JP2012511705A - 層を貫通するナノ構造を形成する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
基板を用意するステップと、
基板上に、少なくとも1つの開口部を有するパターン化層を形成し、開口部を通じて基板の表面は露出するようにしたステップと、
基板上にエピタキシャル層を、開口部から垂直に、およびパターン化層を横切って横方向に成長させるステップと、
エピタキシャル層が、基板の露出領域上に形成され、エピタキシャル層が、実質的にパターン化層を横切って合体しないように、エピタキシャル層の横方向成長を維持するステップと、
エピタキシャル層がパターン化層の上に存在しない領域で、パターン化層を少なくとも部分的に除去して、ナノ構造をエピタキシャル層内に形成するステップとを含む。
電磁放射線を第1主面方向のナノ構造に向けるステップと、
ナノ構造を通るように分子を移動させるステップと、
第2主面からナノ構造を出射する電磁放射線を検出し、電磁放射線のナノ構造の透過は、少なくともナノ構造における表面プラズモンポラリトンの励起によって生じるようにしたステップとを含む。
電磁放射線を第1主面方向のナノ構造へ方向付けるステップと、
ナノ構造を通るように分子を移動させるステップと、
第2主面からナノ構造を出射する電磁放射線を検出し、電磁放射線のナノ構造の透過は、少なくともナノ構造における表面プラズモンポラリトンの励起によって生じるようにしたステップ。
遷移は、最大3つの効果、即ち、表面プラズモン、光の透過、および再放射の組み合わせである。表面プラズモンは、結合した細孔/中空システム内で表面プラズモンポラリトンに変換される自由空間電磁放射線(作用する放射線)に関する。細孔におけるダイポール励起は放射性減衰し、増強透過を生じる。よって、電磁放射線のナノ構造の透過(または増強透過)は、少なくともナノ構造での表面プラズモンポラリトンの励起によって生じる。
Claims (31)
- 基板と、その上に存在する層と、前記層を貫通するナノ構造とを備えるデバイスであって、
ナノ構造は、分析される分子が通過可能なナノスケールの通路を規定し、
ナノ構造は、断面図において実質的に三角形状を有するデバイス。 - 該層は、前記ナノ構造に向き合う結晶ファセットが設けられたエピタキシャル層である請求項1記載のデバイス。
- 基板は、前記ナノ構造と整列した貫通孔を備える請求項1または2記載のデバイス。
- 第1結晶ファセットおよび第2結晶ファセットが、ナノ構造の反対側に存在し、傾斜壁を有するナノ構造を規定するようにした請求項2記載のデバイス。
- 更なる結晶ファセットが、第1ファセットおよび第2ファセットに隣接して存在し、第1ファセットおよび第2ファセットに隣接した1組の更なる結晶ファセットが、ナノ構造に隣接した制限体積を規定するようにした請求項4記載のデバイス。
- ナノ構造は、第1制限体積および第2制限体積内で横方向に存在し、該体積は、ナノ構造周りで対称である形状を有する請求項5記載のデバイス。
- エピタキシャル層の第1結晶部分と第2結晶部分との間に存在するアクセスチャネルをさらに備え、アクセスチャネルはナノ構造まで延びている請求項2〜4のいずれかに記載のデバイス。
- ナノ構造は、エピタキシャル層の第1結晶部分周りに延びており、プラズモン共鳴装置として機能するリング形状ナノ構造を提供するようにした請求項2〜4のいずれかに記載のデバイス。
- 場閉じ込め構造が、ナノ構造内に電磁ホットスポットを作成する前記形状によって規定される請求項1〜8のいずれかに記載のデバイス。
- デバイスの第1面および/または反対側の第2面上に、少なくとも1つのナノアンテナをさらに備え、前記面は基板を通る面に平行であり、前記ナノアンテナは表面プラズモン波をナノ構造へ誘導する働き、および/またはナノ構造から出射した光を検出器へ伝送する働きをするようにした請求項1〜9のいずれかに記載のデバイス。
- 貫通ナノ構造は、調整可能な貫通ナノ構造である請求項1〜10のいずれかに記載のデバイス。
- エピタキシャル層は、圧電性材料を備えた層であり、
圧電層の変形およびそれに伴うナノ構造の変形のために、圧電層と動作連結した少なくとも1つの電極を備えた請求項11記載のデバイス。 - 基板と、その上に存在する圧電層と、圧電層と動作連結する電極と、前記圧電層を貫通する調整可能なナノ構造とを備えるデバイスであって、
ナノ構造は、分析される分子が通過可能なナノスケールの通路を有し、
ナノ構造は、圧電層の変形のために、電極への電圧の印加によって調節可能であるようにしたデバイス。 - 放射線を第1面からナノ構造に作用させる電磁放射線源と、
ナノ構造を通るように分子を移動させるための手段と、
第1面とは反対側にある第2面から遠方へナノ構造を出射する電磁放射線を検出するための検出ユニットとをさらに備え、
