(57)【要約】熱的インターフェース材料（ＴＩＭ）を作製する方法は、シード層を基板上に堆積させる工程、テンプレート膜を基板に付着させる工程、テンプレート膜の孔の１つ以上に金属を堆積させる工程であって、テンプレート膜を実質的に充填して、シード層から上方に成長する複数のナノワイヤを備える垂直配向金属ナノワイヤ（ＭＮＷ）アレイを形成する、工程、及び堆積した金属でテンプレート膜が実質的に充填された後、テンプレート膜を除去する工程であって、シード層に付着された複数のナノワイヤを残す、工程を備える。ＴＩＭは、テンプレート膜の表面に堆積したシード層から上方に成長する複数のナノワイヤを備えるＭＮＷアレイを備え、テンプレート膜はＭＮＷ成長の後に除去されている。【選択図】図１
2018510264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱的インターフェース材料（ＴＩＭ）を作製する方法であって、
シード層を基板上に堆積させる工程、
犠牲多孔質テンプレート膜を前記基板に付着させる工程、
前記テンプレート膜の１つ又はそれ以上の孔に金属を堆積させる工程であって、前記テンプレート膜を実質的に充填して、前記シード層から上方に成長した複数のナノワイヤを備える垂直配向金属ナノワイヤ（ＭＮＷ）アレイを形成する、工程、及び
前記堆積した金属で前記テンプレート膜が実質的に充填された後、前記テンプレート膜を除去する工程であって、前記シード層に付着された前記複数のナノワイヤを残す、工程
を備える方法。
【請求項２】
前記テンプレート膜が下方充填され、片面アレイを生成する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記テンプレート膜が過充填され、両面アレイを生成する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記金属の堆積工程の後でかつ前記除去する工程の前に実行される追加の工程であって、前記堆積させる工程において前記孔上に堆積した実質的に連続するオーバーめっき膜を機械的に剥離し、それにより、前記過充填された両面ＭＮＷアレイを片面ＮＭＷアレイに変換する工程をさらに備える、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記除去する工程の後に実行される更なる工程であって、前記ナノワイヤの先端からの成長を拡張して前記ＭＮＷアレイを前記テンプレート膜よりも厚くするように追加の金属を電着する工程を備える、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記テンプレート膜が、セラミックテンプレート膜及びポリマーテンプレート膜の１つ以上を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記除去する工程の後に実行される工程であって、複合体を形成するように前記ＭＮＷを間隙材料で浸透する工程をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記間隙材料が相変化材料（ＰＣＭ）及びポリマーの１つ以上を備える、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記除去する工程の後に実行される追加の工程であって、前記ＭＮＷアレイに成長後処理を適用する工程をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記成長後処理が、保護用酸化防止コーティング及び保護用酸化防止膜の１つ以上を前記ＭＮＷに塗布することを備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記酸化防止コーティングは、ニッケル、コバルト、プラチナ、ロジウム、パラジウム、イリジウム、他の貴金属及び保護用酸化物の１つ以上を備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
熱的インターフェース材料（ＴＩＭ）を作製する方法であって、
シード層を犠牲多孔質テンプレート膜上に堆積させる工程、
前記シード層を厚くする工程、
前記テンプレート膜の１つ又はそれ以上の孔に金属を堆積させる工程であって、前記テンプレート膜を実質的に充填して、前記シード層から上方に成長した複数のナノワイヤを備える垂直配向金属ナノワイヤ（ＭＮＷ）アレイを形成する、工程、及び
前記堆積した金属で前記テンプレート膜が実質的に充填された後、前記テンプレート膜を除去する工程であって、前記シード層に付着された前記複数のナノワイヤを残す、工程
を備える方法。
【請求項１３】
熱的インターフェース材料（ＴＩＭ）を作製する方法であって、
カソードとして機能するシード層を犠牲多孔質テンプレート膜上に堆積させる工程、
犠牲多孔質テンプレート膜を前記基板に付着させる工程、
前記テンプレート膜の１つまたはそれ以上の孔に金属を電着する工程であって、前記テンプレート膜を実質的に充填して、前記シード層から上方に成長した複数のナノワイヤを備える垂直配向金属ナノワイヤ（ＭＮＷ）アレイを形成する、工程、
前記ナノワイヤの先端からの成長を拡張して前記ＭＮＷアレイを前記テンプレート膜よりも厚くするように追加の金属を電着する工程、及び
前記電着された金属で前記テンプレート膜が実質的に充填された後、前記テンプレート膜を除去する工程であって、前記シード層に付着された前記複数のナノワイヤを残す、工程
を備える方法。
【請求項１４】
前記めっき溶液が、該めっき溶液のバルク移動及び対流的移動の一方又は両方を防止するように構成された電解質を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
熱的インターフェース材料（ＴＩＭ）を作製する方法であって、
カソードとして機能するシード層を犠牲多孔質テンプレート膜上に堆積させる工程、
前記シード層を厚くする工程、
前記テンプレート膜の１つまたはそれ以上の孔に金属を電着する工程であって、前記テンプレート膜を実質的に充填して、前記シード層から上方に成長した複数のナノワイヤを備える垂直配向金属ナノワイヤ（ＭＮＷ）アレイを形成する、工程、
前記ナノワイヤの先端からの成長を拡張して前記ＭＮＷアレイを前記テンプレート膜よりも厚くするように追加の金属を電着する工程、及び
前記電着された金属で前記テンプレート膜が実質的に充填された後、前記テンプレート膜を除去する工程であって、前記シード層に付着された前記複数のナノワイヤを残す、工程
を備える方法。
【請求項１６】
