(57)【要約】【課題】デバイス及びかかるデバイスを製作するための方法を提供すること。【解決手段】デバイスは基材に形成された空洞を含む。基材にラミネート膜が取り付けられ、これは空洞にまたがる。ラミネート膜は、典型的にはポリマーである可撓性材料の層、及び、典型的にはグラフェンである二次元材料の層を含む。【選択図】図２
2018533488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの空洞を自体に有する基材と、
前記基材に取り付けられたラミネート膜であって、前記ラミネート膜は前記空洞の少なくとも一部にまたがっており、前記ラミネート膜は可撓性材料の少なくとも１つの層及び二次元材料の少なくとも１つの層を含む、ラミネート膜と、
機能的構成要素と、を備え、前記ラミネート膜は前記機能的構成要素の位置に対して変形するように配置構成されている、
デバイス。
【請求項２】
前記機能的構成要素は、電極、半導体、誘電体、導波路、反射面、プラズモン構造、化学活性面、第２のラミネート膜、ナノ構造、磁性材料、又は開口のうちの１つを備える、請求項１記載のデバイス。
【請求項３】
前記可撓性材料は誘電性材料である、請求項１又は請求項２記載のデバイス。
【請求項４】
前記二次元材料の前記層は一続きの層である、請求項１又は請求項２記載のデバイス。
【請求項５】
前記二次元材料の前記層は、前記二次元材料の不連続な区域又は異なる二次元材料の不連続な区域を備える、請求項１から４のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項６】
前記ラミネート膜は前記空洞を完全に覆う、請求項１から５のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項７】
前記ラミネート膜は前記空洞用の気密シールを形成する、請求項６記載のデバイス。
【請求項８】
前記ラミネート膜の厚さは前記空洞の最大幅よりも小さい、請求項１から７のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項９】
前記ラミネート膜の厚さは前記空洞の前記最大幅の少なくとも１００分の１未満である、請求項８記載のデバイス。
【請求項１０】
前記ラミネート膜の厚さは前記空洞の最大幅以上である、請求項１から７のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの空洞にまたがる前記ラミネート膜の表面積の割合は、前記基材に当接する前記ラミネート膜の表面積の割合の０．５倍から２０倍である、請求項１から１０のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの空洞にまたがる前記ラミネート膜の表面積の割合は、前記基材に当接する前記ラミネート膜の表面積の割合の５倍から１０倍である、請求項１から１１のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項１３】
前記ラミネート膜は、前記可撓性材料の少なくとも１つの層を挟む前記二次元材料の少なくとも２つの層を備える、請求項１から１２のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項１４】
前記ラミネート膜は、前記二次元材料の少なくとも１つの層を挟む前記可撓性材料の少なくとも２つの層を備える、請求項１から１３のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項１５】
前記空洞は複数の空洞のうちの１つであり、前記ラミネート膜は前記空洞の全てにまたがる、請求項１から１４のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項１６】
前記ラミネート膜は、前記二次元材料の１つの層の上に直接積層された前記二次元材料の１つの層を備える、請求項１から１５のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項１７】
前記ラミネート膜に緊張付与するように前記ラミネート膜上に配置構成されたフレームを含む、請求項１から１６のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項１８】
前記フレームは前記空洞の開口部を取り囲むように配置構成されている、請求項１７記載のデバイス。
【請求項１９】
前記基材は誘電性材料を含む、請求項１から１８のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項２０】
前記基材は、酸化シリコン、シリコン、窒化シリコン、エポキシ系フォトレジスト、電子ビームレジスト、石英、サファイア、ガラス、プラスチック、グラス・ファイバ、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、及びドープ・シリコンを含む群から選択される、請求項１から１９のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項２１】
第１の電極及び第２の電極を含み、前記第１の電極は前記ラミネート膜に電気的に付着されている、請求項１から２０のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項２２】
前記ラミネート膜に電気的に付着された金属製パッドを含み、前記金属製パッドは各空洞の周囲に又は各空洞の間に延在する１つ又は複数の関連するランナーを含む、請求項２１記載のデバイス。
【請求項２３】
前記第２の電極は前記ラミネート膜に電気的に付着されている、請求項２１又は２２記載のデバイス。
【請求項２４】
前記ラミネート膜及び前記第２の電極は、前記空洞の少なくとも一部によって分離された容量性プレートを形成するように配置構成されている、請求項２１から２３記載のデバイス。
【請求項２５】
前記電極同士の間に配設された追加の誘電性の層を含む、請求項２１から２４記載のデバイス。
【請求項２６】
前記空洞は気体で充填される、請求項１から２５のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項２７】
前記空洞は液体で充填される、請求項１から２５のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項２８】
前記空洞はフォーム又はゲルで充填される、請求項１から２５のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項２９】
前記空洞の少なくとも１つの表面から延在している、前記ラミネート膜を支持するための弾性のある誘電性の柱体又はスパイクを含む、請求項１から２５のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項３０】
前記基材に、前記空洞から前記基材の外面までの流体連通を提供するための１つ又は複数の通路が含まれる、請求項１から２９のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項３１】
前記空洞は、床部及び前記床部に対して垂直な少なくとも２つの対向する平行な表面を備える、請求項１から３０のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項３２】
前記基材は前記膜を支持する平坦な取り付け面を備え、前記空洞は前記平坦な取り付け面と平行な床部を備える、請求項１から３０のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項３３】
前記基材は前記膜を支持する平坦な取り付け面を備え、前記空洞は少なくとも１つの内向きに先細となる表面を備える、請求項１から３０のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項３４】
