで１５分間放置した後、カバースリップでウェルを封止した。拡張オンチップ培養の後、生死判定キット（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ、Ｃａｒｌｓｂａｄ、ＣＡ）を用いて、細胞の生存性を試験した。付着細胞を含む試験サンプルは、カルセインのアセトメトキシ誘導体１μＭ（カルセインＡＭ、緑、生存）及びエチジウムホモ二量体２μＭ（赤、死亡）により、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）中で３５分間培養した。そして、ＰＢＳで細胞を２回洗浄し、サンプルを直ちに撮像した。緑色の蛍光発光が生存細胞を示し、赤色が死亡細胞を示している。また、画像を用いて、フルオレセインイソチオシアネート（ＦＩＴＣ、緑、生存）及びテトラメチルローダミン（ＴＲＩＴＣ、赤、死亡）チャネルにおける細胞の密度の計数及び計算を行った。ＴＲＩＴＣチャネルに対するＦＩＴＣチャネルの積分密度の比によって、細胞の生存性を規定した。
【０３４５】
[0405]体内組織生体適合性試験：国及び機関の指針並びにＫｏｒｅａ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙによる承認手順に基づく実験動物のＧｕｉｄｅ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｃａｒｅ  ａｎｄ  Ｕｓｅ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅｓ（ＫＵＩＡＣＵＣ−２０１３−９３）に従って、動物実験を行った。マウスは、３０ｍｇ／ｋｇのゾラゼパム水酸化物（Ｚｏｌｅｔｉｌ  ５０、Ｖｉｒｂａｃ、Ｓａｏ  Ｐａｕｌｏ、Ｂｒａｚｉｌ）及び１０ｍｇ／ｋｇのザイラジン水酸化物（Ｒｕｍｐｕｎ、Ｂａｙｅｒ、Ｓｈａｗｎｅｅ  Ｍｉｓｓｉｏｎ、ＫＳ）の腹腔内注射によって麻酔をかけた。そして、マウスの背面ポケットに、５週間にわたって、２つの無菌サンプル（一方が試験サンプル、他方が対照サンプル）を皮下に埋め込んだ。マウスをＣＯ２窒息で安楽死させ、埋め込んだサンプル及び周囲の組織を摘出した。そして、組織サンプルを１０％の中性緩衝ホルマリン中に固定した後、４μｍの厚さにスライスしたパラフィンに埋め込み、ヘマトキシリン−エオジン（Ｈ＆Ｅ）で染色した。Ｈ＆Ｅ染色したスライスを光学顕微鏡法により撮像した。また、Ｌｅｉｃａアプリケーションパッケージｖｅｒ．３．４．１ソフトウェアプログラムを用いて、ＬＥＩＣＡ  ＤＦＣ３１０ＦＸカメラを搭載したＬｅｉｃａ  Ｍ１６５  ＦＣ実体顕微鏡により組織の画像を取得した。
【０３４６】
[0406]統計：すべてのデータは、３回の反復による３つの同一実験の平均±ＳＥＭとして表す。統計的有意性は、一元配置分散分析（ＡＮＯＶＡ）とその後のＤｕｎｎｅｔｔの多重比較試験とによって判定した。有意性は、ｐ＜０．０５に帰するものとした。すべての分析は、Ｐｒｉｓｍソフトウェア（Ｇｒａｐｈ  Ｐａｄ  Ｐｒｉｓｍ  ５．０）を用いて実行した。
【０３４７】
[0407]参考文献
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実施例７：伸縮性過渡エレクトロニクス
【０３４８】
[0408]図３９に示すように、伸縮性の過渡電子回路を搬送用ウェハ上に完全に製造し、ＰＤＭＳスタンプを用いて、生体分解性のエラストマ上に転写した。回路は、（ａ）搬送用ウェハ上に製造した後に切り落とし、（ｂ）ＰＤＭＳスタンプ等の転写デバイスにより取り上げ、スタックの底部からＤ−ＰＩを除去し、（ｃ）スタックをＰＯＣに転写した。そして、スタックの上部からＤ−ＰＩを除去した。添付の写真に示すように、この技術を用いて、ｐＭＯＳ、ｎＭＯＳ、及びＣＭＯＳデバイスを製造した。
【０３４９】
[0409]図４０は、例示的な過渡エレクトロニクスの伸縮性構造を示している。実験結果（ａ）は、設計に対する３０％の伸縮性を示しており、モデリング（ｂ）は、およそ４７％までの良好な伸縮性を示している。
【０３５０】
[0410]図４１は、伸縮性構造の調査に用いたある設計形状の（ａ）模式図及び（ｂ）写真を提供している。図３９に示す方法に従って、ドープしたシリコンナノ膜（Ｓｉ  ＮＭ）デバイスのアレイを生体分解性のエラストマ（ＰＯＣ）上に形成した。Ｓｉ  ＮＭは、第２のＳｉＯ２封入材層で覆ったＭｇ電極から当該Ｓｉ  ＮＭを絶縁するＳｉＯ２ゲート誘電体材料で覆った。両ＳｉＯ２はそれぞれ、各隅部でアイランドが蛇行相互接続を有するアイランド相互接続形状に形成した。図４１ｃは、０％、１０％、２０％、及び３０％まで伸ばした個々のアイランドの一連の写真を示している（約３８％まで伸ばしたアレイのモデリングでは、高ひずみ部は見られない）。図４１ｄは、ｐＭＯＳ及びｎＭＯＳ過渡デバイスの性能が伸張下で維持されていることを示している。