熱的インターフェース材料（ＴＩＭ）であって、
成長媒体を備えるバットを用いてテンプレート膜上に堆積したシード層から上方に成長する複数のナノワイヤを備える垂直配向金属ナノワイヤ（ＭＮＷ）アレイを備え、前記テンプレート膜がＭＮＷ成長の後に除去されている、熱的インターフェース材料（ＴＩＭ）。
【請求項１７】
前記成長媒体が、めっき溶液、無電極溶液及びイオン液の１つ以上を備える、請求項１６に記載のＴＩＭ。
【請求項１８】
前記バットが、電気化学バット及び無電極バットの１つ以上を備える、請求項１６に記載のＴＩＭ。
【請求項１９】
前記ＭＮＷが複合体を形成するように浸透される間隙材料をさらに備える、請求項１６に記載のＴＩＭ。
【請求項２０】
前記間隙材料が、相変化材料（ＰＣＭ）及びポリマーの１つ以上を備える、請求項１９に記載のＴＩＭ。
【請求項２１】
前記テンプレート膜の除去後に追加される保護用酸化防止コーティングをさらに備える、請求項１６に記載のＴＩＭ。
【請求項２２】
前記酸化防止コーティングは、ニッケル、コバルト、プラチナ、ロジウム、パラジウム、イリジウム及び他の貴金属の１つ以上を備える、請求項２１に記載のＴＩＭ。
【請求項２３】
前記ＭＮＷアレイを前記テンプレート膜よりも厚くするように前記ナノワイヤの先端からの成長を拡張するように電着される追加の金属をさらに備える、請求項１６に記載のＴＩＭ。
【請求項２４】
前記バットが電気化学バットからなり、前記電気化学バットがめっき溶液を備え、前記めっき溶液が、該めっき溶液のバルク移動及び対流的移動の一方又は両方を防止するように構成された電解質を備える、請求項１８に記載のＴＩＭ。
【請求項２５】
前記電解質が、ゲル電解質及び溶解イオンを有する単純な液体イオン化塩溶液の１つ以上を備える、請求項２４に記載のＴＩＭ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権の主張
本願は、２０１５年２月２６日出願の米国仮特許出願第６２／１２１０１０号、発明の名称「Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｍｅｔａｌ  Ｎａｎｏｗｉｒｅ  Ａｒｒａｙｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ  ｆｏｒ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」の優先権の利益を主張し、その開示がここに参照により取り込まれる。
【０００２】
関連出願の相互参照
本願は、本願と同一の譲受人に譲渡された以下の出願の事項に関係する事項を含む。下記米国特許出願は、その全体において参照によりここに取り込まれる。
Ｂａｒａｋｏ、Ｓｔａｒｋｏｖｉｃｈ、Ｓｉｌｖｅｒｍａｎ、Ｔｉｃｅ、Ｇｏｏｄｓｏｎ及びＰｅｎｇによる、          日出願、米国特許出願第 号、「ＨＩＧＨ−ＣＯＮＤＵＣＴＩＶＩＴＹ  ＢＯＮＤＩＮＧ  ＯＦ  ＭＥＴＡＬ  ＮＡＮＯＷＩＲＥ  ＡＲＲＡＹＳ」。
【発明の概要】
【０００３】
熱的インターフェース材料（ＴＩＭ）を作製する方法は、シード層を基板上に堆積させる工程、犠牲多孔質テンプレート膜を基板に付着させる工程、テンプレート膜の孔の１つ以上に金属を堆積させる工程であって、テンプレート膜を実質的に充填して、シード層から上方に成長する複数のナノワイヤを備える垂直配向金属ナノワイヤ（ＭＮＷ）アレイを形成する、工程、及び堆積した金属でテンプレート膜が実質的に充填された後、テンプレート膜を除去する工程であって、シード層に付着された複数のナノワイヤを残す、工程を含む。
【０００４】
熱的インターフェース材料（ＴＩＭ）を作製する方法は、シード層を犠牲多孔質テンプレート膜上に堆積させる工程、シード層を厚くする工程、テンプレート膜の孔の１つ以上に金属を堆積させる工程であって、テンプレート膜を実質的に充填して、シード層から上方に成長する複数のナノワイヤを備える垂直配向金属ナノワイヤ（ＭＮＷ）アレイを形成する、工程、及び堆積した金属でテンプレート膜が実質的に充填された後、テンプレート膜を除去する工程であって、シード層に付着された複数のナノワイヤを残す、工程を含む。
【０００５】
熱的インターフェース材料（ＴＩＭ）を作製する方法は、カソードとして機能するシード層を基板上に堆積させる工程、犠牲多孔質テンプレート膜を基板に付着させる工程、テンプレート膜の孔の１つ以上に金属を電着する工程であって、テンプレート膜を実質的に充填して、シード層から上方に成長する複数のナノワイヤを備える垂直配向金属ナノワイヤ（ＭＮＷ）アレイを形成する、工程、ナノワイヤの先端からの成長を拡張してＭＮＷアレイをテンプレート膜よりも厚くするように追加の金属を電着する工程、及び電着された金属でテンプレート膜が実質的に充填された後、テンプレート膜を除去する工程であって、シード層に付着された複数のナノワイヤを残す、工程を含む。
【０００６】
熱的インターフェース材料（ＴＩＭ）を作製する方法は、カソードとして機能するシード層を犠牲多孔質テンプレート膜上に堆積させる工程、シード層を厚くする工程、テンプレート膜の孔の１つ以上に金属を電着する工程であって、テンプレート膜を実質的に充填して、シード層から上方に成長する複数のナノワイヤを備える垂直配向金属ナノワイヤ（ＭＮＷ）アレイを形成する、工程、ナノワイヤの先端からの成長を拡張してＭＮＷアレイをテンプレート膜よりも厚くするように追加の金属を電着する工程、及び堆積した金属でテンプレート膜が実質的に充填された後、テンプレート膜を除去する工程であって、シード層に付着された複数のナノワイヤを残す、工程を含む。
【０００７】
熱的インターフェース材料（ＴＩＭ）は、テンプレート膜上に堆積したシード層から上方に成長する複数のナノワイヤを備える垂直配向金属ナノワイヤ（ＭＮＷ）アレイを備え、テンプレート膜はＭＮＷ成長の後に除去されている。
【０００８】
添付図面は、種々の代表的実施形態をより完全に説明するのに使用され、ここに開示される代表的実施形態及びそれらの内在的な効果を当業者がより良く理解するのに使用され得る視覚的表現を与える。これらの図面において、同様の符号は対応する要素を特定する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、熱的インターフェース材料（ＴＩＭ）を生成する、自立型及び基板上成長を介して犠牲テンプレートを用いる垂直配向ＭＮＷアレイについての概略成長手順を示す図である。
【図２】図２Ａ〜２Ｆは、垂直配向金属ナノワイヤ（ＭＮＷ）熱的インターフェース材料（ＴＩＭ）の代表的構成を示す一組の図である。