前記空洞は、床部及び前記床部に対して垂直な少なくとも１つの表面を備える、請求項１から３０のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項３５】
前記空洞は円筒の形状である、請求項１から３０のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項３６】
前記空洞は矩形の形状である、請求項１から３０のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項３７】
前記空洞は円錐又は円錐台形の形状である、請求項１から３０のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項３８】
前記空洞は三角形の形状である、請求項１から３０のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項３９】
前記空洞は環形状である、請求項１から３０のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項４０】
前記空洞の表面は、前記二次元材料に対する付着防止特性を有する物質でコーティングされる、請求項１から３９のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項４１】
前記空洞の表面は、前記二次元材料に対する付着防止特性を提供するために粗化される、請求項１から４０のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項４２】
前記二次元材料は、前記材料の層の内部の結合が強く層同士の間の結合はそれよりも弱い複数の層として配置構成される、同種の原子若しくは異種の原子の１つ若しくは複数の単層、又は、独立しているか若しくは別の材料上に支持されるかのいずれかである、同種の原子若しくは異種の原子の単層であって、前記原子は１つの寸法がその他の２つの寸法よりも著しく小さい平面構造で配置構成されている単層、又は、単位セルが２つの空間次元において繰り返されるが第３の次元においては繰り返されない結晶性材料、又は、５ナノメートル未満の厚さを有する材料、含む材料の群から選択される、請求項１から４１のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項４３】
前記二次元材料は、グラフェン、六方晶窒化ホウ素、フォスフォレン、遷移金属ダイカルコゲナイド、遷移金属酸化物、層状粘土材料、グラフェン酸化物、フルオログラフェン、ゲルマネン、グラファン、グラフィン、ボロフェン、シリセン、及びスタネンを含む群から選択される材料の化学修飾物を含む、請求項１から４２のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項４４】
前記可撓性材料はポリマー又はセラミック物質を含む、請求項１から４３のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項４５】
少なくとも１つの空洞を自体に有する基材を形成することと、
前記ラミネート膜を、前記ラミネート膜が前記空洞の少なくとも一部にまたがるように前記基材に取り付けることであって、前記ラミネート膜は可撓性材料の少なくとも１つの層及び二次元材料の少なくとも１つの層を含む、取り付けることと、
機能的構成要素を前記基材に取り付けることであって、前記ラミネート膜は前記機能的構成要素の位置に対して変形するように配置構成されている、取り付けることと、
を含む、デバイスを製作する方法。
【請求項４６】
前記基材に取り付けられた前記機能的構成要素は、電極、半導体、誘電体、導波路、反射面、プラズモン構造、化学活性面、第２のラミネート膜、ナノ構造、磁性材料、又は開口のうちの１つを備える、請求項４５記載の方法。
【請求項４７】
前記基材に前記ラミネート膜を前記取り付けることは、前記ラミネート膜が前記空洞を完全に覆うように行われる、請求項４５又は請求項４６記載の方法。
【請求項４８】
前記基材に前記ラミネート膜を前記取り付けることは、前記ラミネート膜が前記空洞用の気密シールを形成するように行われる、請求項４５から４７のいずれか一項記載の方法。
【請求項４９】
前記ラミネート膜は、前記可撓性材料の少なくとも１つの層を挟む前記二次元材料の少なくとも２つの層を備える、請求項４５から４８のいずれか一項記載の方法。
【請求項５０】
前記ラミネート膜は、前記二次元材料の少なくとも１つの層を挟む前記可撓性材料の少なくとも２つの層を備える、請求項４５から４８のいずれか一項記載の方法。
【請求項５１】
前記ラミネート膜上にポリマー製フレームを配設することであって、前記ポリマー製フレームは前記空洞の開口部を取り囲む、配設すること、を含む、請求項４５から５０のいずれか一項記載の方法。
【請求項５２】
前記基材は誘電性材料を含む、請求項４５から５１のいずれか一項記載の方法。
【請求項５３】
前記基材は、酸化シリコン、シリコン、窒化シリコン、エポキシ系フォトレジスト、電子ビームレジスト、石英、サファイア、ガラス、プラスチック、グラス・ファイバ、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、及びドープ・シリコンを含む群から選択される、請求項４５から５２のいずれか一項記載の方法。
【請求項５４】
前記可撓性材料はポリマーを含み、前記取り付け後、前記方法は、前記ラミネート膜上にポリマーの追加の層を配設することを含む、請求項４５から５３のいずれか一項記載の方法。
【請求項５５】
前記可撓性材料はポリマーを含み、前記取り付け後、前記方法は、前記ポリマーを除去して前記二次元材料を露出させること、及び、その後に前記二次元材料上にポリマーの新しい層を配設することを含む、請求項４５から５２のいずれか一項記載の方法。
【請求項５６】
前記二次元材料は、前記材料の層の内部の結合が強く層同士の間の結合はそれよりも弱い複数の層に配置構成される、同種の原子若しくは異種の原子の１つ若しくは複数の単層、又は、独立しているか若しくは別の材料上に支持されるかのいずれかである、同種の原子若しくは異種の原子の単層であって、前記原子は１つの寸法がその他の２つの寸法よりも著しく小さい平面構造で配置構成されている単層、又は、単位セルが２つの空間次元において繰り返されるが第３の次元においては繰り返されない結晶性材料、又は、５ナノメートル未満の厚さを有する材料、を含む材料の群から選択される、請求項４５から５５のいずれか一項記載の方法。
【請求項５７】
前記二次元材料は、グラフェン、六方晶窒化ホウ素、フォスフォレン、遷移金属ダイカルコゲナイド、遷移金属酸化物、層状粘土材料、グラフェン酸化物、フルオログラフェン、ゲルマネン、グラファン、グラフィン、ボロフェン、シリセン、及びスタネンを含む群から選択される材料の化学修飾物を含む、請求項４５から５６のいずれか一項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デバイス及びかかるデバイスを製作する方法に関する。より具体的には、本発明は、基材における空洞の少なくとも一部にまたがるラミネート膜を有するデバイス、及び基材における空洞の少なくとも一部にまたがるラミネート膜を有するデバイスを製作する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナノ電気機械システム・デバイス（ＮＥＭＳ）などのデバイスは、空洞を覆うように懸架された膜を有する場合がある。膜はグラフェンなどの二次元材料から形成することができ、かかるＮＥＭＳデバイスは、典型的にはデバイスの製作中の乾燥工程中に懸架された二次元材料に作用する、大きな表面張力に主に起因して、歩留まりが低い。更に、膜の寸法、特にそのナノメートル・サイズの厚さに起因して、較正と膜の所望の張力の達成とを一貫して実現するのが、困難であり得る。
