JP5583752B2

JP5583752B2 - ナノ粒子を用いた構造製造

Info

Publication number: JP5583752B2
Application number: JP2012501947A
Authority: JP
Inventors: クァンイェオル，リー
Original assignee: コリア・ユニバーシティ・リサーチ・アンド・ビジネス・ファウンデーション
Priority date: 2009-07-10
Filing date: 2010-07-05
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2030-07-05
Also published as: KR101313388B1; US20110008549A1; JP2012521306A; US8029869B2; WO2011004993A1; KR20110107867A

Description

本発明は、ナノ粒子から構造を製造する装置及び技法に関する。

ナノテクノロジは、ナノメートルの規模（すなわち、１メートルの１０億分のいくらか）の材料及びデバイスを操作及び製造することを伴う分野を指している。数百ナノメートル以下のサイズの構造（すなわち、ナノ構造）は、光応用例、電子応用例、及び磁性応用例などの幅広い用途を有する多数の新しいデバイスを創出する可能性があることにより注目を集めている。ナノ構造は、所望の光学的特性、電気的特性、及び／又は機械的特性を有する、より小型、より軽量、及び／又はより強力なデバイスの製造に用い得ると考えられてきた。しかし、そのようなデバイスの実現に成功するためには、大きな難題を克服しなければならない。ナノスケールで材料の特性及び構造を制御するために新しい改良されたツールが必要とされる。その上、そのような材料をナノ構造に組み立て、さらに、そうしたナノ構造をより複雑なデバイスに組み立てるための新しい改良されたツールが必要とされている。

＜概要＞
ナノ粒子から構造を製造する技法、及びナノ粒子から構造を製造する装置が提供される。一実施形態では、ナノ粒子から構造を製造するための少なくとも１つの装置の制御の下実行される方法は、その一部に平面を有する粒子収集デバイスの近くに第１の極性で帯電した複数のナノ粒子を供給すること、その一部に平面を有する粒子収集デバイスの平面を帯電させること、供給したナノ粒子を粒子収集デバイスの平面の少なくとも一部に収集するために、第１の極性とは反対の第２の極性で粒子収集デバイスの平面を帯電させること、ベース構造に近接するように粒子収集デバイスの平面を位置決めすること、及び粒子収集デバイスの平面上に収集されたナノ粒子をベース構造の少なくとも一部へ転写することを含む。

前述の概要は、例示に過ぎず、決して限定するものではない。上記の例示の態様、実施形態及び特徴に加えて、さらなる態様、実施形態及び特徴が、図面及び以下の詳細な説明を参照することによって明らかになろう。

構造製造装置の例示的一実施形態の略図である。図２Ａは、図１の粒子収集ユニットの例示的一実施形態の斜視図であり、図２Ｂは、図１の粒子収集ユニットの例示的一実施形態の平面図である。円形電極を備えた粒子収集ユニットの例示的一実施形態の平面図である。Ｌ形電極を備えた粒子収集ユニットの例示的一実施形態の平面図である。構造を製造する方法の例示的一実施形態の流れ図である。図６Ａ〜図６Ｄは、図５に示す方法の一部を示す一連の図である。構造製造装置の別の例示的実施形態である。構造を製造する方法の別の例示的実施形態の流れ図である。図９Ａ〜図９Ｆは、図８に示す方法の一部を示す一連の図である。

以下の詳細な説明において、本明細書の一部を形成する添付図面を参照する。添付図面では、一般に、文脈上別段の定めがない限り、同様の符号は、同様の構成要素を特定する。詳細な説明、図面及び特許請求の範囲に記載した例示的な実施形態は、限定するものではない。本明細書に提示した対象の精神及び範囲を逸脱することなく、他の実施形態を利用することができ、他の変更がなされてもよい。本明細書に全体的に記載すると共に図に示した本開示の各態様は、幅広い種類の構成で構成する、置換する、組み合わせる、分離する、かつ設計することができ、それらの全てが本明細書において明示的に企図されていることは容易に理解されよう。

幅広い用途を有する多くの新しいデバイスを創出するのに適し得る、ナノ構造など小スケール構造は、その大きさが小さいため製造するのが難しい。そのようなナノ構造を製造する際に、分子又は分子のクラスタ（すなわち、ナノ粒子）の効果的な操作が採用され得る。本開示において説明する技法は、電場を用いてナノ粒子をベース構造の所望の位置へ収集し転写する。ベース構造へ転写されたそのようなナノ粒子はさらに処理されて、ベース構造上に所望の構造を獲得し得る。いくつかの実施形態では、転写されたナノ粒子をさらに処理して、ベース構造上に１つ又は複数の薄膜を形成し得る。