【図３】図３Ａ〜３Ｂは、過充填テンプレート膜オーバーめっきの除去及び片面基板上垂直配向金属ナノワイヤアレイを備えるＴＩＭについての膜の溶解を示す一組の写真である。
【図４】図４Ａ〜４Ｄは、熱的インターフェース材料（ＴＩＭ）を生成する、間隙充填物なしに基板上に成長した片面垂直配向金属ナノワイヤ（ＭＮＷ）アレイの一組の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。
【図５】図５Ａ〜５Ｄは、代表的構成におけるテンプレート補助電着による垂直配向金属ナノワイヤ（ＭＮＷ）アレイの一組の断面走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。
【図６】図６Ａ〜６Ｂは、膜厚限界を超える金属ナノワイヤ成長拡張を示す一対の模式図である。
【図７】図７は、基板上熱的インターフェース材料（ＴＩＭ）を作製する方法のフローチャートである。
【図８】図８は、自立型熱的インターフェース材料（ＴＩＭ）を作製する方法のフローチャートである。
【図９】図９は、基板上での拡張成長を呈する熱的インターフェース材料（ＴＩＭ）を作製する方法のフローチャートである。
【図１０】図１０は、拡張成長を呈する自立型熱的インターフェース材料（ＴＩＭ）を作製する方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、多くの様々な形態における実施形態によって影響を受けるが、本開示は発明の原理の例示として検討されるものであり、図示及び記載される具体的実施形態に本発明を限定するものではないとの理解とともに、１以上の具体的実施形態が図面に示され、ここに詳細に記載される。
【００１１】
発明の実施形態によると、垂直配向金属ナノワイヤ（ＭＮＷ）アレイが、熱管理アプリケーションに提供される。発明の更なる実施形態によると、ＭＮＷアレイは、高い有効熱伝導率及び機械的適応性の１つ以上を有する。例えば、熱伝導率は、少なくとも約４０ワット／メートルケルビン、すなわち４０Ｗ／（ｍ−Ｋ）である。例えば、熱伝導率は、約２００Ｗ／（ｍ−Ｋ）以下である。発明の他の実施形態によると、ＭＮＷアレイは、相変化材料（ＰＣＭ）で充填されて、潜熱量及び顕熱量の１つ以上を与える。ＰＣＭはまた、過渡熱負荷を緩衝することができる。ＭＮＷ−ＰＣＭ複合体はまた、従来的なＰＣＭ材料と比較して有効熱伝導率を高めることもできる。発明の更なる実施形態によると、ＭＮＷアレイは、単一のテンプレート膜の厚さを超える成長で変形されて適応的で準配向的な表面構造を与える。変形された成長手順は、ＭＮＷの横方向相互接続性、すなわち、アレイの横寸法にわたる個々のＭＮＷ間の熱伝導率を増加させることができる。
【００１２】
発明の他の実施形態によると、機械的に適応的で熱導電的な熱的インターフェース材料（ＴＩＭ）として最適化及び応用された金属ナノワイヤの垂直配向アレイが提供される。
【００１３】
発明の他の実施形態によると、機械的に適応的で熱導電的な熱的インターフェース材料（ＴＩＭ）として最適化及び応用された金属ナノワイヤの垂直配向アレイが提供される。
【００１４】
発明の更なる実施形態によると、ＭＮＷアレイは、多孔質テンプレート膜を犠牲テンプレートとして使用し、テンプレート膜内の電気化学的に堆積した金属を採用して合成される。発明のさらに他の実施形態によると、テンプレート膜は部分充填されてもよく、それは片面アレイを生成する。代替的又は追加的に、発明の更なる実施形態によると、テンプレート膜は過充填されてもよく、それは両面アレイを生成する。発明のさらに他の実施形態によると、多孔質テンプレート膜は基板の導電表面をマスクする。発明の更なる実施形態によると、その後ＭＮＷは孔の１つ以上に堆積させられる。例えば、ナノワイヤ（ＮＷ）の堆積が完了すると、テンプレート膜は化学的に溶解されて、開口アクセスＭＮＷアレイを残すことになる。
【００１５】
発明の他の実施形態によると、片面ＭＮＷアレイの均一性は、金属堆積条件の均一性に依存する。発明の更なる実施形態によると、より一層均一なＭＮＷアレイを実現するために、過充填両面ＭＮＷアレイが片面ＭＮＷアレイに変換され得る。発明のさらに他の実施形態によると、片面ＭＮＷアレイへの変換は、ナノワイヤの堆積後に、一旦孔が充填されてから孔上に堆積させる固体オーバーめっき膜を機械的に剥離することによってテンプレート膜を除去する前に、実現され得る。発明のこの組の実施形態によると、テンプレート膜は、オーバーめっき除去中にＭＮＷの形態を保持するように保護媒体として作用する。
【００１６】
発明の更なる実施形態によると、ＭＮＷは、低い総熱抵抗を実現し、界面にわたる熱伝導を助長し、それにより高温側の接合温度を低減する。発明の更なる実施形態によると、ＭＮＷは長寿命動作及び信頼性の高いＴＩＭ動作の１つ以上を実現する。例えば、発明の他の実施形態によると、ＭＮＷは、約５℃と約１０℃の間の微細電子デバイスの動作温度の低減を与えるＴＩＭとして適用される。例えば、ＭＮＷは、ＣＭＯＳデバイス及びバイポーラロジック系デバイスの１つ以上について約１．２５倍と約２倍の間の故障間平均時間（ＭＴＢＦ）の改善をもたらすＴＩＭとして適用される。したがって、次世代回路及び次世代デバイスの１つ以上が、従来技術デバイスについての動作温度と同じ温度で動作した場合に高性能動作のために設計され得る。例えば、高性能動作は、より高い回路密度及びより高い電力密度の１つ以上を備える。
【００１７】
発明の更なる実施形態によると、ＭＮＷは、熱機械応力を緩和する。発明の他の実施形態によると、ＭＮＷは、ひび割れ、剥離及び他のモードのＴＩＭ故障を軽減する。発明の更なる実施形態によると、ＭＮＷの配列は、界面にわたる熱伝導経路の有効長を最小化し、それによりＴＩＭ熱抵抗を低減させる。発明のさらに他の実施形態によると、ＭＮＷは、高いアスペクト比を有する。アスペクト比は、ＭＮＷの直径に対するＭＮＷの長さの比として定義される。例えば、ＭＮＷは、少なくとも約２０のアスペクト比を有する。例えば、ＭＮＷは、約１００００以下のアスペクト比を有する。
【００１８】
例えば、個々のＭＮＷは湾曲し得る。例えば、個々のＭＮＷは、平行でない表面及び粗い表面の１つ以上に適合可能である。例えば、それにより、個々のＭＮＷは、より大きな接触面積を可能とする。したがって、それにより、個々のＭＮＷは、より低い接触抵抗を与え、隣接表面に結合されて接触抵抗をさらに低減し得る。例えば、接触抵抗は、少なくとも約１平方ミリメートルケルビン／ワット、すなわち１（ｍｍ２−Ｋ）／Ｗである。例えば、接触抵抗は、約１０（ｍｍ２−Ｋ）／Ｗ以下である。発明の更なる実施形態によると、ＭＮＷの成長に続いて、ＭＮＷ間の間隙空間は、追加の機能をＴＩＭに与えること、複合体の熱特性及び複合体の機械特性の１つ以上をさらに調整すること、及び材料を熱交換が起こるＭＮＷ構造の内部にＭＮＷ先端の上表面から離して位置決めすることの１つ以上を実現するように材料で浸透され得る。
