JP5606905B2 - 配向させたナノワイヤーおよび他の電気的素子をプリントするための方法およびシステム - Google Patents
配向させたナノワイヤーおよび他の電気的素子をプリントするための方法およびシステム Download PDFInfo
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Description
本発明は、ナノ構造体に関するものであり、さらに詳細には、配向させたナノ構造体および電気的素子の堆積に関するものである。
ナノワイヤーのようなナノ構造体は、全く新規の次世代電子デバイスを実現する可能性を有している。ナノ構造体に基づいたこの次世代電子デバイスの出現を主に妨げているものは、基板などの様々な表面に、ナノ構造体を効果的に配向して堆積させる能力である。懸濁液中に懸濁されたナノワイヤーを電界によって配向させることは可能であるが、現在の技術を広面積の基板に拡張させることについては、厳しく制限されている。同様に、集積回路、ダイ、光学部品等の電気的素子を堆積させる現在の技術も、広面積の基板に良好に拡張することはできない。
ナノ構造体を使用可能な電子デバイスを大きなアレイとして製造することに適した、ナノ構造体および他の電気的素子の質の高い堆積を実現するシステムおよび方法が必要とされている。
ナノワイヤーを表面に成長させるための方法およびシステムについて説明する。典型的な一態様では、ナノワイヤーを１つの電極対に近接するように供給する。電極対の２つの電極によって電界を発生させることにより、ナノワイヤーをこれらの電極に関連付ける。電極対を転写対象となる目標面の領域に位置合わせする。ナノワイヤーを電極対からその領域に堆積させる。
また、様々な方法で、ナノワイヤーを上記領域に堆積させることが可能である。例えば、パッシブ力もしくはアクティブ力、または、これらの力を組み合わせて用いて、ナノワイヤーを、電極から転写対象となる目標面まで移動させてもよい。その力の例には、電界（ＡＣおよび／またはＤＣ）、真空力、静電力、重力、および／または、他の力が含まれる。
第１の実施例では、電極対を転写表面に形成することが可能である。この転写表面は、第１電荷を有するように構成されている。第１電荷は、ナノワイヤーに静電反発力を印加する（例えばナノワイヤーは、第１電荷と同じ電荷を有していてよい）。これらの電極によって発生した電界は、この静電反発力に反発して、ナノワイヤーを転写表面に引き付ける。例えば、その電界に交流（ＡＣ）電界によるバイアスをかけて、ナノワイヤーを転写表面に引き付ける。電界を低くして（完全に取り除くことも含まれる）、ナノワイヤーが、第１電荷の静電反発力によって転写対象となる目標面の方に移動することを可能にする。
他の一実施例では、転写対象となる目標面は、第１電荷とは反対の電荷である第２電荷を有している。第２電荷の静電引力は、ナノワイヤーを転写対象となる目標面まで引き付ける。この静電引力を増大させるためには、ナノワイヤーと転写対象となる目標面との間隔を狭めることが好ましい。
他の一実施例では、転写表面を（例えば超音波で）振動させ、第２電荷の静電引力が、ナノワイヤーを転写対象となる目標面の方に引き付けることを可能にする。
他の一実施例では、転写対象となる目標面から転写表面に真空を印加して、ナノワイヤーを転写対象となる目標面の方に移動させる。例えば、真空は、ナノワイヤーが入った溶液を、転写対象となる目標面の方に引き込むことが可能である。この溶液の流れが、ナノワイヤーを転写対象となる目標面の方に引き寄せる。
他の一実施例では、転写対象となる目標面に関連付けられた第２電界を発生させて、ナノワイヤーを、転写対象となる目標面の方に引き付ける。
本発明の他の一態様として、ナノワイヤーを転写対象となる目標面に成長させるためのシステムについて説明する。このシステムは、転写表面を備える筐体、転写表面上に形成された電極対、電極対に近接するように供給された複数のナノワイヤーを含む懸濁液、信号発生器、および、位置合わせ機構を有している。信号発生器は、電極対に結合されている。信号発生器は、電気信号を供給して、電極対の２つの電極に電界を発生させ、これらの電極に複数のナノワイヤーを関連付けることが可能なように構成されている。位置合わせ機構は、電極対を転写対象となる目標面の領域に位置合わせして、ナノワイヤーを電極対からその領域に堆積させることが可能なように構成されている。
本発明の他の一態様では、本明細書の他の箇所でナノワイヤーについて説明した方法と同様の方法で、電気的素子を表面に転写する。複数の態様では、１つまたは複数の電気的素子を、転写表面の１つの電極対に近接するように供給する。電極対に電圧を印加することによって、この電極対に１つの電気的素子を関連付ける。次に、この電気的素子を電極対から転写対象となる目標面に堆積させる。
本発明の他の一態様では、ナノワイヤー等のナノ構造体を、転写対象となる目標面に転写する。１つのプリントヘッドの転写表面を、転写対象となる目標面の近傍に配置する。この転写表面に１つのナノワイヤーを関連付ける。転写表面と転写対象となる目標面との間隔を狭める。転写表面と転写対象となる目標面との間隔を狭める間に、流体を、転写表面と転写対象となる目標面との間から転写表面内の１つまたは複数の開口部の中に受け入れる。流体が開口部の中に流入することによって、ナノワイヤーにかかる剪断力が小さくなる。ナノワイヤーを、転写表面から転写対象となる目標面に堆積させる。
本発明のさらに他の一態様では、ナノワイヤー等のナノ構造体を、転写対象となる目標基板に転写する。ナノワイヤー転写システムは、関連付けステーション、プリントステーション、および清浄化ステーションを有している。関連付けステーションは、複数のプリントヘッドを受け入れ、受け入れた複数のプリントヘッドの転写表面それぞれにナノ構造体を関連付けるように構成されている。プリントステーションは、転写対象となる目標基板と、複数のプリントヘッドのうちの少なくとも１つのプリントヘッドとを受け入れ、受け入れたプリントヘッドから転写対象となる目標基板の表面の複数の領域に、ナノ構造体を転写するように構成されている。清浄化ステーションは、プリントステーションから複数のプリントヘッドを受け入れ、受け入れた複数のプリントヘッドを清浄化するように構成されている。
複数の態様において、プリントステーションは、ナノ構造体の転写を、「ウェット」転写または「ドライ」転写として行うように構成されていてもよい。
他の一態様では、ナノワイヤー転写システムは、検査ステーションを備えていてもよい。検査ステーションは、複数のプリントヘッドの転写表面を検査し、この検査に基づいて、複数のプリントヘッドのうちの少なくとも１つのプリントヘッドを選択するように構成されている。プリントステーションは、選択された少なくとも１つのプリントヘッドからナノ構造体を転写するように構成されていてよい。
さらに他の一態様では、ナノワイヤー転写システムは、修復ステーションを備えていてもよい。修復ステーションは、転写対象となる目標基板の表面の複数の領域に転写されたナノ構造体を検査するように構成されている。修復ステーションは、修復の必要があるナノ構造体の構造を特定した場合には、その構造を修復するように構成されている。
さらに他の一態様では、ナノワイヤー転写システムは、プリントヘッド乾燥ステーションおよび修復ステーションを備えていてもよい。プリントヘッド乾燥ステーションは、複数のプリントヘッドの転写表面に関連付けられたナノ構造体を乾燥するように構成されている。修復ステーションは、乾燥させた転写表面の検査を行うように構成されている。修復ステーションは、１つの転写表面に関連付けられたナノ構造体のうち、修復の必要があるナノ構造体の構造を特定した場合には、特定されたナノ構造体の構造を修復するように構成されている。プリントヘッド乾燥ステーションは、プリントステーションにおいて、ナノワイヤーのドライ転写を行うことを可能にする。
さらに他の一態様では、ナノワイヤー転写システムは、パネル乾燥ステーションを備えていてもよい。パネル乾燥ステーションは、転写対象となる目標基板の表面の複数の領域に転写されたナノ構造体を乾燥させるように構成されている（例えば、プリントステーションによってナノワイヤーのウェット転写が行われる場合）。
以下に、本発明の他の実施形態、特徴、および利点、並びに、本発明の様々な実施形態の構造および動作を、添付の図面を参照しながら、さらに詳細に説明する。
添付の図面を参照しながら本発明について説明する。図面では、同様の参照番号は、同一または同様の機能を有する部材を示している。部材が初出する図面は、その参照番号の最も左の桁によって示されている。
ここで、添付の図面を参照しながら、本発明について説明する。図面では、同様の参照番号は、同一または同様の機能を有する部材を示している。また、参照番号の最も左の桁は、当該参照番号が初出した図面を特定している。
ここで図面を参照しながら説明する特定の形態は、本発明の実施例であって、本発明の範囲を多少なりとも制限することを意図するものではないことは明らかであろう。実際には、簡潔にするために、従来の、電子機器と、製造方法と、半導体素子と、ナノワイヤー（ＮＷ）技術、ナノロッド技術、ナノチューブ技術およびナノリボン技術と、システムの他の機能面（およびこのシステムの個々の動作部材）とについては、ここでは詳細に説明しない。また、簡潔にするために、ここでは本発明をナノワイヤーに関連させて説明する場合が多い。
また、ナノワイヤーについて頻繁に言及しているが、ここに記載する技術は、他のナノ構造体、例えば、ナノロッド、ナノチューブ、ナノテトラポッド、ナノリボン、および／または、これらを組み合わせたものにも適用可能であることは明らかであろう。さらに、ここに記載する製造技術を用いて、任意の種類の半導体デバイス、および、他の種類の電子部品を形成可能であることも明らかであろう。さらにこの技術は、電気的システム、光学的システム、家庭用電化製品、産業電子機器、ワイヤレスシステム、宇宙応用、または、他の任意の用途にも好適であろう。
ここで用いるように、「アスペクト比」とは、ナノ構造体の第１軸の長さを、ナノ構造体の第２軸の長さと第３軸の長さとの平均で割ったものであり、これら第２軸および第３軸は、長さが互いにほぼ同一な２つの軸である。例えば、完全なロッドのアスペクト比は、その長軸の長さを、当該長軸に垂直な（当該長軸の法線上の）断面の直径で割ったものである。
「ヘテロ構造」という用語は、ナノ構造体に関して用いられる場合には、少なくとも２つの異なる、および／または、区別可能な材料の種類によって特徴付けられるナノ構造体を指す。典型的には、ナノ構造体のある領域が第１材料の種類を含む一方、ナノ構造体の第２領域は第２材料の種類を含む。特定の実施形態では、ナノ構造体は、第１材料から成るコアと、第２材料（または第３材料等）から成る少なくとも１つのシェルとを含んでいる。これらの異なる材料の種類は、例えば、ナノワイヤーの長軸の周りに、分枝状のナノ結晶のアームの長軸の周りに、または、ナノ結晶の中心に放射状に分散されている。シェルは、シェルと看做される近傍の物質、または、ヘテロ構造と看做されるナノ構造体を完全に覆っている必要はない。例えば、１材料のコアを第２材料が小島状に覆うことによって特徴付けられるナノ結晶は、ヘテロ構造といえる。他の実施形態では、異なる種類の材料が、ナノ構造体中の異なる位置に分散されている。例えば、ナノワイヤーの主軸（長軸）に沿って、または、分枝状のナノ結晶のアームの長軸に沿って、複数種類の材料が分散されていてもよい。ヘテロ構造内の異なる領域が、完全に異なる材料を含んでいてもよいし、または、この異なる領域が１つの基材を含んでいてもよい。
ここで用いるように、「ナノ構造体」とは、約５００ｎｍ未満（例えば約２００ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、または、さらに約２０ｎｍ未満）の寸法を有する、少なくとも１つの領域または特徴的な寸法を有する構造体である。典型的には、この領域または特徴的な寸法は、ナノ構造体の最も小さい軸に沿ったものである。このような構造体の例には、ナノワイヤー、ナノロッド、ナノチューブ、分枝状のナノ結晶、ナノテトラポッド、トライポッド、バイポッド、ナノ結晶、ナノドット、量子ドット、ナノ粒子、分枝状のテトラポッド（例えば、無機デンドリマー）等が含まれる。ナノ構造体は、材料特性においてほぼ均一であってもよく、特定の実施形態では異質であってもよい（例えばヘテロ構造）。ナノ構造体は、例えば、ほぼ結晶質、ほぼ単結晶質、多結晶質、アモルファスであるか、または、これらの組み合わせであってもよい。一形態では、ナノ構造体の３つの寸法は、それぞれ約５００ｎｍ未満であり、例えば、それぞれ約２００ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、または、さらに約２０ｎｍ未満の寸法であってもよい。
本明細書に用いるように、「ナノワイヤー」という用語は、概して、任意の細長い導電性材料または半導電性材料（または、本明細書に記載する他の材料）を指すものであり、この材料の少なくとも１つの断面の寸法は、５００ｎｍ未満、好ましくは、約１００ｎｍであるか、または、約１００ｎｍ未満であると共に、アスペクト比（長さ：幅）は１０よりも大きい、好ましくは５０よりも大きい、より好ましくは１００よりも大きい。本発明の方法およびシステムの実施に際して用いられる典型的なナノワイヤーは、長さが数十ミクロン（例えば、約１０、２０、３０、４０、５０ミクロンなど）であり、直径は約１００ｎｍである。
本発明のナノワイヤーは、材料特性において、ほぼ均一であってもよいし、または、特定の実施形態では、異質（例えばナノワイヤーヘテロ構造）であってもよい。このナノワイヤーは、基本的に、任意の好都合な１つの材料または複数の材料から製造されていてもよく、例えば、ほぼ結晶質、ほぼ単結晶質、多結晶質、または、アモルファスであってもよい。ナノワイヤーは、可変の直径を有していてもよいし、または、ほぼ均一な直径を有していてもよい。すなわち、ほぼ均一な直径とは、最も変動が大きい領域に対して、および、少なくとも５ｎｍ（例えば、少なくとも１０ｎｍ、少なくとも２０ｎｍ、または、少なくとも５０ｎｍ）の線寸法に対して、約２０％未満（例えば、約１０％未満、約５％未満、または、約１％未満）の差異を示すということである。典型的には、この直径は、ナノワイヤーの端部から算出されたものである（例えば、ナノワイヤーの中心の２０％、４０％、５０％、または、８０％に亘って）。ナノワイヤーは、その長軸の全長または一部に亘って、直線状であってもよいし、または、例えば曲線状若しくは湾曲していてもよい。特定の実施形態では、ナノワイヤーまたはそのナノワイヤーの一部は、二次元または三次元の量子閉じ込めを示すことが可能である。本発明に係るナノワイヤーからは、カーボンナノチューブを特別に除外することができ、特定の実施形態では、「ウィスカー」または「ナノウィスカー」、特に１００ｎｍまたは約２００ｎｍよりも大きな直径を有するウィスカーも除外される。
このようなナノワイヤーの例には、国際特許出願公開第WO 02/17362号、WO 02/48701号、および、WO 01/03208号に記載された半導体ナノワイヤー、カーボンナノチューブ、および、同様の寸法の他の細長い導電性または半導電性の構造が含まれる。
ここで用いるように、「ナノロッド」という用語は、概して、ナノワイヤーに類似した任意の細長い導電性材料または半導電性材料（または本明細書に記載する他の材料）に関するものであるが、アスペクト比（長さ：幅）についてはナノワイヤーのアスペクト比よりも小さい。なお、複数のナノロッドを、これらの縦軸に沿って結合させて、この結合されたナノロッドが、電極の端から端まで伸びているようにしてもよい。あるいは、複数のナノロッドを、実質的にこれらの縦軸に沿って並べるが結合せず、これら複数のナノロッドの端と端との間に小さな隙間が存在するようにしてもよい。この場合、電子は、１つのナノロッドから別のナノロッドまでホッピングしてこの小さな隙間を横断することによって、あるナノロッドから別のナノロッドへと流れることが可能である。実質的には、この複数のナノロッドは通路を形成するように配向されてもよい。この通路によって、電子は電極間を移動することができる。
ナノワイヤー、ナノロッド、ナノチューブおよびナノリボンには、広範囲の種類の材料を用いることが可能である。その材料としては、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｂ、Ｃ（ダイヤモンドを含む）、Ｐ、Ｂ-Ｃ、Ｂ-Ｐ（ＢＰ６）、Ｂ-Ｓｉ、Ｓｉ-Ｃ、Ｓｉ-Ｇｅ、Ｓｉ-ＳｎおよびＧｅ-Ｓｎ、ＳｉＣ、ＢＮ、ＢＰ、ＢＡｓ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＢｅＳ、ＢｅＳｅ、ＢｅＴｅ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＧｅＳ、ＧｅＳｅ、ＧｅＴｅ、ＳｎＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＰｂＯ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＣｕＦ、ＣｕＣｌ、ＣｕＢｒ、ＣｕＩ、ＡｇＦ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＡｇＩ、ＢｅＳｉＮ２、ＣａＣＮ２、ＺｎＧｅＰ２、ＣｄＳｎＡｓ２、ＺｎＳｎＳｂ２、ＣｕＧｅＰ３、ＣｕＳｉ２Ｐ３、（Ｃｕ、Ａｇ）（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｆｅ）（Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）２、Ｓｉ３Ｎ４、Ｇｅ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）２（Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）３、Ａｌ２ＣＯ、および、複数のこのような半導体を好適に組み合わせたものから選択された半導体材料が含まれる。
このナノワイヤーはまた、金、ニッケル、パラジウム、イリジウム、コバルト、クロム、アルミニウム、チタン、スズ等の金属、合金、ポリマー、導電性ポリマー、セラミックス、および／または、これらを組み合わせたような他の材料から形成されていてもよい。現在公知のまたは後に開発された、他の導電性材料または半導体材料を用いてもよい。
特定の形態では、半導体は、周期表の第ＩＩＩ族元素からのｐ型ドーパント；周期表の第Ｖ族元素からのｎ型ドーパント；Ｂ、Ａｌ、およびＩｎより成る群から選択されるｐ型ドーパント；Ｐ、Ａｓ、およびＳｂより成る群から選択されるｎ型ドーパント；周期表の第ＩＩ族元素からのｐ型ドーパント；Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、およびＨｇより成る群から選択されるｐ型ドーパント；周期表の第ＩＶ族元素からのｐ型ドーパント；ＣおよびＳｉより成る群から選択されるｐ型ドーパント；または、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓ、Ｓｅ、およびＴｅより成る群から選択されるｎ型ドーパント、より成る群から選択される１つのドーパントを含んでいてもよい。現在公知のまたは後に開発された、他のドーパント材料を用いてもよい。
さらに、ナノワイヤーまたはナノリボンは、導電性または半導電性の有機ポリマー材料（例えばペンタセンおよび遷移金属酸化物）から形成された、カーボンナノチューブまたはナノチューブを含んでいてもよい。
従って、「ナノワイヤー」という用語を、説明のために本明細書の全体に亘って用いているが、本明細書では、ナノチューブ（例えば、中空管が軸方向に形成されたナノワイヤーと同様の構造）の使用も含まれることを意図している。ナノワイヤーの代わりに、ナノチューブだけを（または、ここに記載するようにナノチューブの薄膜と組み合わせて）形成するか、または、ナノワイヤーと組み合わせて形成して、ここに記載する特性および利点を提供することが可能である。
ここに記載する空間描写（例えば、「〜の上方」、「〜の下方」、「上に」、「下に」、「上部」、「下部」、「垂直」、「水平」等）は、専ら説明のためであって、本発明のデバイスは、空間的に任意の方向または任意の形態に配置可能であることは明らかであろう。
図１Ａは、単結晶の半導体ナノワイヤーコア（以下「ナノワイヤー」と称する）１００を示す図である。図１Ａは、均一にドープされた単結晶のナノワイヤーであるナノワイヤー１００を示している。このような単結晶のナノワイヤーを、ｐ型半導体またはｎ型半導体中に正しく制御してドープすることが可能である。ナノワイヤー１００等のドープされたナノワイヤーは、改善された電子物性を示す。例えば、このようなナノワイヤーをドープすると、単結晶バルク材に相当するレベルのキャリア移動度を有することが可能になる。
図１Ｂは、コア−シェル構造を有するナノワイヤー１１０を示す図であり、ナノワイヤーのコアの周りにはシェル１１２が配置されている。ナノワイヤーにパッシベーションアニーリング処理を施すこと、および／または、コア−シェル構造をナノワイヤーに用いること等、ナノワイヤーの外層を形成することによって、表面散乱を低減することが可能である。ナノワイヤー上に、酸化物コーティング等の絶縁層をシェル層として形成してもよい。さらに、例えば酸化物コーティングを有するシリコンナノワイヤーの場合は、水素（Ｈ２）においてナノワイヤーをアニーリングすることによって、表面エネルギー準位を大幅に小さくすることができる。複数の実施形態において、コア−シェルの組み合わせは、次の条件を満たすように構成されている。（１）導電性キャリアがコア内に閉じ込められるように、シェルエネルギー準位がコアエネルギー準位よりも高くなければならない。（２）コア材料およびシェル材料は、格子整合が良好であり、表面エネルギー準位および表面電荷が低くなければならない。単結晶半導体のコア、ゲート誘電体のインナーシェル、および、図１Ｃに示すような均一なゲートのアウターシェルを含めるために、より複雑な他のＮＷコア−シェル構造を用いてもよい。図１Ｃは、コア−シェル−シェル構造を有するナノワイヤー１１４を示す図であり、ナノワイヤーのコアの周りにはインナーシェル１１２およびアウターシェル１１６が配置されている。これは、例えば、（上述の）Ｓｉ／ＳｉＯｘのコア−シェル構造の周りに、アウターゲートシェルとして、ＴａＡｌＮ、ＷＮ、または、高濃度にドープされたアモルファスシリコンから成る層を堆積させることによって実現可能である。