【０００３】
上記に加えて、空洞を覆うように懸架された膜を有するＮＥＭＳデバイスの正確度及び信頼性は、周囲条件の変動の影響を受ける場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
先行技術の１つ又は複数の問題を克服するか又は少なくとも緩和することが、本発明の実施形態の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によれば、少なくとも１つの空洞を自体に有する基材と、基材に取り付けられたラミネート膜であって、ラミネート膜は空洞の少なくとも一部にまたがっており、ラミネート膜は可撓性材料の少なくとも１つの層及び二次元材料の少なくとも１つの層を含む、ラミネート膜と、ラミネート膜が機能的構成要素の位置に対して変形するように配置構成されている、機能的構成要素と、を備える、デバイスが提供される。
【０００６】
本発明の第２の態様によれば、デバイスを製作する方法であって、少なくとも１つの空洞を自体に有する基材を形成することと、ラミネート膜をラミネート膜が空洞の少なくとも一部にまたがるように基材に取り付けることであって、ラミネート膜は可撓性材料の少なくとも１つの層及び二次元材料の少なくとも１つの層を含む、取り付けることと、機能的構成要素を基材に取り付けることであって、ラミネート膜は機能的構成要素の位置に対して変形するように配置構成されている、取り付けることと、を含む、方法、が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明をよりよく理解するために、及び本発明がどのようにして実行され得るかを示すために、ここで単なる例として、本発明による具体的な実施形態、方法、及びプロセスについて、以下の添付の図面を参照して記載する。
【図１】本発明の第１の実施形態によるデバイスの平面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による図１のデバイスの２−２’を通る側方断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態によるデバイスの平面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による図３のデバイスの４−４’を通る側方断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態によるデバイスの平面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態による図５のデバイスの６−６’を通る側方断面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態によるデバイスの平面図である。
【図８】本発明の第４の実施形態による図７のデバイスの８−８’を通る側方断面図である。
【図９】本発明の第５の実施形態によるデバイスの平面図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態による図９のデバイスの１０−１０’を通る側方断面図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態によるデバイスの平面図である。
【図１２】本発明の第６の実施形態による図１１のデバイスの１２−１２’を通る側方断面図である。
【図１３】本発明の第７の実施形態によるデバイスの平面図である。
【図１４】本発明の第７の実施形態による図１３のデバイスの１４−１４’を通る側方断面図である。
【図１５】本発明の第１５の実施形態によるデバイスの１５−１５’を通る側方断面図である。
【図１６】本発明の第１６の実施形態によるデバイスの１６−１６’を通る側方断面図である。
【図１７】本発明の第１７の実施形態によるデバイスの１７−１７’を通る側方断面図である。
【図１８】本発明の第１８の実施形態によるデバイスの１８−１８’を通る側方断面図である。
【図１９】本発明の第１９の実施形態によるデバイスの１９−１９’を通る側方断面図である。
【図２０】本発明の第２０の実施形態によるデバイスの２０−２０’を通る側方断面図である。
【図２１】本発明の第２１の実施形態によるデバイスの２１−２１’を通る側方断面図である。
【図２２】本発明の第２２の実施形態によるデバイスの２２−２２’を通る側方断面図である。
【図２３】本発明の第２３の実施形態によるデバイスの２３−２３’を通る側方断面図である。
【図２４】本発明の第２４の実施形態によるデバイスの２４−２４’を通る側方断面図である。
【図２５】本発明の別の実施形態によるデバイスの平面図である。
【図２６】本発明の別の実施形態によるデバイスを製作する方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
添付の図面と関連させて以下に記載する詳細な説明は、本発明の実施形態の説明として意図されており、本発明を実施し得る唯一の形態を表すことを意図するものではない。同様又は等価な機能を、本発明の範囲内に包含されることが意図される様々な実施形態によって達成できることが、理解されるべきである。図面においては、全体を通して、同様の要素を示すために同様の数字が使用される。更に、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語又はこれらの任意の他の変形は、非排他的な包含を含むことを意図しており、この場合、列挙された要素又はステップを備えるモジュール、回路、デバイス構成要素、構造、及び方法ステップは、これらの要素を含むだけでなく、明示的に列挙されていないか又はかかるモジュール、回路、デバイス構成要素、若しくはステップに内在している、他の要素又はステップを含み得る。「１つの…を備える」によって導かれる要素又はステップは、それ以上制限しなくとも、その要素又はステップを備える追加の同一の要素又はステップの存在を除外しない。
【０００９】
本明細書の全体を通して、「二次元材料」という句は、以下を含む材料の群から選択される材料、との意味を有する：当該材料の層の内部の結合が強く層同士の間の結合はそれよりも弱い複数の層として配置構成される、同種の原子若しくは異種の原子の１つ若しくは複数の単層、又は、独立しているか若しくは別の材料上に支持されるかのいずれかである、同種の原子若しくは異種の原子の単層であって、原子は１つの寸法がその他の２つの寸法よりも著しく小さい平面構造で配置構成されている単層、又は、単位セルが２つの空間次元において繰り返されるが第３の次元においては繰り返されない結晶性材料、又は、５ナノメートル未満の厚さを有する材料。また、本明細書の全体を通して、一部の実施形態は、例として、二次元材料を含むように記載されており、これは、以下を含む群から選択される材料の化学修飾物を含む：グラフェン、六方晶窒化ホウ素、フォスフォレン、遷移金属ダイカルコゲナイド、遷移金属酸化物、層状粘土材料、グラフェン酸化物、フルオログラフェン、ゲルマネン、グラファン、グラフィン、ボロフェン、シリセン、及びスタネン。
【００１０】
ここで図１及び図２を参照すると、本発明の第１の実施形態によるデバイス１００が示されている。デバイス１００は基材１０５を含み、基材１０５には少なくとも１つの頂部が開いた空洞１１０が形成されている。特にこの実施形態では、示されているように、配列１１５として形成される複数の空洞１１０が存在し、空洞１１０の各々は対向する内面の間で最大幅（ｗ）を有し、これはこの実施形態では、各空洞１１０の深さ全体にわたって一定の幅である。
【００１１】