【００１９】
所望であれば、自由アレイは、少量の金属をアレイ内に堆積させるように短い成長後めっき期間に選択的に処理されてもよい。発明の所定の実施形態によると、この工程は、構造の横方向熱伝導性を向上するように横方向接続性を導入する。発明のさらに他の実施形態によると、ＭＮＷアレイの適応的なブラシ状構造を保持するために、導入される横方向相互接続堆積の量が制御されなければならない。
【００２０】
発明の更なる実施形態によると、他の成長後処理が、機能をＭＮＷアレイに付加するように採用され得る。例えば、発明の追加的実施形態によると、銅ＭＮＷのＴＩＭは、その長期動作機能を維持するように塗布された保護用酸化防止コーティングを有し得る。例えば、酸化防止コーティングは、酸化防止膜であればよい。例えば、酸化防止コーティングが、約１５０℃以上の昇温アプリケーションに対して塗布され得る。例えば、酸化防止コーティングは、ニッケル、コバルト、プラチナ、ロジウム、パラジウム、イリジウム及び他の貴金属の１つ以上を備える。例えば、酸化防止コーティングは、ＭＮＷアレイが成長してテンプレート膜から除去された後の電気機械及び無電極堆積法の１つ以上によってＭＮＷアレイに塗布され得る。例えば、酸化防止コーティングは、原子層堆積及び化学気相堆積の１つ以上によってＭＮＷアレイに塗布され得る。
【００２１】
例えば、堆積は、電着、ＭＮＷの定電位堆積、ガルバノスタティック堆積及び無電極堆積法の１つ以上を備えるものであればよい。電着は、直流電着、パルス電着、定電位堆積、ガルバノスタティック堆積及び他の電気化学堆積法の１つ以上を備えるものであればよい。無電極堆積法は、１以上の還元剤を用いる化学的方法からなるものであればよい。例えば、還元剤は、クエン酸、ホルムアルデヒド、ヒドラジン、水素化ホウ酸ナトリウム、水素化リチウムアルミニウム、アミノボラン及び他の還元剤の１つ以上を備える。
【００２２】
例えば、酸化防止コーティング堆積は、ニッケルのパルス電着からなるものであればよい。例えば、堆積は、原子層堆積からなるものであればよい。例えば、堆積は、共形酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の原子層堆積からなるものであればよい。
【００２３】
垂直配向ＭＮＷアレイの間隙容積は、機械的安定性及び取扱い容易性の１つ以上を与えるように構成された高分子マトリクスをさらに備えていてもよい。例えば、垂直配向ＭＮＷアレイの間隙容積は、潜熱容量及び顕熱容量の１つをＴＩＭに与えるように構成されたＰＣＭをさらに備えていてもよい。例えば、潜熱容量及び顕熱容量の１つ以上は、電力が急上昇する条件下で起こり得る過渡熱負荷を緩衝し得る。ＰＣＭは、ＭＮＷと反応せずＭＮＷと合金形成することもない１以上の成分を備え得る。例えば、ＰＣＭは、Ｃ２１〜Ｃ６０の分子量の高分子量パラフィン、熱可塑性ポリマー、シリコーン、無機塩、低融点合金及び共晶混合物の１つ以上を備え得る。例えば、ＰＣＭは、共晶金属の合金を備え得る。例えば、ＰＣＭは、共晶金／すず（ＡｕＳｎ）金属の合金を備え得る。共晶浸透ＭＮＷアレイは、低熱伝導抵抗及び機械適合性を実現しつつ窒化ガリウム（ＧａＮ）チップを基板に接合するのに使用され得る。
【００２４】
発明の実施形態によると、アレイ形態に影響を与えることなくＭＮＷ構造へＰＣＭを浸透させるのに、低粘性ＰＣＭ溶液の真空補助注入を用いる。例えば、溶剤は、ＰＣＭに対する適切な溶解性を有していなければならない。例えば、溶剤はＭＮＷを濡らす。例えば、溶剤は、比較的高い氷点を有する。例えば、比較的高い氷点によって、溶剤が適宜凍結されて昇華を介して除去されることが可能となる。例えば、代替的に又は追加的に、比較的高い氷点によって、溶剤が交換溶剤と交換されて臨界点以上で乾燥されることが可能となる。例えば、交換溶剤は、液体の二酸化炭素である。発明の他の実施形態によると、ＭＮＷ構造へのＰＣＭの浸透に続いて、キャリア溶剤が除去される。溶剤の除去は、乾燥及び蒸発的消失の１つ以上による応力を回避するように実行される。例えば、溶剤の除去は、ナノワイヤアレイの配向及び構造の１つ以上を保持するように実行される。
【００２５】
図１は、自立型及び基板上成長法を用いてテンプレート成長した垂直配向ＭＮＷアレイについての概略成長手順１００を示す図である。凡例は、各種構成要素を示す。ＭＮＷアレイは、多孔質膜を犠牲テンプレートとして用いて、テンプレート膜内の電気化学的堆積金属を採用して合成される。テンプレート膜は部分充填されてもよく、それは片面アレイを生成する。テンプレート膜は過充填されてもよく、それは両面アレイを生成する。多孔質テンプレート膜は、基板の導電表面をマスクする。そして、ＭＮＷは、孔の１つ以上に堆積させられる。例えば、ナノワイヤ（ＮＷ）の堆積が完了すると、テンプレート膜は、化学的に溶解されて、開口アクセスＭＮＷアレイを残すことになる。
【００２６】
片面ＭＮＷアレイの均一性は、金属堆積条件の均一性に依存する。より一層均一なＭＮＷアレイを実現するために、過充填両面ＭＮＷアレイが片面ＭＮＷアレイに変換され得る。片面ＭＮＷアレイへの変換は、ナノワイヤの堆積後に、一旦孔が充填されてから孔上に堆積させる固体オーバーめっき膜を機械的に剥離することによってテンプレート膜を除去する前に、実現され得る。この場合、テンプレート膜は、オーバーめっき除去中にＭＮＷの形態を保持するように保護媒体として作用する。
【００２７】
工程１１０において、犠牲多孔質テンプレート膜が、孔径が所望のナノワイヤ径に対応するように準備される。犠牲多孔質テンプレート膜はまた、孔密度が所望のナノワイヤ数密度に対応するように準備される。
【００２８】