絶縁シェルの価電子帯は、ｐ型ドープされたワイヤ用のコアの価電子帯よりも低くてもよいし、または、このシェルの伝導帯が、ｎ型ドープされたワイヤ用のコアの伝導帯よりも高くてもよい。一般的に、このコアのナノ構造体は、どのような金属材料または半導体材料から構成されていてもよく、コア上に堆積された１つまたは複数のシェル層は、同一の材料または異なる材料から構成されていてもよい。例えば、第１コア材料は、第ＩＩ〜ＶＩ族の半導体、第ＩＩＩ〜Ｖ族の半導体、第ＩＶ族の半導体、および、それらの合金より成る群から選択される第１半導体を含むことが可能である。同様に、１つまたは複数のシェル層の第２材料は、酸化物層、および、上記第１半導体と同一または異なる第２半導体を含むことが可能である。この第２半導体は、例えば、第ＩＩ〜ＶＩ族の半導体、第ＩＩＩ〜Ｖ族の半導体、第ＩＶ族の半導体、および、それらの合金より成る群から選択されるものである。半導体の例としては、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＣｄＳ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＨｇＴｅ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＳｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＰｂＳｅ、ＰｂＳ、および、ＰｂＴｅが含まれるが、これらに限定されることはない。上述のように、金、クロム、スズ、ニッケル、アルミニウム等の金属材料、および、それらの合金をコア材料として用いてもよく、この金属製のコアは、二酸化シリコンまたは他の絶縁材のような適切なシェル材料で上塗りされていてもよい。より複雑なコア−シェル−シェル型ナノワイヤー構造体を形成するために、このシェル材料を、上述の材料から成る他の１つまたは複数のシェル層によって順にコーティングしてもよい。
様々な材料に適用可能な多数の好都合な方法のうちのいずれかによって、ナノ構造体を製造すると共にその寸法を制御することが可能である。例えば、以下の文献には、様々な組成のナノ結晶の合成について記載されている。Peng et al.の「Shape Control of CdSe Nanocrystals」Nature 404，59-61 (2000年)、Puntes et al.の「Colloidal nanocrystal shape and size control: The case of cobalt」Science 291，2115-2117 (2001年)、Alivisatos et al.の「Process for forming shaped group III-V semiconductor nanocrystals, and product formed using process」と題するＵＳ特許第6,306,736号 (2001年10月23日)、Alivisatos et al.の「Process for forming shaped group II-VI semiconductor nanocrystals, and product formed using process」と題するＵＳ特許第 6,225,198(2001年5月1日)、Alivisatos et al.の「Preparation of III-V semiconductor nanocrystals」と題するＵＳ特許第 5,505,928 (1996年4月9日)、Alivisatos et al.の「semiconductor nanocrystals covalently bound to solid inorganic surfaces using self-assembled monolayers」と題するＵＳ特許第 5,751,018 (1998年5月12日)、Gallagher et al.の「Encapsulated quantum sized doped semiconductor particles and method of manufacturing same」と題するＵＳ特許第 6,048,616 (2000年4月11日)、および、Weiss et al.の「Organo luminescent semiconductor nanocrystal probes for biological applications and process for making and using such probes」と題するＵＳ特許第 5,990,479 (1999年11月23日)。
様々なアスペクト比を有するナノワイヤーの成長については、例えば次の文献に記載されている。このナノワイヤーには、制御された直径を有するナノワイヤーも含まれる。Gudiksen et al.の「Diameter-selective synthesis of semiconductor nanowires」J. Am. Chem. Soc. 122, 8801-8802 (2000年)、Cui et al.の「Diameter-controlled synthesis of single-crystal silicon nanowires」Appl. Phvs. Lett. 78, 2214-2216 (2001年)、Gudiksen et al.の「Synthetic control of the diameter and length of single crystal semiconductor nanowires」J. Phys. Chem. B 105,4062-4064 (2001年)、Morales et al.の「A laser ablation method for the synthesis of crystalline semiconductor nanowires」Science 279, 208-211(1998年)、Duan et al.の「General synthesis of compound semiconductor nanowires」Adv. Mater. 12, 298-302(2000年)、Cui et al.の「Doping and electrical transport in silicon nanowires」J. Phys. Chem. B 104, 5213-5216 (2000年)、Peng et al.の「Shape control of CdSe nanocrystals」Nature 404, 59-61 (2000年)、Puntes et al.の「Colloidal nanocrystal shape and size control: The case of cobalt」Science 291, 2115-2117(2001年)、Alivisatos et al.の「Process for forming shaped group III- V semiconductor nanocrystals, and product formed using process」と題するＵＳ特許第6,306,736号 (2001年10月23日)、Alivisatos et al.の「Process for forming shaped group II-VI semiconductor nanocrystals, and product formed using process」と題するＵＳ特許第6,225,198号 (2001年5月1日)、Lieber et al.の「Method of producing metal oxide nanorods」と題するＵＳ特許第6,036,774号 (2000年3月14日)、Lieber et al.の「metal oxide nanorods」と題するＵＳ特許第5,897,945号 (1999年4月27日)、Lieber et al.のＵＳ特許第5,997,832号「Preparation of carbide nanorods」 (1999年12月7日)、Urbau et al.の「Synthesis of single-crystalline perovskite nanowires composed of barium titanate and strontium titanate」J. Am. Chem. Soc., 124, 1186 (2002年)、および、Yun et al.の「Ferroelectric Properties of Individual Barium Titanate Nanowires Investigated by Scanned Probe Microscopy」Nanoletters 2, 447 (2002年)。
分枝状のナノワイヤーの成長（例えば、ナノテトラポッド、トライポッド、バイポッド、および、分枝状のテトラポッド）については、例えば次の文献に記載されている。Jun et al.の「Controlled synthesis of multi-armed CdS nanorod architectures using monosurfactant system」J. Am. Chem. Soc. 123, 5150-5151 (2001年)、および、Manna et al.の「Synthesis of Soluble and Processable Rod-,Arrow-, Teardrop-, and Tetrapod-Shaped CdSe Nanocrystals」J. Am. Chem. Soc. 122, 12700-12706 (2000年)。
ナノ粒子の合成については、例えば次の文献に記載されている。Clark Jr. et al.の「Method for producing semiconductor particles」と題するＵＳ特許第5,690,807号 (1997年11月25日)、El-Shall, et al.の「nanoparticles of silicon oxide alloys」と題するＵＳ特許第 6,136,156号 (2000年10月24日)、Ying et al.の「Synthesis of nanometer-sized particles by reverse micelle mediated techniques」と題するＵＳ特許第6,413,489号 (2002年7月2日)、および、Liu et al.の「Sol-Gel Synthesis of Free-Standing Ferroelectric Lead Zirconate Titanate nanoparticles」J. Am. Chem. Soc. 123, 4344(2001年)。ナノ結晶、ナノワイヤーおよび分枝状のナノワイヤーの成長に関する上記の引用文献にはナノ粒子の合成についても記載されており、結果として生じるナノ構造体は約１．５未満のアスペクト比を有している。
コア−シェル型ナノ構造体のヘテロ構造の合成、すなわちナノ結晶およびナノワイヤー（例えばナノロッド）のコア−シェル型ヘテロ構造の合成については、例えば次の文献に記載されている。Peng et al.の「Epitaxial growth of highly luminescent CdSe/CdS core/shell nanocrystals with photostability and electronic accessibility」J. Am. Chem. Soc. 119, 7019-7029 (1997年)、Dabbousi et al.の「(CdSe)ZnS core-shell quantum dots: Synthesis and characterization of a size series of highly luminescent nanocrysallites」J. Phys. Chem. B 101, 9463- 9475 (1997年)、Manna et al.の「Epitaxial growth and photochemical annealing of graded CdS/ZnS shells on colloidal CdSe nanorods」J. Am. Chem. Soc. 124, 7136-7145 (2002年)、および、Cao et al.の「Growth and properties of semiconductor core/shell nanocrystals with InAs cores」J. Am. Chem. Soc. 122, 9692-9702 (2000年)。同様の方法を適用して、他のコア−シェル型ナノ構造体を成長させることも可能である。
異なる材料がナノワイヤーの長軸に沿った異なる位置に分散されている、ナノワイヤーヘテロ構造の成長については、例えば次の文献に記載されている。Gudiksen et al.の「Growth of nanowire superlattice structures for nanoscale photonics and electronics」Nature 415, 617-620 (2002年)、Bjork et al.の「One-dimensional steeplechase for electrons realized」Nano Letters 2, 86-90(2002年)、Wu et al.の「Block-by-block growth of single-crystalline Si/SiGe superlattice nanowires」Nano Letters 2, 83-86 (2002年)、および、Empedoclesの「Nanowire heterostructures for encoding information」と題するＵＳ特許出願第60/370,095号 (2002年4月2日)。同様の方法を適用して、他のヘテロ構造を成長させることも可能である。
〔ナノワイヤーを転写するための典型的な実施形態〕
この章では、ナノワイヤーのようなナノ構造体を表面に成長させる実施形態について説明する。複数の実施形態において、１つまたは複数のナノワイヤーを転写表面上の電極対に近接するように供給する。電極対に電圧を印加することよってその電極対にナノワイヤーを関連付ける。次に、ナノワイヤーを電極対から転写対象となる目標面に堆積させる（正確に置く）。
この章では、ナノワイヤーのようなナノ構造体を表面に成長させる実施形態について説明する。複数の実施形態において、１つまたは複数のナノワイヤーを転写表面上の電極対に近接するように供給する。電極対に電圧を印加することよってその電極対にナノワイヤーを関連付ける。次に、ナノワイヤーを電極対から転写対象となる目標面に堆積させる（正確に置く）。
明細書全体を通して用いる「配置する」という用語は、複数のナノワイヤーを基板上に、例えば１つの電極対に、配向および関連付けること、および、堆積または結合させることを指す。この配置することには、配向されたナノワイヤーおよび配向されていないナノワイヤーの両方が含まれる。明細書全体を通して用いる「配向された」ナノワイヤーという用語は、互いにほぼ平行なナノワイヤー、または、互いに同一の方向またはほぼ同一の方向に方向付けられたナノワイヤー（つまり、複数のナノワイヤーが同じ方向に配向されているか、または、互いに約４５°以内に配向されているナノワイヤー）に関するものである。本発明のナノワイヤーは、全てが互いにほぼ平行、且つ、電極対の各電極にほぼ垂直であるように配向される（例えば、２つの電極を通る軸に平行に配向される）（さらなる実施形態では、１つの電極に平行に複数のナノワイヤーが配向され得る）。ナノワイヤーを１つの電極対上に配置することは、ナノワイヤーを電極対に橋渡しするように配置することを含む。ナノワイヤーの方が電極対の２つの電極を分離している間隔よりも長い実施形態では、ナノワイヤーは、これら電極を越えて伸びていてもよい。
本発明の方法およびシステムにおいて用いるためのナノワイヤーを供給する方法は、従来技術において公知である。一実施形態では、ナノワイヤーは懸濁液中に供給されている。懸濁液とは、液体中に懸濁させた複数のナノワイヤーである。一実施形態では、この液体は、水または水溶液のイオン（塩を含む）、および、例えば界面活性剤のような他の成分等の水媒体である。ナノワイヤー懸濁液の調合に適した液体のさらなる例には、有機溶媒、無機溶媒、アルコール（例えばイソプロピルアルコール）（ＩＰＡ）等が含まれるが、これらに限定されることはない。
ここで用いるように、ナノワイヤーを供給することに関する「電極対に近接するように」という表現は、電極対に発生した電界がナノワイヤーに作用することが可能なように、ナノワイヤーを供給するまたは配置することを意味している。これは、ナノワイヤーが電極に関連付けされることが可能な電極対からの距離のことである。典型的な実施形態では、ナノワイヤーを、電極対から約１０ｍｍ未満離して供給する。例えば、ナノワイヤーが電極対から約１００μｍ未満、約５０μｍ未満、または、約１μｍ未満にあるように、ナノワイヤーを供給してもよい。
本発明は、複数の実施形態において、ナノ構造体を配向および堆積するためのシステムまたは装置を提供している。例えば、図２は、本発明の典型的な一実施形態に係るナノ構造体転写システム２００を示す図である。図２に示すように、転写システム２００は、ナノ構造体プリントヘッド２０２、ナノ構造体２０４、および転写対象となる目標基板２１２を含む。ナノ構造体プリントヘッド２０２は、ナノ構造体２０４を受け取り、ナノ構造体２０４を基板２１２まで転写するように構成された筐体である。図２に示すように、ナノ構造体プリントヘッド２０２は、転写表面２０６を備え、電極対２０８を有している。基板２１２は、ナノ構造体２０４を受け取る表面２１０を有している。この表面２１０を「転写対象となる目標面」と称する。電極対２０８は転写表面２０６上に位置している。ナノ構造体２０４は、転写表面２０６の電極対２０８が受け取り、転写対象となる目標面２１０に転写される。ナノ構造体２０４は、本明細書の他の箇所に記載した種類のナノ構造体のうち、どのナノ構造体を含んでいてもよく、１つまたは複数のナノワイヤーを含んでいてもよい。転写システム２００の構成部材に関する更なる説明は、後に記載する。
図３は、本発明の典型的な複数の実施形態に係る、ナノ構造体を転写するための典型的なステップを提供するフローチャート３００を示す図である。例えば、フローチャート３００に従って、図２のナノ構造体プリントヘッド２０２を用いてナノ構造体２０４を転写することが可能である。フローチャート３００を、本発明の実施形態を示す様々なブロック図である図２および図４〜６を参照しながら以下のように説明する。以下の説明に基づいて、当業者には他の構造的および動作的な実施形態も明らかとなるであろう。必ずしも、フローチャート３００の全てのステップを全ての実施形態において行う必要はない。
フローチャート３００は、ステップ３０２から始まる。ステップ３０２では、少なくとも１つのナノ構造体を１つの電極対に近接するように供給する。例えば図２に示すように、ナノ構造体２０４を電極対２０８に近接するように供給する。例えば、ナノ構造体２０４は、電極対２０８と接触しながら流れる溶液中にあることで、ナノ構造体２０４を電極対２０８に近接するように配置させることを可能にしている。あるいは、他の方法で、ナノ構造体２０４を電極対２０８に近接するように供給してもよい。
ステップ３０４では、電極対の２つの電極によって電界を発生させ、これらの電極に１つまたは複数のナノ構造体を関連付ける。例えば、電極対２０８に電位を結合させて、電界を発生させることができる。電極対２０８によって発生した電界を用いて、電極対２０８に近接するように位置しているナノ構造体２０４を電極対２０８に関連付けることが可能である。図４に示すように、ナノ構造体２０４が電極対２０８に関連付けられる。一実施形態では、関連付けられたナノ構造体２０４は、電界によって、転写表面２０６から離れた位置に懸濁した状態で保持される。以下に、電極対によって電界を発生させてナノ構造体を関連付ける典型的な実施形態についてさらに詳細に説明する。
ステップ３０６では、電極対を、転写対象となる目標面の領域に位置合わせする。例えば、図５に示すように、ナノ構造体プリントヘッド２０２を転写対象となる目標面２１０の方に（例えば図５の破線の矢印によって示した方向に）動かすことによって、電極対２０８を転写対象となる目標面２１０に位置合わせする。一実施形態では、電極対２０８を転写対象となる目標面２１０に接触させて位置合わせする。他の一実施形態では、電極対２０８を、転写対象となる目標面２１０に隣接させ、転写対象となる目標面２１０から少し間隔を空けて位置合わせする。電極対２０８を表面２１０の任意のどの領域に位置合わせしてもよく、この領域には、一般的には開口した領域（つまり表面２１０に接触している必要はない）、電極対２０８に対応する電気接点（電気接点対）を有する領域、または、他の領域が含まれる。電極対２０８を、ナノ構造体２０４が配置される表面２１０の領域に位置合わせする。
ステップ３０８では、１つまたは複数のナノ構造体を、電極対から上記領域に堆積させる。ナノ構造体２０４が、様々な方法で、転写対象となる目標面２１０に堆積され得る。以下に、ナノ構造体を表面に堆積させる実施形態の様々な例について詳細に説明する。
ステップ３１０では、転写対象となる目標面の領域に位置合わせされている電極対を当該領域から取り除く。例えば、図６に示すように、ナノ構造体プリントヘッド２０２を転写対象となる目標面２１０から（例えば図６の破線の矢印の方向に）離す。ナノ構造体２０４は、表面２１０に堆積されたまま残る。このナノ構造体プリントヘッド２０２を用いて、表面２１０の同じ領域、表面２１０の異なる領域、および／または、基板２１２以外の構造物の表面に、フローチャート３００を繰り返し行って、さらなるナノ構造体を次々と堆積させることが可能である。
以下に、ナノ構造体転写システム２００およびフローチャート３００を行うための典型的な実施形態について詳細に説明する。これらの実施形態を、以下では、ナノワイヤーに関連して説明する。これらの実施形態は、説明のために提供されるものであり、制限することを意図するものではない。これらの実施形態をナノワイヤー以外の種類のナノ構造体を転写するために用いてもよいことは、当業者には明らかであろう。さらに、これらの様々な実施形態を様々な方法で適合および／または組み合わせてもよいことは、本明細書の教示から当業者には明らかであろう。
