CN107278330B - 场效应装置、相关的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种装置，包括：通道部件、第一电极和第二电极、以及支撑衬底。第一电极和第二电极被配置为使能电流从第一电极通过通道部件向第二电极的流动，支撑衬底被配置为支撑通道部件、第一电极和第二电极，其中，支撑衬底和电极中的一个或多个被配置以使得通道部件的一部分被悬挂以暴露该部分的相对的表面，所暴露的相对的表面包括在其上被配置为促进电流通过通道部件的流动的变化的相应的功能涂层。

Description

场效应装置、相关的装置和方法
技术领域
本公开具体涉及场效应装置、相关的方法和装置，尤其涉及一种包括具有悬挂以暴露其相对的表面的一部分的通道部件的装置部件，所暴露的相对的表面包括在其上促进电流通过通道部件而在第一电极和第二电极之间的流动的变化的相应的功能涂层。某些公开的示例方面/实施例涉及场效应晶体管、智能窗口和便携式电子设备，特别是所谓的可以手持使用的手持便携式电子设备(尽管它们在使用中可以被放置在支架中)。这种手持便携式电子设备包括所谓的个人数字助理(PDA)和平板电脑。
根据一个或多个公开的示例方面/实施例的便携式电子设备/装置可以提供一个或多个音频/文本/视频通信功能(例如，远程通信、视频通信、和/或文本传输、短消息服务(SMS)/多媒体消息服务(MMS)/电子邮件功能、交互/非交互式观看功能(例如，网页浏览、导航、TV/节目观看功能)、音乐录制/播放功能(例如，MP3或其它格式和/或(FM/AM)无线电广播录制/播放)、数据功能的下载/发送、图像捕获功能(例如，使用(例如，内置)数字相机)、和游戏功能。
背景技术
目前正在研究开发一种具有改进的物理和电气特性的新型场效应器件以用于各种应用。
先前发布的文档或本说明书中的任何背景的列表或讨论不应必然被视为承认该文档或背景是现有技术的一部分或者是公知常识。
发明内容
根据第一方面提供一种装置，包括：通道部件，被配置为使能电流从第一电极通过该通道部件向第二电极流动的第一电极和第二电极，以及被配置为支撑该通道部件、第一电极和第二电极的支撑衬底，
其中，该支撑衬底和电极中的一个或多个被配置以使得该通道部件的一部分被悬挂以暴露该部分的相对的表面，所暴露的相对的表面包括在其上被配置为促进电流通过该通道部件的流动的变化的相应的功能涂层。
该装置可以包括可被施加电压以改变通过通道部件的电流的至少一个栅电极，在所暴露的相对的表面的每一个上的功能涂层包括被配置为抑制该至少一个栅电极与通道部件之间的电流流动的电介质材料。
该装置可以具有侧栅配置、顶栅配置、底栅配置、和顶栅-底栅配置中的一个，其中，在侧栅配置中，栅电极相对于通道部件横向设置，在顶栅配置中，栅电极被设置在通道部件的上面，在底栅配置中，栅电极被设置在通道部件的下面，在顶栅-底栅配置中，一个栅电极被设置在通道部件的上面，另一个栅电极被设置在通道部件的下面。
电介质材料可以包括离子凝胶、离子液体、电解质、固体电解质、聚合物电解质和凝胶电解质中的一种或多种。
在所暴露的相对的表面的每一个上的功能涂层可以包括被配置为与周围环境中的分析物物质相互作用的受体物质，该受体物质与该分析物物质的相互作用引起通过通道部件的电流的改变。
该分析物物质可以被充电，该受体物质与该分析物物质的相互作用可以将该分析物物质定位为足够接近通道部件，从而该分析物物质上的电荷引起电流的改变。
所暴露的相对的表面的每一个上的功能涂层可以包括被配置为引起通过通道部件的电流的改变的一个或多个掺杂物。
该一个或多个掺杂物可以被配置为在通道部件中形成p型区域、n型区域、pn结、pnp结和npn结中的至少一个。
在所暴露的相对的表面中的一个上的功能涂层可以与在所暴露的相对的表面中的另一个上的功能涂层相同或不同。
支撑衬底、电极、通道部件、和功能涂层中的一个或多个可以被配置为基本上可逆地可变形。
通道部件可以具有被配置为促进装置的变形的波状结构。
该波状结构可以是波纹、弯曲、正弦、锯齿波、和方波结构中的一种或多种或者上述的网格波纹结构。
所暴露的相对的表面的组合表区域的50％以上可以包括其上的功能涂层。
第一电极和第二电极可以被设置在通道部件与支撑衬底之间。
该装置的几何形状可以是使得所悬挂的结构可以悬挂在同一平面上的两个以上的电极上以形成例如霍尔条结构，并且四个电极形成范德堡测量。