工程１１５から１５０は、基板が使用されない自立型ＭＮＷアレイ成長技術に対応する。工程１１５において、シード層が、テンプレート膜に堆積させられる。例えば、シード層は、テンプレート膜の表面上に堆積させられる。成長媒体でバットを充填することによってバットが準備される。バットは、電気化学バット及び無電極バットの１つ以上を備える。成長媒体は、めっき溶液、無電極溶液及びイオン液の１つ以上を備える。テンプレート膜は、バット内に載置される。工程１２０において、後にナノワイヤが付着されるプラットフォームとして作用するシード層が厚くされる。例えば、シード層が電気化学的に厚くされる。例えば、シード層が、箔及びポリマーの１つ以上をその背面に付着させることによって厚くされる。例えば、シード層は、薄膜堆積によって厚くされる。工程１２５において、片面自立型ＭＮＷアレイの場合には、オーバーめっきが除去された状態で、その後に金属が部分充填テンプレート膜又は過充填テンプレート膜のいずれかに堆積してＭＮＷアレイを形成する。工程１３０において、両面自立型ＭＮＷアレイの場合には、その後に金属が過充填テンプレート膜に充填されてＭＮＷアレイを形成する。工程１３５において、片面自立型ＭＮＷの場合には、テンプレート膜が除去される。例えば、テンプレート膜を除去する工程は、テンプレート膜をガス化するように、テンプレート膜をプラズマでエッチングすることによって実行され得る。例えば、除去する工程は、テンプレート膜の部分的な溶解及び完全な溶解の１つ以上を実行するように溶剤を注意深く使用することによって実行され得る。
【００２９】
工程１４０において、両面自立型ＭＮＷアレイの場合には、テンプレート膜は除去される。ここでも、例えば、テンプレート膜を除去する工程は、テンプレート膜をガス化するように、テンプレート膜をプラズマでエッチングすることによって実行され得る。例えば、除去する工程は、テンプレート膜の部分的な溶解及び完全な溶解の１つ以上を実行するように溶剤を注意深く使用することによって実行され得る。
【００３０】
工程１４５において、片面自立型ＭＮＷアレイの場合には、マトリクス材料が自由空間に選択的に浸透されて複合体を形成する。工程１５０において、両面自立型ＭＮＷアレイの場合には、マトリクス材料が自由空間に選択的に浸透されて複合体を形成する。
【００３１】
工程１５５から１９０は、基板が使用される基板上成長技術に対応する。工程１５５において、初期シード層は基板上に堆積させられる。例えば、基板は、ガラス、シリコン及び金属の１つ以上を備える。
【００３２】
工程１６０において、テンプレート膜が、基板に付着される。成長媒体をバットに充填することによってバットが再び準備される。バットは、電気化学バット及び無電極バットの１つ以上を備える。成長媒体は、めっき溶液、無電極溶液及びイオン液の１つ以上を備える。
【００３３】
テンプレート膜が付着された基板が、再びバット内に載置される。工程１６５において、片面基板上ＭＮＷの場合には、その後、金属が、後に除去される部分充填テンプレート膜又は過充填テンプレート膜オーバーめっきのいずれかに堆積してＭＮＷアレイを形成する。工程１７０において、両面基板上ＭＮＷアレイの場合には、その後、金属が過充填テンプレート膜に堆積してＭＮＷアレイを形成する。工程１７５において、片面基板上ＭＮＷアレイの場合には、テンプレート膜が除去される。ここでも、例えば、テンプレート膜を除去する工程は、テンプレート膜をガス化するように、テンプレート膜をプラズマでエッチングすることによって実行され得る。例えば、除去する工程は、テンプレート膜の部分的な溶解及び完全な溶解の１つ以上を実行するように溶剤を注意深く使用することによって実行され得る。
【００３４】
工程１８０において、両面基板上ＭＮＷアレイの場合には、テンプレート膜が除去される。ここでも、例えば、テンプレート膜を除去する工程は、テンプレート膜をガス化するように、テンプレート膜をプラズマでエッチングすることによって実行され得る。例えば、除去する工程は、テンプレート膜の部分的な溶解及び完全な溶解の１つ以上を実行するように溶剤を注意深く使用することによって実行され得る。
【００３５】
工程１８５において、片面基板上ＭＮＷアレイの場合には、マトリクス材料が自由空間に選択的に浸透されて複合体を形成する。工程１９０において、両面基板上ＭＮＷアレイの場合には、マトリクス材料が自由空間に選択的に浸透されて複合体を形成する。
【００３６】
図２Ａ〜２Ｆは、垂直配向金属ナノワイヤ（ＭＮＷ）熱的インターフェース材料（ＴＩＭ）の代表的構成を示す一組の図である。凡例は、ここでも各種構成要素を示す。図２Ａ〜２Ｂは、膜に直接付着されたカソード上の成長を示す。図２Ｃ〜２Ｆは、垂直配向ＭＮＷのＴＩＭの基板上への直接の成長を示す。発明の実施形態によると、自立型ＴＩＭは、図２Ａ〜２Ｂにおけるような高分子浸透の進歩的な方法を用いて成長及び浸透される。図２Ｃ〜２Ｆにあるような基板上に直接成長したＴＩＭは１つの界面での結合しか必要としないので、ＭＮＷが、追加の結合線なく発熱デバイス表面及び放熱面の１つ以上と緊密に接触することが可能となる。
【００３７】
発明の他の実施形態によると、片面及び両面構成の１つ以上が間隙材料で浸透されて複合体を形成し得る。例えば、間隙材料は、熱的受動材料及び熱的能動材料の１つ以上を備え得る。例えば、熱的受動材料は、機械的安定剤を備えていてもよい。例えば、機械的安定剤は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）及びエポキシの１つ以上を備え得る。例えば、熱的能動材料は、追加の熱容量を与えるＰＣＭを備え得る。例えば、ＰＣＭは、パラフィンワックスを備え得る。
【００３８】
図２Ａは、オーバーめっきが除去された状態で部分充填テンプレート膜又は過充填テンプレート膜のいずれかを用いて片面複合体自立型ＭＮＷアレイが成長させられる一組の実施形態を図示する。ＭＮＷアレイ２１０が、厚くされたシード層２１５上で成長させられた後、それが高分子浸透を用いて複合体２２０で浸透されて、複合体ＭＮＷアレイ２３０を形成する。図２Ｂは、過充填テンプレート膜２４０を用いて両面複合体自立型ＭＮＷアレイが成長させられる一組の実施形態を図示する。ＭＮＷアレイ２１０が、厚くされたシード層２１５上で成長させられた後、それが高分子浸透を用いて複合体２２０で浸透されて、複合体ＭＮＷアレイ２３０を形成する。図２Ｃは、シード層２７０並びに後に除去される過充填テンプレート膜オーバーめっき及び孔２８０を備える部分充填テンプレート膜の１つ以上を用いて間隙材料のない片面ＭＮＷアレイ２１０が基板２６０上に直接成長させられる一組の実施形態を図示する。図２Ｄは、後に除去される過充填テンプレート膜オーバーめっき及び部分充填テンプレート膜の１つ以上でシード層２７０を用いて片面複合体ＭＮＷアレイ２１０が基板２６０上に直接成長させられる一組の実施形態を図示する。ＭＮＷアレイが、高分子浸透を用いて複合体２２０で浸透されて、複合ＭＮＷアレイ２３０を形成する。図２Ｅは、シード層２７０及び過充填テンプレート膜２４０を用いて間隙材料のない両面ＭＮＷアレイ２１０が基板２６０上に直接成長させられる一組の実施形態を図示する。図２Ｆは、両面複合ＭＮＷアレイ２１０が、シード層２７０及び過充填テンプレート膜２４０を用いて基板２６０上に直接成長させられ、高分子浸透を用いて複合体２２０で浸透されてＭＮＷアレイ２３０を形成する一組の実施形態を図示する。