図７は、図２に示したナノ構造体プリントヘッド２０２の一例である、本発明の一実施形態に係るナノワイヤープリントヘッド７０２を示す図である。図７に示すように、ナノワイヤープリントヘッド７０２は、転写表面２０６上に電極対２０８を有している。転写表面２０６は、電極対２０８が（例えばパターニング、メッキ等によって）形成されるプリントヘッド７０２の基板または他の構造物の表面である。電極対２０８は、第１電極７０４および第２電極７０６を有している。転写表面２０６は、半導体ウェハまたは誘電体等の任意の好適な材料から形成されていてもよい。好適な材料の例には、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、および、本明細書に記載する他の半導体材料が含まれるが、これらに限定されることはない。第１電極７０４および第２電極７０６として使用するための典型的な材料には、Ａｌ、Ｍｏ（Ｍｏｌｙ電極）、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｒ／Ａｕ、ドープされたポリシリコン等が含まれるが、これらに限定されることはない。本発明の実施に際して用いられる電極は、所望により、その表面に、酸化物コーティングまたは他の層をさらに含んでいてもよい。第１電極７０４および第２電極７０６には、任意の好適な位置付けまたは形態が用いられてもよい。なお、複数の実施形態において、プリントヘッド７０２に１つまたは複数のさらなる電極が（例えば電極７０４と７０６との間に）配置されていてもよい。このようなさらなる電極は、プリントヘッド７０２に関連付けられたナノワイヤーと、転写表面２０６および／または転写対象となる目標面との間の引力または反発力（例えば静電力）を変化させるように構成されていてもよい。
様々な方法で、フローチャート３００のステップ３０２に従ってナノワイヤーを第１電極７０４および第２電極７０６に近接するように供給してもよい。例えば、図８は、本発明の一実施形態に係るナノワイヤー転写システム８００の一部を示す図である。図８に示すように、転写システム８００は、プリントヘッド７０２および溶液容器８０２を備えている。容器８０２は、複数のナノワイヤー８０６を含有する溶液８０４を収容している。溶液８０４を「ナノワイヤー懸濁液」とも称する。図８の実施形態では、プリントヘッド７０２の転写表面２０６を一時的に溶液８０４の中に移動させることで（例えば「浸すことで」）、ナノワイヤー８０６がフローチャート３００のステップ３０２に従って電極対２０８に近接することを可能にする。
図９は、本発明の他の一実施形態に係るナノワイヤー転写システム９００の一部を示す図である。図９に示すように、転写システム９００は、プリントヘッド７０２および溶液容器８０２を備えている。容器８０２は、複数のナノワイヤー８０６を含有する溶液８０４を収容している。図９の実施形態では、転写表面２０６（およびプリントヘッド７０２の残り部分）が溶液８０４中にあることで、ナノワイヤー８０６がフローチャート３００のステップ３０２に従って電極対２０８に近接することを可能にしている。
電極対２０８は、図９では溶液８０４内で上方を向いているように示され、図８では下方を向いているように示されているが、プリントヘッド７０２は、電極対２０８が、上方、下方、側方を含む他の方向を向くように方向付けられていてもよい。
ナノワイヤー８０６は、ここに記載する任意の好適な種類のナノワイヤーであってもよいし、または、他の知られた種類のナノワイヤーであってもよい。例えばナノワイヤー８０６は、半導体コア、および、コアの周りに配置された１つまたは複数のシェル層（つまりコアを包囲するシェル層）（例えば図１Ｂおよび図１Ｃに示したようなシェル層）を有していてもよい。典型的な半導体材料およびシェル材料には、本明細書の他の箇所に記載した材料が含まれる。典型的な一実施形態では、コアはシリコン（Ｓｉ）を含み、少なくとも１つのコア層、例えば最外シェル層（つまり外部環境と接触しているシェル層）は、ＴａＡｌＮまたはＷＮ等の金属を含む。金属製のシェル層のさらなる例には、本明細書の他の箇所に記載した材料が含まれる。さらなる典型的なナノワイヤーには、コア−シェル（ＣＳ）型ナノワイヤー（例えば、ＳｉＯ２）、コア−シェル−シェル（ＣＳＳ）型ナノワイヤー（例えば、ＳｉＯ２：金属）、および、コア：非酸化物シェル：金属シェル型ナノワイヤー（ＣＮＯＳ）（例えばＳｉ：金属）が含まれる。
一実施形態では、容器８０２は、ナノワイヤー８０６を含有する溶液８０４の流れを受け入れる。例えば、図１０は、本発明の典型的な一実施形態に係るナノワイヤー溶液のフローシステム１０００を示すブロック図である。図１０に示すように、フローシステム１０００は、ナノワイヤー懸濁液源の貯水槽１００２、容器８０２、およびナノワイヤー懸濁液回収チャンバー１００４を含む。ナノワイヤー懸濁液源の貯水槽１００２は、溶液８０４の供給物を含むタンクまたは他の種類の貯水槽である。所望により、貯水槽１００２内の溶液８０４の中にナノワイヤー８０６を導入して、懸濁液を形成することが可能である。溶液８０４は、ナノワイヤー８０６を収容するための、水、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、本明細書に記載する他の液体などを含む任意の好適な種類の液体であってもよい。
図１０に示すように、ナノワイヤー懸濁液源の貯水槽１００２は、ナノワイヤー懸濁流１００６を排出する。ナノワイヤー懸濁流１００６は容器８０２に収容される。貯水槽１００２は、１つまたは複数の流路、パイプ、弁などによって、ナノワイヤー懸濁流１００６を容器８０２に供給することが可能である。懸濁液がプリントヘッド７０２と相互作用することが可能になった後、容器８０２は、残りのナノワイヤー懸濁流１００８を排出する。このナノワイヤー懸濁流１００８は、ナノワイヤー懸濁液回収チャンバー１００４に収容される。ナノワイヤー懸濁液回収チャンバー１００４は、タンクまたは他の種類の貯水槽である。チャンバー１００４に収容された残りのナノワイヤー懸濁流は、例えば、濾過され、および／または、システム１０００内を再循環するために再びナノワイヤー懸濁液源の貯水槽１００２に供給されたり、また、ここから回収された残りのナノワイヤーを有していたり、または、廃棄されたりする。
従って、上述の実施形態では、ナノワイヤーの懸濁液（例えばナノワイヤー「インク」）を電極対２０８に提供することによって、１つまたは複数のナノワイヤー８０６が供給される。図１０に示したように、ナノワイヤーを含有する溶液を転写表面上の電極対に対して流すことによって、ナノワイヤー懸濁液が供給される。ナノワイヤー８０６が供給されるとき、その懸濁流は、ナノワイヤーが流れの方向に配向するのに有効である。
一実施形態では、均一なナノワイヤー８０６の懸濁液を保持するために、容器８０２を攪拌、揺動、または、動かすことが可能である。ナノワイヤーの懸濁液が層状であることが望ましい他の一実施形態では、重力、電界、および／または、同様の濃度もしくはより低い濃度のナノワイヤーを有していない溶媒によるオーバーフローを用いて、成層構造を形成することが可能である。様々な方法で、層化されたナノワイヤーの懸濁液を用いることが可能である。例えば、プリントヘッド７０２を、層化された懸濁液のナノワイヤーの密度が高い領域に配置して、ナノワイヤーを堆積させ、その後、ナノワイヤーの密度が低い「クリーンな溶媒」の領域に配置することにより、余分なナノワイヤーを取り除いてもよい。
ナノワイヤーを電極対に供給するさらなる方法は従来技術において公知であり、スプレーコーター、スプレー塗装、メニスカスコーター、浸漬コーター、バーコーター、グラビアコーター、マイヤーロッド、ドクターブレード、押し出し成形、マイクログラビア、ウェブコーター、ドクターブレードコーター、インラインプリント機またはインクジェットプリンターが含まれるが、これらに限定されることはない。
上述のように、電極対２０８の様々な構成を複数の実施形態において用いてもよい。例えば、電極対２０８は定位置電極であってもよい。他の一実施形態では、電極対２０８は、当該電極対が適用される転写対象となる目標面に整合可能なように構成されていてもよい。例えば、図１１は、本発明の一実施形態に係る典型的なプリントヘッド１１００を示す上面図である。プリントヘッド１１００は転写表面１１０２を有している。転写表面１１０２は、電極対２０８が実装される第１カンチレバー１１０４および第２カンチレバー１１０６を備えている。図１２は、プリントヘッド１１００を示す側断面図である。図１２および図１３に示すように、第１カンチレバー１１０４および第２カンチレバー１１０６は、一般的には、同一平面上にある同軸の筐体であり、隣接するように配置されている移動可能な端部と、その反対側に配置されている固定端部とを有している。第１カンチレバー１１０４は、その移動可能な端部に、隆起した端部１１１２を有しており、第２カンチレバー１１０６は、その移動可能な端部に、隆起した端部１１１４を有している。第１電極７０４が第１カンチレバー１１０４の隆起した端部１１１２上に形成され、第２電極７０６が、第２カンチレバー１１０６の隆起した端部１１１４上に形成されている。第１電極７０４を外部の回路に電気的に結合するために、第１カンチレバー１１０４上に第１導体１１０８（例えば金属トレース）が形成されており、第２電極７０６を外部の回路に電気的に結合するために、第２カンチレバー１１０６上に第２導体１１１０（例えば金属トレース）が形成されている。例えば、第１導体および第２導体１１１０は、第１電極７０４および第２電極７０６を、ＤＣおよび／またはＡＣ電気信号源に電気的に結合させることが可能である。
第１カンチレバー１１０４および第２カンチレバー１１０６は、転写表面１１０２の水平面においては実質的に可塑性を有していないが、転写表面１１０２の面に対して接線方向（図１２のＺ軸に示した）には可塑性を有している。従って、第１電極７０４および第２電極７０６が表面（例えば転写対象となる目標面２１０）と接触して配置されると、第１カンチレバー１１０４の自由端および第２カンチレバー１１０６の自由端は、これらの自由端の下にある隙間１２０２の中に屈曲し、第１電極７０４および第２電極７０６を損傷から保護するための伸展性を提供すると共に、同一平面にない転写対象となる目標面と整合するときの補助となる。
カンチレバー１１０４・１１０６は、どのような種類および構成のカンチレバーであってもよい。一実施形態では、カンチレバー１１０４・１１０６は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）のカンチレバーである。
フローチャート３００（図３）のステップ３０４に従って、電極対の２つの電極によって電界を発生させ、これら電極にナノ構造体を関連付ける。図１３は、フローチャート３００（図３）のステップ３０４を行うために用いられ得る、本発明の典型的な一実施形態に係るナノワイヤー転写システム１３００を示す図である。図１３に示すように、システム１３００は電圧源１３０２を備えている。電圧源１３０２は、電気信号１３０４によって電極対２０８に結合される信号／波形発生器である。電圧源１３０２は、電気信号１３０４を直流（ＤＣ）および／または交流（ＡＣ）信号として発生させ、電極対２０８に電界を発生させる。例えば、図１４は図８の転写システム８００を示す図である。この図では、電極対２０８に電圧を印加することによって、第１電極７０４と第２電極７０６との間に矢印１４０２によって示される電界が発生している。電気信号１３０４で電極対に電圧を印加することによって、電極対２０８の電極７０４と電極７０６との間に電界１４０２を発生させて、少なくともいくつかのナノワイヤー８０６を電極対２０８に関連付ける。なお、電界１４０２は、ナノワイヤーの製造期間／ナノワイヤーを容器８０２内への導入期間前、その期間後、または、その期間中に発生可能であってもよい。ここで用いるように、「電界」および「電磁界」という用語は入れ替え可能に用いられ、電荷の近傍において荷電された対象物に印加される力のことを指す。ここで用いるように、「電極対に電圧を印加する」とは、電流を電極に供給して、電極対の両電極間に電界を生成させる任意の好適な機構またはシステムに関するものである。
電界１４０２を発生させるために電極対２０８に電圧を印加することを、ナノワイヤーの配向および堆積工程の一部または全工程の間に行うことが可能である。例えば、電極対２０８は、フローチャート３００のステップ３０６（プリントヘッドの位置合わせ工程）の間、および、フローチャート３００のステップ３０８（ナノワイヤーの堆積工程）の一部または全ての工程の間、電圧が印加された状態を維持することが可能である。典型的な一実施形態では、（例えばワイヤまたは他の接続を用いて）第１電極７０４を電圧源１３０２の正極端子に結合させると共に第２電極７０６を電圧源１３０２の負極端子に結合させることによって、電界１４０２を発生させる。電流がオン状態にされ、電気信号１３０４によって供給されると、負端子および正端子は、転写表面２０６上に配置された電極７０４・７０６に電荷を移動させ、これによって、電極対２０８の電極７０４と電極７０６との間に電界１４０２を発生させる。複数の実施形態では、電界１４０２は、定電界、パルス状のＡＣ電界等のパルス電界、または、他の種類の電界であってよい。
電界１４０２を発生させるために電極対２０８に電圧を印加することは、電極対２０８に電磁波を供給することによっても可能である。従来から公知のように、様々な寸法および構成（例えば、円筒形、長方形）の導波管を用いて、電磁波を方向付けると共に供給することが可能である（例えば、Guru, B. S. et al.の「Electromagnetic Field Theory Fundamentals,」Chapter 10, PWS Publishing Company, Boston, MA(1998年)を参照）。本発明の実施に際して用いるための導波管の動作周波数は、当業者が容易に決定可能であり、約１００ＭＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲であってもよく、例えば、約１ＧＨｚ〜５ＧＨｚ、約２〜３ＧＨｚ、約２．５ＧＨｚ、または、約２．４５ＧＨｚであってもよい。
以下にさらに詳細に説明するように、ナノワイヤー８０６が、電極７０４と電極７０６との間に発生したＡＣ電界１４０２に曝されると、電界の勾配が結果として生じる。ナノワイヤー８０６（例えば図１４のナノワイヤー８０６）の近傍には正味の双極子モーメントが生成され、ＡＣ電界によって双極子上に回転力がかかり、これによって、近接するナノワイヤーが電界の方向に対して平行に配向される。例えば図１５は、電界１４０２によって電界１４０２に平行に配向され、電極対２０８に関連付けられたナノワイヤー８０６ａを示す図である。
複数の実施形態において、第１電極７０４および第２電極７０６は、ナノワイヤー８０６の長軸の長さよりも短い間隔、その長軸の長さと同じ長さの間隔、または、その長軸の長さよりも長い間隔で分離されている。本発明の方法を用いて、任意の長さのナノワイヤー８０６を配向および配置可能である。一実施形態では、電極対の２つの電極間の間隔は、ナノワイヤーが電極の第１端部をちょうど超える程度に延びている。一実施形態では、ナノワイヤー８０６は、第１端部をちょうど超えて、各電極の中心まで伸びており、ナノワイヤー８０６の端部において電極材料と数十ナノメートルから数ミクロン重複している。電極７０４と電極７０６との間隔よりも短いナノワイヤー８０６の場合には、（仮に結合するならば）一対の電極のうちの一方の電極とだけ結合することが可能であり、必要に応じて、次の除去段階の間に除去してもよい。同様に、実質的に電極７０４と電極７０６との間隔よりも長いナノワイヤー８０６の場合には、電極７０４・７０６のうちの１つまたは複数の電極の上に張り出し、（広範囲に露出された表面領域については）次の除去段階に間に除去され得る。従って、本実施形態では、様々な寸法のナノワイヤーの懸濁液から特定の長さのナノワイヤー８０６を優先的に選択し、これらを電極対２０８上に配向および堆積させる方法をさらに提供する。複数の実施形態では、曲線状または湾曲したナノワイヤーでなく「直線状」のナノワイヤー８０６を関連付けると共に結合させることが可能である。従って、このような実施形態では、好ましくない曲線状または湾曲したナノワイヤー８０６よりも、直線状のナノワイヤー８０６を優先的に堆積させるというさらなる利点を提供する。
ナノワイヤーをＡＣ電界に平行に配向することに加えて、電界の勾配が近接するナノワイヤー間に誘電泳動力を与えて、そのナノワイヤーを電極対２０８に引き付ける。図１６は、ナノワイヤー８０６をプリントヘッド７０２の電極対２０８の方に引き付ける力１６０２を示す図である。一実施形態では、力１６０２は誘電泳動力である。電界の勾配は、電極対２０８において最も高く、この電極により強く引き付ける。電極対２０８の各電極の表面には電気的二重層が生成されることにより、逆帯電したイオンが各電極に生じるようになる。これらのイオンは、電界１４０２の存在下で各電極から離れ、まずそのイオンに近接して浮かんでいるナノワイヤー８０６ａの方（例えば上方または下方）に向かう。イオンは、逆帯電したナノワイヤー８０６ａに接近すると、同種の電荷によって退けられて各電極の方に戻されることにより、結果的に、イオンの循環パターンが生じる。そこに存在する液体（つまりナノワイヤー懸濁液）も循環して、電気浸透力が生成される。この電気浸透力は、ナノワイヤー８０６ａをこれらの電極に引き付ける誘電泳動力に反発する力である。従って、一実施形態では、図１６に示した力１６０６が浸透力である。力１６０２、１６０６が平衡状態（または比較的平衡状態）に達すると、ナノワイヤー８０６ａは、ナノワイヤー８０６ａが電極対２０８に関連付けられるように所定の位置に保持される。ここで用いるように、「関連付けられる」および「ピン止め（固定）される」という用語は、ナノワイヤー（例えばナノワイヤー８０６ａ）が、電気浸透力および誘電泳動力が平衡状態にあり、そのためナノワイヤーが電極対２０８から（つまり転写表面２０６および電極対２０８に対して接線方向またはほぼ接線方向に）全く移動しないか、または、実際少ししか移動しないことを示している。これを、本明細書を通して「関連付け段階」とも称する。
さらに、一実施形態では、ナノワイヤー８０６の電荷値および転写表面２０６の電荷値は、ナノワイヤーを電極対２０８に関連付けるまたはピン止めする工程に影響を与える。例えば図１６は、関連付けられたナノワイヤー８０６ａ（不図示のさらなるナノワイヤーも関連付けられ得る）を有するプリントヘッド７０２を示す図である。図１６に示すように、転写表面２０６は、酸化物層等の層１６０４を有していてもよい。層１６０４は、転写表面２０６に表面電荷を供給する層である。層１６０４の電荷の極性としては、ナノワイヤー８０６ａを引き付けるまたは反発する極性を所望のように選択することが可能である。例えば、層１６０４は、転写表面２０６に負の表面電荷を提供する。この負の表面電荷は、結果的に、同じく負の表面電荷を有し得る（例えばイソプロピルアルコール中の）ナノワイヤー８０６ａ上の反発力となる。このため、図１６においてナノワイヤー８０６ａを反発する力１６０６は、ナノワイヤー８０６ａの電荷と層１６０４の電荷とが同じ極性を示していることに起因する静電反発力を含んでいてもよい。
関連付けられたまたはピン止めされた状態において、ナノワイヤーは、電界に平行に配向されるが、電極の端部に沿って（つまり電極表面の直ぐ上方の面において）十分に移動可能である。例えば、図１７および図１８は、図１１のカンチレバー１１０４・１１０６上の電極対２０８を示す上面図および側面図である。図１７および図１８に示すように、第１電極７０４および第２電極７０６には、複数のナノワイヤー１７０２が関連付けまたはピン止めされている。ナノワイヤー１７０２は、電極対２０８から間隔１８０２を隔ててピン止めされている。間隔１８０２の長さは、印加される電界１４０２の強度、電界１４０２の周波数、ナノワイヤー１７０２の電荷の強度、層１６０４の電荷の強度などを含む、様々な要因によって決定される。
関連付けられたまたはピン止めされた状態において、ナノワイヤー１７０２は、自由に、再配置、移動、および／または、電極７０４・７０６の長さ方向に沿って配向可能である。既に電界１４０２によりほぼ配向されたナノワイヤー１７０２は、最も近接したナノワイヤーに接触するまで、および／または、そのナノワイヤーに反発されるまで、電極対２０８に沿って移動する傾向がある。実質的に配向されていないナノワイヤー１７０２は、最も近接したナノワイヤーに接触し、および／または、そのナノワイヤーに反発される時、および、ナノワイヤー１７０２に作用する様々な力が平衡状態に達する時に配向されるように移動する傾向にある。ナノワイヤー１７０２が横方向に（つまり電界１４０２の方向に垂直な電極対２０８に沿って）移動可能であるため、ナノワイヤーを群がらせずに、ナノワイヤー１７０２の配向工程および関連付け工程を、時間的に順番に行うことを可能にする。つまり、ナノワイヤーを（懸濁液から）電極対２０８に連続的に供給すると、既に関連付けられたナノワイヤーは自由に移動可能になり、さらなるナノワイヤーを収容するために道を空けるため、さらなるナノワイヤーが電極に関連付けられることが可能になる。
ナノワイヤーを電極対に関連付けることに関する典型的な説明のさらなる例では、ナノワイヤーの様々な密度、様々な交流電流周波数、電界の変調、ナノワイヤーを電極対に「ロックする」こと等は、関連出願の「Methods for Nanowire Alighnment and Deposition」と題するＵＳ特許出願第60/857,765号 (出願日2006年11月9日)に言及されている。
ナノワイヤー１７０２を電極７０４・７０６に関連付けた後、結合されていないナノワイヤーを電極対２０８から除去し、完全に配向されていない、完全に結合されていない、重複した、交差した、または、電極対２０８に理想的には結合されていないナノワイヤーを実質的に排除することが可能である。ここでは、結合段階後に除去されていないナノワイヤーを「結合されていないナノワイヤー」と称する。結合されていないナノワイヤーを除去するための好適な任意の方法を用いてもよい。例えば、ピンセット（例えば光ピンセット（例えばＵＳ特許第6,941,033号、第6,897,950号、および第6,846,084号を参照））または同様の器具を用いて、または、結合されていないナノワイヤーを振り落とすか、もしくは物理的に取り除くことによって、結合されていないナノワイヤーを除去してもよい。好適には、ナノワイヤーを洗い流すことによって、結合されていないナノワイヤーを除去する。ここで用いるように、「洗い流す」という用語は、結合されていないナノワイヤーを電極対から徐去するために、液体（気相または液相）をナノワイヤー上またはその周りに流すプロセスを含む。好適に変調された電界を用いることにより、交差したナノワイヤーの交差を解くことが可能となり、第３電極を用いることにより、誘電泳動的または電気浸透的に「結合されていないナノワイヤー」を除去することが可能となる。結合されていないナノワイヤーを非慣性的に除去してもよいし、他の技術によって除去してもよい。