通道部件可以被设置在支撑衬底与第一和第二电极之间。
通道部件可以包括一个或多个纳米线、纳米管、或纳米带。
通道部件可以包括金属和半导体中的一种或多种。
通道部件可以包括碳、石墨烯或石墨烯相关材料、硅、锗、砷化镓、碳化硅、金、银和铜中的一种或多种。
该装置可以是以下的一个或多个：电子设备、便携式电子设备、便携式电信设备、移动电话、个人数字助理、平板电脑、平板手机、台式计算机、膝上型计算机、服务器、智能手机、智能手表、智能眼镜、传感器、场效应晶体管、忆阻器、霍尔条结构、形成范德堡测量的结构、光电检测器、光电晶体管、光电二极管、光伏电池、和用于上述的一个或多个的模块。
根据另一方面提供一种形成装置的方法，
该装置包括通道部件，被配置为使能电流从第一电极通过该通道部件向第二电极流动的第一电极和第二电极，以及被配置为该支撑通道部件、第一电极和第二电极的支撑衬底，该支撑衬底和电极中的一个或多个被配置以使得该通道部件的一部分被悬挂以暴露该部分的相对的表面，
该方法包括将相应的功能涂层沉积在悬挂部分的所暴露的相对的表面上，该相应的功能涂层被配置为促进电流通过通道部件的流动的变化，
该方法可以包括将通道部件、第一电极和第二电极沉积在支撑衬底上，并且相应的功能涂层的沉积可以在通道部件、第一电极和第二电极的沉积之前或之后执行。
可以使用非定向沉积技术来沉积相应的功能涂层。
可以通过印刷、喷射、和滴铸或周围暴露于功能分析物中的一种或多种来沉积相应的功能涂层。
除非本领域的技术人员明确地说明或理解，在此公开的任何方法的步骤不必以所公开的确切顺序执行。
在本说明书中，与诸如“顶部”、“底部”、“上面的”、“下面的”，“在···上”和“在···下”的相对方向和位置有关的描述符及其任何派生的形容词和副词在如附图中所示的装置的方向的意义上使用。然而，这样的描述符并不意图以任何方式限制所描述的或所要求保护的发明的预期用途。
用于实现在此公开的方法的一个或多个步骤的对应的计算机程序也在本公开内，并被所描述的示例实施例中的一个或多个所涵盖。
该计算机程序中的一个或多个可以在计算机上运行时使计算机配置包括电池、电路、控制器、或在此所公开的器件的任何装置，或者执行在此所公开的任何方法。该计算机程序中的一个或多个可以是软件实现，该计算机可被认为是任何适当的硬件，作为非限制示例，包括数字信号处理器、微控制器、和在只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、或电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)中的实现。该软件可以是汇编程序。
该计算机程序中的一个或多个可在计算机可读介质上提供，该计算机可读介质可以是诸如磁盘或存储器设备的物理计算机可读介质，或者可以具体化为瞬态信号。这种瞬态信号可以是网络下载，包括因特网下载。
本公开包括单独的或者采用各种组合的一个或多个对应的方面、示例实施例或特征，无论是否在该组合中或单独地具体声明(包括所要求保护的)。用于执行所讨论的功能中的一个或多个的对应的装置也在本公开内。
以上概述旨在仅仅是示例性的而非限制性的。
附图说明
现在仅通过示例的方式参照附图给出描述，其中：
图1示出传统的场效应晶体管(横截面)；
图2a示出在此描述的装置的一个示例(横截面)；
图2b示出在此描述的装置的另一个示例(横截面)；
图2c示出在此描述的装置的另一个示例(横截面)；
图3示出包括离子凝胶栅极电介质的场效应晶体管(横截面)；
图4a示出在此描述的包括顶栅配置的装置的一个示例(横截面)；
图4b示出在此描述的包括底栅配置的装置的一个示例(横截面)；
图4c示出在此描述的包括顶栅-底栅配置的装置的一个示例(横截面)；
图4d示出在此描述的包括侧栅配置的装置的一个示例(横截面)；
图5示出在此描述的包括在通道部件的所暴露的相对的表面上的受体物质的装置的一个示例(横截面)；
图6示出在此描述的包括通道部件中的pn结的装置的一个示例(横截面)；
图7示出在此描述的包括具有波状结构的通道部件的装置的一个示例(横截面)；
图8示出在此描述的装置的另一个示例(示意图)；
图9示出形成在此描述的装置的方法的主要步骤；
图10示出包括被配置为执行、控制或使能在此描述的方法的计算机程序的计算机可读介质。
具体实施方式