図１は、構造製造装置の例示的一実施形態の略図である。図２Ａ及び図２Ｂは、図１の粒子収集ユニットの例示的一実施形態の斜視図及び平面図をそれぞれ示す。図１を参照すると、構造製造装置１００は、複数個の帯電ナノ粒子を供給するように構成される粒子供給ユニット１１０と、粒子収集ユニット１２０と、粒子供給ユニット１１０によって粒子収集ユニット１２０の（１つ又は複数の）帯電部分へ供給されるナノ粒子を収集するように粒子収集ユニット１２０の（１つ又は複数の）少なくとも一部を帯電させるように構成される帯電ユニット１３０と、粒子収集ユニット１２０によって収集したナノ粒子をベース構造へ転写するように粒子収集ユニット１２０を（例えば、ベース構造に隣接する）所望のポジション及び／又は位置に移動及び配置するように構成される操作ユニット１４０と、ベース構造へ転写されたナノ粒子を処理してベース構造上に所望のターゲット構造を形成するように構成される後処理ユニット１５０とを含み得る。

本明細書において使用する場合、ナノ粒子は、３つの空間次元のうち少なくとも１つの次元が約０．１ｎｍ〜約１０００ｎｍのサイズを有する粒子であると理解される。ナノ粒子は、様々な形状（例えば、球、円盤、棒又は管）をとり得る。有機物と無機物は共に、ナノ粒子材料として使用され得る。一実施形態では、ナノ粒子は、１種類又は複数種類の金属（例えば、鉄、ニッケル、コバルト、インジウム、スズ、又は亜鉛）、及び／又は金属化合物（例えば、金属酸化物、金属カルコゲニド、又は金属水酸化物）から作製され得る。金属酸化物の例には、酸化インジウム、酸化タングステン、酸化スズ、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、又は亜鉛スズ酸化物（ＺＴＯ）が含まれるが、これらに限定されない。別の実施形態では、ナノ粒子は、１種類又は複数種類の半導体材料から作製され得る。そのような半導体材料の例には、シリコン、炭化シリコン、ヒ化ガリウム、又はリン化インジウムが含まれるが、それらに限定されない。一実施形態では、ナノ粒子は、正又は負の表面電荷を当然ながら示し得る。別の実施形態では、ナノ粒子は、表面電荷を上に作り出すように表面活性剤又はリガンドと共にコーティングされ得る。

粒子供給ユニット１１０は、正又は負に帯電したナノ粒子を粒子収集ユニット１２０の平面に供給するための当技術分野で知られた様々な既知の技法のうち１つ又は複数を実行するように構成され得る。そのような技法の例には、吹き付け、ディッピング、又はスピニングが含まれるが、それらに限定されない。吹き付けの例では、粒子供給ユニット１１０は、粒子収集ユニット１２０に向けて複数のナノ粒子を含む溶液を有酸素的に吹き付ける（ａｅｒｏｂｉｃａｌｌｙｓｐｒａｙ）ように構成される吹き付けユニットを含み得る。ディッピングの例では、粒子供給ユニット１１０は、複数のナノ粒子を含む溶液を貯留し、粒子収集ユニット１２０を内部に受け入れるように構成される容器を含み得ると共に、適宜、容器を所望の位置に移動させるように構成される搬送ユニットを含み得る。スピニングの例では、粒子供給ユニット１１０は、複数のナノ粒子を含む溶液を粒子収集ユニット１２０の一部へスピンコートし、それによって粒子収集ユニット１２０の一部にナノ粒子溶液の均一な薄膜を形成するためにスピニングユニットを含み得る。上記溶液は、粘性を増加させるために（１種類又は複数種類の）物質（例えば、ポリマー又は糖）を含んでもよい。吹き付け、ディッピング、又はスピニング技法に必要な具体的な構成は、当技術分野でよく知られており、本明細書中でさらに説明する必要なく実施することができる。

粒子収集ユニット１２０は、粒子供給ユニット１１０によって供給される複数のナノ粒子を収集するための平面を含むように構成され得る。一実施形態では、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、粒子収集ユニット１２０は、基板２２１と、電極２２２と、を含むことができ、電極２２２は、基板２２１上に配設され、粒子供給ユニット１１０によってその上に供給される正又は負に帯電したナノ粒子を収集するための平面を有する。基板２２１は、シリコン、サファイア、ガラス、及びポリマーからなる群から選択される１種類又は複数種類の材料から作製され得る。電極２２２は、金属（例えば、アルミニウム、シリコン、銅、金、タングステン、モリブデン）、多結晶シリコン、金属酸化物（例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、亜鉛スズ酸化物（ＺＴＯ）、酸化スズ、アルミニウムもしくはインジウムをドープした酸化亜鉛、マグネシウムインジウム酸化物、ニッケルタングステン酸化物）、窒化金属（例えば、窒化ガリウム）、セレン化金属（例えば、セレン化亜鉛）、及び金属硫化物（例えば、硫化亜鉛）からなる群から選択される１種類又は複数種類の材料から作製され得る。