フローチャート３００（図３）のステップ３０６に従って、電極対を転写対象となる目標面の領域に位置合わせする。図１９は、本発明の典型的な一実施形態に係る、ナノワイヤー転写システムを用いてステップ３０６を実施するために用いられ得るプリントヘッド位置合わせシステム１９００を示す図である。図１９に示すように、システム１９００は、プリントヘッド７０２に結合された位置合わせ機構１９０２を含む。位置合わせ機構１９０２は、電極対２０８が、基板２１２の転写対象となる目標面２１０上の指定されたナノワイヤー転写領域１９０４に位置合わせされるように、プリントヘッド７０２を移動させるように構成されている。位置合わせ機構１９０２は、電極対２０８が領域１９０４に隣接するが接触しないようにプリントヘッド７０２を移動させるように、および／または、電極対２０８が領域１９０４に接触するようにプリントヘッド７０２を移動させるように構成されていてもよい。例えば、位置合わせ機構１９０２は、プリントヘッド７０２を領域１９０４に移動させるためのモーター（例えばリニアモーター）または他の駆動機構を備えていてもよい。さらに、位置合わせ機構１９０２は、プリントヘッド７０２を領域１９０４に対して正確に配置するために、プリントヘッド７０２の位置および／または基板２１２の位置を検出する位置検出センサーを備えていてもよい。位置検出センサーの例には、相対的な位置を検出するための、光学センサー（例えば視覚システム）、近接センサー、機械センサー等が含まれる。
基板２１２は、ナノ構造体の配置に適した任意の種類の構造であればよい。例えば、基板２１２は様々な材料から形成されていてもよく、これらの材料には、半導体材料（例えば、シリコン、ＧａＡｓ等）、ポリマー（例えばプラスチック材料）、ガラス、セラミック材料、複合材料、プリント基板（ＰＣＢ）等が含まれる。
なお、図１９は、電極対２０８および関連付けられた複数のナノワイヤー１７０２が流動床１９０６で覆われている一実施形態を示したものである。例えば、図８に示すようにプリントヘッド７０２を溶液８０４に浸漬して、図１４および図１５に示すようにナノワイヤー１７０２が電極対２０８に関連付けられる。次に、プリントヘッド７０２が溶液８０４から引き上げられる。しかしながら、流動床１９０６は転写表面２０６に残り、ナノワイヤー１７０２を湿ったままの状態にする。このようにして、ナノワイヤー１７０２は、電極対２０８に関連付けられたまま保持される。これには、ナノワイヤー１７０２が第１電極７０４および第２電極７０６に対して配向および位置付けされることを含まれる。例えば、転写表面２０６は、流動床１９０６が転写表面２０６に固着することを可能にする親水性材料で覆われていてもよい。複数の実施形態では、転写対象となる目標面２１０上の領域１９０４は、溶液で覆われていてもよいし、或いは、比較的乾燥していてもよい。
図２０は、位置合わせ機構１９０２によって領域１９０４に（例えば図２０に示す破線の下向き矢印の方向に）位置合わせされたプリントヘッド７０２を示す図である。図２０に示すように、第１電極７０４および第２電極７０６は、ナノワイヤー１７０２を領域１９０４と接触させながら物理的に保持している。さらに、ナノワイヤー１７０２は、実質的に領域１９０４と接触するときに、電界１４０２の作用およびナノワイヤー１７０２に作用する他の力によって、電極対２０８上におけるその配向および位置を保持している。
図２１および図２２は、本発明の典型的な一実施形態に係る、転写対象となる目標面２１０に位置合わせされた図９のプリントヘッド７０２を示す図である。図２１および図２２では、ナノワイヤー８０６が溶液８０４から除去された状態を示しているが、これらはまだ溶液８０４内に存在している状態であってもよい。図２１に示すように、基板２１２およびプリントヘッド７０２は、溶液８０４に浸っている。（例えばフローチャート３００のステップ３０４に従って）電極７０４・７０６に関連付けられたナノワイヤー１７０２が示されている。図２２に示すように、プリントヘッド７０２は、（例えば、図２１および図２２には不図示の位置合わせ機構１９０２によって）領域１９０４に位置合わせされている。図２２では、第１電極７０４および第２電極７０６は、ナノワイヤー１７０２を領域１９０４に接触させながら物理的に保持している。さらに上述のように、ナノワイヤー１７０２は、実質的に領域１９０４と接触するときに、電極対２０８上におけるその配向および位置を保持している。
なお、図２３に示すように、一実施形態では、転写表面２０６／電極対２０８を転写対象となる目標面２１０から所定の間隔を空けて保持するため、および／または、接触する際の電極７０４・７０６と転写対象となる目標面２１０との間の衝撃を小さくするために、転写表面２０６（および／または転写対象となる目標面２１０）上に、１つもしくは複数のスペーサ、または間隔保持部材２３０２が設けられていてもよい。間隔保持部材２３０２はまた、ステップ３０６に従って転写表面２０６を転写対象となる目標面２１０に位置合わせする時に、関連付けられたナノワイヤー１７０２がその配向および位置から離れるようにするために有効であり得る。この間隔保持部材２３０２は、本明細書に記載する任意の実施形態と組み合わせて用いてもよい。間隔保持部材２３０２は、特定の用途で規定される任意の高さを有していてもよい。例えば一実施形態では、間隔保持部材２３０２は約１００μｍの高さを有している。
図２４および図２５は、図１１、図１７および図１８のプリントヘッド１１００の構成におけるプリントヘッドの位置合わせの例を示す図である。図２４に示すように、プリントヘッド１１００は、（例えば、図２４および図２５には不図示の位置合わせ機構１９０２によって）領域１９０４に位置合わせされている。図２２では、第１電極７０４および第２電極７０６は、ナノワイヤー１７０２を領域１９０４と接触させながら物理的に保持している。さらに、ナノワイヤー１７０２は、上述のように、実質的に領域１９０４と接触している間、電極対２０８上における配向および位置を保持している。
図２５では、基板２１２は、平坦ではなく、その代わり高低のある表面を有している。第２電極７０６に対応する領域１９０４の一部は、第１電極７０４に対応する領域１９０４の部分よりも高い。従って、プリントヘッド１１００の第２カンチレバー１１０６は、第２電極７０６が領域１９０４と接触した状態を維持するために、（例えば、破線の矢印によって示される上向きの方向に）屈曲している。さらに、この屈曲した第２カンチレバー１１０６によって、第１電極７０４は、ナノワイヤー１７０２の各両端を領域１９０４上で保持することが可能である。
なお、プリントヘッドが溶液中で転写対象となる目標面に位置合わせされている一実施形態では、プリントヘッドと転写対象となる目標面との間の溶液は、位置合わせ中に移動してしまうことがある。溶液が横方向に移動すると、関連付けられたナノワイヤーの位置がずれて、プリントヘッドの領域を増大させるという問題、および／または、さらなる問題を生じさせる。図２６は、本発明の典型的な一実施形態に係るナノワイヤー転写システム２６００を示す図である。システム２６００は、図１３に示したシステム１３００と同様の構成であるが、システム２６００には真空源２６０２が加えられている。さらに、転写表面２０６には、真空源２６０２に結合された１つまたは複数の真空ポート２６０４が設けられている。真空源２６０２は、真空または吸引力２６０６を、真空ポート２６０４を介して転写表面２０６と基板２１２との間に印加して、余分な溶液を除去する。従って、転写表面２０６および基板２１２が互いに接近しているときに、余分な溶液が除去され、関連付けられたナノワイヤー等の位置ずれを回避することができる。
図２７は、本発明の典型的な一実施形態に係る転写表面２０６を示す典型的な上面図である。図２７に示すように、転写表面２０６は、第１電極７０４および第２電極７０６、並びに、複数の真空ポート２６０４ａ〜２６０４ｃを有している。図２７の実施例では、３つの真空ポート２６０４ａ〜２６０４ｃが示されている。第１真空ポート２６０４ａは、転写表面２０６上において、第１電極７０４の近傍に配置されている。第２真空ポート２６０４ｂは、転写表面２０６上において、第１電極７０４と第２電極７０６との間の配置されている。第３真空ポート２６０４ｃは、転写表面２０６上において、第２電極７０６の近傍に配置されている。真空ポート２６０４を任意の数だけ配置してもよく、所望のように転写表面２０６上に分散させてもよい。図２７の実施例では、真空ポート２６０４ａ〜２６０４ｃは長方形である。他の実施形態では、真空ポート２６０４は、円形、正方形などを含む他の形をしていてもよい。
フローチャート３００（図３）のステップ３０８に従って、電極対から上記領域に１つまたは複数のナノ構造体を堆積させる。ナノワイヤーは、様々な方法で、転写対象となる目標面２１０上に堆積され得る。以下に、表面上にナノワイヤーを堆積させるための様々な実施例について説明する。
例えば、図２８は、本発明の一実施形態に係るナノワイヤー転写システム２８００を示す図である。図２８に示すように、ナノワイヤー２８０２を、電極対２０８から領域１９０４上に堆積させる。図２８の実施形態では、力２８０２（１つまたは複数の力を含む）が存在している。力２８０２は、ナノワイヤー１７０２を配向する間に、ナノワイヤー１７０２をプリントヘッド７０２から転写対象となる目標面２１０に引き付ける力であり、および／または、ナノワイヤー１７０２をプリントヘッド７０２の転写表面２０６に引き付ける任意の力よりも強い、ナノワイヤー１７０２をプリントヘッド７０２から引き離す力である。力２８０２として存在し得る力の例には、電界（ＡＣおよび／またはＤＣ）、真空力、静電力、重力、超音波励起、および／または、他の力が含まれる。当業者にとっては公知であるように、これらの力、並びに、他のパッシブ力およびアクティブ力を、ナノワイヤー１７０２を引き付ける／はね返すために用いることが可能である。以下に、これらの力のうちのいくつかを利用するための典型的な実施形態について説明する。
例えば、図２９は、本発明の一実施形態に係る転写システム２９００を示す図である。転写システム２９００は、概して、図２８の転写システム２８００と同様の構成である。しかしながら、図２９に示すように、転写表面２０６は、転写表面２０６上に形成された負に帯電した層２９０２を有している。負に帯電した層２９０２は、結果的に、転写表面２０６に対して負の表面電荷を生じさせ、これによって、（負に帯電した）ナノワイヤー１７０２へのＤＣ反発力を生じさせる。例えば、層２９０２は酸化物層であってもよい。電極対２０８（例えば電界１４０２）によって発生した電界にＡＣ電界の状態によるバイアスをかけて、上述のフローチャート３００のステップ３０４に従って、電極対２０８は溶液からナノワイヤー１７０２を前もって捕らえている。
さらに、図２９に示すように、転写対象となる目標面２１０は、表面２１０上に形成された正に帯電した層２９０４を有している。例えば正に帯電した層２９０４は、アルミナ層であってもよい。正に帯電した層２９０４は、結果的に、転写対象となる目標面２１０に対して正の表面電荷を生じさせ、これによって、ナノワイヤー１７０２へのＤＣ引力を生じさせる。転写表面２０６と転写対象となる目標面２１０とが十分に（例えば１μｍ〜４μｍの範囲に）（これらが互いに接触することを含む）接近すると、ナノワイヤー１７０２は、図２９に示すように、転写対象となる目標面２１０上に転写される。これは、層２９０４のＤＣ引力が、電極対２０８によって発生したＡＣ電界による引力（誘電泳動力）よりも強いからである。一実施形態では、転写を可能にするために、ＡＣ電界を（例えば電圧源１３０２によって）低くしてもよいし、または、ＡＣ電界を完全に取り除いて、誘電泳動力を小さくまたは取り除いてもよい。
図３０は、転写表面２０６または転写対象となる目標面２１０からの距離に応じた、ナノワイヤーのポテンシャルエネルギーを示すプロット３０００である。本発明の一実施形態によれば、転写表面２０６は、負に帯電した層２９０２を酸化物層として有していてもよく、転写対象となる目標面２１０は、正に帯電した層２９０４を窒化物層として有していてもよい。プロット線３００２は、転写表面２０６の上方で溶液中に懸濁しているナノワイヤーのポテンシャルエネルギーを示し、プロット線３００４は、転写対象となる目標面２１０の上方で溶液中に懸濁しているナノワイヤーのポテンシャルエネルギーを示している。
図３０に示すように、転写表面２１０用のプロット線３００２上の第１ポテンシャル最小値を示す第１プロット領域３００６では、ナノワイヤー１７０２は、電極対２０８に関連付けられている（ピン止めされている）。このピン止めされたナノワイヤーは、転写表面とは接触せずに、比較的、固定した／配向された状態に保持されている。本実施例では、転写表面２０６および転写対象となる目標面２１０が約１μｍ〜４μｍほど離間されている時に、第１プロット領域（第１ポテンシャル最小値）３００６が生じる。転写対象となる目標面２１０の、プロット線３００４上のポテンシャル最小値を示す第２プロット領域（第２ポテンシャル最小値）３００８では、ナノワイヤー１７０２は、窒化物層による静電引力のため、転写対象となる目標面２１０に引き付けられる。このようにして、ナノワイヤー１７０２は、転写対象となる目標面２１０に「ロックされる」。ナノワイヤーおよび転写対象となる目標面２１０が約０．１μｍ〜０．４μｍほど離間されている時に、第２プロット領域３００８が生じる。
ナノワイヤー１７０２を転写表面２０６から転写対象となる目標面２１０上に転写することは、まず低電界および低周波数においてナノワイヤー１７０２を転写表面２０６上に「弱く」ピン止めし、低電界および高周波数を用いてナノワイヤー１７０２を転写表面２０６上に「強く」ピン止めし、転写表面２０６を移動させて転写対象となる目標面２１０に近接させ、最後に転写表面２０６の電極７０４・７０６上のＡＣ電界を低くすることによって、転写表面２０６のポテンシャル最小値３００６からナノワイヤー１７０２を離すことによって実現する。ナノワイヤー１７０２と転写表面２０６（例えば転写表面２０６上の層２９０２）との間のポテンシャル最大値３０１０によって示される静電反発力のため、ナノワイヤー１７０２は、引き付けるＡＣ電界が低くなった後に転写表面２０６から離れる。回転拡散時間（つまり、重力およびブラウン運動に曝されている間に、ナノワイヤーを、予め配向された方向から角度θだけ回転させるために必要な時間）内では、ナノワイヤー１７０２は、転写表面２０６の電極７０４・７０６中のＡＣ電界によって決定される所望の配向を維持する。溶液中の予め配向されたナノワイヤー１７０２を転写対象となる目標面２１０に近接させる（例えば１μｍ未満）と、ポテンシャル最小値３００８（例えば転写対象となる目標面２１０上の層２９０４）によって示される静電引力によって、転写対象となる目標面２１０上への転写が可能になる。ナノワイヤーがポテンシャル最小値３００６からポテンシャル最小値３００８の方に移動する並進運動の拡散時間よりも回転拡散時間が大きい時に、ナノワイヤー１７０２の効果的な転写が可能になる。ナノワイヤー１７０２および転写対象となる目標面２１０上の機能層を用いて、並進運動の拡散時間を最小化し、回転拡散時間に影響を及ぼさないようにすることが可能である。
なお、上記で説明した工程を強化するために、一実施形態において、超音波励起／超音波振動を用いてもよい。例えば、図３１Ａは、本発明の一実施形態に係る転写システム３１００を示す図である。転写システム３１００は、概して、図２９の転写システム２９００と同様の構成であるが、転写システム３１００には、超音波振動源３１０２が加えられている。超音波振動源３１０２は、プリントヘッド７０２および転写表面２０６を超音波振動させる、圧電変換器または他の超音波振動源を含む。一実施形態では、プリントヘッド７０２の超音波振動によって、ナノワイヤーは、約１００μｍ以下で、転写ヘッドから分離される。これによって、転写表面２０６と転写対象となる目標面２１０との間隔は広がるが、それでもなおナノワイヤー１７０２を転写対象となる目標面２１０に堆積させることが可能である。プリントヘッド７０２が転写対象となる目標面２１０の方に移動する速度は、最初は速く、プリントヘッド７０２が転写対象となる目標面２１０に近づくにつれて徐々に遅くなる。例えば、転写表面２０６が転写対象となる目標面２１０の１００μｍ以内に近づくと、超音波振動源３１０２が起動される。これによって、電極対２０８が転写対象となる目標面２１０に近づくよりも、または接触するよりも早くに（大きな間隔をおいて）、ナノワイヤー１７０２を、電極対２０８に良好に配向させた状態を維持しながら、（例えば重力、静電引力等によって）転写対象となる目標面２１０に堆積させることが可能になる。
図３１Ｂは、本発明の一実施形態に係る転写システム３１５０を示す図である。転写システム３１５０は、概して、図３１Ａの転写システム３１００と同様の構成であるが、超音波振動源３１０２はプリントヘッド７０２に結合されているが、超音波振動源３１５２は基板２１２に結合されている点が異なっている。超音波振動源３１５２は、基板２１２の底面に結合されている状態が示されているが、上面に結合させること、または、基板２１２内に埋め込むことを含む任意の方法で、基板２１２に結合されていてもよい。超音波振動源３１５２は、超音波チャックまたは他の用途の機構内に固定されていてもよい。
超音波振動源３１５２は、基板２１２を超音波振動させ、これにより、転写対象となる目標面２１０を超音波振動させる、圧電変換器または他の超音波振動源を備えている。さらに、転写表面２０６と転写対象となる目標面２１０とが互いに近接するとき、（プリントヘッド７０２および／または基板２１２上の）スペーサ２３０２が、プリントヘッド７０２と転写対象となる目標面２１０とを互いに接触させる。このようにして、超音波振動源３１５２はまた、プリントヘッド７０２および転写表面２０６を振動させる。超音波振動源３１５２が転写表面２０６および転写対象となる目標面２１０を振動させるため、これらは同期して振動し、同時に同じ方向に振動する。このため、転写表面２０６および転写対象となる目標面２１０のうちのいずれか一方だけが振動する場合よりも乱れが少なくなり、これにより、ナノワイヤー１７０２は、転写表面２０６から転写対象となる目標面２１０へ（例えば重力、静電引力などによって）転写される間、その配向をより良好に保持することが可能になる。
図３１Ｃは、本発明の一実施形態に係る、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）溶液中のナノワイヤーの慣性運動を示すプロット３１７０である。プロット３１７０のＸ軸３１７２は、超音波振動源３１５２によって生じた、転写対象となる目標面２１０と転写表面２０６との変位振幅をセンチメートルで示したものである。プロット３１７０のＹ軸３１７４は、超音波振動源３１５２によって生じた変位周波数を示すものである。プロット３１７０のＺ軸３１７６は、結果として生じるナノワイヤー１７０２の変位振幅をμｍで示したものである。プロット表面３１７８は、一般的に、（Ｘ軸３１７２上の）表面の変位振幅が増大するにつれて、（Ｚ軸３１７６上の）ナノワイヤーの変位振幅も増大することを示している。同様に、（Ｙ軸３１７４上の）変位周波数が増大するにつれて、ナノワイヤーの変位振幅（Ｚ軸３１７６上）も増大することを示している。
典型的な一実施形態では、転写表面２０６および／または転写対象となる目標面２１０を、１０ＫＨｚのような比較的高い周波数、且つ、５０〜１００ミクロンのような小さな振幅で超音波振動させ、ナノワイヤー１７０２を転写表面２０６から転写対象となる目標面２１０に効果的に転写する。プロット３１７０からは、変位振幅（Ｘ軸３１７２）と変位周波数（Ｙ軸３１７４）との様々な組み合わせが明らかであり、これらの様々な組み合わせを用いて、ワイヤの変位（Ｚ軸３１７６）を生じさせ、特定の用途において所望のようにナノワイヤーを転写する。
図３２は、本発明の他の一実施形態に係る典型的な転写システム３２００を示す図である。転写システム３２００は、図２８の転写システムと同様の構成であるが、転写システム３２００には真空源３２０２が加えられている。真空源３２０２は、真空ポート３２０６を介して基板２１２に真空力３２０４を印加して、ナノワイヤー１７０２を転写対象となる目標面２１０に引き付ける。例えば、真空力３２０４を用いて、真空源３２０２は、ナノワイヤー１７０２を包囲する溶液を、真空ポート３２０６を介して引き寄せる。結果として生じる溶液の流れにより、ナノワイヤー１７０２が転写対象となる目標面２１０の方に引き寄せられる。
図３３は、本発明の他の一実施形態に係る典型的な転写システム３３００を示す図である。転写システム３３００は、図２８の転写システム２８００と同様の構成であるが、転写システム３３００には、ナノワイヤー１７０２を転写対象となる目標面２１０に引き付ける電界３３０４を発生させる電界源３３０２が加えられている。例えば、一実施形態において、電界源３３０２は、電界３３０４用のＤＣ電界を発生させることが可能である。ＤＣ電界（例えば正電荷）は、ナノワイヤー１７０２を移動させるナノワイヤー１７０２の逆電荷（例えば負電荷）によって、ナノワイヤー１７０２上に引力を与える。ナノワイヤー１７０２のこのような動きは、電界３３０４および／または他の力によって、ナノワイヤー１７０２を転写対象となる目標面２１０に引き付けることを可能にする。他の一実施形態では、電界源３３０２は、電界３３０４用のＡＣ電界を発生させる。ＡＣ電界は、同様に、ナノワイヤー１７０２を移動させ、ナノワイヤー１７０２を転写対象となる目標面２１０に引き付けることを可能にするように機能する。さらに他の一実施形態では、ＤＣ電界とＡＣ電界とを組み合わせて用いてもよい。一実施形態では、電界源３３０２は、信号発生器、電圧源、若しくは、電界を発生させることが可能な他の部材または装置である。
なお、本明細書の教示から当業者には明らかであるように、フローチャート３００（図３）のステップ３０８に従って、ナノワイヤーを転写対象となる目標面上に堆積させるための上述の実施形態を好適に組み合わせてもよい。
フローチャート３００（図３）のステップ３１０に従って、転写対象となる目標面の領域に位置合わせされている電極対を当該領域から取り除く。例えば、図２８に示すように、プリントヘッド７０２を（破線の矢印によって示した）上向きの方向に移動させて、領域１９０４に位置合わせされているプリントヘッド７０２を当該領域１９０４から取り除く。例えば、位置合わせ機構１９０２（図１９に示した）を用いて、領域１９０４に位置合わせされているプリントヘッド７０２を移動させることが可能である。一実施形態では、転写表面２０６と転写対象となる目標面２１０との間に、（例えば、図２６のポート２６０４および／または図３２のポート３２０６を介して）流体を供給して、これらの表面を引き離すための圧力（例えば気体圧または液体圧）を提供することが可能である。このようにして、プリントヘッド７０２によって、図３のフローチャート３００を繰り返し行い、さらなるナノワイヤーを、領域１９０４、基板２１２の他の領域、および／または、別の表面に関連付けると共に堆積させることができる。