デバイス１００はまた、基材１０５に取り付けられたラミネート膜１２０も含む。この実施形態では、ラミネート膜１２０は各空洞１１０にまたがり、各空洞１１０を完全に覆う。典型的には、ラミネート膜１２０は、各空洞１１０用の気密シールを形成する。一部の実施形態では、各空洞１１０にまたがるラミネート膜１２０の表面積の割合は、基材１０５に当接又は接触するラミネート膜１２０の表面積の割合の、０．５倍から２０倍である。他の実施形態では、各空洞１１０にまたがるラミネート膜１２０の表面積の割合は、基材１０５に当接又は接触するラミネート膜１２０の表面積の割合の、５倍から１０倍である。この実施形態では、デバイス１００は、ラミネート膜１２０によって形成され第１の電極領域を提供する、第１の電極を含み、この電極は、基材１０５上の金属製パッド１２５に電気的に付着されている。典型的には金である金属製パッド１２５は、一部の実施形態では、各空洞と関連する低抵抗電導経路を提供するための、各空洞１１０の周囲に又はそれらの間に延在する関連するランナーを含み得る。このことは高周波用途にとって重要であり得るが、その理由は、二次元材料の単層が比較的高いシート抵抗を有するからである。デバイス１００は機能的構成要素も備え得るが、この場合、機能中、ラミネート膜１２０は、機能的構成要素の位置に対して変形するように配置構成されている。一部の実施形態では、機能的構成要素は、ラミネート膜１２０の変形に応答して信号を出力するための二次的なデバイス、回路、又は手段であり得る。この実施形態では、機能的構成要素は、基材１０５に形成された導電ビア１３０から形成され基材１０５の第２の電極領域２２０に電気的に付着される、第２の電極を備える。金属製パッド１２５及び導電ビア１３０は、当業者には明らかであるような、ワイヤ・ボンドの付着のための表面を提供する。
【００１２】
示されているように、ラミネート膜１２０は、可撓性材料２０５の少なくとも１つの層及び二次元材料２１０の少なくとも１つの層である、材料の層を含む。一実施形態では、ラミネート膜１２０は、二次元材料２１０の単層を備え得る。ラミネート膜１２０はまた、可撓性材料２０５の単層も備え得る。
【００１３】
一実施形態では、可撓性材料２０５は、ポリマー又はセラミック物質を典型的には含む、誘電性材料である。可撓性材料２０５の一部は、基材１０５に当接し、結果的に基材１０５と二次元材料２１０との間に挟まれてもよい。ただし、一部の実施形態では、二次元材料２１０が基材１０５に当接し、結果的に基材１０５と可撓性材料２０５との間に挟まれてもよい。
【００１４】
二次元材料２１０の層は一続きの層であってもよく、又は、不連続な区域、若しくは異なる二次元材料の不連続な区域を備えてもよい。一部の実施形態では、ラミネート膜１２０の厚さ（Ｔ）は、各空洞１１０の最大幅（ｗ）よりも小さく、各空洞１１０の最大幅（ｗ）の少なくとも１００分の１未満であり得る。他の実施形態では、ラミネート膜１２０の厚さ（Ｔ）は、各空洞１１０の最大幅（ｗ）以上である。
【００１５】
ラミネート膜１２０の実施形態は、可撓性材料２０５の少なくとも１つの層を挟む二次元材料２１０の少なくとも２つの層、又は、二次元材料２１０の少なくとも１つの層を挟む可撓性材料２０５の少なくとも２つの層、又は、二次元材料２１０の１つの層の上に直接積層された二次元材料２１０の１つの層、を備え得る。
【００１６】
示されているように、基材１０５は、中に空洞１１０及び第２の電極領域２２０が配設される、第１の領域２１５を備える。基材１０５の第１の領域２１５は、以下を含む群から選択される誘電性材料を備える：酸化シリコン、シリコン、窒化シリコン、エポキシ系フォトレジスト、電子ビームレジスト、石英、サファイア、ガラス、プラスチック、グラス・ファイバ、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、及びドープ・シリコン。
【００１７】
この実施形態では、ラミネート膜１２０及び第２の電極領域２２０は、各空洞１１０の少なくとも一部によって分離された容量性プレートを形成するように配置構成されている。典型的には、第２の電極領域２２０は、シリコン又は金属を含み、また、電極（容量性プレート）同士の間に追加の誘電性の層が存在してもよい。追加の誘電性の層は、例えば、各空洞１１０の床部上に、又はラミネート膜１２０の下面上に積層されてもよい。必要であれば、各空洞１１０は、気体又は圧縮可能なフォーム若しくはゲルで充填されてもよい。この実施形態では、ラミネート膜１２０は、第２の電極領域２２０に対して変形するように配置構成され得る。
【００１８】
各空洞１１０は多くの形状をとることができ、示されているように、この実施形態における各空洞１１０は形状が矩形であり、床部２３０、及び床部２３０に対して垂直な少なくとも２つの対向する平行な表面２３５、２４０を備える。また、基材１０５は、ラミネート膜１２０と平行でありかつこれを支持する平坦な取り付け面２５０を備え、この場合、床部２３０は平坦な取り付け面２５０と平行である。
【００１９】
ここで図３及び図４を参照すると、本発明の第２の実施形態によるデバイス３００が示されている。デバイス３００は基材３０５を含み、基材３０５には少なくとも１つの頂部が開いた空洞３１０が形成されている。特にこの実施形態では、示されているように、配列３１５として形成される複数の空洞３１０が存在し、空洞３１０の各々は対向する内面の間で最大幅（ｗ）を有し、これはこの実施形態では、各空洞３１０の深さ全体にわたって一定の幅である。
【００２０】
デバイス３００はまた、基材３０５に取り付けられたラミネート膜３２０も含む。この実施形態では、ラミネート膜３２０は各空洞３１０にまたがり、各空洞３１０を完全に覆う。典型的には、ラミネート膜３２０は、各空洞３１０用の気密シールを形成する。一部の実施形態では、各空洞３１０にまたがるラミネート膜３２０の表面積の割合は、基材３０５に当接するラミネート膜３２０の表面積の割合の、０．５倍から２０倍である。他の実施形態では、各空洞３１０にまたがるラミネート膜３２０の表面積の割合は、基材３０５に当接するラミネート膜３２０の表面積の割合の、５倍から１０倍である。この実施形態では、デバイス３００は、ラミネート膜３２０によって形成され第１の電極領域を提供する、第１の電極を含み、この電極は、基材３０５上の金属製パッド３２５に電気的に付着されている。典型的には金である金属製パッド３２５は、一部の実施形態では、各空洞と関連する低抵抗電導経路を提供するための、各空洞３１０の周囲に又はそれらの間に延在する関連するランナーを含み得る。デバイス３００は機能的構成要素も備え得るが、この場合、機能中、ラミネート膜３２０は、機能的構成要素の位置に対して変形するように配置構成されている。この実施形態では、機能的構成要素は、基材３０５に形成された導電ビア３３０から形成され基材３０５の第２の電極領域４２０に電気的に付着される、第２の電極を備える。金属製パッド３２５及び導電ビア３３０は、当業者には明らかであるような、ワイヤ・ボンドの付着のための表面を提供する。
【００２１】
示されているように、ラミネート膜３２０は、可撓性材料４０５の少なくとも１つの層及び二次元材料４１０の少なくとも１つの層である、材料の層を含む。一実施形態では、ラミネート膜３２０は、二次元材料４１０の単層を備え得る。ラミネート膜３２０はまた、可撓性材料４０５の単層も備え得る。
【００２２】
一実施形態では、可撓性材料４０５は、典型的にはポリマー又はセラミック物質を含む、誘電性材料である。可撓性材料４０５の一部は、基材３０５に当接し、結果的に基材３０５と二次元材料４１０との間に挟まれてもよい。ただし、一部の実施形態では、二次元材料４１０が基材３０５に当接し、結果的に基材３０５と可撓性材料４０５との間に挟まれてもよい。
【００２３】
二次元材料４１０の層は一続きの層であってもよく、又は、不連続な区域、若しくは異なる二次元材料の不連続な区域を備えてもよい。一部の実施形態では、ラミネート膜３２０の厚さ（Ｔ）は、各空洞３１０（例えば各空洞３１０の直径）の最大幅（ｗ）よりも小さく、各空洞３１０の最大幅（ｗ）の少なくとも１００分の１未満であり得る。他の実施形態では、ラミネート膜３２０の厚さ（Ｔ）は、各空洞３１０の最大幅（ｗ）以上である。
【００２４】