【００３９】
図３Ａ〜３Ｂは、片面基板上垂直配向金属ナノワイヤアレイを備える熱的インターフェース材料（ＴＩＭ）についての過充填テンプレート膜オーバーめっきの除去及び膜溶解を示す一組の写真である。図３Ａに、シリコン基板３３０上で金属ナノワイヤ（ＭＮＷ）アレイ３１０及び犠牲テンプレート膜３２０を用いる熱的インターフェース材料３００の片面基板上の実施形態を示す。図３Ａはまた、単一片３４０におけるオーバーめっき３４０を剥離する能力を示す。寸法レジームが、ミリメートル定規３５０によって図示される。
【００４０】
図３Ｂに、テンプレート膜３２０の溶解後にシリコン基板３３０上のＭＮＷアレイ３１０を備える片面基板上熱的インターフェース材料３００を示す。図３Ｂでは、ミリメートル定規３５０が、センチメートルのスケールで実現され得る高い均一度のアレイ３１０を示している。
【００４１】
図４Ａ〜４Ｄは、間隙充填なしに基板上に成長させられて熱的インターフェース材料（ＴＩＭ）を生成する片面垂直配向ＭＮＷアレイの一組の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。オーバーめっきされた膜が実質的に連続する限り、それはＭＮＷの先端との界面で裂ける単一の片として除去され得る。例えば、実質的な連続性は、約５マイクロメートル（μｍ）よりも大きな厚さとして定義され得る。片面ＭＮＷアレイの基板上での金属堆積及び成長の後に、図４Ａ〜４Ｄに示すように犠牲テンプレート膜が除去される。テンプレート膜が除去されると、片面ＭＮＷアレイが実質的に均一な厚さで得られる。代替的に、その後、結果として得られるＭＮＷアレイは間隙マトリクス材料で浸透されて複合体を形成し得る。
【００４２】
図４Ａは、断面ＳＥＭ画像を示す。スケールは、図における０．５インチがアレイの１０μｍに概ね対応するものとなっている。そのようなアレイは、名目上垂直配向され、平方センチメートルのスケールでの領域にわたって非常に均一となるように合成され得る。
【００４３】
図４Ｂは、ＭＮＷと基板の間の界面の断面ＳＥＭ画像を図示する。スケールは、図における０．５インチがアレイの５００ナノメートル（ｎｍ）に概ね対応するものとなっている。静電テンプレート接着によって、ナノワイヤが、中間結合層なしにかつ遷移領域なしに金属化された基板から直接成長させられる。
【００４４】
図４Ｃは、アレイの断面挟角ＳＥＭ画像を示す。スケールは、図における０．５インチがアレイの１０μｍに概ね対応するものとなっている。アレイは、その表面にわたって高い平面度を実現する。
【００４５】
図４Ｄは、ＭＮＷ先端の平面図ＳＥＭ画像を示す。スケールは、図における０．５インチがアレイの３μｍに概ね対応するものとなっている。ＭＮＷアレイのこの上面図は、ナノワイヤの配列及びアレイの相対密度の双方を示す。
【００４６】
図５Ａ〜５Ｄは、代表的構成におけるテンプレート補助電着によって成長させられる垂直配向ＭＮＷアレイの一組の断面走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。図５Ａ〜５Ｃは基板上型の例の画像であり、図５Ｄは自立型の例の画像である。
【００４７】
図５Ａは、シリコン基板５１０上に合成された非浸透型片面基板上銅ＭＮＷアレイ５０５を図示する。
【００４８】
図５Ｂは、シリコン基板５２０上に合成され、ポリマーマトリクス５１５で浸透された片面基板上銅ＭＮＷアレイ５１５を図示する。アレイ５１５及びマトリクス５１５は、単一の連続体積５１５を形成する。
【００４９】
図５Ｃは、上表面に過充填テンプレート膜オーバーめっき層５４０でシリコン基板５３５上に合成された非浸透型両面基板上銅ＭＮＷアレイ５３０を示す。
【００５０】
図５Ｄは、電気化学的に厚くされたシード層５５０上に成長させられ、ポリマーマトリクス５４５で浸透された自立型膜５４５として合成された自立型片面銅ＭＮＷアレイ５４５を図示し、ポリマーマトリクス５４５を超えて突き出る露出ＭＮＷ先端５５８を示す。ＭＮＷは、電気化学的に厚くされたシード層５５０に付着される。アレイ５４５及びマトリクス５４５は、単一の連続体積５４５を形成する。
【００５１】
発明の他の実施形態によると、単一テンプレート膜の厚さを超える拡張電着を備えるナノワイヤアレイを生成するための方法が提供される。発明のこれらの実施形態によると、テンプレート膜が全体に充填されるまで金属が堆積し、その後、代替の非テンプレート堆積技術が、テンプレート膜の高さを超えるナノワイヤの先端からの成長を継続するのに使用される。
【００５２】
発明の他の実施形態によると、過充填テンプレート膜オーバーめっきの除去後に、片面の実施形態において、及び両面の実施形態において、多層成長テンプレート膜の使用を備える、ナノワイヤアレイを生成するための方法が提供される。２以上のテンプレート膜が積層される。積層膜をテンプレートとして用いてＭＮＷを成長させるために、積層テンプレート膜における孔が実質的に配列される。ＭＮＷアレイの拡張成長部分がテンプレート膜内で成長した部分よりも垂直配向されないことがあるが、拡張成長部分は非常に導電的である。さらに、拡張成長部分は、ＴＩＭに対する有用な接触表面として作用する。拡張成長レジームの形態は、より縺れた構造及びマット状の構造の１つ以上を呈し得る。例えば、そのような構造は、自立的であること及び機械的安定的であることの１つ以上であるＴＩＭの形成を補助し得る。例えば、そのようなＴＩＭは、安定化ポリマー及び他のマトリクスの１つ以上の浸入を必要とせずに取り扱われ得る。
【００５３】
図６Ａ〜６Ｂは、膜厚限界を超える金属ナノワイヤ成長拡張を示す一対の模式図である。ＭＮＷアレイは、電気化学槽において膜厚を超える実質的なＭＮＷ成長を可能とする拡張成長手順の下で変形され得る。例えば、拡張ＭＮＷ成長形態は、膜孔内のＭＮＷよりも不完全に配列され得る。それでも、発明の実施形態によると、拡張成長手順は、適合的、準配向的及びマット状の１つ以上である表面構造を与える。表面構造の詳細は、採用される特定の成長条件に依存する。
【００５４】