本发明的装置的一个或多个公开的实施例涉及场效应晶体管。场效应晶体管是沿导电通道运载电流的晶体管，其电导(或电导率)可以由横向电场来控制。
图1示出了传统的场效应晶体管的横截面。如该附图所示，金属或半导体通道101(诸如p型硅)被支撑在衬底102上并被连接到金属源电极103和漏电极104。通过在通道101上施加电位差(V)105，电流分别经由源电极103和漏电极104注入和收集。源电极103和漏电极104之间的通道101的电导通过经由薄电介质层107电容耦合的第三电极(栅电极106)来导通和关断。该电导可以通过测量通过通道101的电流(例如，使用电流表108)并除以电位差(V)105来确定。采用p型硅(或者另一种p型半导体)，施加正栅极电压(VG)耗尽电荷载流子(在通道101中产生耗尽区109)并减小电导，而施加负栅极电压(VG)，引起电荷载流子的累积(产生导电区域)和电导的增大。
影响场效应晶体管的性能的两个因素是电荷载流子通过通道的迁移率、和导通状态下的电导与关断状态下的电导的比率(所谓的“开/关比”)。然而，已经发现，由于与底层衬底的相互作用，电荷载流子的迁移率可能受到电荷载流子散射和捕获的不利影响。此外，由于将栅电极设置在通道的顶部，因此，由栅极电压产生的电场对在通道的下表面的附近的电荷载流子的影响通常比对在通道的上表面的附近的电荷载流子的影响小(因此图1中仅在上表面处形成耗尽/导电区域)。
现在将描述可以或者可以不提供对这些问题中的一个或多个的解决方案的装置和相关的方法。
图2a示出了本发明的装置210的一个示例的截面。装置210包括通道部件201、第一电极203和第二电极204、和支撑衬底202。第一电极203和第二电极204被配置为使能电流从第一电极203通过通道部件201向第二电极204的流动，支撑衬底202被配置为支撑通道部件201、第一电极203和第二电极204。与图1中所示的传统场效应晶体管的结构不同，本发明的装置210的支撑衬底202和电极203、204中的一个或多个被配置以使得通道部件201的一部分211被悬挂以暴露该部分211的相对的表面212a、212b。在这种情况下，“相对的表面”可被认为是指通道部件201的上表面212a和下表面212b。
通过悬挂通道部件201的部分211以暴露相对的表面212a、212b，部分211的下表面212b远离衬底202。这有助于减小衬底对通道部件201中的电荷载流子的影响，从而增大它们的迁移率。通道部件部分211的悬挂还允许部分211的下表面212b涂覆有功能材料213b(在通道部件201和电极203、204在衬底202上沉积之前或之后)，功能材料213b被配置为促进电流通过通道部件201的流动的变化。例如，在场效应晶体管的情况下，功能涂层213a、213b可以包括被配置为抑制底栅电极(未示出)与通道部件201之间的电流流动的电介质材料。通过该方式，底栅电极可被用于影响通道201的下表面212b附近的电荷载流子，因此当与顶栅电极组合使用时提供更大的开/关比。
在图2a中示出的示例中，所暴露的相对的表面212a、212b的每一个包括在其上相应的功能涂层213a、213b。实际上，在所暴露的表面中的一个表面212a上的功能涂层213a可以与在所暴露的相对的表面中的另一个表面212b上的功能涂层213b相同或不同。此外，虽然在该示例中100％的所暴露的表面区域被涂敷，但是，这对于每个应用来说并不是绝对必需的。例如，如果功能涂层213a、213b包括用于与栅电极一起使用的常规电介质材料，则它仅需覆盖栅电极的区域以防止通道201与栅极之间物理接触。然而，通常，由于功能涂层213a、213b可应用于所暴露的相对的表面212a、212b的两者上，因此，通常超过50％的所暴露的表面区域被涂敷。
在图2a的示例中，第一电极203和第二电极204被设置在通道部件201和支撑衬底202之间。该配置可以简单地通过在支撑衬底202的顶部上沉积电极203、204，并在所沉积的电极203、204的顶部上沉积通道部件201使得通道部件201的部分211被悬挂来实现。然后，可以将功能涂层213a、213b沉积在所悬挂的部分211的所暴露的相对的表面212a、212b上(如图所示)。