さらに、フローチャート３００は、単一の転写表面に多数の電極対を用いて、基板上にナノワイヤー群を並列に堆積させる場合にも適用可能である。例えば図３４は、本発明の一実施形態に係るナノワイヤー転写システム３４００を示す図である。ナノワイヤー転写システム３４００は、２つの電極対を備えるプリントヘッド３４０２を有している。図３４に示すように、プリントヘッド３４０２は、第１電極対２０８ａと第２電極対２０８ｂとを有する転写表面３４０４を備えている。図示した第１電極対２０８ａは、関連付けられたナノワイヤー１７０２ａを有しており、図示した第２電極対２０８ｂは、関連付けられたナノワイヤー１７０２ｂを有している。ナノワイヤー１７０２ａは、転写対象となる目標面２１０の第１領域１９０４ａ上に堆積されるようになっており、ナノワイヤー１７０２ｂは、転写対象となる目標面２１０の第２領域１９０４ｂ上に堆積されるようになっている。
従って、一実施形態では、図３に示したフローチャート３００の各ステップを、第１電極対２０８ａおよび第２電極対２０８ｂのために並行して行ってもよい。ステップ３０２では、第１電極対２０８ａに近接するようにナノワイヤー１７０２ａを供給する工程と並行して、第２電極対２０８ｂに近接するようにナノワイヤー１７０２ｂを供給することが可能である。ステップ３０４では、第１電極対２０８ａを用いて第１電界（例えば図１４の電界１４０２）を発生させる工程と並行して、第２電極対２０８ｂを用いて第２電界を発生させて、第２電極対２０８ｂにナノワイヤー１７０２ｂを関連付けることが可能である。複数の実施形態において、第１電極対２０８ａおよび第２電極対２０８ｂに同一の電気信号（例えば電気信号１３０４）を供給してもよいし、異なる電気信号を発生させて供給してもよい。
ステップ３０６では、第１電極対２０８ａを第１領域１９０４ａに位置合わせする工程と並行して、第２電極対２０８ｂを第２領域１９０４ｂに位置合わせすることが可能である。ステップ３０８では、ナノワイヤー１７０２ａを第１電極対２０８ａから第１領域１９０４ａに堆積させる工程と並行して、ナノワイヤー１７０２ｂを第２電極対２０８ｂから第２領域１９０４ｂに堆積させることが可能である。ステップ３１０では、転写対象となる目標面２１０からプリントヘッド３４０２を引き上げることによって、第１電極対２０８ａおよび第２電極対２０８ｂに対応する各領域に位置合わせされている第１電極対２０８ａおよび第２電極対２０８ｂを当該目標面２１０から並行して取り除くことが可能である。
なお、用いられる転写表面に電極対を任意の数だけ形成して、図３４の構成と同様の方法で、対応するナノワイヤーの組を任意の数だけ並行して転写することが可能である。さらなる電極対を使用可能にするために転写表面２０６の寸法を増大させることによって、より多くの数のナノワイヤーを同時に転写することを並行して行い、製造速度を増大させることが可能である。プリントヘッド上の電極対の電極７０４・７０６の間隔を変化させて、異なる長さ、異なるドーピング、異なるシェル材料などを含む、異なる種類のナノワイヤーを関連付けると共に堆積させることが可能である。
〔電気的素子を転写するための典型的な実施形態〕
この章では、集積回路、電子部品、半導体ダイ、光学素子等の電気的素子を、ナノワイヤーの場合に説明した方法と同様の方法で、表面に成長させるための実施形態について説明する。複数の実施形態において、転写表面の電極対に近接するように１つまたは複数の電気的素子を供給する。この電極対に電圧を供給して、電極対に電気的素子を関連付ける。次に、電気的素子を電極対から転写対象となる目標面に堆積させる。
この章では、集積回路、電子部品、半導体ダイ、光学素子等の電気的素子を、ナノワイヤーの場合に説明した方法と同様の方法で、表面に成長させるための実施形態について説明する。複数の実施形態において、転写表面の電極対に近接するように１つまたは複数の電気的素子を供給する。この電極対に電圧を供給して、電極対に電気的素子を関連付ける。次に、電気的素子を電極対から転写対象となる目標面に堆積させる。
図３５は、本発明の典型的な複数の実施形態に係る、電気的素子を転写するための典型的なステップを提供するフローチャート３５００を示す図である。例えば、図７のプリントヘッド７０２を用いて、フローチャート３５００に従って電気的素子を転写する。フローチャート３５００を、図３６〜図３９を参照しながら以下のように説明する。図３６〜図３９は、本発明の一実施形態に係る電気的素子転写システム３６００を示すブロック図である。以下の説明に基づいて、当業者には他の構造的および動作的な実施形態も明らかとなるであろう。全ての実施形態において、フローチャート３５００の必ずしも全てのステップを行う必要はない。
フローチャート３５００はステップ３５０２から始まる。ステップ３５０２では、少なくとも１つの電気的素子を電極対に近接するように供給する。例えば、図３６に示すように、電気的素子３６０２を電極対２０８に近接するように供給する。図３６では、電気的素子３６０２は溶液８０４中にあり、溶液８０４は電極対２０８に接触して流れ、電気的素子３６０２を電極対２０８に近接するように配置することを可能にしている。或いは、他の方法で、電気的素子３６０２を電極対２０８に近接するように供給してもよい。複数の実施形態では、電気的素子３６０２は全て、同じ種類の電気的素子であってもよいし、または、異なる種類を含んでいてもよい。
ステップ３５０４では、電極対の２つの電極によって電界を発生させ、これらの電極に電気的素子を関連付ける。例えば、電極対２０８に電位を結合させて、電界を発生させることが可能である。電極対２０８によって発生させた電界を用いて、電気的素子３６０２のうちの、電極対２０８に近接するように位置する１つの電気的素子を、電極対２０８に関連付ける。図３７に示すように、電気的素子３６０２ａが電極対２０８に関連付けられる。一実施形態では、関連付けられた電気的素子３６０２ａが、電界によって、転写表面２０６から間隔を置いた位置に懸濁した状態で保される。
上述の、電極対によって電界を発生させてナノ構造体を関連付けるための典型的な実施形態を、電気的素子を関連付けることにも適用可能である。例えば、図１４に関連して説明したように、電極対２０８の電極７０４と電極７０６との間に電界１４０２を発生させる。電界１４０２を用いて、電気的素子３６０２ａを位置合わせして、電極７０４と電極７０６との間に、電気的素子３６０２ａを配置することが可能である。電気的素子３６０２ａが、電極７０４と電極７０６との間に発生したＡＣ電界に曝されると、結果的に電界の勾配が生じる。近接する電気的素子３６０２において正味の双極子モーメントが生成され、ＡＣ電界が双極子に回転力を生じさせ、これによって、近接する電気的素子３６０２ａが電界の方向に対して平行に配向される。
さらに、一実施形態では、電界の勾配が、近接した電気的素子３６０２ａに誘電泳動力を与え、ナノワイヤーの場合に図１６に関連して説明したように、電気的素子３６０２ａを電極対２０８の方に引き付ける。上述のように、電気的素子３６０２ａを電極に引き付ける誘電泳動力に反発する電気浸透力も生成される。これらの力が平衡状態（または比較的平衡状態）に達すると、電気的素子３６０２ａは所定の場所に保持され、電気的素子３６０２ａは電極対２０８に関連付けられるか、または「ピン止め」される。
上述のように、図３６の電気的素子３６０２は、全て同じ種類の電気的素子であってもよいし、または、異なる種類の電気的素子を含んでいてもよい。異なる種類の電気的素子が存在するときには、電極７０４・７０６は、所定の種類の電気的素子だけを引き付けるように電界を発生するような寸法に形成され、および／または、配置されてもよい。一実施形態において、電気的素子３６０２ａは、電気的素子３６０２ａを電極２０８に引き付けることを強化するために、パターニングされた金属（または他の材料）を有していてよい。
ステップ３５０６では、電極対を、転写対象となる目標面の領域に位置合わせする。例えば、図３８に示すように、転写対象となる目標面２１０の方に移動するプリントヘッド７０２によって、電極対２０８を転写対象となる目標面２１０に位置合わせする。一実施形態では、電極対２０８を転写対象となる目標面２１０に接触させて位置合わせする。他の一実施形態では、電極対２０８を転写対象となる目標面２１０に隣接させて、転写対象となる目標面２１０から短い間隔を置いて位置合わせする。電極対２０８を表面２１０の任意の領域に位置合わせしてもよい。この任意の領域には、一般的に開口した領域（つまり表面２１０に接触している必要はない）、電極対２０８に対応する電気接点を有する領域、または、他の領域が含まれる。電極対を、電気的素子３６０２ａが配置される表面２１０の領域に位置合わせする。
ステップ３５０８では、電気的素子を電極対から上記領域に堆積させる。電気的素子３６０２ａを、様々な方法で、転写対象となる目標面２１０上に堆積させることが可能である。ナノ構造体を表面に堆積させるための様々な実施例の詳細については上述した。例えば、図２８〜図３３に関連して説明したナノ構造体を堆積させるための実施形態を用いて、電気的素子３６０２ａを堆積させることが可能である。例えば、図２８には、ナノワイヤー１７０２をプリントヘッド７０２から転写対象となる目標面２１０に引き付ける、および／または、ナノワイヤー１７０２をプリントヘッド７０２から引き離す力２８０２（１つまたは複数の力を含んでよい）が存在している。力２８０２を用いて、電気的素子３６０２ａをプリントヘッド７０２から転写対象となる目標面２１０に堆積させることができる。力２８０２として存在し得る力の例には、電界（ＡＣおよび／またはＤＣ）、真空力、静電力、重力、超音波励起、および／または、他の力が含まれる。電気的素子３６０２ａを引き付ける／はね返すために、これらの力、並びに、他のパッシブ力およびアクティブ力を用いてもよいことは、当業者には公知であろう。さらに、図３１Ａ〜図３１Ｃに関連して説明したように、超音波振動を用いることにより、電気的素子３６０２ａがプリントヘッド７０２から離され、（例えば重力、静電力等の力によって）転写対象となる目標面２１０に転写されてもよい。
ステップ３５１０では、転写対象となる目標面の領域に位置合わせされている電極対を当該領域から取り除く。例えば、図３９に示すように、プリントヘッド７０２が転写対象となる目標面２１０から離される。電気的素子３６０２ａは、表面２１０上に堆積されたまま保持される。次に、プリントヘッド７０２を用いて、フローチャート３５００を、表面２１０の同じ領域、表面２１０の異なる領域、および／または、基板２１２以外の構造物の表面に対して繰り返し行い、さらなる電気的素子を堆積させることが可能である。さらに、一実施形態において、プリントヘッド７０２を用いて、ナノ構造体と電気的素子とを同時に転写することが可能である。
本明細書に記載した技術を用いれば、プリントヘッドを用いて、ナノ構造体および電気的素子を基板に転写することによって、複雑な電子回路を形成することが可能である。
〔プリントヘッドの他の実施形態〕
この章では、プリントヘッドを用いてナノ構造体を表面に成長させるための他の実施形態について説明する。流体の存在下でナノワイヤーを基板上に「プリントする」ために用いられる上述のプリントヘッドは、プリントヘッドが基板に接近するにつれて、プリントヘッドの動きに対して直角な剪断力を生じさせる。結果的に流体は、この剪断力によって、プリントヘッドと基板との間の領域から押し出される。この流体の剪断力は、ナノワイヤーを横方向にずらし、そのため、プリント工程中にナノワイヤーを間違って配置させることが起こり得る。
この章では、プリントヘッドを用いてナノ構造体を表面に成長させるための他の実施形態について説明する。流体の存在下でナノワイヤーを基板上に「プリントする」ために用いられる上述のプリントヘッドは、プリントヘッドが基板に接近するにつれて、プリントヘッドの動きに対して直角な剪断力を生じさせる。結果的に流体は、この剪断力によって、プリントヘッドと基板との間の領域から押し出される。この流体の剪断力は、ナノワイヤーを横方向にずらし、そのため、プリント工程中にナノワイヤーを間違って配置させることが起こり得る。
例えば、図４０は、本発明の一実施形態に係るナノ構造体転写システム４０００を示す断面図である。図４０に示すように、システム４０００は、プリントヘッド７０２および基板２１２を備えている。図４１は、プリントヘッド７０２の転写表面２０６を示す図である。プリントヘッド７０２は、液体の溶液４００４において、ナノワイヤー１７０２（図４０では紙面垂直に示されている）等のナノ構造体を、電極７０４・７０６から転写対象となる目標面２１０に転写するように構成されている。
転写工程の間、プリントヘッド７０２が矢印４００２の方向に基板２１２に向かって移動し、転写表面２０６と転写対象となる目標面２１０との間隔が狭まる。矢印４００６は、プリントヘッド４００２が基板２１２の方に動き、溶液４００４が転写表面２０６と転写対象となる目標面２１０との間の領域から押し出される時の、溶液４００４の流れの方向を示している。図４０に関していえば、矢印４００６の相対的長さは、矢印４００６の位置における相対的流速を示している。例えば、転写表面２０６と転写対象となる目標面２１０との間の中間点にある溶液４００４の流速よりも、転写表面２０６および転写対象となる目標面２１０のうちのいずれか一方に近接した溶液４００４の流速の方が小さい。図４１を参照すると、矢印４００６は、溶液４００４が、転写表面２００６の中心領域から、外側に向かって全ての方向に押し出される様子を示している。
図４１に示すように、プリントヘッド７０２が基板２１２の方に移動する時に、溶液４００４は、押し出されてナノワイヤー１７０２を横切って流れる。この流体は、ナノワイヤー１７０２に剪断力を与えるため、望ましくないナノワイヤー１７０２の横方向のずれを生じさせ、プリント工程において、ナノワイヤー１７０２を誤って配置させてしまう。
複数の実施形態では、プリントヘッドが転写対象となる目標面に接近するときに、流体をプリントヘッドと転写対象となる目標面との間の領域から除去するための排水孔が、プリントヘッド内に形成されている。排水孔は、ナノワイヤーにかかる剪断力を小さくし、ナノワイヤーを、プリントヘッドから転写対象となる目標面により確実に転写することを可能にする。例えば、図４２は、本発明の典型的な一実施形態に係るナノ構造体転写システム４２００を示す図である。図４２に示すように、システム４２００は、プリントヘッド４２０２および基板２１２を含む。図４３は、プリントヘッド４２０２の転写表面２０６を示す図である。図４２および図４３に示すように、転写表面２０６は、第１開口部４２０４ａおよび第２開口部４２０４ｂ（「排水孔」とも称する）を備えている。第１開口部４２０４ａおよび第２開口部４２０４ｂは、プリントヘッド４２０２が基板２１０の方に移動する時に、転写表面２０６と転写対象となる目標面２１０との間の領域から溶液４００４を受け入れる。第１開口部４２０４ａおよび第２開口部４２０４ｂによって溶液４００４が除去されることによって、ナノワイヤー１７０２が転写表面２０６から転写対象となる目標面２１０に堆積される間に、ナノワイヤー１７０２にかかる剪断力は小さくなる。
図４４は、本発明の典型的な一実施形態に係る、ナノ構造体を転写対象となる目標面に転写するためのフローチャート４４００を示す図である。例えば、システム４２００がフローチャート４４００の処理を行う。フローチャート４４００については、以下に説明する。以下の説明に基づいて、当業者には他の構造的および動作的な実施形態も明らかとなるであろう。
ステップ４４０２では、プリントヘッドの転写表面を転写対象となる目標面の近傍に配置する。例えば、図４２に示すように、プリントヘッド４２０２の転写表面２０６を、基板２１２の転写対象となる目標面２１０の近傍に配置する。
ステップ４４０４では、転写表面と転写対象となる目標面との間隔を狭める。図４２によれば、プリントヘッド４２０２を矢印４００２の方向に動かして、転写表面２０６と転写対象となる目標面２１０との間隔４２０８を狭める。
ステップ４４０６では、ステップ４４０４の処理中に、流体が、転写表面と転写対象となる目標面との間から転写表面内の少なくとも１つの開口部を介して受け入れられる。図４２および図４３の矢印４２０６によって示すように、転写表面２０６が転写対象となる目標面２１０の方に移動することによって、転写表面２０６と転写対象となる目標面２１０との間の溶液４００４は、転写表面２０６の中心領域から外側に向かって流れる。さらに、図４２の矢印４２１０によって示されるように、溶液４００４は、転写表面２０６内の開口部４２０４ａ・４２０４ｂの中に流入する。開口部４２０４ａ・４２０４ｂは、溶液４００４を受け入れることによって、ナノワイヤー１７０２が受ける剪断力の少なくとも一部を緩和する。
ステップ４４０８では、転写表面に関連付けられたナノワイヤーを転写対象となる目標面に堆積させる。例えば、図４５は、転写表面２０６が転写対象となる目標面２１０に近接し、ナノワイヤー１７０２が転写対象となる目標面２１０に堆積可能になった、図４２のシステム４２００を示す図である。図３のフローチャート３００に関連して説明した方法を含む、本明細書の他の箇所に記載した任意の方法によって、ナノワイヤー１７０２を転写表面２０６から転写対象となる目標面２１０に堆積させることが可能である。ナノワイヤー１７０２を堆積させた後は、プリントヘッド４２０２と基板２１２とを分離させてもよい。
図４２および図４３では、２つの開口部４２０４（開口部４２０４ａ・４２０４ｂ）を示したが、開口部４２０４を任意の数だけ転写表面２０６に設けてもよい。例えば、（図４２および図４３に示したような）一対の開口部４２０４の代わりに、開口部４２０４を任意の数だけアレイ状に、開口部４２０４ａ・４２０４ｂの位置に設けてもよい。このような開口部は、円形、長方形、またはその他の形状を含む、任意の形状を有していてもよい。
さらに、開口部４２０４は、剪断力をさらに小さくするために、電極７０４・７０６に対して、どのように分散または配置されていてもよい。例えば、図４３に示すように、開口部４２０４ａ・４２０４ｂは、ナノワイヤー１７０２が開口部４２０４ａと開口部４２０４ｂとの中間点に位置するように、電極７０４・７０６に対して位置していてもよい。このようにして、ナノワイヤー１７０２の位置においては、溶液４００４の流れの「デッドゾーン」が生成され（例えば、この溶液流はナノワイヤー１７０２において分割される）、ナノワイヤー１７０２にかかる剪断力は、ほとんどゼロになり得る。図４３の実施形態では、開口部４２０４は、ナノワイヤー１７０２の長軸の両側方に沿って対称的に配置された孔および／またはスロットであってよい。
さらに、図４３に示すように、開口部４２０２の長さは、ナノワイヤー１７０２の長軸の長さよりも長くてもよい。或いは、開口部４２０２の長さは、ナノワイヤー１７０２の長軸の長さと同一、またはそれよりも短くてもよい。開口部４２０４ａ・４２０４ｂの幅は、ナノワイヤー１７０２の各側方における開口部４２０４ａと４２０４ｂとの間の溶液４００４の相当量が、開口部４２０４ａ・４２０４ｂを通って排出されるように選択されていればよい。
図４２では、開口部４２０４は、ナノワイヤー１７０２の長さ方向に沿って位置しているように示されているが、別の形態またはさらなる形態として、転写表面２０６上で、ナノワイヤー１７０２の一方の端部または両方の端部の近傍に位置していてもよい。開口部４２０４ａ・４２０４ｂはさらに、図４２では、プリントヘッド４２０２を端から端まで貫通しているように示されているが、開口部４２０４は、プリントヘッド４２０４の一部を貫通していてもよい（例えば、任意の好適な深さを有する、転写表面２０６内の窪んだ領域であってもよい）。
図４２および図４３の実施例では、溶液４００４を、受動的に開口部４２０４の中に流れ込ませることができる。他の一実施形態では、溶液４００４は、能動的に開口部４２０４の中に引き込まれてもよい。例えば、ピストン／シリンダ構造、コルクスクリュー、真空吸引、および／または、他の機構を用いて、溶液４００４を能動的に開口部４２０４の中に引き込むことが可能である。例えば、図４６は、本発明の一実施形態に係るナノ構造体転写システム４６００を示す図である。システム４６００は、概して、図４２のシステム４２００と同様の構成であるが、システム４６００には、第１ピストン４６０２ａおよび第２ピストン４６０２ｂが加えられている。ピストン４６０２ａ・４６０２ｂは、それぞれ、開口部４２０４ａ・４２０４ｂ内に配置されている。第１ピストン４６０２ａと開口部４２０４ａとが、第１ピストン／シリンダ構造を形成しており、第２ピストン４６０２ｂと開口部４２０４ｂとが、第２ピストン／シリンダ構造を形成している。第１ピストン４６０２ａおよび第２ピストン４６０２ｂは、フローチャート４４００のステップ４４０４の間に矢印４６０４の方向に移動するように構成されている場合には、フローチャート４４００のステップ４４０６に従って、溶液４００４を開口部４２０４ａ・４２０４ｂの中に引き込むことができる。
〔電極の典型的な実施形態〕
ナノ構造体および／または汚染物質がプリントヘッドの転写表面の付着すると、これによって性能が低下してしまう。複数の実施形態では、ナノ構造体プリントヘッドの転写表面を処理して、汚染物質が粘着することを回避し、また、転写表面の耐久性を増大させる。このような実施形態は、プリントヘッド／転写表面の交換が高価である場合に、プリントヘッド／転写表面の寿命を延ばすために特に有効であり得る。例えば、転写表面に、非粘着性材料のコーティング等のコーティングを塗布してもよい。一実施形態では、このコーティングは除去可能である。この場合、コーティングが摩滅したときには、プリントヘッドを完全に廃棄する代わりに、コーティングを除去して、必要に応じて再び塗布することが可能である。
ナノ構造体および／または汚染物質がプリントヘッドの転写表面の付着すると、これによって性能が低下してしまう。複数の実施形態では、ナノ構造体プリントヘッドの転写表面を処理して、汚染物質が粘着することを回避し、また、転写表面の耐久性を増大させる。このような実施形態は、プリントヘッド／転写表面の交換が高価である場合に、プリントヘッド／転写表面の寿命を延ばすために特に有効であり得る。例えば、転写表面に、非粘着性材料のコーティング等のコーティングを塗布してもよい。一実施形態では、このコーティングは除去可能である。この場合、コーティングが摩滅したときには、プリントヘッドを完全に廃棄する代わりに、コーティングを除去して、必要に応じて再び塗布することが可能である。