図６Ａに示すように、バット６１０が、バットと同一の拡がりを持ち同様にゲル電解質６２０を備えるめっき溶液６１０を備える場合、及び直流（ＤＣ）定電位制御が採用される場合、いくらか垂直配向されないアレイ６３０が生成され得る。電解質６２０は、構造物を囲むめっき溶液６１０におけるめっき及び堆積処理に対して導電性を与える。例えば、電解質６２０は、溶解イオンを有する単純な液体イオン化塩溶液を備え得る。例えば、電解質６２０は、ゲルの不変性及び降伏応力を有するゲル電解質６２０からなる。このような場合、バルク移動及び対流の一方又は両方が軽減され、成長するアレイ全体にわたってイオンが拡散し得る静止した媒体を与える。
【００５５】
そのような状況下で、比較的直線のＭＮＷ６３０の静止した不攪乱拡張成長が、シード層６６０から成長した厚みを増したシード層６５０を用いてテンプレート膜６４０上に支持されることになる。めっき溶液のバルク移動が起こらず、めっき溶液６１０に対流的移動が起こらない場合、ＭＮＷ先端の成長拡張及び長さの拡張が支持され、図６Ａに示すのと同様の垂直配向アレイ６３０を生成する。
【００５６】
図６Ｂに示すように、バット６１０がここでもバットと同一の拡がりを持ち、撹拌されるめっき溶液６１０からなる場合、又はゲル電解質６２０が使用されない場合、乱された成長が起こり、より縺れた又はマット状な非静止的な拡張ＭＮＷ構造６７０が生成されることになる。そのような状況下で、非静止的な撹拌されない拡張ＭＮＷ成長６７０が、シード層６６０から成長した厚みを増したシード層６５０を用いてテンプレート膜６４０上に支持されることになる。発明のこの組の実施形態によると、複数の膜６４０が相互の上部に直立方向に積層され得る。発明のこの組の実施形態によると、電着は、ナノワイヤ成長６７０が上部膜６４０から出現するまで継続し得る。複数の積層膜を用いる拡張ＭＮＷ成長について、積層における膜６４０の孔は完全には配列せずに、それによってナノワイヤ成長の方向に小さなよれ又は節が発生し得る。
【００５７】
そのような節は、おそらくはＭＮＷアレイの熱伝導率には実質的に影響しない。そのような節は、応力を軽減するように成長後手順においてアニールされ得る。成長技術の向上において、銅及び銀の１つ以上を備えるＭＮＷは、ニッケル及び一層の貴金属、例えば、金の１つ以上を備えるシェルによってコアＭＮＷがコーティングされる態様で成長され得る。このコアシェル構造は、銅ベースのＭＮＷアレイ及び銀ベースのＭＮＷアレイが高温酸化環境を伴う熱伝導アプリケーションに使用されることを可能とするので、有利である。
【００５８】
図７は、基板上実施形態における熱的インターフェース材料（ＴＩＭ）を作製するための方法７００のフローチャートである。方法７００における工程の順序は、図７に示すもの又は後述されるものに制限されない。工程のいくつかは、最終結果に影響を与えることなく異なる順序で行われ得る。
【００５９】
工程７１０において、シード層が基板に堆積させられる。そして、ブロック７１０は、制御をブロック７２０に移行させる。
【００６０】
工程７２０において、犠牲多孔質テンプレート膜が基板上に付着される。テンプレート膜は、セラミック膜及びポリマー膜の１つ以上を備える。バットが、バットを成長媒体で充填することによって準備される。バットは、電気化学バット及び無電極バットの１つ以上を備える。成長媒体は、めっき溶液、無電極溶液及びイオン液の１つ以上を備える。テンプレート膜は、バット内に載置される。そして、ブロック７２０は、制御をブロック７４０に移行させる。
【００６１】
工程７４０において、テンプレート膜の孔の１つ以上に金属が堆積して、実質的にテンプレート膜を充填して、シード層から上方に成長する複数のナノワイヤを備える垂直配向金属ナノワイヤ（ＭＮＷ）アレイを形成する。そして、ブロック７４０は、制御をブロック７５０に移行させる。
【００６２】
工程７５０において、テンプレート膜が実質的に堆積金属で充填された後に、テンプレート膜が除去され、シード層に付着した複数のナノワイヤを残す。例えば、除去する工程は、テンプレート膜をガス化するように、テンプレート膜をプラズマでエッチングすることによって実行され得る。例えば、除去する工程は、テンプレート膜の部分的な溶解を実行するように溶剤を注意深く使用することによって実行され得る。
【００６３】
その後、残るものは、シード層に付着したナノワイヤとなる。ナノワイヤは、ブラシ状であり、非常に壊れやすいものとなり得る。そして、ブロック７５０は、処理を終了させる。
【００６４】
図８は、自立型熱的インターフェース材料（ＴＩＭ）を作製するための方法８００のフローチャートである。方法８００における工程の順序は、図８に示すもの又は後述されるものに制限されない。工程のいくつかは、最終結果に影響を与えることなく異なる順序で行われ得る。
【００６５】
工程８１０において、シード層は、犠牲多孔質テンプレート膜上に堆積させられる。例えば、シード層は、テンプレート膜の表面に堆積させられる。テンプレート膜は、セラミック膜及びポリマー膜の１つ以上を備える。そして、ブロック８１０は制御をブロック８２０に移行させる。
【００６６】
工程８２０において、シード層が、厚くされる。例えば、シード層は、電気化学的に厚くされる。例えば、シード層は、箔及びポリマーの１つ以上をその背面に付着させることによって厚くされる。例えば、シード層は、薄膜堆積技術を用いて厚くされる。バットが、バットを成長媒体で充填することによって準備される。バットは、電気化学バット及び無電極バットの１つ以上を備える。成長媒体は、めっき溶液、無電極溶液及びイオン液の１つ以上を備える。テンプレート膜は、バット内に載置される。そして、ブロック８２０は、制御をブロック８４０に移行させる。
【００６７】
工程８４０において、テンプレート膜の孔の１つ以上に金属が堆積して、実質的にテンプレート膜を充填して、シード層から上方に成長する複数のナノワイヤを備える垂直配向金属ナノワイヤ（ＭＮＷ）アレイを形成する。そして、ブロック８４０は、制御をブロック８５０に移行させる。
【００６８】
工程８５０において、テンプレート膜が堆積金属で実質的に充填された後、テンプレート膜が除去され、シード層に付着した複数のナノワイヤを残す。例えば、除去する工程は、テンプレート膜をガス化するように、テンプレート膜をプラズマでエッチングすることによって実行され得る。例えば、除去する工程は、テンプレート膜の部分的な溶解を実行するように溶剤を注意深く使用することによって実行され得る。
【００６９】
その後、残るものは、シード層に付着したナノワイヤとなる。ナノワイヤは、ブラシ状であり、非常に壊れやすいものとなり得る。そして、ブロック８５０は、処理を終了させる。
【００７０】