伸縮性過渡ｐＨセンサ
【０３５１】
[0411]伸縮性の過渡ｐＨセンサについても、製造及び試験を行った。図４２（ａ）は、蛇行Ｍｇ相互接続によりＡＣＦ接続部に接続されたＭｇコンタクト対を示している。図４２（ｂ）の分解図に示すように、Ｍｇコンタクトは、生体分解性のエラストマ（ＰＯＣ）上に配設された複数のＳｉナノリボン（Ｓｉ  ＮＲ）に適用している。また、Ｍｇコンタクト間の間隙によって、検知開口を形成している。そして、Ｍｇコンポーネントは、ＳｉＯ２封入材により覆っている（図４２（ｃ））。図４２（ｄ）は、伸縮性の過渡ｐＨセンサにより収集した実験データのプロットを示している。図４２（ｅ）は、１時間にわたるＰＢＳ（ｐＨ７．４）でのｐＨセンサの溶解を示した写真を提供している。
過渡薬物送達システム
【０３５２】
[0412]完全生体分解性の薬物送達デバイスの製造及び試験を生体外で行った。図４３（ａ）は、過渡加熱デバイス上に脂質安定薬を含む過渡薬物送達システムの模式図である。加熱デバイス（図４３（ｂ））は、Ｍｇ抵抗ヒータと、Ｍｇマイクロ波アンテナに結合された受電コイルとを備える。また、加熱デバイスは、生体分解性のエラストマ上に配設し、アンテナと当該加熱デバイスとの間の接触領域を除いて、ＳｉＯ２封入材により覆っている。第２のＳｉＯ２封入層がＭｇアンテナを覆い、薬物を含むとともに安定化させる脂質二重層を支持している。図４３（ｃ）は、およそ９０°の最大温度に到達した加熱デバイスの赤外線画像を提供している。図４３（ｄ）は、経時的な加熱により薬物を放出した場合の蛍光強度の上昇を示している。
【０３５３】
[0413]本実施例は、脂質二重層による薬物の安定化を示しているが、他の安定化構成も考えられる。例えば、ミセル、ベシクル、及びリポソームを用いることにより、内部又は外部刺激により破壊されるまで薬物を安定化させるようにしてもよい。
実施例８：過渡ＰＣＢ回路及び印刷可能な過渡ペースト
【０３５４】
[0414]本実施例では、過渡プリント配線板（ＰＣＢ）回路を作製するのに適した材料及び方法を開示する。一実施形態においては、過渡導電性ペーストを開発し、過渡ＰＣＢ回路の製造に利用した。いくつかの例示的な過渡導電性ペーストは、カルボキシメチルセルロースナトリウム（Ｎａ−ＣＭＣ）、ポリ（エチレン）オキシド（ポリオックス）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、又はポリ乳酸−グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）とした。これらのポリマーはすべて、水溶性であり、ＦＤＡの承認を受けている。硬化Ｎａ−ＣＭＣポリマーフィルムは、機械的強度及び柔軟性に優れており、基板材料として有用である。硬化ポリオックスフィルムは、弾力性及び種々表面との接着性に優れており、結着剤として有用である。
【化１】
0006561368.tif 000057
【０３５５】
[0415]図４４は、分子量を９０ＫＤ〜７００ＫＤの範囲から選択したＮａ−ＣＭＣフィルムの良好な均一性を示している。フィルムはそれぞれ、１重量％のポリマー溶液として１０μｍの厚さまで鋳造した。
【０３５６】
[0416]図４５（ａ）〜図４５（ｄ）に示すように、無線温度決定のための過渡ＰＣＢ回路を製造した。過渡ＰＣＢ回路は、温度センサ及び電圧制御発振器に給電してアナログ信号をデジタル信号に変換する電力管理モジュールにエネルギーを供給するＲＦ電力ハーベスタを具備するものとした（図４５（ｂ））。過渡ＰＣＢ回路は、Ｎａ−ＣＭＣ層間にポリオックス層を挟んで形成した（図４５（ｄ））。ポリマースタックの両面には、Ｍｇ電極、ＳｉＯ２絶縁層、及び電子コンポーネントをパターン化した（図４５（ａ））。例えば電子コンポーネントのピンは、過渡導電性ペーストによってＭｇ電極に接合した（図４５（ｃ））。図４６は、過渡ＰＣＢ回路のサイズ及び可撓性を示した写真である。
【０３５７】