例えば図４７は、本発明の典型的な一実施形態に係るプリントヘッド４７００を示す断面図である。図４７に示すように、プリントヘッド４７００の転写表面２０６上に、非粘着性材料層４７０２を形成する。非粘着性材料層４７０２は、ナノワイヤーおよび汚染物質の粘着を低減するように構成された非粘着性材料のコーティングである。さらに、非粘着性材料層４７０２は、転写表面２０６から除去可能（例えば剥離可能）であると共に、転写表面２０６に再び塗布して、プリントヘッド４７００に長い寿命を提供することが可能である。
転写表面２０６上の非粘着性材料層４７０２の典型的な利点には、ナノワイヤーの接着および粘着を回避する点、（例えば図４１および図４２に関連して説明したように）ナノワイヤー転写工程中にナノワイヤーが剪断力によって分散しないように（例えば図３のフローチャート３００のステップ３０４中に）ナノワイヤー取得用の高電圧の使用を可能にする点、ナノワイヤーの転写効率を強化する点、および／または、プリントヘッド４７００の汚染および腐食を低減してプリントヘッド４７００の寿命を延ばす点が含まれる。
非粘着性材料層４７０２を転写表面２０６上に、どのような方法で形成してもよい。その方法には、転写表面２０６を溶液からコーティングする方法（つまりスピンコーティングまたは浸漬コーティング）、または、気相堆積処理が含まれる。非粘着性材料層４７０２は、ファンデルワールス力によって特徴付けられる接着特性といった弱い接着特性を有するように構成されていてもよい。非粘着性材料層４７０２が転写表面２０６から薄い層として裂かれることを回避するために、転写表面２０６は、接着促進剤によって処理されていてもよい。非粘着性材料層４７０２用の材料の例には、例えば有機分子またはフッ化有機体（例えばテフロン（登録商標））等の、無機材料で引き付けられる極めて弱いファンデルワールス力を有する材料（汚染物質およびナノワイヤー）が含まれる。テフロン等のフッ化有機材料は、典型的な酸化物表面のファンデルワールス力よりも３桁ほど小さいので、汚染物質が転写表面２０６に接着する強度は比較的弱い。非粘着性材料層４７０２の厚みおよび／または化学的性質は、特定の用途に合わせて所望のように選択され得る。
さらに、上述のように、非粘着性材料層４７０２を除去することが可能である。例えば、１回または複数回の使用後に、ナノワイヤーおよび／または他の汚染物質が転写表面２０６に接着しないのであれば、非粘着性材料層４７０２は、溶媒、プラズマ、熱分解、または他の除去可能な材料または技術を用いて除去されてもよい。非粘着性材料層４７０２を除去した後、転写表面２０６上に、非粘着性材料層４７０２の差し替え用コーティングを新たに形成してもよい。この差し替え工程は、比較的高コストであるプリントヘッド４７００の差し替え品を製造する工程よりも、簡易且つ低コストである。
例えば、転写表面２０６に塗布される他の種類の非粘着性材料は、ＳｉＯ２またはＳｉ３Ｎ４等の材料の膜である。このような膜を、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）処理または他の処理によって、転写表面２０６に堆積させることが可能である。このような膜は、ナノワイヤーが転写表面２０６に粘着することを静電荷によって回避することを可能にする。さらに、このような膜は、使用後に除去可能であり、必要に応じて、転写表面２０６に再び塗布可能である。これによって、転写表面２０６の寿命を延ばすことが可能である。
〔典型的なナノ構造体プリント工程およびシステム〕
この章では、ナノ構造体プリント工程およびシステムの典型的な実施形態について説明する。ナノ構造体を組み込む装置を製造するための実施形態について説明する。これらの実施形態は、説明のために提供するものであって、制限することを意図するものではない。
この章では、ナノ構造体プリント工程およびシステムの典型的な実施形態について説明する。ナノ構造体を組み込む装置を製造するための実施形態について説明する。これらの実施形態は、説明のために提供するものであって、制限することを意図するものではない。
例えば図４８は、本発明の典型的な一実施形態に係るナノ構造体プリントシステム４８００を示すブロック図である。図４８に示すように、システム４８００は、関連付けステーション４８０２、検査ステーション４８０４、プリントステーション４８０６、清浄化ステーション４８０８、パネル修復ステーション４８１２、およびパネル乾燥ステーション４８１４を備えている。関連付けステーション４８０２、検査ステーション４８０４、プリントステーション４８０６、および清浄化ステーション４８０８は、システム４８００におけるプリントヘッドの流路部を形成しており、プリントステーション４８０６、パネル修復ステーション４８１２、およびパネル乾燥ステーション４８１４は、システム４８００におけるパネルの流路部を形成している。
図４９および図５０の各フローチャート４９００・５０００を参照しながらシステム４８００について説明する。フローチャート４９００は、本発明の典型的な複数の実施形態に係る、システム４８００におけるプリントヘッドの流路部での工程を示すものであり、フローチャート５０００は、本発明の典型的な複数の実施形態に係る、システム４８００におけるパネルの流路部での工程を示すものである。フローチャート４９００・５０００を、システム４８００を参照しながら以下のように説明する。以下の説明に基づいて、当業者には他の構造的および動作的な実施形態も明らかとなるであろう。図４８に示すシステム４８００の全ての部材が、必ずしも全ての実施形態において必要ではあるわけではなく、フローチャート４９００・５０００の全てのステップが、必ずしも全ての実施形態において行われる必要はない。
まずフローチャート４９００について説明する。フローチャート４９００のステップ４９０２では、ナノ構造体をプリントヘッドの転写表面に関連付ける。例えば、図４８に示すように、関連付けステーション４８０２は、プリントヘッド４８１０を含む複数のプリントヘッド４８１８を受け入れる。関連付けステーション４８０２は、受け入れた複数のプリントヘッド４８１８の各プリントヘッドの転写表面にナノ構造体を関連付けるように構成されている。ナノ構造体をプリントヘッド４８１８に関連付けることは、図３のフローチャート３００に関連して説明した方法のような本明細書の他の箇所において説明した任意の方法、または、当業者にとって公知の他の方法で行うことが可能である。図４８に示すように、関連付けステーション４８０２は、複数のプリントヘッドおよび関連付けられたナノ構造体４８２０を排出する。
例えば、図５１は、関連付けステーション４８０２における、溶液中の（例えば液体環境において）プリントヘッド４８１０の転写表面に関連付けられたナノ構造体を示す図である。一実施形態では、プリントヘッド４８１０は、関連付けステーション４８０２において受け入れられた複数のプリントヘッドのうちのいずれか１つである。他の一実施形態では、１つのプリントヘッド４８１０だけが受け入れられる。図５１の実施例では、プリントヘッド４８１０は、６つの転写表面２０６ａ〜２０６ｆを有している。他の実施形態では、プリントヘッド４８１０は、２次元アレイ状の転写表面２０６を含む、他の数の転写表面２０６を有していてもよい。転写表面２０６ａ〜２０６ｆは、貯水槽５１０４によって収容されるナノワイヤー溶液５１０６（例えばナノワイヤーインク）に浸っている。図５１に示すように、プリントヘッド４８１０は、５つの貫通孔または開口部５１０８ａ〜５１０８ｅを有しており、各開口部５１０８は、対応する、隣接する一対の転写表面２０６間に配置されている。開口部５１０８は、図４２に関連して上述した開口部４２０４と同様の構成であってもよい。複数の実施形態では、プリントヘッド４８１０は、開口部５１０８を任意の数だけ有していてもよく、任意の構成の開口部５１０８を有していてもよい。
図５１には示していないが、本実施形態では、各転写表面２０６ａ〜２０６ｆは、各電極対（例えば図７に示した電極７０４・７０６を含む図２の電極対２０８）を有している。これらの電極は、電界（例えば図１４に示した電界１４０２）を発生させて、ナノワイヤー溶液５１０６中の１つまたは複数のナノワイヤー５１１０を各転写表面２０６に関連付ける。例えば、図５１は、どの転写表面２０６ａ〜２０６ｂとも関連付けられていない、溶液５１０６中の第１ナノワイヤー５１１０ａを示す図である。第２ナノワイヤー５１１０ｂは、第２転写表面２０６ｂに関連付けられているところが示されている。第３ナノワイヤー５１１０ｃは、第１転写表面２０６ａに隣接しているが、関連付けられていない。
ステップ４９０２の間またはその後、図４８のプリントヘッド４８１０は、任意で、関連付けステーション４８０２において、余分なナノ構造体を複数のプリントヘッド４８１８の転写表面２０６から洗い流すように構成されていてもよい。例えば、図５２は、プリントヘッド４８１０の転写表面２０６ａ〜２０６ｆから洗い流される余分なナノワイヤーを示す図である。図５１の実施例では、（矢印５２０２に示されるように）開口部５１０８ａ〜５１０８ｅを通って流れ、余分なナノワイヤー５１１０を転写表面２０６ａ〜２０６ｆから洗い流す流体（例えば溶液５１０６）が示されている。開口部５１０８ａ〜５１０８ｅを通って流れる流体を供給するために、好適な流体圧を生成するように構成された流体源（図５２には不図示）が、プリントヘッド４８１０の注入口５１０２に結合されているか、または、プリントヘッド４８１０に結合されていてもよい。流体源によって供給される流速および洗い流し時間は、特定の用途に合わせて決定され得る。例えば、複数の実施形態では、６０分以内（例えば１分以内）の洗い流し時間においては、１〜１００μｍ／ｓの範囲の流速を用いればよい。
転写表面２０６から洗い流されることが好ましい、ナノワイヤー５１１０ｃのような余分なナノワイヤー５１１０は、転写表面２０６に弱く関連付けられたナノワイヤー、関連付けられた他のナノワイヤー５１１０と絡まったナノワイヤー、および／または、他の方法でプリントヘッド４８１０の表面に付着した（しかし関連付けられていない）ナノワイヤーである。例えば、図５２では、転写表面２０６ａから洗い流されたナノワイヤー５１１０ｃが示されている。
再びフローチャート４９００を参照する。ステップ４９０４では、プリントヘッドの検査を行う。例えば、図４８に示すように、検査ステーション４８０４は、複数のプリントヘッドおよび関連付けられたナノ構造体４８２０を受け入れる。検査ステーション４８０４は、受け入れた複数のプリントヘッドの転写表面２０６の検査を行い、その検査に基づいて、受け入れた複数のプリントヘッドのうちの少なくとも１つのプリントヘッドを選択するように構成されている。図４８に示すように、検査ステーション４８０４は、選択された少なくとも１つのプリントヘッドと関連付けられたナノ構造体４８２２とを排出する。
例えば、図５３は、本発明の一実施形態に係る検査ステーション４８０４の一実施例を示す図である。図５３に示すように、検査ステーション４８０４は、複数のプリントヘッド４８１０ａ〜４８１０ｃを受け入れる。プリントヘッド４８１０ａ〜４８１０ｃはそれぞれ、複数の転写表面２０６ａ〜２０６ｆを有している。検査装置５３０２は、プリントヘッド４８１０ａ〜４８１０ｃの転写表面２０６に関連付けられたナノワイヤー５１１０の構造を検査するように構成されている。検査装置５３０２は、光学的検査装置（例えば顕微鏡、カメラ、および／または他の光学的検査装置）、電気的検査装置、機械的検査装置、および／または、他の種類の検査装置であってもよい。検査装置５３０２は、各転写表面２０６に十分な数のナノ構造体が存在しているかどうか、転写表面２０６に不適切な構造のナノ構造体が存在しているかどうか（例えば、存在するナノ構造体によって、電極間に十分な接触が生じているかどうか）、および／または、プリントヘッド４８１０ａ〜４８１０ｃの転写表面２０６におけるナノ構造体の構造としての適切および／または不適切を判定するように構成されている。
例えば、図５３では、検査装置５３０２は、プリントヘッド４８１０ａの転写表面２０６ｃは十分な数のナノワイヤー５１１０ナノワイヤーを有していない（例えば０個のナノワイヤー）が、プリントヘッド４８１０ｂ・４８１０ｃの全ての転写表面は十分な数および構造のナノワイヤー５１１０を有していると判定する。検査装置５３０２が、プリントヘッド４８１０の転写表面２０６ｃには十分な数のナノワイヤー５１１０が関連付けられていないと判定したために、プリントヘッド４８１０ａは検査に合格しなかったことを示す一方、プリントヘッド４８１０ｂ・４８１０ｃは検査に合格したことを示す。
ステップ４９０６では、この検査に基づいて、１つまたは複数のプリントヘッドを選択する。ステップ４９０４の検査に合格した１つまたは複数のプリントヘッドが選択され得る。本実施例では、検査装置５３０２が、プリントヘッド４８１０ｂ・４８１０ｃは検査に合格したが、プリントヘッド４８１０ａは検査に合格していないと判定したため、プリントヘッド４８１０ｂ・４８１０ｃが選択され、システム４８００においてさらに処理されることが可能である。なお、一実施形態では、検査に合格していないプリントヘッド４８１０におけるナノワイヤー５１１０の構造を修復することが可能であってもよい。例えば、この実施例では、（ステップ４９０４において）転写表面２０６ｃには十分な数のナノワイヤーが有していないと判定した後、１つまたは複数のさらなるナノワイヤー５１１０を転写表面２０６ｃに関連付けることが可能である。次に、プリントヘッド４８１０ａを再検査する（ステップ４９０４を繰り返す）。プリントヘッド４８１０ａが再検査に合格すると、ステップ４９０６においてプリントヘッド４８１０ａが選択される。表面（例えば転写表面、転写対象となる目標面）上のナノ構造体の構造を修復するための典型的な実施形態について、以下にさらに詳細に説明する。
ステップ４９０８において、選択されたプリントヘッドから転写対象となる目標面にナノ構造体を転写する。例えば、図４８に示すように、プリントステーション４８０６は、選択された少なくとも１つのプリントヘッドおよび関連付けられたナノ構造体４８２２を受け入れる。本実施例では、選択された少なくとも１つのプリントヘッドおよび関連付けられたナノ構造体４８２２として、プリントヘッド４８１０ｂ・４８１０ｃを含む。プリントステーション４８０６はまた、図２に示した転写対象となる目標基板２１２の一例であるパネル４８１６を受け入れる。プリントステーション４８０６は、ナノ構造体を、複数のプリントヘッドのうち、受け入れた少なくとも１つのプリントヘッドから、パネル４８１６の表面の複数の領域に転写するように構成されている。図４８に示すように、プリントステーション４８０６は、複数のプリントヘッド４８２４と、ナノ構造体４８２８が堆積された１つのパネルとを排出する。
複数の実施形態では、プリントステーション４８０６は、図３のフローチャート３００に関連して説明した方法等の本明細書の他の箇所に記載した方法、または、当業者にとって公知の他の方法で、ナノ構造体を、プリントヘッド４８１０からパネル４８１６に転写するように構成されている。例えば、図５４〜図５６は、本発明の典型的な一実施形態に係る、ナノ構造体転写工程中のプリントステーション４８０６を示す図である。典型的な一実施形態では、プリントヘッド４８０２の転写表面２０６と、転写対象となる目標面２１０とは、ロックおよびキー機構を介して相互に作用する分子でコーティングされている。転写表面２０６またはプリントヘッド４８０２のうちの１つは、第１分子でコーティングされており、他の転写表面２０６またはプリントヘッド４８０２は、第２分子でコーティングされている。第１分子と第２分子とは、生物系において生じる分子結合工程に従って相互に作用している。この種の分子認識を用いて、ナノワイヤー５１１０をより高性能に多段階に堆積させることが可能である。このような分子コーティングを、本明細書の他の箇所に記載したナノ構造体を転写する他の実施形態において、転写表面および転写対象となる目標面に用いてもよい。
図５４は、溶液５１０６中にあるプリントヘッド４８１０ｂおよびパネル４８１６を示す図である。図５４では、１つまたは複数のナノワイヤー５１１０が、プリントヘッド４８１０ｂの各転写表面２０６ａ〜２０６ｆに関連付けられている。図５５では、プリントヘッド４８１０ｂは、パネル４８１６の近傍まで移動しており、各転写表面２０６ａ〜２０６ｆは、それぞれ対応するパネル４８１６の各領域１９０２ａ〜１９０２ｆに位置合わせされている。図５６では、プリントヘッド４８１０ｂは、パネル４８１６上にナノワイヤー５１１０を堆積させ、パネル４８１６から引き上げられている。例えば、図５６に示すように、ナノワイヤー５１１０ｂは、転写表面２０６ｂから、パネル４８１６の転写対象となる目標面２１０の領域１９０４ｂに堆積されている。
ステップ４９１０では、プリントヘッドを清浄化する。例えば、図４８に示すように、清浄化ステーション４８０８は複数のプリントヘッド４８２４を受け入れる。本実施形態では、複数のプリントヘッド４８２４は、プリントヘッド４８１０ａ〜４８１０ｃを含む。清浄化ステーション４８０８は、受け入れた複数のプリントヘッド４８２４を清浄化するように構成されている。清浄化ステーション４８０８は、任意の方法でプリントヘッド４８２４を清浄化して、残留しているあらゆるナノ構造体（例えばプリントステーション４８０６においてプリントヘッドから堆積されなかったナノ構造体）、および／または、他のあらゆる汚染物質を除去するように構成されていてもよい。
例えば、図５７は、本発明の一実施形態に係る清浄化ステーション４８０８の一例を示す図である。図５７のように、流体を、矢印５７０４が示すように転写表面２０６ａ〜２０６ｆに排出および／または方向付けて、汚染物質を転写表面２０６ａ〜２０６ｆから除去／取り除く流体源５７０２が存在していてもよい。流体源５７０２は、好適な圧力の流体の流れを供給する任意の機構であればよい。流体源５７０２によって排出／方向付けられた流体は、溶液５１０６および／または他の流体であってもよく、このような流体は、転写表面２０６ａ〜２０６ｆを清浄化するように構成されている。
図４８に示すように、清浄化ステーション４８０８は、複数のプリントヘッド４８１８を排出する。複数のプリントヘッド４８１８は、システム４８００によって行われるナノ構造体プリント工程の次のサイクルのために、関連付けステーション４８０２に受け入れられる。一実施形態では、システム４８００において、一組のプリントヘッドをステーションからステーションに移行させ、所定の時点においては全てのプリントヘッドが同一のステーション上に存在するようにする。他の一実施形態では、所定の時点において、各ステーションが対応する一組のプリントヘッドに対して動作していてもよい。その対応する一組のプリントヘッドは、所定の時間間隔で次のステーションに移行する。
ここで、転写対象となる目標パネルの流路に関するフローチャート５０００について説明する。フローチャート５０００のステップ５００２では、ナノ構造体を転写対象となる目標面上に受け入れる。例えば、図５４〜図５６に示すと共に、上記において（フローチャート４９００のステップ４９０８に関連して）説明したように、ナノワイヤー５１１０をパネル４８１６の転写対象となる目標面２１０に転写する。
ステップ５００４では、転写対象となる目標面上に受け入れられたナノ構造体の配置を修復する。ステップ５００４は任意の工程である。例えば、図４８に示すように、パネル修復ステーション４８１２は、ナノ構造体４８２８が堆積されたパネルを受け入れる。パネル修復ステーション４８１２は、受け入れたパネルの表面の複数の領域に転写されたナノ構造体の検査を行うように構成されている。例えば、図５８および図５９は、本発明の複数の実施形態に係るパネル修復ステーション４８１２の一例を示す図である。図５８には、パネル４８１６の領域１９０４におけるナノワイヤー５１１０の構造を検査するように構成された検査装置５８０２が存在している。検査装置５８０２は、光学的検査装置（例えば、顕微鏡、カメラ、および／または、他の光学的検査装置）、電気的検査装置、機械的検査装置、および／または、他の種類の検査装置であってよい。検査装置５８０２は、各領域１９０４に十分な数のナノ構造体が存在しているかどうか、領域１９０４に不適切な構造のナノ構造体が存在しているかどうか（例えば、存在するナノ構造体によって、表面２１０上の導体と十分な接触が生じていないどうか）、および／または、転写対象となる目標面２１０の領域１９０４におけるナノ構造体の構造としての適切および／または不適切を判定するように構成されている。
例えば、図５８では、検査装置５８０２は、パネル４８１６の領域１９０４ｃに十分な数のナノワイヤー５１１０を有していない（例えば０個のナノワイヤー）と判定する。検査装置５８０２が、領域１９０４ｃが十分な数のナノワイヤー５１１０を有していないと判定したため、領域１９０４ｃに対して修復の必要があることが示される。
図５９は、領域１９０４ｃにおいて行われているナノ構造体の構造の修復工程を示す図である。図５９の実施例では、ナノワイヤー５１１０ｃを含む１つまたは複数のナノ構造体を領域１９０４ｃ上に堆積させることによって、領域１９０４ｃを修復しているプリントヘッド５９０２が示されている。従って、一実施形態では、プリントヘッド５９０２は、修復の必要がある領域１９０４に１つまたは複数のナノ構造体を加えるように構成されていてもよい。別の形態またはさらなる形態として、領域１９０４内に修復の必要があるナノ構造体が存在するならば、プリントヘッド５９０２は、存在するナノ構造体を再配置（例えば、ナノ構造体を動かして領域１９０４の所望の導体と接触させる）、および／または、１つまたは複数存在するナノ構造体を除去して十分なナノ構造体の構造を生成するように構成されていてもよい。
図４８に示すように、パネル修復ステーション４８１２は、ナノ構造体４８３０が堆積されたパネルを排出する。
ステップ５００６では、転写対象となる目標面を乾燥させる。例えば、図４８に示すように、パネル乾燥ステーション４８１４は、ナノ構造体４８３０が堆積されたパネルを受け入れる。パネル乾燥ステーション４８１４は、パネル４８１４上に堆積されたナノ構造体を乾燥させるように構成されている。例えば、図６０は、本発明の一実施形態に係るパネル乾燥ステーション４８１４の一例を示す図である。図６０に示すように、ここには、乾燥機６００２が存在している。乾燥機６００２は、パネル４８１４上のナノワイヤー５１１０を乾燥させるように構成されている。乾燥機６００２は、任意の好ましい方法でパネル４８１４上のナノワイヤー５１１０を乾燥させるように構成されていてもよい。任意の好ましい方法には、電磁エネルギーを放射すること（例えば赤外線加熱）、空気６００４を吹き込むこと（図６０に示す）、および／または、他の任意の方法が含まれる。