図２Ａ及び図２Ｂに関連してこれまで説明した粒子収集ユニット１２０は、長方形の電極２２２を含む。しかし、例示的一実施形態における粒子収集ユニットは、あらゆる任意の形状の電極を含み得ることを理解されたい。例えば、粒子収集ユニットの電極は、円形電極又はＬ形電極であってもよい。この点について、図３は、基板３２１及び円形電極３２２を備えた粒子収集ユニット３２０の例示的一実施形態の平面図を示す。また、図４は、基板４２１及びＬ形電極４２２を備えた粒子収集ユニット４２０の例示的一実施形態の平面図を示す。さらに、図２Ａ、図２Ｂ、図３及び図４に示す粒子収集ユニットは１つの電極を含むが、例示的一実施形態における粒子収集ユニットは、複数の電極を含み得ることを理解されたい。この場合、複数の電極はそれぞれ、同じ形状であっても、異なる形状であってもよい。

再び図１を参照すると、帯電ユニット１３０は、正極性又は負極性で粒子収集ユニット１２０の平面の少なくとも一部を選択的に帯電させるように構成され得る。粒子収集ユニット１２０の平面を帯電及び／又は放電することによって、帯電ユニット１３０は、粒子収集ユニット１２０が、その平面で粒子供給ユニット１１０によって供給される帯電ナノ粒子を収集し、この帯電ナノ粒子をそこから別の位置へ転写することを可能にし得る。一実施形態では、帯電ユニット１３０は、１つ又は複数の電源（例えば、電圧源）、１つ又は複数のスイッチ、及び／又は粒子収集ユニット１２０の平面を帯電／放電するように配置した１つ又は複数のワイヤを含み得る。

操作ユニット１４０は、所望の位置に粒子収集ユニット１２０を位置決めするように、粒子収集ユニット１２０を水平方向、垂直方向、及び／又は斜め方向に保持、回転、及び／又は移動するように構成され得る任意の搬送機構（例えば、ロボットアーム、モータ、コンベヤベルト、又はそれらの組合せ）を含み得るが、限定するものではない。一実施形態では、操作ユニット１４０は、任意の構造（例えば、ベース構造）の表面に近接するように粒子収集ユニット１２０を移動するように動作可能であり、電極２２２及び／又はベース構造が、電極２２２の平面に収集された帯電ナノ粒子をベース基板の表面に転写するための適切な方法で作用（例えば、帯電及び／又は放電）され得る。

後処理ユニット１５０は、ベース構造へ転写されたナノ粒子を処理してベース構造上に所望のターゲット構造（例えば、ナノ粒子材料製の薄膜）を形成するのに適した任意の処理機構を含み得るが、限定するものではない。一実施形態では、後処理ユニット１５０は、ナノ粒子を、凝集体（ｃｏｈｅｓｉｖｅｍａｓｓ）（例えば、薄膜）に凝集化するように、ナノ粒子を加熱するように構成される加熱ユニットを含んでもよい。

別の実施形態では、後処理ユニット１５０は、加熱工程中に１種類又は複数種類のガスを供給するためのガス供給ユニットをさらに含んでもよい。例えば、ガス供給ユニットは、加熱工程中に適切な雰囲気（例えば、酸化性、還元性又は不活性雰囲気）作り出すために、（１種類又は複数種類の）酸化ガス（例えば、酸素）、（１種類又は複数種類の）還元ガス（例えば、水素、一酸化炭素）、及び／又は（１種類又は複数種類の）不活性ガス（例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素）を導入し得る。加熱工程中に適切な雰囲気を作り出すことによって、所望の特性を有するよう、ナノ粒子の物理的構造及び／又は化学組成を変え得る。さらに、ナノ粒子に付着した不要な物質（例えば、表面活性剤又はリガンド）は、それによって除去され得る。本明細書中でさらに説明しなくても、所与のターゲット構造に適した処理条件（例えば、加熱温度、加熱時間、又はガスのタイプ）で動作するように加熱ユニット及びガス供給ユニットを構成することは、当業者には困難でないであろう。