電磁放射線のナノ構造の透過は、少なくともナノ構造における表面プラズモンポラリトンの励起によって生じるようにした請求項1〜13のいずれかに記載のデバイスを備える装置。 - 基板と、基板上のパターン化したエピタキシャル層と、前記エピタキシャル層を貫通するナノ構造と、ナノ構造の下にある基板を貫通した開口部とを備え、
エピタキシャル層の一部の傾斜側壁は、前記貫通ナノ構造の幅に面し、該幅を制限するようにしたデバイスの使用方法であって、
分子がナノ構造を通過するようにするステップと、
分子を特性評価するステップとを含む方法。 - 光が結合して第1面からナノ構造内へ入り、分子は、ナノ構造内の表面プラズモン波の励起を使用して光学的に特性評価されるようにした請求項15記載の方法。
- 特性評価は、少なくとも前記励起によって生じた、ナノ構造を透過して第2面に至る電磁放射線をベースとする請求項15記載の方法。
- ナノ構造は、ナノ構造を通過するサンプル材料の通路を、一度に単一分子に制限するように構成された請求項15または16記載の方法。
- エピタキシャル層は圧電性材料を備え、貫通ナノ構造の内径を所定の値へ調整するために、所定の電圧が圧電性材料に印加されるようにした請求項15記載の方法。
- 基板、基板上のパターン化したエピタキシャル層、前記エピタキシャル層を貫通するナノ構造、およびナノ構造の下にある基板を貫通する開口部を備え、エピタキシャル層は圧電性材料を備えるようにしたデバイスの使用方法であって、貫通ナノ構造の変形のために圧電性材料に所定の電圧を印加するステップを含む方法。
- 変形は、貫通ナノ構造の内径を所定の値に調整することである請求項20記載の方法。
- 層を貫通するナノ構造を形成する方法であって、
基板を用意するステップと、
基板上に、少なくとも1つの開口部を有するパターン化層を形成し、開口部を通じて基板の表面は露出するようにしたステップと、
基板上にエピタキシャル層を、開口部から垂直に、およびパターン化層を横切って横方向に成長させるステップと、
エピタキシャル層が、基板の露出領域上に形成され、エピタキシャル層が、実質的にパターン化層を横切って合体しないように、エピタキシャル層の横方向成長を維持するステップと、
エピタキシャル層がパターン化層の上に存在しない領域で、パターン化層を少なくとも部分的に除去して、ナノ構造をエピタキシャル層内に形成するステップと、
エピタキシャル層の一部を形成するナノ構造の下にある基板を取り除くステップとを含む方法。 - ナノ構造は、ナノ構造を通過するサンプル材料の通路を、一度に単一分子に制限するように構成された請求項22記載の方法。
- パターン化層は、基板の一部を露出する開口部のパターンを有する請求項22または23記載の方法。
- エピタキシャル層は、横方向過成長により成長する請求項22記載の方法。
- 過成長ステップは、横方向成長対垂直成長の比が、1/20〜20の範囲にあるように選択された請求項22記載の方法。
- エピタキシャル層は、圧電性材料を備える層であり、
圧電層と動作連結した少なくとも1つの電極を設けるステップをさらに含む請求項22記載の方法。 - パターン化層は、形成されるエピタキシャル層の材料の結晶方向に平行に整列する縞状開口部を備え、エピタキシャル層は、エピタキシャル層内で結晶ファセットと一緒に形成され、結晶ファセットは、前記結晶方向に平行な平面に現れるようにした請求項22記載の方法。
- 第1縞状開口部および第2縞状開口部は列状に存在し、パターン化層の壁形状部分によって相互に分離しており、前記壁形状部分は、ナノ構造のための位置を規定するようにした請求項22記載の方法。
- 第1主面および第2主面を有し、第1主面と第2主面との間に薄膜貫通ナノ構造を有する薄膜であって、該ナノ構造は、薄膜に渡って変化する直径を有し、断面図において実質的に三角形状を有するナノ細孔を備えるようにした薄膜と、
放射線を第1主面方向のナノ構造に作用させる電磁放射線源と、
ナノ構造を通るように分子を移動させるための手段と、
第2主面からナノ構造を出射する電磁放射線を検出する検出ユニットとをさらに備え、電磁放射線のナノ構造の透過は、少なくともナノ構造における表面プラズモンポラリトンの励起によって生じるようにした装置。 - 第1主面および第2主面を有し、第1主面と第2主面との間に薄膜貫通ナノ構造を有する薄膜であって、該ナノ構造は、薄膜に渡って変化する直径を有し、断面図において実質的に三角形状を有するナノ細孔を備えるようにした薄膜の使用方法であって、
電磁放射線を第1主面方向のナノ構造に向けるステップと、
ナノ構造を通るように分子を移動させるステップと、
第2主面から遠方へナノ構造を出射する電磁放射線を検出し、電磁放射線のナノ構造の透過は、少なくともナノ構造における表面プラズモンポラリトンの励起によって生じるようにしたステップとを含む方法。
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