[0417]過渡ＰＣＢ回路の製造に用いた過渡導電性ペーストは、マイクロサイズの過渡金属粒子、ポリオックス等の水溶性の過渡ポリマー／樹脂、及びメタノール、エタノール、アセトン等の揮発性溶媒を含むものとした。図４７（ａ）に示すように、過渡導電性ペーストをＮａ−ＣＭＣ等の基板に塗布して硬化させた。一実施形態において、硬化には、溶媒の蒸発及び／又はペーストから基板への水の吸収を伴う。硬化は、室温で行ってもよい。この硬化プロセスによって、ペーストの体積及び導電率を異方的に変化する。例えば、ペーストの体積は、横方向寸法又は周方向寸法よりも垂直方向寸法として大きく減少する。同様に、硬化後の導電率は、横方向寸法又は周方向寸法よりも垂直方向寸法として高くなる。図４７（ｂ）は、タングステン又は亜鉛マイクロ粒子を含む過渡導電性ペーストの断面図及び上面図である。過渡導電性ペーストは、ステンシル上でスキージーを移動させることにより基板上にスクリーン印刷することによって、伸縮性、導電性、及び過渡性の相互接続、電気的コンタクト、アンテナ、及び他の電気デバイスコンポーネントを作製することも可能である（図４８）。いくつかの実施形態においては、過渡導電性ペーストを用いることにより、プリント配線板のトレンチ及び／又はビアを共形充填できて都合が良かった。平面状の金属コンタクト及び／又は相互接続は概して、過渡導電性ペーストを用いたスクリーン印刷又は蒸着若しくはスパッタリング等の従来の堆積方法により形成した。
【０３５８】
[0418]図４５の過渡無線温度センサを用いて、１２時間にわたるＵｒｂａｎａ、Ｉｌｌｉｎｏｉｓの屋外大気温度を監視した（図４９（ｃ））。窓の内側で過渡回路から３メートル離して配置した（図４９（ｄ））携帯型スペクトルアナライザ（図４９（ｅ））のアンテナを通して無線センサからの電力及び周波数データ（図４９（ａ）及び図４９（ｂ））を捕捉した。周波数の関数としての過渡ハーベスタの電圧出力（図５０（ｂ））及びハーベスタにより支持されたＶＣＯの時間の関数としての電力及び周波数出力（図５０（ｃ））を過渡ＰＣＢ回路から１メートル離して配置したアンテナにより監視した（図５０（ａ））。図５１は、溶液（例えば、水）中の１５分間にわたる過渡ＰＣＢ回路の溶解の様子を示している。
実施例９：液体−ガス実施形態における能動誘発過渡性
【０３５９】
[0419]図５２は、液体−ガス実施形態において能動誘発過渡性を示すＰＤＭＳチャンバ中の３つの過渡電極に接続された３モードＲＦトリガ回路を示している。ＰＤＭＳチャンバは、固体（例えば、粉末反応剤）、液体（例えば、水、酸、塩基等）、又はガス等の反応剤を含む複数の容器を備える。図示の例において、容器は電極の背面に配置され、各容器が水を含んでいる。また、電極の前面に金属薄膜を適用することにより、容器を封止している。電流の形態の能動トリガを印加すると、容器中の水が加水分解されて水素と酸素になる。容器中では、気泡の形成及び蓄積が始まる。十分なガス圧となったら、金属薄膜が破裂して、電極の前面から水が解放される。また、金属フィルムの破裂によって、過渡電極コンポーネントが環境に曝露され、分解／溶解（ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ／ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ）が加速される。
実施例１０：多チャンバ又は単チャンバ実施形態における能動誘発過渡性
【０３６０】
[0420]図５３Ａは、固体−液体実施形態における能動誘発過渡性の模式図である。図示の実施形態において、第１の容器集合（円）は、少なくとも１つの液体を含み、容器中又は容器外のいずれかに存在し得る熱膨張性のポリマーと物理的に接触している。ヒータライン１に熱を印加すると、熱膨張性のポリマーが膨張して、容器から流体チャネルを通り、エッチャント粉末（Ａ、Ｂ、Ｃ・・・）等の固体を含む第２の容器集合へと液体を押し込む。エッチャント粉末は、ヒータライン２により加熱されて温度が上昇し、この混合ゾーンで液体と混合される。次に、エッチャント溶液はすべて、ヒータライン３により温度制御された加熱ゾーンの共通容器へと移動される。エッチャント溶液は、共通容器から出口を通って放出され、過渡性を有する対象デバイス又はコンポーネントへと向かうようになっていてもよい。
【０３６１】
[0421]図５３Ｂに示す実施形態において、能動誘発デバイス５３００は、ヒータ５３０６と容器５３０８との間に位置決めされた熱膨張性のポリマー５３０４を封入する１つ又は複数の層の基板５３０２を備える。容器５３０８は、薄膜材料５３１０が覆っている。この薄層は、例えば圧力の印加により破裂可能な薄い金属箔又はポリマー層であってもよい。熱膨張性のポリマー５３０４は、膨張して容器５３０８に圧入することで、層５３１０に形成された開口５３１２を通して容器５３０８の内容物（ガス、液体、及び／又は固体）を強制的に追い出す。追い出された容器５３０８の内容物は、基板５３０２の表面上の電子デバイス又はコンポーネント５３１４と自由に相互作用する。一実施形態においては、基板５３０２の表面上方の任意選択としてのカバー５３１６によって、追い出された容器５３０８の内容物をデバイス５３００の表面及び電子デバイス又はコンポーネント５３１４の近くに保持する。
【０３６２】