図９は、基板上において拡張成長を呈する熱的インターフェース材料（ＴＩＭ）を作製するための方法９００のフローチャートである。方法９００における工程の順序は、図９に示すもの又は後述されるものに制限されない。工程のいくつかは、最終結果に影響を与えることなく異なる順序で行われ得る。
【００７１】
工程９１０において、カソードとして機能するシード層が基板上に堆積させられる。テンプレート膜は、セラミックテンプレート膜及びポリマーテンプレート膜の１つ以上を備える。そして、ブロック９１０は制御をブロック９２０に移行させる。
【００７２】
工程９２０において、犠牲多孔質テンプレート膜が基板上に付着される。テンプレート膜は、セラミック膜及びポリマー膜の１つ以上を備える。電気化学バットが、バットをめっき溶液で実質的に充填することによって準備される。テンプレート膜は、電気化学バット内に載置される。そして、ブロック９２０は、制御をブロック９４０に移行させる。
【００７３】
工程９４０において、テンプレート膜の孔の１つ以上に金属が電着されて、実質的にテンプレート膜を充填して、シード層から上方に成長する複数のナノワイヤを備える垂直配向金属ナノワイヤ（ＭＮＷ）アレイを形成する。そして、ブロック９４０は、制御をブロック９５０に移行させる。
【００７４】
工程９５０において、追加の金属が、ナノワイヤの先端からの成長を拡張するように電着され、ＭＮＷアレイをテンプレート膜よりも厚くさせる。そして、ブロック９５０は、制御をブロック９６０に移行させる。
【００７５】
工程９６０において、テンプレート膜が実質的に電着金属で充填された後に、テンプレート膜が除去され、シード層に付着した複数のナノワイヤを残す。例えば、除去する工程は、テンプレート膜をガス化するように、テンプレート膜をプラズマでエッチングすることによって実行され得る。例えば、除去する工程は、テンプレート膜の部分的な溶解及び完全な溶解の１つ以上を実行するように溶剤を注意深く使用することによって実行され得る。
【００７６】
その後、残るものは、シード層に付着したナノワイヤとなる。ナノワイヤは、ブラシ状であり、非常に壊れやすいものとなり得る。そして、ブロック９６０は、処理を終了させる。
【００７７】
図１０は、拡張成長を呈する自立型熱的インターフェース材料（ＴＩＭ）を作製するための方法１０００のフローチャートである。方法１０００における工程の順序は、図１０に示すもの又は後述されるものに制限されない。工程のいくつかは、最終結果に影響を与えることなく異なる順序で行われ得る。
【００７８】
工程１０１０において、カソードとして機能するシード層が、犠牲多孔質テンプレート膜上に堆積させられる。例えば、シード層が、テンプレート膜の表面上に堆積させられる。テンプレート膜は、セラミックテンプレート膜及びポリマーテンプレート膜の１つ以上を備える。そして、ブロック１０１０は制御をブロック１０１５に移行させる。
【００７９】
工程１０１５において、シード層が、厚くされる。例えば、シード層は、電気化学的に厚くされる。例えば、シード層は、箔及びポリマーの１つ以上をその背面に付着させることによって厚くされる。例えば、シード層は、薄膜堆積技術を用いて厚くされる。電気化学バットが、バットをめっき溶液で実質的に充填することによって準備される。テンプレート膜は、電気化学バット内に載置される。そして、ブロック１０２０は、制御をブロック１０４０に移行させる。
【００８０】
工程１０４０において、テンプレート膜の孔の１つ以上に金属が電着されて、実質的にテンプレート膜を充填して、シード層から上方に成長する複数のナノワイヤを備える垂直配向金属ナノワイヤ（ＭＮＷ）アレイを形成する。そして、ブロック１０４０は、制御をブロック１０５０に移行させる。
【００８１】
工程１０５０において、追加の金属が、ナノワイヤの先端からの成長を拡張するように電着され、ＭＮＷアレイをテンプレート膜よりも厚くさせる。そして、ブロック１０５０は、制御をブロック１０６０に移行させる。
【００８２】
工程１０６０において、テンプレート膜が実質的に電着金属で充填された後に、テンプレート膜が除去され、シード層に付着した複数のナノワイヤを残す。例えば、除去する工程は、テンプレート膜をガス化するように、テンプレート膜をプラズマでエッチングすることによって実行され得る。例えば、除去する工程は、テンプレート膜の部分的な溶解及び完全な溶解の１つ以上を実行するように溶剤を注意深く使用することによって実行され得る。
【００８３】
その後、残るものは、シード層に付着したナノワイヤとなる。ナノワイヤは、ここでもブラシ状であり、やはり非常に壊れやすいものとなり得る。そして、ブロック１０６０は、処理を終了させる。
【００８４】
発明の効果は、ＭＮＷが長寿命動作及び信頼性の高いＴＩＭ動作の１つ以上を実現し得ることを含む。また、ＭＮＷアレイを相変化材料（ＰＣＭ）で充填することによって、潜熱容量及び顕熱容量の１つ以上が与えられる。ＰＣＭはまた、過渡熱負荷を緩衝することもできる。ＭＮＷ−ＰＣＭ複合体はまた、従来的なＰＣＭ材料と比較して有効熱伝導率を向上することができる。
【００８５】
例示の構成における所定の構成要素を用いて上記代表的実施形態を説明してきたが、当業者であれば、他の代表的実施形態が異なる構成及び／又は異なる構成要素を用いて実施され得ることを理解するはずである。例えば、当業者であれば、計画対象期間は発明の範囲内のものとなりつつも多数の態様で適合され得ることを理解するはずである。
【００８６】
ここに詳細に記載された代表的実施形態及び開示事項は、例示及び説明のために提示されたものであり、限定のためではない。当業者であれば、発明の範囲内のものとなる均等の実施形態となる種々の変形が、記載した実施形態の形式及び詳細においてなされ得ることを理解するはずである。したがって、上述の事項は説明として解釈されるものであり、限定的意味で解釈されるべきではない。
【図１】
2018510264.tif 000003
【図２】
2018510264.tif 000004
【図３】
2018510264.tif 000005
【図４】
2018510264.tif 000006
【図５】
2018510264.tif 000007
【図６】
2018510264.tif 000008
【図７】
2018510264.tif 000009
【図８】
2018510264.tif 000010
【図９】
2018510264.tif 000011
【図１０】
2018510264.tif 000012
【国際調査報告】
2018510264.tif 000013
2018510264.tif 000014
2018510264.tif 000015
2018510264.tif 000016