図４８に示すように、パネル乾燥ステーション４８１４は、ナノ構造体４８２６が堆積されたパネル４８１６を排出する。パネル４８１６には、堆積させたナノ構造体を周囲環境から保護するためのコーティングを施す等のさらなる処理が行われてもよい。ナノ構造体４８２６を有するパネル４８１６は、ディスプレイといった電子デバイスであってよく、および／または、電子デバイス内に組み込まれていてもよい。このような電子デバイスの例については、後に説明する。
ナノ構造体プリントシステム４８００は、プリントステーション４８０６を有している。プリントステーション４８０６は、図５４〜図５６の実施例では、「ウェット」式のナノ構造体転写工程を行う（例えば図５４〜図５６では、ナノワイヤー５１１０は、溶液５１０６を収容する貯水槽５１０４内で転写される）（「ウェットスタンピング」とも称する）。他の一実施形態では、ナノ構造体プリントシステムは、「ドライ」式のナノ構造体転写工程を行ってもよい。例えば、図６１は、本発明の典型的な一実施形態に係るナノ構造体プリントシステム６１００を示す図である。ナノ構造体プリントシステム６１００は、関連付けステーション６１０２、乾燥ステーション６１０４、プリントヘッド修復ステーション６１０６、プリントステーション６１０８、清浄化ステーション６１１０、およびパネル修復ステーション６１１４を有している。システム６１００のプリントステーション６１０８は、ドライ式のナノ構造体転写工程を行うように構成されている。関連付けステーション６１０２、乾燥ステーション６１０４、プリントヘッド修復ステーション６１０６、プリントステーション６１０８、および清浄化ステーション６１１０は、システム６１００におけるプリントヘッドの流路部を形成し、プリントステーション６１０８およびパネル修復ステーション６１１４がシステム６１００におけるパネルの流路部を形成している。
システム６１００を、図６２および図６３に示す各フローチャート６２００・６３００に関して説明する。フローチャート６２００は、本発明の典型的な複数の実施形態に係る、システム６１００におけるプリントヘッドの流路部の工程を示し、フローチャート６３００は、本発明の典型的な複数の実施形態に係る、システム６１００におけるパネルの流路部の工程を示している。システム６１００に関するフローチャート６２００・６３００を、以下のように説明する。以下の説明に基づいて、当業者には他の構造的および動作的な実施形態も明らかとなるであろう。図６１に示すシステム６１００の全ての部材が全ての実施形態に必要であるわけではなく、必ずしも、フローチャート６２００・６３００の全てのステップを全ての実施形態において行う必要はない。
まず、フローチャート６２００について説明する。フローチャート６２００のステップ６２０２では、ナノ構造体をプリントヘッドの転写表面に関連付ける。例えば、図６１に示すように、関連付けステーション６１０２は、プリントヘッド６１１２を含む複数のプリントヘッド６１１８を受け入れる。関連付けステーション６１０２は、受け入れた複数のプリントヘッド６１１８の各プリントヘッドの転写表面にナノ構造体を関連付けるように構成されている。ナノ構造体をプリントヘッド６１１８に関連付ける工程は、図３のフローチャート３００に関連して説明した方法等の本明細書の他の箇所に記載した任意の方法、または、当業者にとって公知の他の方法で行ってもよい。例えば、関連付けステーション６１０２は、図４８の関連付けステーション４８０２において説明した方法と同様の方法で、ナノ構造体をプリントヘッドに関連付けることが可能である。図６１に示すように、関連付けステーション６１０２は、複数のプリントヘッドおよび関連付けられたナノ構造体６１２０を排出する。
ステップ６２０４では、プリントヘッドを乾燥させる。例えば、図６１に示すように、乾燥ステーション６１０４は、複数のプリントヘッドおよび関連付けられたナノ構造体６１２０を受け入れる。乾燥ステーション６１０４は、受け入れた複数のプリントヘッドの転写表面および関連付けられたナノ構造体を乾燥させるように構成されている。例えば、乾燥ステーション６１０４は、乾燥工程を行うために、図６０に示した上述の乾燥機６００２と同様の乾燥機を有していてもよい。図６１に示すように、乾燥ステーション６１０４は、乾燥させた複数のプリントヘッドおよび関連付けられたナノ構造体６１２２を排出する。
ステップ６２０６では、１つまたは複数のプリントヘッド上のナノ構造体の配置を修復する。ステップ６２０６は任意の工程である。例えば、図６１に示すように、プリントヘッド修復ステーション６１０６は、乾燥させた複数のプリントヘッドおよび関連付けられたナノ構造体６１２２を受け入れる。プリントヘッド修復ステーション６１０６は、図４８のパネル修復ステーション４８１２と同様の方法で、プリントヘッドに関連付けられたナノ構造体を検査すると共に修復するように構成されていてもよい。例えば、プリントヘッド修復ステーション６１０６は、修復の必要がある、プリントヘッド上のナノ構造体の構造を特定するために、図５８に示した検査装置５８０２にと同様の検査装置を備えていてもよい。さらに、プリントヘッド修復ステーション６１０６は、図５９に示したプリントヘッド５９０２等のプリントヘッドまたは他の修復装置を備えていてもよい。このプリントヘッドまたは他の修復装置は、修復の必要があると特定したナノ構造体の構造を、ウェット式またはドライ式に修復するために用いられ得る。図６１に示すように、パネル修復ステーション６１０６は、複数のプリントヘッドおよび関連付けられたナノ構造体６１２４を排出する。
ステップ６２０８では、ナノ構造体を１つまたは複数のプリントヘッドから転写対象となる目標面に転写する。例えば、図６１に示すように、プリントステーション６１０８は、複数のプリントヘッドおよび関連付けられたナノ構造体６１２４を受け入れる。プリントステーション６１０８はまた、図２に示した転写対象となる目標基板２１２の一例であるパネル６１１６を受け入れる。プリントステーション６１０８は、ナノ構造体を、受け入れた複数のプリントヘッドからパネル６１１６の表面の複数の領域に転写するように構成されている。受け入れた全てのプリントヘッドからナノ構造体を転写してもよいし、または、そのプリントヘッドのうちの選択された（例えば、フローチャート４９００のステップ４９０６に関連して説明した方法と同様の方法で選択された）一部のプリントヘッドからナノ構造体を転写してもよい。複数の実施形態では、プリントステーション６１０８は、図３のフローチャート３００に関連して説明した方法のような本明細書の他の箇所に記載した任意のドライ式転写工程、または当業者にとって公知の他の方法に従って、ナノ構造体をパネル６１１６に転写するように構成されていてもよい。例えば、プリントヘッドの転写表面の接着性と、転写対象となる目標面の接着性とが異なることを利用して、ナノ構造体を転写することが可能である。転写対象となる目標面は、転写表面よりも強い（ナノ構造体に対する）粘着力を有しているように構成されていてもよい。このようにして、転写表面に関連付けられたナノ構造体を、転写対象となる目標面に接触させることが可能である。転写表面が転写対象となる目標面から離される時に、転写対象となる目標面がより強い粘着力を有しているため、ナノ構造体は転写対象となる目標面上に留まる。
一実施形態では、プリントステーション６１０８は、図５４〜図５６に示したプリントステーション４８０６と同様の構成であってもよいが、プリントステーション６１０８には、貯水槽５１０４および溶液５１０６は存在しない。図６１に示すように、プリントステーション６１０８は、複数のプリントヘッド６１２６と、ナノ構造体６１３０が堆積されたパネルとを排出する。
ステップ６２１０では、プリントヘッドを清浄化する。例えば、図６１に示すように、清浄化ステーション６１１０は、複数のプリントヘッド６１２６を受け入れる。清浄化ステーション６１１０は、受け入れた複数のプリントヘッド６１２６を清浄化するように構成されている。清浄化ステーション６１１０は、任意の方法でプリントヘッド６１２６を清浄化して、残留しているあらゆるナノ構造体（例えば、プリントステーション６１０８においてプリントヘッドから堆積されていなかったナノ構造体）、および／または、他のあらゆる汚染物質を除去するように構成されていてもよい。例えば、清浄化ステーション６１１０は、図４８に示した清浄化ステーション４８０８と同様の方法で、プリントヘッドを清浄化するように構成されていてもよい。典型的な一実施形態では、清浄化ステーション６１１０は、プリントヘッド６１２６の転写表面を清浄化するために、図５７に示した流体源５７０２のような流体源を備えていてもよい。図６１に示すように、清浄化ステーション６１１０は、複数のプリントヘッド６１１８を排出する。複数のプリントヘッド６１１８は、システム６１００によって行われるナノ構造体プリント工程の次のサイクルのために、関連付けステーション６１０２に受け入れられる。一実施形態では、システム６１００において、一組のプリントヘッドをステーションからステーションに移行させ、所定の時点においては全てのプリントヘッドが同一のステーション上に存在するようにする。他の一実施形態では、所定の時点において、各ステーションが対応する一組のプリントヘッドに対して動作していてもよい。その対応する一組のプリントヘッドは、所定の時間間隔で次のステーションに移行する。
ここで、システム６１００における転写対象となる目標パネルの流路部に関するフローチャート６３００について説明する。フローチャート６３００のステップ６３０２では、ナノ構造体を転写対象となる目標面上に受け入れる。例えば、既に（フローチャート６２００のステップ６２０８に関連して）説明したように、プリントステーション６１０８によってナノ構造体をパネル６１１６に転写する。
ステップ６３０２では、転写対象となる目標面上に受け入れられたナノ構造体の配置を修復する。ステップ６３０２は任意の工程である。例えば、図６１に示すように、パネル修復ステーション６１１４は、ナノ構造体６１３０が堆積されたパネルを受け入れる。パネル修復ステーション６１１４は、受け入れたパネルの表面の複数の領域に転写されたナノ構造体の検査を行うように構成されている。例えば、パネル修復ステーション６１１４は、図４８に関連して説明したパネル修復ステーション４８１２と同様の構成であってもよく、パネル修復ステーション４８１２は、図５８および図５９に示した構成を含んでいてもよい。
図６１に示すように、パネル修復ステーション６１１４は、ナノ構造体６１２８が堆積されたパネル６１１６を排出する。パネル６１１６には、ナノ構造体６１２８を周囲環境から保護するためのコーティングを施す等のさらなる処理が行われてもよい。ナノ構造体６１２８を有するパネル６１１６は、ディスプレイ等の電子デバイスであってもよく、および／または、電子デバイス内に組み込まれていてよい。このような電子デバイスの例については、後に説明する。
〔ナノ構造体転写工程における典型的な撮像画像〕
この章では、本発明の一実施形態に従って行われるナノ構造体転写工程中に撮像される画像について説明する。図６４は、ナノ構造体の転写を行うと共に転写の画像を撮像するために用いられるナノ構造体転写システム６４００を示す図である。図６４に示すように、システム６４００は、プリントヘッド７０２、転写対象となる目標基板２１２、および画像撮像顕微鏡６４０２を備えている。プリントヘッド７０２の転写表面２０６は、第１電極７０４および第２電極７０６、並びに、複数の間隔保持部材２３０２を有している。図６４では、電極７０４・７０６が、関連付けられた第１ナノワイヤー１７０２ａ（および、図６４には不図示の第２ナノワイヤー１７０２ｂ）を保持している。第１ナノワイヤー１７０２ａおよび第２ナノワイヤー１７０２ｂは、フローチャート３００（図３）のステップ３０２・３０４に関連して説明したような本明細書の他の箇所に記載した方法で、第１電極７０４および第２電極７０６に関連付けられてもよい。図６５は、システム６４００の顕微鏡６４０２によって撮像された第１画像６５００を示す図である。第１画像６５００は、プリントヘッド７０２の転写表面２０６上の第１電極７０４および第２電極７０６に関連付けられた、第１ナノワイヤー１７０２ａおよび第２ナノワイヤー１７０２ｂを示している。なお、本実施例では、転写対象となる目標基板２１２は、顕微鏡６４０２に対して透明であり、これによって、顕微鏡６４０２は、基板２１２を介して、ナノワイヤー１７０２ａ・１７０２ｂの画像を撮像することができる。
この章では、本発明の一実施形態に従って行われるナノ構造体転写工程中に撮像される画像について説明する。図６４は、ナノ構造体の転写を行うと共に転写の画像を撮像するために用いられるナノ構造体転写システム６４００を示す図である。図６４に示すように、システム６４００は、プリントヘッド７０２、転写対象となる目標基板２１２、および画像撮像顕微鏡６４０２を備えている。プリントヘッド７０２の転写表面２０６は、第１電極７０４および第２電極７０６、並びに、複数の間隔保持部材２３０２を有している。図６４では、電極７０４・７０６が、関連付けられた第１ナノワイヤー１７０２ａ（および、図６４には不図示の第２ナノワイヤー１７０２ｂ）を保持している。第１ナノワイヤー１７０２ａおよび第２ナノワイヤー１７０２ｂは、フローチャート３００（図３）のステップ３０２・３０４に関連して説明したような本明細書の他の箇所に記載した方法で、第１電極７０４および第２電極７０６に関連付けられてもよい。図６５は、システム６４００の顕微鏡６４０２によって撮像された第１画像６５００を示す図である。第１画像６５００は、プリントヘッド７０２の転写表面２０６上の第１電極７０４および第２電極７０６に関連付けられた、第１ナノワイヤー１７０２ａおよび第２ナノワイヤー１７０２ｂを示している。なお、本実施例では、転写対象となる目標基板２１２は、顕微鏡６４０２に対して透明であり、これによって、顕微鏡６４０２は、基板２１２を介して、ナノワイヤー１７０２ａ・１７０２ｂの画像を撮像することができる。
図６６は、ナノ構造体転写システム６４００を示す他の図である。この図では、プリントヘッド７０２は移動して、（例えば、図３のフローチャート３００のステップ３０６に従って）転写対象となる目標基板２１２に接触している。プリントヘッド７０２の転写表面２０６上の間隔保持部材２３０２は、基板２１２の転写対象となる目標面２１０と接触しており、プリントヘッド７０２を基板２１２から所定の間隔（間隔保持部材２３０２の高さ）をおいて保持している。図６７は、第１ナノワイヤー１７０２ａおよび第２ナノワイヤー１７０２ｂを示す、顕微鏡６４０２によって撮像された第２画像６７００である。第１ナノワイヤー１７０２ａおよび第２ナノワイヤー１７０２ｂは、第１電極７０４および第２電極７０６に関連付けられており、プリントヘッド７０２は、（図６６に示すように）転写対象となる目標面２１０と接触している。
図６８は、ナノ構造体転写システム６４００を示す他の図である。図６８では、プリントヘッド７０２は、（図６６に示すように）転写対象となる目標基板２１２と接触した状態を維持している。さらに、図６８では、ナノワイヤー１７０２ａ（および、図６８には不図示のナノワイヤー１７０２ｂ）が、基板２１２の転写対象となる目標面２１０に転写されている。ナノワイヤー１７０２ａ・１７０２ｂは、上述のフローチャート３００（図３）のステップ３０８に係る方法等の本明細書の他の箇所に記載した任意の方法で、転写対象となる目標面２１０に転写されることが可能である。例えば、第１電極７０４および第２電極７０６によって発生した（例えばフローチャート３００のステップ３０４）電界を取り除いて、第１ナノワイヤー１７０２ａおよび第２ナノワイヤー１７０２ｂを離してもよい。さらに、転写対象となる目標面２１０は、第１ナノワイヤー１７０２ａおよび第２ナノワイヤー１７０２ｂの電荷とは反対の電荷を有しているように構成されていてもよく、この場合、ナノワイヤー１７０２ａ・１７０２ｂを引き付けることが可能である。図６９は、顕微鏡６４０２によって撮像された、第１ナノワイヤー１７０２ａおよび第２ナノワイヤー１７０２ｂの第３画像６９００を示す図である。この図では、第１ナノワイヤー１７０２ａおよび第２ナノワイヤー１７０２ｂは、（図６８に示すように）転写対象となる目標面２１０に転写されている。
図７０は、ナノ構造体転写システム６４００を示す他の図である。図７０では、プリントヘッド７０２は、（例えば図３のフローチャート３００のステップ３１０に従って）転写対象となる目標基板２１２から離れている。ナノワイヤー１７０２ａ（および、図６８には不図示のナノワイヤー１７０２ｂ）は、基板２１２の転写対象となる目標面２１０上に堆積されたまま残留している。図７１は、顕微鏡６４０２によって撮像された、第１ナノワイヤー１７０２ａおよび第２ナノワイヤー１７０２ｂの第４画像７１００を示す図である。この図では、第１ナノワイヤー１７０２ａおよび第２ナノワイヤー１７０２ｂは、転写対象となる目標面２１０上にあり、プリントヘッド７０２は、（図７０に示すように）転写対象となる目標面２１０から離れている。なお、図６５、図６７、図６９および図７１ではそれぞれ、顕微鏡６４０２は、ナノワイヤー１７０２ａ・１７０２ｂにピントを合わせているものとする。従って、図７１では、第１ナノワイヤー１７０２ａおよび第２ナノワイヤー１７０２ｂには焦点が合っているが、ナノワイヤー１７０２ａ・１７０２ｂと転写表面２０６との間が離れているため、プリントヘッド７０２の転写表面２０６がぼやけている。
以下に、本発明の複数の実施形態に従って形成可能な典型的な電子デバイスおよびシステムについて説明する。
〔典型的な装置および用途における、本発明に従って堆積させたナノワイヤーおよび電気的素子の使用〕
多数の電子デバイスおよびシステムは、本発明の方法に従って堆積させたナノワイヤーおよび／または電気的素子の薄膜を有する、半導体または他の種類の装置を組み入れることが可能である。本発明のいくつかの典型的な用途を、以下に、または本明細書の他の箇所において図面を参照しながら説明しているが、これらはその用途を制限するためのものではない。ここに記載の用途は、配向されたまたは配向されていないナノワイヤーの薄膜を含んでいてもよく、ナノワイヤーの薄膜の複合材料または非複合材料を含んでいてもよい。
多数の電子デバイスおよびシステムは、本発明の方法に従って堆積させたナノワイヤーおよび／または電気的素子の薄膜を有する、半導体または他の種類の装置を組み入れることが可能である。本発明のいくつかの典型的な用途を、以下に、または本明細書の他の箇所において図面を参照しながら説明しているが、これらはその用途を制限するためのものではない。ここに記載の用途は、配向されたまたは配向されていないナノワイヤーの薄膜を含んでいてもよく、ナノワイヤーの薄膜の複合材料または非複合材料を含んでいてもよい。
半導体素子（または他の種類の装置）は、他の電子回路の信号に結合されていてもよく、および／または、他の電子回路に集積されていてよい。半導体素子は、大きな基板上に形成されていてもよく、この基板は、後に分割されるか、または、賽の目状の小さな基板に切り分けられてもよい。さらに、大きな基板（つまり従来の半導体ウェハよりも大幅に大きな基板）上には、その上に形成された半導体素子が相互に接続されている。
本発明の工程および方法によって堆積させたナノワイヤーを、単一の半導体素子を必要とする用途に、および、多数の半導体素子に組み入れることが可能である。例えば、本発明の工程および方法によって堆積させたナノワイヤーは、具体的には、広い面積を有する、複数の半導体素子が形成されるマクロ電子基板の表面に適用可能である。このような電子デバイスは、アクティブマトリクス液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機ＬＥＤディスプレイ、電界放出ディスプレイ型のディスプレイ駆動回路を備えている。ナノワイヤーポリマー、量子ドットポリマー複合材料（この複合材料は、発光体およびアクティブ駆動マトリクスとして機能することが可能である）から、他のアクティブディスプレイを形成してもよい。本発明の工程および方法によって堆積させたナノワイヤーは、スマートライブラリー、クレジットカード、広面積アレイセンサー、および、無線ＩＣタグ（ＲＦＩＤ）にも適用可能であり、無線ＩＣタグ（ＲＦＩＤ）には、スマートカード、スマート在庫タグ等が含まれる。
本発明の工程および方法によって堆積させたナノワイヤーは、デジタルおよびアナログ回路の用途にも適用可能である。特に、本発明の工程および方法によって堆積させたナノワイヤーは、広面積の基板に大規模の集積化が必要な用途においても有効である。例えば、本発明の工程および方法によって堆積させたナノワイヤーの薄膜は、論理回路、記憶回路、プロセッサ、増幅器、および他のデジタルおよびアナログ回路において実施可能である。
本発明の工程および方法によって堆積させたナノワイヤーは、発電用途にも適用可能である。このような用途では、特定の光起電装置の光起電力特性を強化するために、透明な導電基板が用いられる。例えば、このような透明の導電基板を、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）等の代わりに、柔軟に、広面積に置き換えて使用してもよい。基板を、大きなバンドギャップ、つまり可視光よりも大きなバンドギャップを有するように形成されたナノワイヤーの薄膜でコーティングする。これによって、基板は、非吸収性になるが、その基板の上部に形成される光起電装置の活物質に配列したＨＯＭＯバンドまたはＬＵＭＯバンドを有するように形成される。吸収性を有する光起電材料の両側面に透明な導体を配置して、光起電装置から電流を取り除くことも可能である。異なる２つのナノワイヤー材料を選択し、一方が光起電材料のＨＯＭＯバンドに配列したＨＯＭＯを有し、他方が光起電材料のＬＵＭＯバンドに配列したＬＵＭＯを有するようにする。これら２つのナノワイヤー材料のバンドギャップは、光起電材料のバンドギャップよりも極めて大きくなるように選択することができる。本実施形態に係るナノワイヤーを低濃度にドープして、ナノワイヤーの薄膜の抵抗値を小さくすることが可能であると共に、基板の大部分を非吸収性のままに維持させることが可能である。
従って、広範囲の軍事用品および消費用品に、本発明の工程および方法によって堆積させたナノワイヤーおよび電気的素子を組み入れることが可能である。例えば、このような製品には、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、サーバー、ネットワーク装置、携帯型電子デバイス（例えばＰＤＡおよびパームパイロット）、電話機（例えば携帯電話機および標準型の電話機）、ラジオ、テレビ、コンピュータゲームおよびゲームシステム、家庭用防犯システム、自動車、飛行機、船、他の家電製品および商業用製品等が含まれる。