图2b示出了本发明的装置210的另一个示例的截面。在该示例中，通道部件201被设置在支撑衬底202与第一电极203和第二电极204之间。该配置可以通过在支撑衬底202的顶部上沉积通道部件201，然后在所沉积的通道部件201上沉积第一电极203和第二电极204来实现。然后，在将功能涂层213a、213b沉积在所暴露的相对的表面212a、212b上之前，支撑衬底202可被背蚀刻(如图所示)以暴露通道部件201的下表面212b。
图2c示出了本发明的装置210的另一个示例(截面)，其中，通道部件201被设置在支撑衬底202与第一电极203和第二电极204之间。在该示例中，衬底202已经被前蚀刻以形成沟槽214。然后，如参照图2b所述，通道部件和电极可依次沉积在衬底202的顶部上。由于在衬底202的上表面上形成沟槽214，因此，通道部件201的部分211被悬挂以允许相应的功能涂层213b在通道部件201的下表面212b上沉积(以及功能涂层213a在通道部件部分211的上表面212a上沉积一起)。
在上述制造过程中，可以使用一种或多种标准光刻技术来限制对相应的材料的特定区域的沉积和/或蚀刻。此外，可以使用许多不同的技术将功能涂层213a、213b沉积在通道构件201的所暴露的相对的表面212a、212b上。所使用的特定技术将取决于沉积发生在通道部件201沉积在衬底202上之前(预沉积)还是之后(后沉积)。由于较少的物理约束，几乎与所选择的材料兼容的任何技术都可以用于预沉积。另一方面，对于后沉积，技术的选择受到用于通道部件201和功能涂层213a、213b的材料的类型的限制。
当使用多孔材料形成通道部件201并且通道部件201的上表面212a和下表面212b上的功能涂层213a、213b包括流体材料时，功能涂层213a、213b可以使用自上而下的技术(诸如印刷、喷射、或滴铸)来沉积。这是因为通道部件201的上表面212a上的功能涂层213a的一部分将通过通道部件201从上表面212a渗透到下表面212b以在下表面212b上形成功能涂层213b。流体材料的使用还允许通过使流体经过上表面212a和下表面212b，或者通过将装置210浸入流体中而将涂层213a、213b沉积在所暴露的表面212a、212b上。如果功能涂层213a、213b不包括流体材料，则可以使用诸如化学气相沉积或者原子层沉积的非定向(或者全向)技术。
如上所述，栅电极在通道的顶部的设置可限制对通道电导的控制，这会减小场效应晶体管的开/关比。这可以通过将通道的上表面和下表面两者都暴露于电场来解决，如先前所述。此外，随着用于将栅电极与通道分离的电介质材料的厚度增加，电容减小。因此，现有的场效应晶体管使用易受缺陷影响且需要复杂的制造的超薄电介质材料层。
避免对薄电介质层和多个栅电极的需要的一种方法是用离子凝胶来代替常规的电介质。由低摩尔质量阳离子和阴离子组成的离子凝胶可被用作场效应晶体管中的高电容栅极电介质107。栅极电介质107的主要品质因数是比电容，在晶体管通道101中感应的电荷与电容成正比(Q＝C×(VG-VT)，其中，Q是电荷，C是电容，VG是施加的栅极电压，VT是阈值电压)。与固态电介质相比，使用离子凝胶电介质的优势是显著增强的对于相同栅极电压的电荷调制。
图3示出了包括离子凝胶栅极电介质307的场效应晶体管的截面。如该图中所示，通道301中的增强的电荷调制是由于在金属或半导体301与离子凝胶307的界面处产生的双电层。双电层是当被充电物体与流体接触时在该被充电物体的表面处形成的结构。在物体-流体界面处的物体的表面上的电荷315吸引流体中相反电荷的离子316朝向表面电荷315。然后，离子316将其自己布置在界面处以镜像表面电荷315并形成绝缘结构。在双电层(即表面电荷层315和离子层316)中，表面电荷315与离子316的间隔“d”在纳米数量级上。该小的间隔导致在物体-流体界面处的大的电容，这是在超级电容器中所利用的特征。
通过使用离子导电但电绝缘的离子凝胶307作为栅极电介质，晶体管通道301中的电荷载流子的数量可调谐为超过1014cm-2。通过离子凝胶门控获得这样大的载流子密度对于检查半导体中的传输行为和关键现象(例如，绝缘体到金属的转变)是有用的。补偿的缺点是较慢的弛豫时间。