[0422]別の実施形態においては、図５３Ａに示す実施形態と同様に、（１つ又は複数の）熱膨張性のポリマーが１つ又は複数の第１の容器から１つ又は複数のマイクロ流体チャネルに液体を押し通す。混合ゾーンでは、１つ又は複数の第１の容器からの液体が１つ又は複数の第２の容器の第２の組成物と接触することにより溶液が形成される。この溶液は、熱膨張性のポリマーが圧力を印加して容器を覆う薄層を破裂させる図５３Ｂのメカニズムによって、１つ又は複数の第２の容器から追い出されるようになっていてもよい。或いは、図５３Ｂに示すメカニズムにより容器を覆う薄層を介して溶液が排出される前に、第２の容器からの溶液が第３の溶液に移動するようになっていてもよい。
【０３６３】
[0423]上記実施形態のいずれにおいても、容器内に含まれるガス、液体、又は固体は、医薬組成物、生物学的組成物、電解質、農薬、除草剤、化学兵器、殺菌薬、又は所定期間にわたって容器に含み得るその他任意の化合物であってもよい。
【０３６４】
[0424]図５３Ｃは、能動誘発容器を備えた過渡電子デバイスを使用する方法のフローチャートを提供している。まず、ステップ５３５０においては、過渡電子デバイスを用意する。過渡電子デバイスは、基板と、基板により支持された１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントであって、選択的に変態可能な材料を単独で含む、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントと、１つ又は複数の化学薬品を単独で含む１つ又は複数の容器と、１つ又は複数の容器と熱的に接触したヒータとを備える。ステップ５３５２においては、ヒータの温度を高くすることによって、１つ又は複数の容器から１つ又は複数の化学薬品を放出させる。任意選択としてのステップ５３５４に示す一実施形態においては、磁界、電界、音場、又は発熱化学反応を適用することによって温度を高くする。ステップ５３５６においては、化学薬品の放出により外部又は内部刺激をもたらすことによって、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも一部を変態させ、これにより過渡電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらす。
実施例１１：ヒドロゲル実施形態における能動誘発過渡性
【０３６５】
[0425]能動誘発過渡システムの課題として、腐食性及び／又は毒性の溶液（例えば、ＫＯＨ、ＨＦ）の長期にわたる容器保管が容器材料の固有特性の制約を受けることが挙げられる。この問題に対処するため、図５４には、ヒドロゲル実施形態における能動誘発過渡性の模式図を示しており、水及び／又は別の溶媒が容器、ヒドロゲル、又は熱膨潤性のポリマーに格納されている。容器、ヒドロゲル、又は熱膨潤性のポリマーに近接したヒータ１を加熱すると、水がマイクロ流体チャネルに移動する。水は、高温で固体反応剤（例えば、ＫＯＨペレット又は粉末）と混ぜ合わされる。そして、（１つ又は複数の）固体反応剤に近接したヒータ２による加熱が行われる。混合溶液は、出口を通って放出し、過渡性を有する対象デバイス又はコンポーネント（例えば、メモリデバイス）へと向かわせることができる。一実施形態においては、パリレンを用いることによって、水の蒸発及び固体反応剤によるデバイスコンポーネント（例えば、ヒータ）の腐食を防止するようにしてもよい。
【０３６６】
[0426]ヒドロゲル実施形態における能動誘発過渡性の別の実施形態において、ヒドロゲル送達デバイスは、溶解した医薬品又は調合薬を格納していてもよい。ヒドロゲルに近接したヒータを加熱すると、ヒドロゲルが固体から液体へと相変化し、医薬品を含む液体がマイクロ流体チャネルを通って対象組織へと移動する。
【０３６７】
[0427]いくつかの実施形態において、薬物は、容器アレイ内に独立して格納し得る別の医薬品、賦形剤、希釈剤、緩衝剤、安定剤、充填剤等と混ぜ合わせてもよい。一実施形態において、容器の内容物は、一連の容器及びマイクロ流体チャネルを通して順次放出されるようになっていてもよい。
実施例１２：無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグ
【０３６８】
[0428]図５５（Ａ）及び図５５（Ｂ）はそれぞれ、過渡材料のみを使用する製造順序にて、シリコンオンインシュレータウェハを用いて製造工場でバッチ製造した受動ＲＦＩＤ集積回路チップレットの上面図及び上面斜視図である。各チップ上の取り回し及び相互接続には、タングステン又は別の過渡導電材料を用いている。また、転写の準備として、ベアダイのＲＦＩＤ  ＩＣをハンドルウェハから切り落としている。