ラミネート膜３２０の実施形態は、可撓性材料４０５の少なくとも１つの層を挟む二次元材料４１０の少なくとも２つの層、二次元材料４１０の少なくとも１つの層を挟む可撓性材料４０５の少なくとも２つの層、又は、二次元材料４１０の１つの層の上に直接積層された二次元材料４１０の１つの層、を備え得る。
【００２５】
示されているように、基材３０５は、中に空洞３１０及び第２の電極領域４２０が配設される、第１の領域４１５を備える。基材３０５の第１の領域４１５は、以下を含む群から選択される誘電性材料を備える：酸化シリコン、シリコン、窒化シリコン、エポキシ系フォトレジスト、電子ビームレジスト、石英、サファイア、ガラス、プラスチック、グラス・ファイバ、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、及びドープ・シリコン。
【００２６】
この実施形態では、ラミネート膜３２０及び第２の電極領域４２０は、各空洞３１０の少なくとも一部によって分離された容量性プレートを形成するように配置構成されている。典型的には、第２の電極領域４２０は、シリコン又は金属を含み、また、電極（容量性プレート）同士の間に配設された追加の誘電性の層が存在してもよい。追加の誘電性の層は、例えば、各空洞３１０の床部上に、又はラミネート膜３２０の下面上に積層されてもよい。必要であれば、各空洞３１０は、気体又は圧縮可能なフォーム若しくはゲルで充填されてもよい。この実施形態では、ラミネート膜３２０は、第２の電極領域４２０に対して変形するように配置構成され得る。
【００２７】
各空洞３１０は多くの形状をとることができ、示されているように、この実施形態における各空洞３１０は形状が円筒形であり、床部４３０、及び床部４３０に対して垂直な一続きの表面４３５を備える。また、基材３０５は、ラミネート膜３２０と平行でありかつこれを支持する平坦な取り付け面４５０を備え、この場合、床部４３０は平坦な取り付け面４５０と平行である。
【００２８】
ここで図５及び図６を参照すると、本発明の第３の実施形態によるデバイス５００が示されている。デバイス５００はデバイス３００と同様であり、したがって繰り返しを避けるため、相違点についてのみ記載する。更に、図中の同一の数字は同一の要素を示しており、したがって示されているように、デバイス５００とデバイス３００との間の唯一の相違点は、空洞５１０の形状である。より詳細には、空洞５１０の各々は円錐又は円錐台形の形状であり、内向きに先細となる表面を含む。特にこの実施形態では、示されているように、空洞５１０の各々は、直径方向に対向する内面同士の間で最大幅（ｗ）を有し、これはこの実施形態では、ラミネート膜３２０に隣接する領域において最も大きい。
【００２９】
ここで図７及び図８を参照すると、本発明の第４の実施形態によるデバイス７００が示されている。デバイス７００はデバイス１００と同様であり、したがって繰り返しを避けるため、相違点についてのみ記載する。更に、図中の同一の数字は同一の要素を示しており、したがって示されているように、デバイス７００とデバイス１００との間の唯一の相違点は、ラミネート膜１２０上のフレーム７１０の追加である。フレーム７１０は、示されているように、各空洞１１０の開口部を取り囲んでおり、一部の実施形態では、各空洞１１０の開口部を個々に取り囲むことができる。フレーム７１０はラミネート膜１２０を張るためのクランプとして働き、典型的にはポリマー又はセラミック材料で形成される。また、各空洞１１０は、円筒、円錐、又は円錐台形など、任意の好適な形状のものであってよい。
【００３０】
ここで図９及び図１０を参照すると、本発明の第５の実施形態によるデバイス９００が示されている。デバイス９００はデバイス１００と同様であり、したがって繰り返しを避けるため、相違点についてのみ記載する。更に、図中の同一の数字は同一の要素を示しており、示されているように、基材１０５には、各空洞９１０から基材１０５の外面１０２０までの流体連通を提供するための、通路９２０が存在する。上記のように、各空洞９１０は、円筒、円錐、又は円錐台形など、任意の好適な形状とすることができる。
【００３１】
ここで図１１及び図１２を参照すると、本発明の第６の実施形態によるデバイス１１００が示されている。デバイス１１００はデバイス１００と同様であり、したがって繰り返しを避けるため、相違点についてのみ記載する。更に、図中の同一の数字は同一の要素を示しており、示されているように、ラミネート膜１２０を支持するための弾性のある誘電性の柱体又はスパイク１１２０が、各空洞１１１０の少なくとも１つの表面、典型的には床部１２１０から延在している。上記のように、各空洞１１１０は、円筒、円錐、又は円錐台形など、任意の好適な形状とすることができる。
【００３２】
ここで図１３及び図１４を参照すると、本発明の第７の実施形態によるデバイス１３００が示されている。デバイス１３００は基材１３０５を含み、基材１３０５には少なくとも１つの頂部が開いた空洞１３１０が形成されている。特にこの実施形態では、示されているように、配列１３１５として形成される複数の空洞１３１０が存在し、空洞１３１０の各々は対向する内面の間で最大幅（ｗ）を有し、これはこの実施形態では、各空洞１３１０の深さ全体にわたって一定の幅である。
【００３３】
デバイス１３００はまた、基材１３０５に取り付けられたラミネート膜１３２０も含む。この実施形態では、ラミネート膜１３２０は各空洞１３１０にまたがり、各空洞１３１０を完全に覆う。典型的には、ラミネート膜１３２０は、各空洞１３１０用の気密シールを形成する。一部の実施形態では、各空洞１３１０にまたがるラミネート膜１３２０の表面積の割合は、基材１３０５に当接するラミネート膜１３２０の表面積の割合の、０．５倍から２０倍である。他の実施形態では、各空洞１３１０にまたがるラミネート膜１３２０の表面積の割合は、基材１３０５に当接するラミネート膜１３２０の表面積の割合の、５から１０倍である。この実施形態では、デバイス１３００は、基材１３０５の表面上又基材１３０５の中に形成されラミネート膜１３２０に電気的に付着される、第１の金属製パッド１３２５の形態の第１の電極を含む。また、基材１３０５の表面上又は基材１３０５の中に形成され第１の金属製パッド１３２５から離間されている、第２の金属製パッド１３３０の形態の第２の電極も存在する。金属製パッド１３２５及び第２の金属製パッド１３３０は、当業者には明らかであるような、ワイヤ・ボンドの付着のための表面を提供する。
【００３４】
示されているように、ラミネート膜１３２０は、可撓性材料１４０５の少なくとも１つの層及び二次元材料１４１０の少なくとも１つの層である、材料の層を含む。一実施形態では、ラミネート膜１３２０は、二次元材料１４１０の単層を備え得る。ラミネート膜１３２０はまた、可撓性材料１４０５の単層も備え得る。
【００３５】
一実施形態では、可撓性材料１４０５は、典型的にはポリマー又はセラミック物質を含む、誘電性材料である。可撓性材料１４０５の一部は、基材１３０５に当接し、結果的に基材１３０５と二次元材料１４１０との間に挟まれてもよい。ただし、一部の実施形態では、二次元材料１４１０が基材１３０５に当接し、結果的に基材１３０５と可撓性材料１４０５との間に挟まれてもよい。
【００３６】
二次元材料１４１０の層は一続きの層であってもよく、又は、不連続な区域、若しくは異なる二次元材料の不連続な区域を備えてもよい。一部の実施形態では、ラミネート膜１３２０の厚さ（Ｔ）は、各空洞１３１０の最大幅（ｗ）よりも小さく、各空洞１３１０の最大幅（ｗ）の少なくとも１００分の１未満であり得る。他の実施形態では、ラミネート膜１３２０の厚さ（Ｔ）は、各空洞１３１０の最大幅（ｗ）以上である。
【００３７】
ラミネート膜１３２０の実施形態は、可撓性材料１４０５の少なくとも１つの層を挟む二次元材料１４１０の少なくとも２つの層、又は、二次元材料１４１０の少なくとも１つの層を挟む可撓性材料１４０５の少なくとも２つの層、又は、二次元材料１４１０の１つの層の上に直接積層された二次元材料１４１０の１つの層、を備え得る。
【００３８】