いくつかの実施形態では、後処理ユニット１５０は、金属イオンを含む溶液をベース構造上のナノ粒子へ塗布するように構成される金属イオン塗布ユニットを含み得る。この金属イオンは還元されて金属粒子となり、それはベース構造上の離間したナノ粒子と結び付き、ナノ粒子を、凝集したターゲット構造（ｃｏｈｅｓｉｖｅｔａｒｇｅｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）にさらに凝集化するのを助け得る。金属イオン塗布ユニットは、金属イオン溶液をナノ粒子へ塗布するための当技術分野で知られた任意の適切な既知の技法（例えば、吹き付け又はスピンコート）を実行するように構成され得る。

図５は、構造を製造する方法の例示的一実施形態の流れ図を示す。図６Ａ〜図６Ｄは、図５に示す方法の一部を示す一連の図である。図５に示す方法は、図１に示すものと同様の構造製造装置によって実行され得る。図５を参照すると、ブロック５１０では、図６Ａに示すように、負に帯電したナノ粒子６６０（例えば、ＩＴＯ材料製のナノ粒子）が、構造製造装置の粒子供給ユニット（図示せず）によって構造製造装置の粒子収集ユニット６２０の近くに供給される。粒子収集ユニット６２０は、基板６２１と、電極６２２と、を含むことができ、電極６２２は、基板６２１上に配設され、平面を有する。一実施形態では、図６Ａに示すように、ナノ粒子６６０は、粒子収集ユニット６２０に向けてナノ粒子６６０を有酸素的に吹き付けすることによって粒子収集ユニット６２０に供給され得る。しかし、ナノ粒子６６０は、当技術分野で既知の様々な他のよく知られた技法（例えば、スピニング、スピンコーティング）のいずれかを用いることによって粒子収集ユニット６２０に供給されてもよい。

ブロック５２０では、図６Ｂに示すように、粒子収集ユニット６２０の電極６２２は、電極６２２の平面上でナノ粒子６６０を収集するよう構造製造装置の帯電ユニット（図示せず）によって正に帯電されている。図６Ｂでは、一層のナノ粒子６６０だけが、電極６２２上に収集されることが示されている。しかし、複数層のナノ粒子６６０が、電極６２２上に収集されもよいことに留意されたい。ブロック５３０では、図６Ｃに示すように、粒子収集ユニット６２０の電極６２２の平面が、ベース構造６７０の表面に近接するように、粒子収集ユニット６２０が、構造製造装置の操作ユニット（図示せず）によってあるポジションに移動される。ベース構造６７０は、この方法によって製造されるターゲット構造の基礎として効果的に役割を果たし得る任意の材料から作製され得る。

ブロック５４０では、図６Ｄに示すように、電極６２２上で収集されたナノ粒子６６０が、電極６２２及び／又はベース構造６７０を帯電又は放電することによってベース構造６７０の表面へ転写される。一実施形態では、帯電ユニットによって電極６２２が負に帯電され、ベース構造６７０の表面に向けて電極６２２上に収集されたナノ粒子６６０をはじく。本実施形態では、適宜、ベース構造６７０は、電極６２２からはじかれたナノ粒子６６０をベース構造６７０の表面に転写するのを助けるように帯電ユニットによって正に帯電されてもよい。別の実施形態では、電極６２２は、帯電ユニットによって放電されてもよく、ベース構造６７０は、帯電ユニットによって正に帯電されてもよく、それによって電極６２２上のナノ粒子６６０を引き寄せ、電極６２２上のナノ粒子６６０をベース構造６７０の表面に転写する。

ブロック５５０では、ベース構造６７０上に所望の構造又はターゲット構造を形成するために、ベース構造６７０へ転写されたナノ粒子６６０は、構造製造装置の後処理ユニットによって処理される。一実施形態では、ナノ粒子６６０は、所定の雰囲気（例えば、酸化性、還元性又は不活性雰囲気）下で所定の温度で加熱され得る。加熱工程の例には、アニール工程、焼結工程、又は焼成工程が含まれるが、これらに限定されない。例えば、ナノ粒子６６０がＩＴＯ材料から作製され、ベース構造６７０がガラスから作製される場合、ＩＴＯ材料から作製されるナノ粒子６６０をベース構造６７０上のＩＴＯ電極に凝集化するように、ナノ粒子６６０は、活性雰囲気下の約４００℃〜約１０００℃の温度で後処理ユニットの加熱ユニットによってアニールされてもよい。別の実施形態では、後処理ユニットの金属イオン塗布ユニットは、ナノ粒子６６０をＩＴＯ電極などの凝集体に凝集化するのを助けるために、金属イオンを含む溶液をベース構造６７０上のナノ粒子６６０へ塗布し得る。上述の処理技法は、説明のためのものに過ぎず、様々な知られた処理技法のいずれかが用いられてもよい。ベース構造６７０に所与のターゲット構造を形成するために適切な知られた処理技法を選択することは、当業者には困難ではないであろう。