【０３６９】
[0429]図５６は、元のウェハからＰＭＭＡ及び希釈ポリイミド（ｄ−ＰＩ）で被膜した仮ハンドルウェハ上に転写した図５５のＲＦＩＤチップレットを示しており、（Ａ）上面図、分解上面図、及び分解図に示す点線に沿った断面図、並びに（Ｂ）上面斜視図である。
【０３７０】
[0430]図５７は、図５６のｄ−ＰＩ層上に堆積してパターン化した過渡金属の最下層を示している。この金属層を用いることにより、アンテナの端子を接続するブリッジを形成するとともに、共振キャパシタの底部金属電極を形成する。（Ａ）上面図、分解上面図、及び分解図に示す点線に沿った断面図、（Ｂ）上面斜視図である。
【０３７１】
[0431]図５８は、図５７のサンプル上にスピンコート（すなわち、ポリマー又はスピンオンガラス）又は堆積（すなわち、ＰＥＣＶＤ  ＳｉＯ２）した過渡平坦化誘電体層を示している。平坦化層を選択的にエッチングすることにより、相互接続点を広げている。（Ａ）上面図、分解上面図、及び分解図に示す点線に沿った断面図、（Ｂ）上面斜視図である。
【０３７２】
[0432]図５９は、図５８の平坦化誘電体層上に堆積してパターン化したアンテナを含む上部金属層を示している。例えば、一実施形態において、アンテナは、過渡導電性ペーストを用いたスクリーン印刷により形成されていてもよい。開口によって、上下金属間の電気的接触を可能としている。また、平坦化層を誘電体として利用することによりキャパシタを形成している。（Ａ）上面図、分解上面図、及び分解図に示す点線に沿った断面図、（Ｂ）上面斜視図である。
【０３７３】
[0433]図６０は、デバイス全体に堆積した封入層を示している。その後、ｄ−ＰＩの仮保護層をデバイス上にパターン化するとともにＰＭＭＡをアセトン中で切り落として、デバイスを過渡基板上に転写している。ｄ−ＰＩ層をエッチング除去することによって、完成した過渡ＲＦＩＤタグを露出させている。（Ａ）上面図、分解上面図、及び分解図に示す点線に沿った断面図、（Ｂ）上面斜視図である。
援用及び変形例に関する記述
【０３７４】
[0434]例えば発行若しくは付与された特許若しくは同等物を含む特許文献、特許出願公開、及び非特許文献又は他の原資料等、本願全体に引用するすべての参考文献は、各参考文献が本願の開示内容と少なくとも部分的に矛盾しない範囲で、個別援用の如く、そのすべてを本明細書に援用する（例えば、部分的に矛盾する参考文献は、その部分的に矛盾する部分を除いて援用する）。
【０３７５】
[0435]２０１３年４月１２日に出願された米国特許仮出願第６１／８１１，６０３号は、そのすべてを本明細書に援用する。
【０３７６】
[0436]以下の参考文献は概して、可撓性及び／又は伸縮性の半導体材料及びデバイスに関連しており、そのすべてを本明細書に援用する：２０１０年５月１２日に出願された米国特許出願第１２／７７８，５８８号、２００５年６月２日に出願され、２００５年１２月２２日に国際公開第２００５／１２２２８５号として公開された国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ０５／１９３５４号、２０１０年３月１２日に出願された米国特許仮出願第６１／３１３，３９７号、２００７年９月６日に出願され、２００８年７月３日に第２００８／０１５７２３５号として公開された米国特許出願第１１／８５１，１８２号、及び２００７年９月６日に出願され、２００８年３月１３日に国際公開第２００８／０３０９６０号として公開された国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ０７／７７７５９号。
【０３７７】
[0437]以下の参考文献は概して、生体再吸収性の基板及び生体再吸収性の基板を作製する方法に関連しており、そのすべてを本明細書に援用する：２００３年６月２４日出願された国際出願ＰＣＴ／ＵＳ０３／１９９６８号、２００４年１月７日に出願された国際出願ＰＣＴ／ＵＳ０４／０００２５５号、２００４年４月１２日に出願された国際出願ＰＣＴ／ＵＳ０４／１１１９９号、２００５年６月１３日に出願された国際出願ＰＣＴ／ＵＳ０５／２０８４４号、及び２００６年７月２８日に出願された国際出願ＰＣＴ／ＵＳ０６／０２９８２６号。
【０３７８】
[0438]以下の参考文献は概して、過渡電子デバイス及び方法に関連しており、そのすべてを本明細書に援用する：２０１１年１２月１日に出願された米国特許仮出願第６１／５６５，９０７号、２０１２年４月２０日に出願された米国特許仮出願第６１／６３６，５１０号、２０１２年９月２１日に出願された米国特許出願第１３／６２４，０９６号、及び２０１２年９月２１日に出願された国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１２／０５６５３８号。