この実施形態では、基材１３０５は、以下を含む群から選択される誘電性材料を備える：酸化シリコン、シリコン、窒化シリコン、エポキシ系フォトレジスト、電子ビームレジスト、石英、サファイア、ガラス、プラスチック、グラス・ファイバ、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、及びドープ・シリコン。第１の金属製パッド１３２５及び第２の金属製パッド１３３０は、各空洞１３１０の少なくとも一部によって分離された端子を形成するように配置構成されている。必要であれば、各空洞１３１０は、気体又は圧縮可能なフォーム若しくはゲルで充填されてもよい。
【００３９】
各空洞１３１０は多くの形状をとることができ、示されているように、この実施形態における各空洞１３１０は、形状が矩形であり、床部、及び床部に対して垂直な少なくとも２つの対向する平行な表面を備える。ただし、各空洞１３１０は例えば、円錐又は円錐台形の形状とすることができ、内向きに先細となる表面を含み得る。
【００４０】
基材１３０５は典型的には、ラミネート膜１３２０と平行でありかつこれを支持する、平坦な取り付け面１４５０を備える。一部の実施形態では、基材１３０５には、各空洞１３１０から基材１３０５の外面１４２０までの流体連通を提供するための通路が存在してもよい。一部の実施形態では、ラミネート膜１３２０を支持するために各空洞１３１０の少なくとも１つの表面から延びる弾性のある誘電性の柱体又はスパイクが、存在してもよい。別の更なる実施形態では、ラミネート膜１３２０上に、各空洞１３１０の開口部を取り囲み、場合によっては各空洞１３１０の開口部を個々に取り囲む、フレームが存在してもよい。フレームはラミネート膜１３２０を張るためのクランプとして働き、典型的にはポリマー又はセラミック材料で形成される。
【００４１】
ここで図１５を参照すると、本発明の実施形態によるデバイス１５００が示されている。デバイス１５００は基材１５０５を含み、基材１５０５には少なくとも１つの頂部が開いた空洞１５１０が形成されている。各空洞は、円筒、円錐、又は円錐台形など、任意の好適な形状のものであってよい。デバイス１５００はデバイス１００と同様であり、したがって繰り返しを避けるため、相違点についてのみ記載する。デバイス１５００は機能的構成要素を備え得るが、この場合、機能中、ラミネート膜１５３０は、機能的構成要素の位置に対して変形するように配置構成されている。この実施形態では、機能的構成要素は第２の電極１５２０を備える。第２の電極１５２０は、空洞１５１０内に配置された第２の電極領域に電気的に付着された導電性材料から形成される。導電性材料は、空洞の内面のうちの少なくとも１つの上に積層することができる。
【００４２】
この実施形態では、ラミネート膜１５３０及び第２の電極領域は、容量性プレートを形成するように配置構成されている。典型的には、第２の電極領域は、空洞の少なくとも一部によって分離されたシリコン又は金属を含む。機能中、第２の電極１５２０に対するラミネート膜１５３０のたわみにより、ラミネート膜１５３０と第２の電極１５２０との間の静電容量の変化が誘起される。他の実施形態では、ラミネート膜１５３０と第２の電極１５２０との間にバイアスをかけることによって、ラミネート膜１５３０にわたるトランスコンダクタンスの変化を、膜のたわみの関数として測定することができる。一部の実施形態では、デバイスはアクチュエータとして機能することができ、この場合、第２の電極１５２０及びラミネート膜１５３０にわたってかけられたバイアスにより、ラミネート膜の変形又はたわみが誘起される。
【００４３】
ここで図１６を参照すると、本発明の実施形態によるデバイス１６００が示されている。デバイス１６００は基材１６０５を含み、基材１６０５には少なくとも１つの頂部が開いた空洞１６１０が形成されている。各空洞１６１０は、円筒、円錐、又は円錐台形など、任意の好適な形状のものであってよい。デバイス１６００はデバイス１００と同様であり、したがって繰り返しを避けるため、相違点についてのみ記載する。デバイス１６００は機能的構成要素を備え得るが、この場合、機能中、ラミネート膜１６３０は、機能的構成要素の位置に対して変形するように配置構成されている。この実施形態では、機能的構成要素は、シリコンなどの半導体材料１６２０を含む。一部の実施形態では、半導体材料を、空洞１６１０を構成する表面のうちの少なくとも１つの上に積層することができる。他の実施形態では、半導体材料１６２０を、基材１６０５上のそれ以外の場所に配置することができる。当業者には諒解されるであろうが、半導体材料を、少なくとも２つの導電コンタクト１６２５、１６３５に結合して、トランジスタ又はダイオードの配置構成を形成することができる。コンタクト１６２５、１６３５を、外部の回路構成に結合することができる。図には示されていないが、デバイス１６００が第２の電極を備えてもよいことが諒解されるであろう。
【００４４】
機能中、ラミネート膜１６３０及び半導体材料１６２０にはバイアスがかけられる。半導体材料１６２０に対するラミネート膜１６３０のたわみにより、半導体材料１６３０の近傍において電界の変化が誘起され、この結果、半導体材料１６３０にわたって、少なくとも２つのコンタクト１６２５、１６３５の間で、電圧の変化が生じる。
【００４５】
ここで図１７を参照すると、本発明の実施形態によるデバイス１７００が示されている。デバイス１７００は基材１７０５を含み、この基材には少なくとも１つの頂部が開いた空洞１７１０が形成されている。各空洞１７１０は、円筒、円錐、又は円錐台形など、任意の好適な形状のものであってよい。デバイス１７００はデバイス１００と同様であり、したがって繰り返しを避けるため、相違点についてのみ記載する。デバイス１７００は機能的構成要素を備え得るが、この場合、機能中、ラミネート膜１７３０は、機能的構成要素の位置に対して変形するように配置構成されている。この実施形態では、機能的構成要素は、空洞内に配置された誘電性又は半電動性材料１７２０を備える。誘電性又は半電導性材料は、導波路１７２０の形態であってもよい。導波路１７２０を、外部の光結合デバイスに結合することができる。図には示されていないが、先の実施形態の場合のように、デバイス１７００が第２の電極を備えてもよいことが諒解されるであろう。
【００４６】
機能中、導波路１７２０の内外で光の放射が結合される。導波路１７２０の近傍は、エバネッセント電磁場１７４０によって取り囲まれる。導波路１７２０に対するラミネート膜１７３０のたわみにより、光の放射の強度が減衰されるか、又は導波路１７２０を通る光の放射の波長がシフトする。当業者には明らかであろうが、次いで光検出器又は分光分析装置によって、信号の変化を検出することができる。
【００４７】
ここで図１８を参照すると、本発明の実施形態によるデバイス１８００が示されている。デバイスは基材１８０５を含み、この基材には少なくとも１つの頂部が開いた空洞１８１０が形成されている。各空洞１８１０は、円筒、円錐、又は円錐台形など、任意の好適な形状のものであってよい。デバイス１８００はデバイス１００と同様であり、したがって繰り返しを避けるため、相違点についてのみ記載する。デバイス１８００は機能的構成要素を備え得るが、この場合、機能中、ラミネート膜１８３０は、機能的構成要素の位置に対して変形するように配置構成されている。この実施形態では、機能的構成要素は、空洞１８１０内に配置された、光学鏡面１８２０を形成する反射面１８２０を備える。反射面１８２０を、空洞１８１０の少なくとも１つの表面上に積層することができる。反射面１８２０は、金、又は任意の他の同様の反射性を有する材料を含み得る。
【００４８】
機能中、空洞１８１０内に光の放射１８４０が投射される。反射面１８２０に対するラミネート膜１８３０のたわみにより、光の放射１８４０の経路及び／又は方向の変化が誘起される。光の放射１８４０の経路又は方向の結果的な変化を、次いで検出器によって検出することができる。図には示されていないが、先の実施形態の場合のように、デバイス１８００が第２の電極を備えてもよいことが諒解されるであろう。