本明細書に開示した本プロセス及び方法ならびに他のプロセス及び方法については、それらプロセス及び方法において実行される機能は、異なる順序で実行されてもよいことを当業者は理解されよう。例えば、図５に記載の方法に関するいくつかの実施形態では、ブロック５２０の動作は、ブロック５１０の動作の前に実行されてもよい。さらに、概説したステップ及び動作は、例として与えられるものに過ぎず、これらステップ及び動作の一部は任意であり、開示した実施形態の本質から逸れることなく、より少ないステップ及び動作に組み合わされてもよく、又は追加のステップ及び動作に拡張されてもよい。

これまで説明した装置及び方法は、ベース構造上に所望の電気的特性、磁気的特性、光学的特性、及び機械的特性を有するターゲット構造を製造するために用いられ得る。例えば、この装置及び方法を用いて、所望の伝導性、可撓性、及び／又は膨張率を有するように細かく調整されているベース構造上のターゲット構造（例えば、ガラス上の透明電極）を大量生産し得る。

さらに、これまで説明した装置及び方法は、収集したナノ粒子が転写されるベース構造上に直接ターゲット構造を製造するが、本開示による装置及び方法は、ベース構造が、それ自体転写されたナノ粒子を別のベース構造へ転写するための転写媒体として働くように実施し得ることを理解されたい。

図７は、構造製造装置の別の例示的実施形態を示す。図７を参照すると、構造製造装置７００は、粒子供給ユニット７１０、粒子収集ユニット７２０、帯電ユニット７３０、第１の操作ユニット７４０、後処理ユニット７５０、及び第２の操作ユニット７６０を含み得る。

粒子供給ユニット７１０、粒子収集ユニット７２０、帯電ユニット７３０、第１の操作ユニット７４０、及び後処理ユニット７５０の構造的構成及び機能は、図１に示した粒子供給ユニット１１０、粒子収集ユニット１２０、帯電ユニット１３０、操作ユニット１４０、及び後処理ユニット１５０とそれぞれ同様である。簡潔にするために、ユニット７１０〜７５０についての詳細をさらには説明しない。

第２の操作ユニット７６０は、ベース構造を所望の位置に（例えば、第２のベース構造の近くに）保持及び移動する（例えば、位置決めする）ように構成することができ、（ａ）粒子収集ユニット７２０からベース構造に前もって転写されたベース構造上の複数のナノ粒子、及び／又は（ｂ）後処理ユニット７５０によって複数のナノ粒子からすでに作製されているベース構造上のターゲット構造を第２のベース構造に転写するようになっている。一実施形態では、このベース構造は、第２のベース構造の表面エネルギーより低い表面エネルギーを有する材料から作製され得る。ベース構造の材料として使用され得る低い表面エネルギーの適切な材料には、シリコン、シリコン酸化物、石英、ガラス、又はエラストマーポリマー（例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ））が含まれるが、これらに限定されない。本実施形態では、第２の操作ユニット７６０は、第２のベース構造と接触するようにベース構造及び上部又は内部のターゲット構造を移動し、次いで、第２のベース構造からベース構造を引き離すように構成され得る。ベース構造は、第２のベース構造より低い表面エネルギーを有するので、第２の操作ユニット７６０によって実行される上記動作は、ナノ粒子、又はそれからベース構造の表面上に作製したターゲット構造を第２のベース構造の表面へ転写する。ベース構造の表面が、パターン付き表面である場合、第２の構造上の転写されたナノ粒子又はターゲット構造は、ベース構造のパターン付き表面にほぼ対応するパターンを形成し得る。

図８は、構造を製造する方法の別の例示的実施形態の流れ図である。図９Ａ〜図９Ｆは、図８に示す方法の一部を示す一連の図である、図８を参照すると、ブロック８１０では、負に帯電したナノ粒子が、構造製造装置の粒子供給ユニットによって構造製造装置の粒子収集ユニットに供給される。図９Ａは、基板９２１と、複数のナノ粒子９６０が供給される電極９２２と、を備える粒子収集ユニット９２０の断面図を示す。ブロック８２０では、粒子収集ユニット９２０の電極９２２は、構造製造装置の帯電ユニット（図示せず）によって正に帯電され、電極９２２の平面上にナノ粒子９６０を収集するようになっている。ブロック８３０では、図９Ａに示すように、電極９２２の平面がベース構造９７０のパターン付き表面に近接するように、粒子収集ユニット９２０が、構造製造装置の操作ユニット（図示せず）によってあるポジションに移動される。一実施形態では、ベース構造９７０は、ＰＤＭＳ材料で作製され得る。