【０３７９】
[0439]本明細書に採用した用語及び表現は、説明の用語として使用しており、何ら制限を与えるものではない。また、このような用語及び表現の使用によって、図示及び記載した特徴又はその一部の如何なる均等物も除外することを意図しておらず、特許請求の範囲に係る本発明の範囲内で種々改良が可能であることが認識される。したがって、好適な実施形態、例示的な実施形態、及び任意選択としての特徴により本発明を具体的に開示したものの、当業者であれば、本明細書に開示の概念を改良及び変形可能であり、このような改良及び変形についても、添付の特許請求の範囲により規定される本発明の範囲内にあるものと考え得ることが了解されるべきである。本明細書に提供の具体的な実施形態は、本発明の有用な実施形態の例であり、当業者には、本明細書に記載のデバイス、デバイスコンポーネント、及び方法ステップの多くの変形例を用いて本発明を実行可能であることが明らかとなるであろう。当業者には明らかとなろうが、方法及び当該方法に有用なデバイスは、任意選択としての多くの構成及び処理要素並びにステップを含むことができる。
【０３８０】
[0440]本明細書において、置換基群を開示している場合は、当該群要素の任意の異性体、鏡像体、及びジアステレオマーを含めて、当該群及びすべての下位群のすべての個別要素を別個に開示していることが了解される。本明細書において、マーカッシュ群等の分類を用いている場合は、当該群のすべての個別要素及び当該群に可能なすべての組み合わせ及び副組み合わせが本開示に個別に含まれることを意図している。本明細書において、例えば化学式又は化学名にて、特定の異性体、鏡像体、又はジアステレオマーが指定されずに化合物が記載されている場合、その記載は、個別又は任意の組み合わせで記載の当該化合物の各異性体及び鏡像体を含むことを意図している。また、特別の定めのない限り、本明細書に開示の化合物のすべての同位体異形は、本開示に包含されるものである。例えば、開示の分子中の１つ又は複数の任意の水素は、重水素又は三重水素で置換可能であることが了解されよう。分子の同位体異形は一般的に、当該分子の分析及び当該分子又はその使用に関する化学的及び生物学的研究における基準として有用である。このような同位体異形を作製する方法は、当技術分野において既知である。化合物の具体名は、例示的なものである。当業者であれば、同じ化合物に別の名称を付与可能であることが知られているためである。
【０３８１】
[0441]以下の参考文献は概して、電子デバイスを作製する製造方法、構造、及びシステムに関連しており、本願の開示内容と矛盾しない範囲で本明細書に援用する。
【０３８２】
[0442]本明細書及び添付の特許請求の範囲において、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈上の別段の明確な指示がない限り、複数形も含むことに留意する必要がある。したがって、例えば、「ａ  ｃｅｌｌ」と言及している場合は、複数のこのような細胞（ｃｅｌｌ）及び当業者が把握しているその均等物等を含む。同様に、本明細書においては、用語「ａ」（又は、「ａｎ」）、「１つ又は複数の（ｏｎｅ  ｏｒ  ｍｏｒｅ）」、及び「少なくとも１つの（ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ）」を区別なく使用可能である。また、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「具備する（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及び「有する（ｈａｖｉｎｇ）」についても区別なく使用可能である。表現「請求項ＸＸ〜ＹＹのいずれか一項に記載の（ｏｆ  ａｎｙ  ｏｆ  ｃｌａｉｍｓ  ＸＸ−ＹＹ）」（ＸＸ及びＹＹは、請求項番号を表す）は、選択方式の多項従属請求項を提供することを意図しており、いくつかの実施形態においては、表現「ａｓ  ｉｎ  ａｎｙ  ｏｎｅ  ｏｆ  ｃｌａｉｍｓ  ＸＸ−ＹＹ」に置き換え可能である。
【表３】
0006561368.tif 000058
【０３８３】
[0443]別段の規定のない限り、本明細書に用いるすべての技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者が一般的に理解しているものと同じ意味を有する。本発明の実施及び試験においては、本明細書に記載したものと同様又は均等な任意の方法及び材料を使用可能であるが、ここでは好適な方法及び材料を記載している。本明細書においては、先行発明を理由として、本発明がこのような開示に先行する権利が与えられていないことが了解されているものと解釈すべきではない。