图4a示出了被配置为用作场效应晶体管的本发明的装置410的一个示例(截面)。如先前的示例，装置410包括在支撑衬底402的顶部上的通道部件401、第一电极403(源极)和第二电极404(漏极)，电极403、404和支撑衬底402被配置以使得通道部件401的部分411被悬挂以暴露该部分411的相对的表面412a、412b。然而，在该示例中，通道部件401的上表面412a和下表面412b涂覆有离子凝胶407，并且装置410包括被设置在通道部件401的上面的栅电极406(即，顶栅配置)。当对栅电极406施加电压时，在每个通道-凝胶界面处产生双电层。通过该方式，单个栅电极406能够影响在通道部件401的上表面412a和下表面412b两者处的电荷载流子，因此更好地控制通道电导。此外，由于电容取决于表面电荷和离子的分离而不是栅电极406与通道部件401的间隔(即，常规电介质的厚度)，因此装置410不限制对于超薄涂层的使用。因此，可以使用任何厚度的离子凝胶层407，这简化了制造过程。
图4b示出了被配置为用作场效应晶体管的本发明的装置410的另一个示例(截面)。该示例与图4a中所示的相类似，除了它使用其中栅电极406被设置在通道部件401的下面的底栅配置。栅电极406通常在沉积离子凝胶407之前沉积在支撑衬底402上，例如，与第一电极403和第二电极404同时。
图4c示出了被配置为用作场效应晶体管的本发明的装置410的再一个示例(截面)。这时，设备410具有顶栅-底栅配置，其中一个栅电极406a被设置在通道部件401的上面，而另一个栅电极406b被设置在通道部件401的下面。虽然多个栅电极406a、406b并不绝对必需与和离子凝胶电介质407一起使用，但它可以有利地增加表面电荷和电容。
图4d示出了被配置为用作场效应晶体管的本发明的装置410的再一个示例(截面)。在该示例中，装置410具有其中栅电极406相对于通道部件401横向设置的侧栅配置。该布置可用离子凝胶407实现，因为双电层在通道-凝胶界面处产生，而不管通道部件401与栅电极406的相对位置。因此，离子凝胶407确保有效地耦合，即使栅电极406并不接近通道部件401的上表面412a或下表面412b。
在图4a-4d中示出的示例中，栅极电介质407不仅仅限制于离子凝胶。任何离子流体都可以，只要它可以在装置410的制造和使用期间被包含。例如，栅极电介质407可以包括离子凝胶、离子液体、电解质、固体电解质、聚合物电解质、和凝胶电解质中的一个或多个。
这种材料还可以允许装置410作为忆阻器。忆阻器(“记忆电阻器”的级联)是第四类电气组件，主要在纳米尺度上呈现其独特的性能。理论上，忆阻器是一种无源电路元件，其维持两个端子元件之间的电流与电压的时间积分之间的关系。因此，忆阻器的电阻根据其忆阻功能而变化。这允许经由微小的读取电荷获得所施加的电压的“历史”。忆阻效应的物质实现可以部分地通过滞后的存在来确定。在本发明的装置中，离子凝胶407(或者其它离子流体)可用于经由与溶液中的离子的相互作用来控制通道部件401的滞后。
本公开包括相应的装置的阵列，每个装置具有相应的第一电极和第二电极以及在相对的表面上功能化的悬挂的通道部件部分。这些通道部件每一个可以以相同的方式功能化，或者具有施加于其上的不同的功能。它们每个可以间隔开，使得阵列的每个装置彼此相互独立地工作。然而，它们也可以足够接近地间隔开(第一电极和第二电极和悬挂的通道部件部分中的一个或多个)，使得彼此并不独立，而是依赖于相邻的近端装置而工作。例如，一个装置可以利用通道部件相对于相邻装置的通道部件的接近度来用作相邻装置的参考。
图5示出了被配置为用作分析物传感器的本发明的装置510的另一个示例(截面)。在该示例中，所暴露的相对的表面512a、512b的每一个上的功能涂层包括被配置为与周围环境中的分析物物质518相互作用的受体物质517，受体物质517与分析物物质518的相互作用引起通过通道部件501的电流的改变。通过该方式，对电流的改变的检测提供对周围环境中分析物物质518的存在和/或量的指示。分析物传感器可以是若干分析物中的至少一个的选择性传感器，并且当顶部表面和底部表面被暴露时，可以允许相应的表面的两个单独的功能过程检测至少两种不同类型的分析物(例如，顶部表面用于一个分析物，底部表面用于不同的分析物，或者甚至顶部/底部表面用于多个分析物)。因此，悬挂的结构提供更大的表面区域，以及在一个单个设备架构中检测各种分析物的可能性，而无需参考实现。
受体物质517可以是能够与分析物物质518结合的任何化学或生物物质。例如，它可以是被配置为与抗原(分析物物质518)结合的抗体。在一些情况下，抗体517可以具体与一个特定抗原518结合。这是有利的，因为它有助于降低当抗体517与除了目标分析物518之外的物质结合时的假阳性的可能性。装置510也可以用作气体传感器以检测气体分析物物质518，诸如O2、CO、CO2、NH3、N2、或NO2。