ブロック８４０では、図９Ｂに示すように、電極９２２上に収集されたナノ粒子９６０が、例えば、電極９２２を負に帯電させることによってベース構造９７０のパターン付き表面へ転写される。ブロック８５０では、ベース構造９７０上の余分なナノ粒子９６０ａが除去される。この点について、図９Ｂは、ベース構造９７０から余分なナノ粒子９６０ａを取り除く前の、ベース構造９７０のパターン付き表面上に余分なナノ粒子９６０ａを有するベース構造９７０を示し、図９Ｃは、ベース構造９７０から余分なナノ粒子９６０ａを除去した後のベース構造９７０を示す。一実施形態では、余分なナノ粒子９６０ａは、適切な研磨装置を用いて余分なナノ粒子９６０ａを払い落すことによって除去され得る。

ブロック８６０では、図９Ｄに示すように、ベース構造９７０のパターン付き表面上のナノ粒子９６０は、構造製造装置の後処理ユニットによって処理（例えば、アニール）されて、ナノ粒子９６０からターゲット構造９８０を形成する。ブロック８７０では、ベース構造９７０のパターン付き表面上のターゲット構造９８０は、第２のベース構造の表面へ転写される。例えば、図９Ｅに示すように、ベース構造９７０及びその中のターゲット構造９８０は、構造製造ユニットの第２の操作ユニット（図示せず）によって第２のベース構造９９０に接触するように移動されることができ、その後、図９Ｆに示すように、ベース構造９７０は、第２の操作ユニットによって第２のベース構造９９０から引き離され得る。

図８に概説したステップ及び動作は、例として与えられるものに過ぎず、これらステップ及び動作の一部は任意であってもよく、開示した実施形態の本質から逸れることなく、より少ないステップ及び動作に組み合わされてもよく、又は追加のステップ及び動作に拡張されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、図８中のブロック８５０及び／又はブロック８６０に関する動作は、省略されてもよい。さらに、ブロック８７０に関しては、図９Ｅ及び図９Ｆに関して示す技法以外の知られた技法が、本開示の精神から逸脱することなく用いられてもよい。

本開示は、本出願に記載した特定の実施形態の用語に限定されるものではなく、種々の態様を例示するものと意図される。当業者に明らかであるような多くの修正形態及び変更形態が、本開示の精神及び範囲から逸脱することなくなされ得る。本開示の範囲内の機能的に均等な方法及び装置が、本明細書に列挙されたものに加えて、前述の記載から当業者に明らかであろう。そのような修正形態及び変更形態は、添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれるものとする。本開示は、添付の特許請求の範囲の用語によってのみ限定されるべきであり、均等の全範囲と共に、それらに対してそうした特許請求の範囲は権利付与される。本開示は、特定の方法、試薬、化合物、組成物又は生体系に限定されるものではなく、当然ながら変更可能であることを理解されたい。本明細書において使用される専門用語は、特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、限定するものではないことも理解されたい。

本明細書中の実質的にあらゆる複数形及び／又は単数形の用語の使用に関しては、当業者は、文脈及び／又は用途に合うように、複数形から単数形へ及び／又は単数形から複数形へ変換することができる。種々の単数／複数の置換が、理解しやすいように本明細書に明示的に記載され得る。