【０３８４】
[0444]例えば整数の範囲、温度の範囲、時間の範囲、組成の範囲、又は濃度の範囲等、本明細書において範囲を与えている場合はいつでも、すべての中間範囲及び部分的範囲のほか、与えられた範囲に含まれるすべての個別値が本開示に含まれることを意図している。本明細書において、範囲は、当該範囲の終点値として与えられた値を明確に含む。本明細書において、範囲は、当該範囲のすべての整数値を明確に含む。例えば、１〜１００という範囲は、１及び１００という終点値を明確に含む。本明細書の記述に含まれるある範囲又は部分的範囲の任意の部分的範囲又は個別値は、特許請求の範囲から除外可能であることが了解されよう。
【０３８５】
[0445]本明細書において、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、「具備する（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、又は「特徴とする（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ  ｂｙ）」と同義であるため区別なく使用可能であり、包含的すなわちオープンエンドであるため付加的な列挙されていない要素又は方法ステップを除外しない。本明細書において、「から成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」は、特許請求の範囲の要素に指定されていない如何なる要素、ステップ、又は成分も除外する。本明細書において、「から本質的に成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」は、特許請求の範囲の基本的及び新規な特性に対して実質的な影響を及ぼさない材料又はステップを除外しない。本明細書の如何なる場合も、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「から本質的に成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」、及び「から成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」はそれぞれ、その他２つの用語のいずれかと置き換え可能である。本明細書において説明的に記載した本発明は、本明細書に具体的に開示されていない如何なる（１つ又は複数の）要素、限定がなくても、適切に実施可能である。
【０３８６】
[0446]当業者には当然のことながら、具体的に例示されていない出発物質、生物材料、試薬、合成方法、精製方法、分析方法、検査方法、及び生物学的方法は、必要以上の実験を行うことなく本発明の実施に採用可能である。このような任意の材料及び方法に関して当技術分野で既知のすべての機能的均等物は、本発明に含まれるものである。上記採用した用語及び表現は、説明の用語として使用しており、何ら制限を与えるものではない。また、このような用語及び表現の使用によって、図示及び記載した特徴又はその一部の如何なる均等物も除外することを意図しておらず、特許請求の範囲に係る本発明の範囲内で種々改良が可能であることが認識される。したがって、好適な実施形態及び任意選択としての特徴により本発明を具体的に開示したものの、当業者であれば、本明細書に開示の概念を改良及び変形可能であり、このような改良及び変形についても、添付の特許請求の範囲により規定される本発明の範囲内にあるものと考え得ることが了解されるべきである。
【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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【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２−１】
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【図２２−２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５（ａ）】
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【図２５（ｂ）】
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【図２５（ｃ）】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１Ａ】
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【図４１Ｂ】
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【図４１Ｃ】
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【図４２Ａ】
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【図４２Ｂ】
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【図４２Ｃ】
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【図４３Ａ】
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【図４３Ｂ】
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【図４４】
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【図４５Ａ】
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【図４５Ｂ】
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【図４５Ｃ】
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【図４６】
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【図４７Ａ】
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【図４７Ｂ】
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【図４８Ａ】
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【図４８Ｂ】
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【図４９Ａ】
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【図４９Ｂ】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３Ａ】
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【図５３Ｂ】
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【図５３Ｃ】
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【図５４】
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【図５５Ａ】
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【図５５Ｂ】
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【図５６Ａ】
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【図５６Ｂ】
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【図５７Ａ】
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【図５７Ｂ】
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【図５８Ａ】
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【図５８Ｂ】
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【図５９Ａ】
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【図５９Ｂ】
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【図６０Ａ】
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【図６０Ｂ】
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