在图5中示出的示例中，分析物物质518被充电，其与受体物质517的相互作用将分析物物质518定位为足够接近通道部件501，从而分析物物质518上的电荷引起电流的改变。因此，在该示例中，分析物物质518与先前示例中的栅电极406起到类似的作用，但其它检测机制也是可以的。
图6示出了本发明的装置610的另一个示例的截面。在该示例中，所暴露的相对的表面的每一个上的功能涂层(未示出)包括被配置为引起通过通道部件601的电流的改变的一个或多个掺杂物。掺杂物可以被配置为形成通道部件601中的p型区域、n型区域、pn结、pnp结、和npn结中的一个或多个。通过在通道部件601中创建各种p型和n型区域，装置610可用作二极管、晶体管、光伏电池、或发光二极管。
在图6中示出的示例中，掺杂物已经在通道601的左侧创建p型区域619并在通道601的右侧创建n型区域620，以形成pn结621。然后，如果第一电极603和第二电极604被配置为正向偏置pn结，则装置610可用作二极管。如果需要，第一电极603和第二电极604也可以被配置为反向偏置pn结以增大通道部件601的电阻。
许多新的应用需要电子设备是可逆地可变形的。示例包括结合了紧贴皮肤的传感器的可拉伸粘合绷带，其中显示元件在浮动刚性部上支撑的可拉伸显示器，以及被配置为承受大的平面外应变的柔性设备，诸如可折叠或可卷曲的电子阅读器和平板。可逆变形的电子器件可被认为是以允许整个衬底无电气故障地反复变形(通常>>5％)的方式在衬底上形成的电子材料和组件的组合物。这些材料/组件不应超过它们的反复变形的弹性极限。
鉴于上述，本发明装置的支撑衬底、电极、通道部件、和功能涂层中的一个或多个可被配置为基本上可逆地可变形(例如，可逆柔性的、可拉伸的和/或可压缩的)。可以使用一系列不同的材料来允许可逆的变形。例如，通道部件可以包括一种或多种纳米粒子、纳米线、纳米管、或纳米带，其可以由金属(例如，金、银、和铜中的一种或多种)或半导体(例如，碳、石墨烯、硅、锗、砷化镓、和碳化硅中的一种或多种)形成。也可以使用导电聚合物或弹性体来形成通道部件。电极可以由金属(例如，金、银和铜中的一种或多种)、碳、石墨烯、或氧化铟锡形成，支撑衬底可以包括聚合物材料、弹性体材料、聚亚安酯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷、和聚萘二甲酸乙二醇酯中的一种或多种。如先前所述，功能涂层可以包括流体材料，诸如离子凝胶或聚合物电解质。这种材料通常比常规电介质更具弹性。
图7示出了被配置为促进可逆地变形的本发明的装置710的另一个示例(截面)。可以看出，通道部件701具有波状结构以适应弯曲、拉伸、和压缩应变中的至少一个。该配置允许使用更多的刚性材料来形成通道部件701，而仍然使能一定程度的弯曲、拉伸、和/或压缩。波状结构可以是波纹、弯曲、正弦、锯齿、和方波结构中的一种或多种，但原则上可以采用任何波形。
图8示意性地示出了本发明的装置810的另一个示例。装置810可以是电子设备、便携式电子设备、便携式电信设备、移动电话、个人数字助理、平板电脑、台式计算机、膝上型计算机、服务器、智能电话、智能手表、智能眼镜、和用于上述的一个或多个的模块中的一个或多个。在所示的示例中，装置810包括通过数据总线826彼此电连接的场效应晶体管822(如参照图4a-4d所描述的)、电源823、处理器824和存储介质825。
处理器824被配置为通过向其它组件提供信令并从其它组件接收信令以管理它们的工作来用于装置810的一般操作。存储介质825被配置为存储被配置为执行、控制、或使能设备810的操作的计算机代码。存储介质825还可以被配置为存储其它组件的设置。处理器824可以访问存储介质825以检索组件设置，以便管理其它组件的工作。
在处理器824的控制下，电源823被配置为在第一电极与第二电极之间施加电压，以使能电流从第一电极通过通道部件向第二电极的流动，并向栅电极施加栅极电压以引起电流流动的可检测的变化。通过该方式，场效应晶体管822可用作装置810的电路内的电子开关。