一般に、本明細書中、特に添付の特許請求の範囲（例えば、添付の特許請求の範囲の本体部）中で使用する用語は、一般に、「オープン（ｏｐｅｎ）」な用語として意図される（例えば、用語「含む、備える（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、「を含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｂｕｔｎｏｔｌｉｍｉｔｅｄｔｏ）」と解釈されるべきであり、用語「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、「少なくとも〜を有する（ｈａｖｉｎｇａｔｌｅａｓｔ）」と解釈されるべきであり、用語「含む、備える（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」は、「を含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｅｓｂｕｔｉｓｎｏｔｌｉｍｉｔｅｄｔｏ）」と解釈されるべきであるなど）ことが当業者によって理解されよう。さらに、クレームの記載の導入が特定の個数を意図する場合、そうした意図は、当該クレームにおいて明示的に記載され、そのような記載がない場合、そうした意図も存在しないことが当業者によって理解されよう。例えば、理解を助けるものとして、後述の添付の特許請求の範囲は、導入句「少なくとも１つの（ａｔｌｅａｓｔｏｎｅ）」及び「１つ又は複数の（ｏｎｅｏｒｍｏｒｅ）」の使用を含んでクレームの記載を導入する場合がある。しかし、そうした句の使用は、同一のクレームが、導入句「１つ又は複数の」又は「少なくとも１つの」、及び「ａ」又は「ａｎ」などの不定冠詞を含むときでも、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」によるクレームの記載の導入が、そのようなクレームの記載の導入を含む任意の特定のクレームを、そのような記載事項をただ１つ含む実施形態に限定することを示唆していると解釈されるべきではない（例えば、「ａ」及び／又は「ａｎ」は、「少なくとも１つの」又は「１つ又は複数の」を意味すると解釈されるべきである）。同じことが、定冠詞を使用してクレームの記載を導入する場合にも当てはまる。加えて、クレームの記載の導入においてある特定の数が明示的に記載されている場合でも、そうした記載は、少なくとも記載した数を意味すると解釈されるべきであることが、当業者には理解されよう（例えば、他の修飾語を用いずに「２つの記載事項」をただ記載するときは、少なくとも２つの記載事項、又は２つ以上の記載事項を意味する）。さらに、「Ａ、Ｂ及びＣなどのうち少なくとも１つ」に類する表記が使用されている場合には、一般に、そのような構成は、当業者がその表記を理解するであろう意味で意図される（例えば、「Ａ、Ｂ及びＣのうち少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢの両方、ＡとＣの両方、ＢとＣの両方、及び／又はＡとＢとＣとを全て、などを有するシステムを含むが、これらに限定されるものではない）。「Ａ、Ｂ及びＣなどのうち少なくとも１つ」に類する表記が使用されている場合には、一般に、そのような構成は、当業者がその表記を理解するであろう意味で意図される（例えば、「Ａ、Ｂ及びＣのうち少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢの両方、ＡとＣの両方、ＢとＣの両方、及び／又はＡとＢとＣとを全て、などを有するシステムを含むが、これらに限定されるものではない）。さらに、２つ以上の択一的用語を表す実質的にあらゆる離接語及び／又は離接句は、詳細な説明、特許請求の範囲、図面のどこにあっても、これら用語の一方（ｏｎｅｏｆｔｈｅｔｅｒｍｓ）、これら用語のどちらか（ｅｉｔｈｅｒｏｆｔｈｅｔｅｒｍｓ）、又は両方の用語（ｂｏｔｈｔｅｒｍｓ）を含む可能性を意図すると理解されるべきであることが、当業者には理解されよう。例えば、「Ａ」又は「Ｂ」という句は、「Ａ」又は「Ｂ」、あるいは「ＡかつＢ」の可能性を含むことが理解されよう。

さらに、本開示の特徴又は態様が、マーカッシュ群の観点で記載されている場合、本開示は、マーカッシュ群の複数の要素のうちの任意の個々の要素又はサブグループの観点でもそれによって記載されていることを当業者は理解するであろう。

当業者に理解されるように、記述することなど、いずれか及び全ての目的のため、本明細書に開示した全ての範囲は、任意の及び全部の可能性がある部分的範囲及びその部分的範囲の組合せも包含する。任意の挙げた範囲は、同一の範囲が、少なくとも二等分、三等分、四等分、五等分、十等分などに分解されることを十分に説明し、それらを十分に可能にするものとして容易に認識できよう。限定されない例として、本明細書に述べた各範囲は、３分の１の下側、３分の１の中央、及び３分の１の上側などに容易に分解することができる。また、当業者に理解されるように、「まで」、「少なくとも」等などの全ての文言は、記載した数を含むと共に、上記の部分的範囲に続いて分解できる範囲を指している。最後に、当業者によって理解されるように、ある範囲は、各個々の要素を含む。したがって、例えば、１〜３個のセルを有する群は、１個、２個又は３個のセルを有する群を指す。同様に、１〜５個のセルを有する群は、１個、２個、３個、４個又は５個のセルを有する群を指すなどである。

前述より、本開示の種々の実施形態を例示の目的で本明細書に記載してきたが、種々の修正形態が本開示の範囲及び精神から逸脱することなくなされてもよいことが理解されよう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は、限定するものではなく、その実際の範囲及び精神は、添付の特許請求の範囲によって示されている。