【００４９】
ここで図１９を参照すると、本発明の実施形態によるデバイス１９００が示されている。デバイスは基材１９０５を含み、基材１９０５には少なくとも１つの頂部が開いた空洞１９１０が形成されている。各空洞１９１０は、円筒、円錐、又は円錐台形など、任意の好適な形状のものであってよい。デバイス１９００はデバイス１００と同様であり、したがって繰り返しを避けるため、相違点についてのみ記載する。デバイス１９００は機能的構成要素を備え得るが、この場合、機能中、ラミネート膜１９３０は、機能的構成要素の位置に対して変形するように配置構成されている。この実施形態では、機能的構成要素は、空洞１９１０内に配置された、光学アンテナ又は赤外線アンテナ１９２０を形成するプラズモン構造１９２０を備える。プラズモン構造１９２０は、金若しくは銀などの金属、又は半導体の、ナノスケールのパターンを備えることができる。図には示されていないが、先の実施形態の場合のように、デバイス１９００が第２の電極を備えてもよいことが諒解されるであろう。
【００５０】
機能中、プラズモン構造１９２０上に光の放射１９４０が収束される。光の放射１９４０により、アンテナ１９２０において電子のプラズモン共振振動がトリガされ、この結果、プラズモン構造１９２０の近傍において局所的な電磁場１９４０が生じる。プラズモン構造１９２０に対するラミネート膜１９３０のたわみにより、発せられた放射のシフトが引き起こされる。例えば、ラミネート膜１９３０をプラズモン構造１９２０に相対的に近づけることによって、２−ｄ材料のラマン・スペクトルの強度を調整することができる。
【００５１】
ここで図２０を参照すると、本発明の実施形態によるデバイス２０００が示されている。デバイスは基材２００５を含み、基材２００５には少なくとも１つの頂部が開いた空洞２０１０が形成されている。各空洞２０１０は、円筒、円錐、又は円錐台形など、任意の好適な形状のものであってよい。デバイス２０００はデバイス１００と同様であり、したがって繰り返しを避けるため、相違点についてのみ記載する。更に、図中の同一の数字は同一の要素を示している。デバイス２０００は機能的構成要素を備え得るが、この場合、機能中、ラミネート膜２０３０は、機能的構成要素の位置に対して変形するように配置構成されている。この実施形態では、機能的構成要素は化学活性面２０２０、２０４０を備える。化学活性面を、空洞２０４０内、又はラミネート膜２０２０上のいずれかに積層することができる。図には示されていないが、先の実施形態の場合のように、デバイス２０００が第２の電極を備えてもよいことが諒解されるであろう。機能中、デバイス２０００は、気体状化学物質を含有する環境内に置かれる。化学活性面２０２０、２０４０と相補関係にある化学種は、化学活性面２０２０、２０４０の化学的レセプター上に吸着され得る。吸着物質は電荷を担持し、このため、ラミネート膜２０３０にわたって静電容量又はトランスコンダクタンスの変化を誘起する。
【００５２】
ここで図２１を参照すると、本発明の実施形態によるデバイス２１００が示されている。デバイス２１００は基材２１０５を含み、この基材には少なくとも１つの頂部が開いた空洞２１２０が形成されている。デバイス２１００はデバイス１００と同様であり、したがって繰り返しを避けるため、相違点についてのみ記載する。この実施形態では、第１のラミネート膜２１３０の上に第２の基材の層２１１５が配置されている。第２の基材の層２１１５は、スペーサのパターンを形成することができる。第２の基材の層２１１５の上に、第２のラミネート膜２１４０を配置することができる。図には示されていないが、先の実施形態の場合のように、デバイス２１００が第２の電極を備えてもよいことが諒解されるであろう。
【００５３】
機能中、第１のラミネート膜２１３０又は第２のラミネート膜２１４０のいずれかのたわみにより、第１のラミネート膜２１３０と第１の電極との間で、静電容量の変化が誘起される。一部の実施形態では、第１のラミネート膜２１３０と第２のラミネート膜２１４０との間に、又は第１のラミネート膜及び第２のラミネート膜のいずれか一方に個別に、のいずれかで、バイアスをかけることによって、第１のラミネート膜２１３０にわたるトランスコンダクタンスの変化を、膜のたわみの関数として測定することができる。
【００５４】
ここで図２２を参照すると、本発明の実施形態によるデバイス２２００が示されている。デバイス２２００は基材２２０５を含み、基材２２０５には少なくとも１つの頂部が開いた空洞２２１０が形成されている。デバイス２２００はデバイス１００と同様であり、したがって繰り返しを避けるため、相違点についてのみ記載する。デバイス２２００は機能的構成要素を備え得るが、この場合、機能中、ラミネート膜２２３０は、機能的構成要素の位置に対して変形するように配置構成されている。この実施形態では、機能的構成要素は、空洞２２１０内に配置された鉛直方向に整列されたナノ構造（ＶＡＮ）２２２０を備える。鉛直方向に整列されたナノ構造は、カーボン・ナノチューブ（ＣＮＴ）、ナノワイヤ、量子ドット、ナノ粒子、ナノ小板、又は任意の他の好適なナノ材料を含み得る。鉛直方向に整列されたナノ構造２２２０を、外部の回路構成に結合することができる。図には示されていないが、先の実施形態の場合のように、デバイス２２００が第２の電極を備えてもよいことが諒解されるであろう。
【００５５】
機能中、鉛直方向に整列されたナノ構造２２２０にバイアスをかけることによって、鉛直方向に整列されたナノ構造２２２０において電界を生成することができる。鉛直方向に整列されたナノ構造２２２０に対するラミネート膜２２３０のたわみにより、第１の電極２２４０導電性の変化が誘起される。一部の実施形態では、鉛直方向に整列されたナノ構造に対するラミネート膜２２３０のたわみにより、ラミネート膜２２３０と鉛直方向に整列されたナノ構造２２２０との間の静電容量の変化が誘起される。一部の実施形態では、鉛直方向に整列されたナノ構造に対するラミネート膜２２３０のたわみにより、ラミネート膜２２３０のトランスコンダクタンスの変化が誘起される。
【００５６】
ここで図２３を参照すると、本発明の実施形態によるデバイス２３００が示されている。デバイス２３００は基材を含み、基材２３０５には少なくとも１つの頂部が開いた空洞２３１０が形成されている。デバイス２３００はデバイス１００と同様であり、したがって繰り返しを避けるため、相違点についてのみ記載する。デバイス２３００は機能的構成要素を備え得るが、この場合、機能中、ラミネート膜２３３０は、機能的構成要素の位置に対して変形するように配置構成されている。この実施形態では、機能的構成要素は、空洞２３１０内に配置された磁性材料２３２０を備える。磁性材料２３２０を、外部の回路構成に結合することができる。図には示されていないが、先の実施形態の場合のように、デバイス２３００が第２の電極を備えてもよいことが諒解されるであろう。
【００５７】
機能中、磁性材料２３２０によって磁界が生み出される。磁性材料２３２０に対するラミネート膜２３３０のたわみにより、磁界の変化が誘起され、次いでこれを、磁気感知手段によって検出することができる。
【００５８】
ここで図２４を参照すると、本発明の実施形態によるデバイス２４００が示されている。デバイス２４００は基材２４０５を含み、基材２４０５には少なくとも１つの空洞２４１０が形成されている。デバイス２４００はデバイス１００と同様であり、したがって繰り返しを避けるため、相違点についてのみ記載する。この実施形態では、空洞は第２の開口２４２０を含む。開口２４２０は、通気孔であってもよく、これを通してラミネート膜２４３０の対応する面に対して圧力を加えることができる。図には示されていないが、先の実施形態の場合のように、デバイス２４００が第２の電極を備えてもよいことが諒解されるであろう。
【００５９】
機能中、ラミネート膜のたわみは、膜２４３０上に直接かつ／又は開口２４２０を通して加えられる圧力の、関数であり得る。
【００６０】