处理器824可以是包括专用集成电路(ASIC)的微处理器。存储介质825可以是诸如易失性随机存取存储器的临时存储介质。另一方面，存储介质825可以是诸如硬盘驱动器、闪速存储器、或非易失性随机存取存储器的永久存储介质825。电源823可以包括一次电池、二次电池、电容器、超级电容器、和电池-电容器混合物中的一个或多个。
图9中示意性地示出了制造在此描述的装置的方法的主要步骤927-928。该方法通常包括：将通道部件、第一电极和第二电极沉积在支撑衬底927上；以及将相应的功能涂层沉积在通道部件928的悬挂部分的所暴露的相对的表面上。
图10示意性地示出了根据一个实施例提供计算机程序的计算机/处理器可读介质1029。计算机程序可以包括被配置为执行、控制、或使能图9的方法步骤927-928中的一个或多个的计算机代码。附加地或替代地，计算机程序可以包括被配置为在第一电极与第二电极之间施加电压以使能电流从第一电极通过通道部件向第二电极的流动；以及向栅电极施加栅极电压以引起电流流动的可检测的变化的计算机代码。
在该示例中，计算机/处理器可读介质1029是诸如数字多功能光盘(DVD)或压缩光盘(CD)的光盘。在其它实施例中，计算机/处理器可读介质1029可以是已经以执行发明功能的方式编程的任何介质。计算机/处理器可读介质1029可以是可移动存储器器件，诸如记忆棒或存储卡(SD、迷你SD、微型SD或毫微型SD)。
附图中描述的其它实施例已经具有与先前所描述的实施例的类似特征对应的附图标记。例如，特征编号1也可以对应于编号101、201、301等。这些编号的特征可以在附图中出现，但是在这些具体的实施例的描述中可以没有被直接引用。在附图中仍然已提供这些编号以帮助理解进一步的实施例，特别是关于类似的先前描述的实施例的特征。
本领域的技术阅读者将理解，任何提及的装置/设备和/或特别提及的装置/设备的其它特征可以由布置为使得它们被配置为仅在被使能时(例如，导通时，或诸如此类)执行所需的操作的装置来提供。在这种情况下，它们可不必在非使能(例如，关断状态)下将适当的软件加载到活动存储器中而仅在使能(例如，导通状态)下加载适当的软件。该装置可以包括硬件电路和/或固件。该装置可以包括加载到存储器上的软件。这种软件/计算机程序可以被记载在相同的存储器/处理器/功能单元和/或一个或多个存储器/处理器/功能单元上。
在一些实施例中，特别提及的装置/设备可以用适当的软件预编程以执行所需的操作，其中可以通过用户下载“键”来使能适当的软件的使用，例如，以解锁/使能该软件及其相关的功能。与这种实施例相关的优势可以包括当设备需要进一步功能时对下载数据的需求的减少，这可用于感知设备具有足够的容量来存储用于可能不被用户使能的功能的这种预编程的软件的示例中。
应当理解，除了所提及的功能之外，任何提及的装置/电路/元件/处理器可以具有其它功能，这些功能可以由相同的装置/电路/元件/处理器执行。一个或多个所公开的方面可以包括记载在适当的载体(例如，存储器、信号)上的计算机程序(其可以源/传输编码)和相关的计算机程序的电子分布。
应当理解，本文描述的任何“计算机”可以包括一个或多个单独的处理器/处理元件的集合，其可以或可以不位于同一电路板上、或者电路板或者甚至相同的设备的相同区域/位置上。在一些实施例中，任何提及的处理器中的一个或多个可以分布在多个设备上。相同或不同的处理器/处理元件可以执行本文所描述的一个或多个功能。
应当理解，术语“信令”可以指作为一系列发送和/或接收的信号传输的一个或多个信号。该系列信号可以包括一个、两个、三个、四个、或者甚至更多的单独的信号分量或者不同的信号以构成所述信令。这些单独的信号中的一些或全部可以同时、按顺序、和/或使它们在时间上彼此相互重叠地发送/接收。
参考任何提及的计算机和/或处理器和存储器(例如，包括ROM、CD-ROM等)的任何讨论，这些可以包括计算机处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)和/或以这样的方式编程以执行发明功能的其它硬件组件。
申请人特此以单独的方式公开本文所描述的每个单独的特征和两个或者更多这样的特征的任何组合，使得这样的特征或组合能够基于本发明的说明书整体来执行，根据本领域的技术人员的公知常识，无论这样的特征或特征的组合是否解决本文所公开的任何问题，并且不限于权利要求的范围。申请人指示所公开的方面/实施例可以由任何这样的单独的特征或特征的组合组成。鉴于前面的描述，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在本公开的范围内进行各种修改。