Claims

金属及び／又は金属化合物からなるナノ粒子から構造を製造する少なくとも１つの装置の制御の下で実行される方法であって、
その一部に平面を有する粒子収集デバイスの近くに第１の極性で帯電した複数のナノ粒子を供給すること、
供給した前記ナノ粒子を前記粒子収集デバイスの前記平面の少なくとも一部に収集するために、前記第１の極性とは反対の第２の極性で前記粒子収集デバイスの前記平面を帯電させること、
ベース構造に近接するように前記粒子収集デバイスの前記平面を位置決めすること、
前記粒子収集デバイスの前記平面上に収集された前記ナノ粒子を前記ベース構造の少なくとも一部へ転写すること、及び
前記ベース構造へ転写された前記ナノ粒子を加熱し、前記ベース構造上に電極を形成すること、
を含み、
前記加熱することの前に、前記ベース構造へ転写された前記ナノ粒子へ金属イオンを含む溶液を塗布し、前記ナノ粒子の凝集を促進させることをさらに含む、方法。
前記転写することが、前記第１の極性で前記粒子収集デバイスの前記平面を帯電させることを含む、請求項１に記載の方法。
前記転写することが、前記第２の極性で前記ベース構造を帯電させることをさらに含む、請求項２に記載の方法。
前記転写することが、前記第２の極性で前記ベース構造を帯電させること、及び前記第２の極性の前記粒子収集デバイスの前記平面を放電することを含む、請求項１に記載の方法。
前記供給することが、前記粒子収集デバイスの近くに前記複数のナノ粒子を吹き付けることを含む、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
前記供給することが、前記複数のナノ粒子を含む溶液中に前記粒子収集デバイスを浸漬することを含む、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
前記供給することが、前記複数のナノ粒子を含む溶液を前記粒子収集デバイスの前記平面の少なくとも一部へスピンコートすることを含む、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
前記ナノ粒子を前記ベース構造から別のベース構造に転写することをさらに含む、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
前記ベース構造が、シリコン、シリコン酸化物、石英、ガラス、又はエラストマーポリマーからなる群から選択される材料で作製される、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法。
前記粒子収集デバイスが、
基板と、
前記基板上に配設されると共に前記平面を画定する電極と
を備える、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法。
前記平面を画定する電極が、金属、金属酸化物、窒化金属、セレン化金属、金属硫化物、及び多結晶シリコンからなる群から選択される材料で作製される、請求項１０に記載の方法。
前記ナノ粒子が、酸化インジウム、酸化タングステン、酸化スズ、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、及び亜鉛スズ酸化物（ＺＴＯ）からなる群から選択される材料で作製される、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の方法。
前記供給することが、少なくとも１種類のリガンドで前記複数のナノ粒子をコーティングすることを含む、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
構造を製造する装置であって、
平面を有し、第１の極性で帯電した金属及び／又は金属化合物からなる複数のナノ粒子を前記平面上で収集する粒子収集ユニットと、
前記第１の極性、又は前記第１の極性とは反対の第２の極性で前記粒子収集ユニットの前記平面の少なくとも一部を選択的に帯電させるように構成される帯電ユニットと、
ベース構造に近接するように前記粒子収集ユニットの前記平面を配置するように構成される操作ユニットと、
を備え、
前記複数のナノ粒子が前記粒子収集ユニットの近くに供給されるときには、供給した前記ナノ粒子を前記粒子収集ユニットの一部にある前記平面上へ収集するように、前記帯電ユニットが、前記第２の極性で前記粒子収集ユニットの前記平面の少なくとも前記一部を帯電させるように構成され、前記操作ユニットによって前記平面が前記ベース構造に近接するときには、前記平面上で収集された前記ナノ粒子を前記ベース構造へ転写するように、前記第１の極性で前記平面を帯電させるように構成され、
前記ベース構造へ転写された前記複数のナノ粒子を加熱し、前記ベース構造上に電極を形成するよう構成される加熱ユニットと、
前記加熱ユニットが前記複数のナノ粒子を加熱する前に、前記ベース構造へ転写された前記複数のナノ粒子へ金属イオンを含む溶液を塗布し、前記ナノ粒子の凝集を促進させるように構成された金属イオン供給ユニットと、
をさらに備える装置。
前記粒子収集ユニットが、
基板と、
前記基板上に配設されると共に前記平面を画定する電極とを備える、請求項１４に記載の装置。
前記複数のナノ粒子を前記粒子収集ユニットの前記平面へ供給するように構成される粒子供給ユニットをさらに備える、請求項１４又は１５に記載の装置。
前記粒子供給ユニットが、前記粒子収集ユニットの近くに前記複数のナノ粒子を吹き付けるように構成される、請求項１６に記載の装置。
前記粒子供給ユニットが、
前記複数のナノ粒子を含む溶液を内部に貯留するように構成される容器と、
前記粒子収集ユニットを前記複数のナノ粒子を含む前記溶液中に浸すように構成される搬送ユニットと、
を備える、請求項１６に記載の装置。
前記粒子供給ユニットが、前記複数のナノ粒子を含む溶液を前記粒子収集ユニットの前記平面の少なくとも一部へスピンコートするように構成される、請求項１６に記載の装置。
前記ベース構造へ転写された前記複数のナノ粒子を別のベース構造へ転写するように構成される第２の操作ユニットをさらに備える、請求項１４ないし１９のいずれか１項に記載の装置。