本発明の別の実施形態では、デバイスは、上記したような機能的構成要素の任意の組合せを備え得る。
【００６１】
上記の図１から図２４において記載したデバイス（１００、３００、５００、７００、９００、１１００、１３００、１５００、１６００、１７００、１８００、１９００、２０００、２１００、２２００、２３００、２４００）の実施形態は、二次元材料に対する付着防止特性を有する物質でコーティングされた各空洞の表面を含んでもよい。別法として、二次元材料に対する付着防止特性を提供するために、各空洞の表面を粗化することができる。また、一部の実施形態では、空洞の各々又はいくつかを例えば、同じ形状又は異なる形状とすることができる。
【００６２】
上記の図１から図２４に記載したデバイスの実施形態は、図２５に示すような、六角形、正方形、長方形、又は円形の形状の配置構成のいずれかを形成する空洞を備え得る。空洞はまた、三角形の配置構成又は環形状の配置構成のものであってもよい。ここで図２６を参照すると、本発明の別の実施形態によるデバイスを製作する方法２６００を説明するフローチャートが示されている。単なる例として、デバイス１００の製作を参照して方法２６００を記載するが、この方法はデバイス１００のみの特定の製作に限定されるものではないことが、理解されるべきである。
【００６３】
方法２６００は、形成するブロック２６１０において、基材１０５を形成することを提供し、基材１０５には１つ又は複数の空洞１１０形成されている。当業者には理解されるであろうが、各空洞１１０は典型的には、プラズマ・エッチング又はレーザ刻設によって形成される。取り付けるブロック２６２０において、可撓性材料２０５の少なくとも１つの層及び二次元材料２１０の少なくとも１つの層を備えるラミネート膜１２０が、基材１０５に取り付けられる。取り付ける工程は、ラミネート膜１２０が各空洞１１０の少なくとも一部にまたがるように行われる。一部の実施形態では、二次元材料２１０又は可撓性材料２０５の固有の接着特性（これらのどちらが基材１０５に当接するかによる）は、基材１０５にラミネート膜１２０を固定するのに十分である。ただし、別の実施形態では、可撓性を有する誘電性の接着層を使用して、基材１０５にラミネート膜１２０を固定することができ、この接着層は、接着層を平坦な取り付け面２５０に適用することを含んでもよい。
【００６４】
一部の実施形態では、基材１０５へのラミネート膜１２０の取り付けは、ラミネート膜１２０が各空洞１１０を完全に覆い空洞１１０用の気密シールを形成し得るような形で行われる。
【００６５】
ラミネート膜１２０は、可撓性材料２０５の少なくとも１つの層を挟む二次元材料２１０の少なくとも２つの層を備え得るか、又は、ラミネート膜１２０は、二次元材料２１０の少なくとも１つの層を挟む可撓性材料２０５の少なくとも２つの層を備え得る。
【００６６】
決定ブロック２６３０において、３つの工程Ｐ１、Ｐ２、又はＰ３のうちの１つを選択することができる。工程Ｐ１が選択される場合には、ブロック２６４０が、ポリマーなどの可撓性材料２０５の追加の層をラミネート膜１２０上に配設することを提供する。工程Ｐ２が選択される場合には、ブロック２６５０が、ポリマーなどの可撓性材料２０５を除去して、二次元材料２１０を露出させることを提供する。その後、方法２６００は、典型的にはポリマーである可撓性材料２０５の新しい層を、二次元材料２１０上に配設することを提供する。工程Ｐ１又はＰ２のいずれかの完了後、又はＰ３が選択される場合、方法２６００は、ブロック２６６０において、ポリマー製フレームをラミネート膜１２０上に配設することを任意選択的に行い、この場合、ポリマー製フレームは各空洞１１０の開口部を取り囲んでいる。次いで方法２６００は、ブロック２６７０において、切断又はソーイングによって、基材のシートから基材１０５を個片化し、これによりシートを個々の基材に分割することを行う。また、金属製パッド１２５及び導電ビア１３０にワイヤ・ボンドが溶接される。
【００６７】
有利には、可撓性材料及び二次元材料は、膜の構造的完全性の改善をもたらし、また膜の所望の緊張付与の制御を可能にする。また、円錐形の空洞、円錐台形の空洞、又は他の好適な形状の空洞の、膜に隣接している内向きに先細となる表面は、膜の隣接領域を引き寄せる。かかる引き寄せられた領域は、空洞表面の上側領域に添着され、これにより結果的に膜の緊張付与が向上する。加えて又は別法として、フレームもまた、膜に緊張付与するために使用され得る。
【００６８】
一部の実施形態では、可撓性材料はまた、二次元材料に予防的な被覆を提供することもできる。結果的に、本発明は、先行技術と関連する問題のうちの１つを少なくとも緩和する。また、デバイスは、センサ、圧電デバイスなどのトランスデューサ、あるいは、膜のたわみに応答して信号を提供するか、又は電極同士の間に適用される信号に応答して若しくは外部の力への任意の他の応答から膜をたわませる、任意の他のデバイスとして、使用することもできる。
【００６９】
本明細書（添付の特許請求の範囲、要約書、及び図面のいずれも含む）において開示される全ての特徴、並びに／又は、同様に開示される任意の方法若しくは工程の全てのステップを、かかる特徴及び／又はステップのうちの少なくともいくつかが相互に排他的である組合せを除く、任意の組合せで組み合わせることができる。
【００７０】
本明細書（添付の特許請求の範囲、要約書、及び図面のいずれも含む）において開示される各特徴は、そうではないと明示的に述べられていない限りは、同じ、等価な、又は同様の目的を果たす代替の特徴で置き換えることができる。したがって、そうではないと明示的に述べられていない限りは、開示される各特徴は、包括的な一連の等価な又は同様の特徴の一例に過ぎない。
【００７１】
本発明は、上述したどの実施形態の詳細にも制限されない。本発明は、本明細書（添付の特許請求の範囲、要約書、及び図面のいずれも含む）において開示される特徴のうちの、任意の新規な特徴若しくは任意の新規な組合せ、又は、同様に開示される任意の方法又は工程のステップのうちの、任意の新規なステップ若しくは任意の新規な組合せにまで及ぶ。特許請求の範囲は、単に上述の実施形態だけでなく、特許請求の範囲の範囲内に収まる任意の実施形態をも含むように解釈されるべきである。
【図１】
2018533488.tif 000003
【図２】
2018533488.tif 000004
【図３】
2018533488.tif 000005
【図４】
2018533488.tif 000006
【図５】
2018533488.tif 000007
【図６】
2018533488.tif 000008
【図７】
2018533488.tif 000009
【図８】
2018533488.tif 000010
【図９】
2018533488.tif 000011
【図１０】
2018533488.tif 000012
【図１１】
2018533488.tif 000013
【図１２】
2018533488.tif 000014
【図１３】
2018533488.tif 000015
【図１４】
2018533488.tif 000016
【図１５】
2018533488.tif 000017
【図１６】
2018533488.tif 000018
【図１７】
2018533488.tif 000019
【図１８】
2018533488.tif 000020
【図１９】
2018533488.tif 000021
【図２０】
2018533488.tif 000022
【図２１】
2018533488.tif 000023
【図２２】
2018533488.tif 000024
【図２３】
2018533488.tif 000025
【図２４】
2018533488.tif 000026
【図２５】
2018533488.tif 000027
【図２６】
2018533488.tif 000028
【国際調査報告】
2018533488.tif 000029
2018533488.tif 000030