虽然已经示出、描述并指出应用于其中不同的实施例的基本上新颖的特征，但是应当理解，本领域技术人员可以在不背离本发明的精神的情况下对所描述的设备和方法的形式和细节进行各种省略、替换和改变。例如，以基本上相同的方式基本上执行相同的功能以实现相同的结果的那些元件和/或方法步骤的所有组合都明确旨在落入本发明的范围内。此外，应当认识到，与任何公开的形式或实施例相关地示出和/或描述的结构和/或元件和/或方法步骤可以并入任何其它公开或描述或建议的形式或实施例中，以作为设计选择的一般主题的。此外，在权利要求中，“装置+功能”语句旨在涵盖执行所描述的功能的本文所描述的结构，而不仅仅是结构等同物，还包括等同的结构。因此，尽管钉子和螺钉可能不是结构等同物，因为钉子采用圆柱形表面以将木制部件固定在一起，而螺钉采用螺旋表面，但在紧固木制部件的环境中，钉子和螺钉可以是等同的结构。

Claims (9)

1.一种装置，包括：
通道部件，
第一电极和第二电极，被配置为使能电流从所述第一电极通过所述通道部件向所述第二电极的流动，以及
支撑衬底，被配置为支撑所述通道部件、所述第一电极和第二电极，
其中，所述支撑衬底和所述电极中的一个或多个被配置以使得所述通道部件的一部分被悬挂以暴露所述部分的相对的表面，所暴露的相对的表面的每一个包括在其上被配置为促进电流通过所述通道部件的流动的变化的相应的功能涂层，
其中，在所暴露的相对的表面的每一个上的所述功能涂层包括不同的受体物质，所述不同的受体物质被配置为与周围环境中的相应的不同的分析物物质相互作用，所述不同的受体物质与所述相应的不同的分析物物质的相互作用引起通过所述通道部件的所述电流的改变，
其中，所述装置是分析物传感器。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述分析物物质被充电，所述受体物质与所述分析物物质的相互作用将所述分析物物质定位为足够接近所述通道部件，从而所述分析物物质上的电荷引起所述电流的改变。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，在所暴露的相对的表面中的一个上的功能涂层与在所暴露的相对的表面中的另一个上的功能涂层相同或不同。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述支撑衬底、所述电极、所述通道部件、和所述功能涂层中的一个或多个被配置为基本上可逆地可变形。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述通道部件具有被配置为促进所述装置的变形的波状结构。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所暴露的相对的表面的组合表区域的50％以上包括在其上的功能涂层。
7.一种形成分析物传感器装置的方法，
所述装置包括：
通道部件；
第一电极和第二电极，被配置为使能电流从所述第一电极通过所述通道部件向所述第二电极的流动；
支撑衬底，被配置为支撑所述通道部件、所述第一电极和所述第二电极，
所述支撑衬底和所述电极中的一个或多个被配置以使得所述通道部件的一部分被悬挂以暴露所述部分的相对的表面，
所述方法包括：
将相应的功能涂层沉积在悬挂部分的所暴露的相对的表面的每一个上，所述相应的功能涂层被配置为促进电流通过所述通道部件的流动的变化，在所暴露的相对的表面的每一个上的所述功能涂层包括不同的受体物质，所述不同的受体物质被配置为与周围环境中的相应的不同的分析物物质相互作用，所述不同的受体物质与所述相应的不同的分析物物质的相互作用引起通过所述通道部件的所述电流的改变。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述方法包括：
将所述通道部件、所述第一电极和所述第二电极沉积在所述支撑衬底上，其中，所述相应的功能涂层的沉积在所述通道部件、所述第一电极和所述第二电极的沉积之前或之后执行。
9.一种计算机可读存储介质，在其上存储被配置为执行根据权利要求7或8所述的方法的计算机代码。
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