上記では、本発明の典型的な実施形態を記載したが、本発明はこれらの実施例に限定されることはない。これらの実施例は、説明のために本明細書に記載したものであって、限定するために記載したものではない。本明細書に記載した教示内容に基づいて、当業者には、代替例（本明細書に記載した実施例の同等の形態、発展形態、変形例、変更例など）が明らかとなるであろう。
Claims (22)
- ナノワイヤーを転写対象となる目標面に転写する方法であって、
少なくとも１つのナノワイヤーを電極対に近接するように供給する供給工程と、
上記電極対の２つの電極によって電界を発生させて、上記少なくとも１つのナノワイヤーを当該２つの電極に関連付ける電界発生工程と、
上記電極対を上記転写対象となる目標面の領域に位置合わせする位置合わせ工程と、
上記少なくとも１つのナノワイヤーを上記電極対から上記転写対象となる目標面の領域に堆積させる堆積工程とを含み、
上記電極対は、第１電荷を有する転写表面に実装され、
上記第１電荷は、上記少なくとも１つのナノワイヤーに静電反発力を印加するものであり、
上記電界は、当該静電反発力に反発して当該少なくとも１つのナノワイヤーに誘電泳動力を与えて、当該少なくとも１つのナノワイヤーを上記転写表面に引き付ける、方法。 - ナノワイヤーを転写対象となる目標面に転写する方法であって、
少なくとも１つのナノワイヤーを電極対に近接するように供給する供給工程と、
上記電極対の２つの電極によって電界を発生させて、上記少なくとも１つのナノワイヤーを当該２つの電極に関連付ける電界発生工程と、
上記電極対を上記転写対象となる目標面の領域に位置合わせする位置合わせ工程と、
上記少なくとも１つのナノワイヤーを上記電極対から上記転写対象となる目標面の領域に堆積させる堆積工程とを含み、
上記電極対は、第１電荷を有する転写表面に実装され、
上記第１電荷は、上記少なくとも１つのナノワイヤーに静電反発力を印加するものであり、
上記電界に交流（ＡＣ）電界によるバイアスをかけて、当該交流（ＡＣ）電界が上記少なくとも１つのナノワイヤーに誘電泳動力を与えて、上記少なくとも１つのナノワイヤーを上記転写表面に引き付ける、方法。 - ナノワイヤーを転写対象となる目標面に転写する方法であって、
少なくとも１つのナノワイヤーを電極対に近接するように供給する供給工程と、
上記電極対の２つの電極によって電界を発生させて、上記少なくとも１つのナノワイヤーを当該２つの電極に関連付ける電界発生工程と、
上記電極対を上記転写対象となる目標面の領域に位置合わせする位置合わせ工程と、
上記少なくとも１つのナノワイヤーを上記電極対から上記転写対象となる目標面の領域に堆積させる堆積工程とを含み、
上記電極対は、第１電荷を有する転写表面に実装され、
上記第１電荷は、上記少なくとも１つのナノワイヤーに静電反発力を印加するものであり、
上記転写対象となる目標面が上記第１電荷とは反対の電荷である第２電荷を有するように、上記転写対象となる目標面を形成する工程をさらに含み、
上記電界は、当該静電反発力に反発して当該少なくとも１つのナノワイヤーに誘電泳動力を与えて、当該少なくとも１つのナノワイヤーを上記転写表面に引き付ける、方法。 - 上記堆積工程は、上記転写表面を超音波振動させて、上記第２電荷の静電引力が、上記少なくとも１つのナノワイヤーを上記転写対象となる目標面の方に引き付けることを可能にする工程を含む、請求項３に記載の方法。
- ナノワイヤーを転写対象となる目標面に転写する方法であって、
少なくとも１つのナノワイヤーを電極対に近接するように供給する供給工程と、
上記電極対の２つの電極によって電界を発生させて、上記少なくとも１つのナノワイヤーを当該２つの電極に関連付ける電界発生工程と、
上記電極対を上記転写対象となる目標面の領域に位置合わせする位置合わせ工程と、
上記少なくとも１つのナノワイヤーを上記電極対から上記転写対象となる目標面の領域に堆積させる堆積工程とを含み、
上記電極対は、第１電荷を有する転写表面に実装され、
上記第１電荷は、上記少なくとも１つのナノワイヤーに静電反発力を印加するものであり、
上記堆積工程は、上記転写対象となる目標面から上記転写表面に真空を印加して、上記少なくとも１つのナノワイヤーを上記転写対象となる目標面の方に移動させる工程を含み、
上記電界は、当該静電反発力に反発して当該少なくとも１つのナノワイヤーに誘電泳動力を与えて、当該少なくとも１つのナノワイヤーを上記転写表面に引き付ける、方法。 - ナノワイヤーを転写対象となる目標面に転写する方法であって、
少なくとも１つのナノワイヤーを電極対に近接するように供給する供給工程と、
上記電極対の２つの電極によって電界を発生させて、上記少なくとも１つのナノワイヤーを当該２つの電極に関連付ける電界発生工程と、
上記電極対を上記転写対象となる目標面の領域に位置合わせする位置合わせ工程と、
上記少なくとも１つのナノワイヤーを上記電極対から上記転写対象となる目標面の領域に堆積させる堆積工程とを含み、
上記電極対は、第１電荷を有する転写表面に実装され、
上記第１電荷は、上記少なくとも１つのナノワイヤーに静電反発力を印加するものであり、
上記堆積工程は、上記転写対象となる目標面に関連付けられた第２電界を発生させて、上記少なくとも１つのナノワイヤーを当該転写対象となる目標面の方に引き付ける工程を含み、
上記電界は、当該静電反発力に反発して当該少なくとも１つのナノワイヤーに誘電泳動力を与えて、当該少なくとも１つのナノワイヤーを上記転写表面に引き付け、
上記第２電界は、上記少なくとも１つのナノワイヤーを上記転写対象となる目標面に引き付ける、方法。 - ナノワイヤーを転写対象となる目標面に転写する方法であって、
少なくとも１つのナノワイヤーを電極対に近接するように供給する供給工程と、
上記電極対の２つの電極によって電界を発生させて、上記少なくとも１つのナノワイヤーを当該２つの電極に関連付ける電界発生工程と、
上記電極対を上記転写対象となる目標面の領域に位置合わせする位置合わせ工程と、
上記少なくとも１つのナノワイヤーを上記電極対から上記転写対象となる目標面の領域に堆積させる堆積工程とを含み、
上記電極対は、第１電荷を有する転写表面に実装され、
上記第１電荷は、上記少なくとも１つのナノワイヤーに静電反発力を印加するものであり、
上記堆積工程は、上記電界の発生を中止する工程を含み、
上記電界は、当該静電反発力に反発して当該少なくとも１つのナノワイヤーに誘電泳動力を与えて、当該少なくとも１つのナノワイヤーを上記転写表面に引き付ける、方法。 - ナノワイヤーを転写対象となる目標面に転写する方法であって、
少なくとも１つのナノワイヤーを電極対に近接するように供給する供給工程と、
上記電極対の２つの電極によって電界を発生させて、上記少なくとも１つのナノワイヤーを当該２つの電極に関連付ける電界発生工程と、
上記電極対を上記転写対象となる目標面の領域に位置合わせする位置合わせ工程と、
上記少なくとも１つのナノワイヤーを上記電極対から上記転写対象となる目標面の領域に堆積させる堆積工程とを含み、
上記電極対は、第１電荷を有する転写表面に実装され、
上記第１電荷は、上記少なくとも１つのナノワイヤーに静電反発力を印加するものであり、
親水性を有するように上記転写対象となる目標面を形成して、上記少なくとも１つのナノワイヤーを含有する溶液を当該転写対象となる目標面の方に引き付けるようにする工程をさらに含み、
上記電界は、当該静電反発力に反発して当該少なくとも１つのナノワイヤーに誘電泳動力を与えて、当該少なくとも１つのナノワイヤーを上記転写表面に引き付ける、方法。 - ナノワイヤーを転写対象となる目標面に転写する方法であって、
少なくとも１つのナノワイヤーを電極対に近接するように供給する供給工程と、
上記電極対の２つの電極によって電界を発生させて、上記少なくとも１つのナノワイヤーを当該２つの電極に関連付ける電界発生工程と、
上記電極対を上記転写対象となる目標面の領域に位置合わせする位置合わせ工程と、
上記少なくとも１つのナノワイヤーを上記電極対から上記転写対象となる目標面の領域に堆積させる堆積工程とを含み、
上記電極対は、第１電荷を有する転写表面に実装され、
上記第１電荷は、上記少なくとも１つのナノワイヤーに静電反発力を印加するものであり、
疎水性を有するように上記転写表面を形成して、上記少なくとも１つのナノワイヤーを含有する溶液をはね返すようにする工程をさらに含み、
上記電界は、当該静電反発力に反発して当該少なくとも１つのナノワイヤーに誘電泳動力を与えて、当該少なくとも１つのナノワイヤーを上記転写表面に引き付ける、方法。 - ナノワイヤーを転写対象となる目標面に転写する方法であって、
少なくとも１つのナノワイヤーを電極対に近接するように供給する供給工程と、
上記電極対の２つの電極によって電界を発生させて、上記少なくとも１つのナノワイヤーを当該２つの電極に関連付ける電界発生工程と、
上記電極対を上記転写対象となる目標面の領域に位置合わせする位置合わせ工程と、
上記少なくとも１つのナノワイヤーを上記電極対から上記転写対象となる目標面の領域に堆積させる堆積工程とを含み、
上記電極対は、第１電荷を有する転写表面に実装され、
上記第１電荷は、上記少なくとも１つのナノワイヤーに静電反発力を印加するものであり、
上記転写対象となる目標面の領域は、電気接点対を含むものであり、
上記位置合わせ工程は、上記電極対を上記電気接点対に接触させる工程を含み、
上記電界は、当該静電反発力に反発して当該少なくとも１つのナノワイヤーに誘電泳動力を与えて、当該少なくとも１つのナノワイヤーを上記転写表面に引き付ける、方法。 - ナノワイヤーを転写対象となる目標面に転写する方法であって、
少なくとも１つのナノワイヤーを電極対に近接するように供給する供給工程と、
上記電極対の２つの電極によって電界を発生させて、上記少なくとも１つのナノワイヤーを当該２つの電極に関連付ける電界発生工程と、
上記電極対を上記転写対象となる目標面の領域に位置合わせする位置合わせ工程と、
上記少なくとも１つのナノワイヤーを上記電極対から上記転写対象となる目標面の領域に堆積させる堆積工程とを含み、
上記電極対は、第１電荷を有する転写表面に実装され、
上記第１電荷は、上記少なくとも１つのナノワイヤーに静電反発力を印加するものであり、
上記位置合わせ工程は、上記電極対を上記転写対象となる目標面に接触させる接触工程を含み、
上記電界は、当該静電反発力に反発して当該少なくとも１つのナノワイヤーに誘電泳動力を与えて、当該少なくとも１つのナノワイヤーを上記転写表面に引き付ける、方法。 - ナノワイヤーを転写対象となる目標面に転写するためのシステムであって、
転写表面を有する筐体と、
上記転写表面上の電極対と、
上記電極対に近接するように供給された複数のナノワイヤーを含有する懸濁液と、
上記電極対の２つの電極によって電界を発生させて、上記複数のナノワイヤーのうちの少なくとも１つのナノワイヤーを上記２つの電極に関連付けることが可能なように構成されている、当該電極対に結合された信号発生器と、
上記電極対を上記転写対象となる目標面の領域に位置合わせして、関連付けされた上記少なくとも１つのナノワイヤーを、当該電極対から当該転写対象となる目標面の領域に堆積させることが可能なように構成されている位置合わせ機構とを備え、
上記電極対は、第１電荷を有する転写表面に実装され、
上記第１電荷は、上記少なくとも１つのナノワイヤーに静電反発力を印加するものであり、
上記電界は、当該静電反発力に反発して当該少なくとも１つのナノワイヤーに誘電泳動力を与えて、当該少なくとも１つのナノワイヤーを上記転写表面に引き付ける、システム。 - ナノワイヤーを転写対象となる目標面に転写するためのシステムであって、
転写表面を有する筐体と、
上記転写表面上の電極対と、
上記電極対に近接するように供給された複数のナノワイヤーを含有する懸濁液と、
上記電極対の２つの電極によって電界を発生させて、上記複数のナノワイヤーのうちの少なくとも１つのナノワイヤーを上記２つの電極に関連付けることが可能なように構成されている、当該電極対に結合された信号発生器と、
上記電極対を上記転写対象となる目標面の領域に位置合わせして、関連付けされた上記少なくとも１つのナノワイヤーを、当該電極対から当該転写対象となる目標面の領域に堆積させることが可能なように構成されている位置合わせ機構とを備え、
上記電極対は、第１電荷を有する転写表面に実装され、
上記第１電荷は、上記少なくとも１つのナノワイヤーに静電反発力を印加するものであり、
上記信号発生器は、上記電界に交流（ＡＣ）電界によるバイアスをかけて、当該交流（ＡＣ）電界が上記少なくとも１つのナノワイヤーに誘電泳動力を与えて、上記少なくとも１つのナノワイヤーを上記転写表面に引き付ける、システム。 - ナノワイヤーを転写対象となる目標面に転写するためのシステムであって、
転写表面を有する筐体と、
上記転写表面上の電極対と、
上記電極対に近接するように供給された複数のナノワイヤーを含有する懸濁液と、
上記電極対の２つの電極によって電界を発生させて、上記複数のナノワイヤーのうちの少なくとも１つのナノワイヤーを上記２つの電極に関連付けることが可能なように構成されている、当該電極対に結合された信号発生器と、
上記電極対を上記転写対象となる目標面の領域に位置合わせして、関連付けされた上記少なくとも１つのナノワイヤーを、当該電極対から当該転写対象となる目標面の領域に堆積させることが可能なように構成されている位置合わせ機構とを備え、
上記電極対は、第１電荷を有する転写表面に実装され、
上記第１電荷は、上記少なくとも１つのナノワイヤーに静電反発力を印加するものであり、
上記転写対象となる目標面は、上記第１電荷とは反対の電荷である第２電荷を有し、
上記電界は、当該静電反発力に反発して当該少なくとも１つのナノワイヤーに誘電泳動力を与えて、当該少なくとも１つのナノワイヤーを上記転写表面に引き付ける、システム。 - 上記転写表面を振動させて、上記第２電荷の静電引力が、関連付けられた上記少なくとも１つのナノワイヤーを上記転写対象となる目標面の方に引き付けることが可能なように構成されている超音波振動源をさらに備える、請求項１４に記載のシステム。
- ナノワイヤーを転写対象となる目標面に転写するためのシステムであって、
転写表面を有する筐体と、
上記転写表面上の電極対と、
上記電極対に近接するように供給された複数のナノワイヤーを含有する懸濁液と、
上記電極対の２つの電極によって電界を発生させて、上記複数のナノワイヤーのうちの少なくとも１つのナノワイヤーを上記２つの電極に関連付けることが可能なように構成されている、当該電極対に結合された信号発生器と、
上記電極対を上記転写対象となる目標面の領域に位置合わせして、関連付けされた上記少なくとも１つのナノワイヤーを、当該電極対から当該転写対象となる目標面の領域に堆積させることが可能なように構成されている位置合わせ機構とを備え、
上記電極対は、第１電荷を有する転写表面に実装され、
上記第１電荷は、上記少なくとも１つのナノワイヤーに静電反発力を印加するものであり、
上記転写対象となる目標面から上記転写表面に真空を印加して、関連付けられた上記少なくとも１つのナノワイヤーを当該転写対象となる目標面に移動させるように構成されている真空源をさらに備え、
上記電界は、当該静電反発力に反発して当該少なくとも１つのナノワイヤーに誘電泳動力を与えて、当該少なくとも１つのナノワイヤーを上記転写表面に引き付ける、システム。 - ナノワイヤーを転写対象となる目標面に転写するためのシステムであって、
転写表面を有する筐体と、
上記転写表面上の電極対と、
上記電極対に近接するように供給された複数のナノワイヤーを含有する懸濁液と、
上記電極対の２つの電極によって電界を発生させて、上記複数のナノワイヤーのうちの少なくとも１つのナノワイヤーを上記２つの電極に関連付けることが可能なように構成されている、当該電極対に結合された信号発生器と、
上記電極対を上記転写対象となる目標面の領域に位置合わせして、関連付けされた上記少なくとも１つのナノワイヤーを、当該電極対から当該転写対象となる目標面の領域に堆積させることが可能なように構成されている位置合わせ機構とを備え、
上記電極対は、第１電荷を有する転写表面に実装され、
上記第１電荷は、上記少なくとも１つのナノワイヤーに静電反発力を印加するものであり、
上記転写対象となる目標面に関連付けられた第２電界を発生させて、関連付けられた上記少なくとも１つのナノワイヤーを当該転写対象となる目標面の方に引き付けるように構成されている電界源をさらに備え、
上記電界は、当該静電反発力に反発して当該少なくとも１つのナノワイヤーに誘電泳動力を与えて、当該少なくとも１つのナノワイヤーを上記転写表面に引き付け、
上記第２電界は、上記少なくとも１つのナノワイヤーを上記転写対象となる目標面に引き付ける、システム。 - ナノワイヤーを転写対象となる目標面に転写するためのシステムであって、
転写表面を有する筐体と、
上記転写表面上の電極対と、
上記電極対に近接するように供給された複数のナノワイヤーを含有する懸濁液と、
上記電極対の２つの電極によって電界を発生させて、上記複数のナノワイヤーのうちの少なくとも１つのナノワイヤーを上記２つの電極に関連付けることが可能なように構成されている、当該電極対に結合された信号発生器と、
上記電極対を上記転写対象となる目標面の領域に位置合わせして、関連付けされた上記少なくとも１つのナノワイヤーを、当該電極対から当該転写対象となる目標面の領域に堆積させることが可能なように構成されている位置合わせ機構とを備え、
上記電極対は、第１電荷を有する転写表面に実装され、
上記第１電荷は、上記少なくとも１つのナノワイヤーに静電反発力を印加するものであり、
上記信号発生器は、電界の強度を弱めて、関連付けられた上記少なくとも１つのナノワイヤーを上記転写対象となる目標面の方に引き付けることが可能なように構成され、
上記電界は、当該静電反発力に反発して当該少なくとも１つのナノワイヤーに誘電泳動力を与えて、当該少なくとも１つのナノワイヤーを上記転写表面に引き付ける、システム。 - ナノワイヤーを転写対象となる目標面に転写するためのシステムであって、
転写表面を有する筐体と、
上記転写表面上の電極対と、
上記電極対に近接するように供給された複数のナノワイヤーを含有する懸濁液と、
上記電極対の２つの電極によって電界を発生させて、上記複数のナノワイヤーのうちの少なくとも１つのナノワイヤーを上記２つの電極に関連付けることが可能なように構成されている、当該電極対に結合された信号発生器と、
上記電極対を上記転写対象となる目標面の領域に位置合わせして、関連付けされた上記少なくとも１つのナノワイヤーを、当該電極対から当該転写対象となる目標面の領域に堆積させることが可能なように構成されている位置合わせ機構とを備え、
上記電極対は、第１電荷を有する転写表面に実装され、
上記第１電荷は、上記少なくとも１つのナノワイヤーに静電反発力を印加するものであり、
上記転写対象となる目標面は、親水性を有するように構成されており、関連付けられた上記少なくとも１つのナノワイヤーを含有する流体を当該転写対象となる目標面の方に引き付け、
上記電界は、当該静電反発力に反発して当該少なくとも１つのナノワイヤーに誘電泳動力を与えて、当該少なくとも１つのナノワイヤーを上記転写表面に引き付ける、システム。 - ナノワイヤーを転写対象となる目標面に転写するためのシステムであって、
転写表面を有する筐体と、
上記転写表面上の電極対と、
上記電極対に近接するように供給された複数のナノワイヤーを含有する懸濁液と、
上記電極対の２つの電極によって電界を発生させて、上記複数のナノワイヤーのうちの少なくとも１つのナノワイヤーを上記２つの電極に関連付けることが可能なように構成されている、当該電極対に結合された信号発生器と、
上記電極対を上記転写対象となる目標面の領域に位置合わせして、関連付けされた上記少なくとも１つのナノワイヤーを、当該電極対から当該転写対象となる目標面の領域に堆積させることが可能なように構成されている位置合わせ機構とを備え、
上記電極対は、第１電荷を有する転写表面に実装され、
上記第１電荷は、上記少なくとも１つのナノワイヤーに静電反発力を印加するものであり、
上記転写表面は、疎水性を有するように構成されており、関連付けられた上記少なくとも１つのナノワイヤーを含有する流体をはね返し、
上記電界は、当該静電反発力に反発して当該少なくとも１つのナノワイヤーに誘電泳動力を与えて、当該少なくとも１つのナノワイヤーを上記転写表面に引き付ける、システム。 - ナノワイヤーを転写対象となる目標面に転写するためのシステムであって、
転写表面を有する筐体と、
上記転写表面上の電極対と、
上記電極対に近接するように供給された複数のナノワイヤーを含有する懸濁液と、
上記電極対の２つの電極によって電界を発生させて、上記複数のナノワイヤーのうちの少なくとも１つのナノワイヤーを上記２つの電極に関連付けることが可能なように構成されている、当該電極対に結合された信号発生器と、
上記電極対を上記転写対象となる目標面の領域に位置合わせして、関連付けされた上記少なくとも１つのナノワイヤーを、当該電極対から当該転写対象となる目標面の領域に堆積させることが可能なように構成されている位置合わせ機構とを備え、
上記電極対は、第１電荷を有する転写表面に実装され、
上記第１電荷は、上記少なくとも１つのナノワイヤーに静電反発力を印加するものであり、
上記転写対象となる目標面の領域は、電気接点対を含むものであり、
上記位置合わせ機構は、上記電極対を上記電気接点対に接触させ、
上記電界は、当該静電反発力に反発して当該少なくとも１つのナノワイヤーに誘電泳動力を与えて、当該少なくとも１つのナノワイヤーを上記転写表面に引き付ける、システム。 - ナノワイヤーを転写対象となる目標面に転写するためのシステムであって、
転写表面を有する筐体と、
上記転写表面上の電極対と、
上記電極対に近接するように供給された複数のナノワイヤーを含有する懸濁液と、
上記電極対の２つの電極によって電界を発生させて、上記複数のナノワイヤーのうちの少なくとも１つのナノワイヤーを上記２つの電極に関連付けることが可能なように構成されている、当該電極対に結合された信号発生器と、
上記電極対を上記転写対象となる目標面の領域に位置合わせして、関連付けされた上記少なくとも１つのナノワイヤーを、当該電極対から当該転写対象となる目標面の領域に堆積させることが可能なように構成されている位置合わせ機構とを備え、
上記電極対は、第１電荷を有する転写表面に実装され、
上記第１電荷は、上記少なくとも１つのナノワイヤーに静電反発力を印加するものであり、
上記位置合わせ機構は、上記電極対を上記転写対象となる目標面に接触させるように構成され、
上記電界は、当該静電反発力に反発して当該少なくとも１つのナノワイヤーに誘電泳動力を与えて、当該少なくとも１つのナノワイヤーを上記転写表面に引き付ける、システム。
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