JP6578562B2 - 無機及び有機の過渡電子デバイス - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
[001]本願は、２０１３年４月１２日に出願された米国特許仮出願第６１／８１１，６０３号、２０１３年５月３０日に出願された米国特許仮出願第６１／８２８，９３５号、及び２０１３年５月３０日に出願された米国特許仮出願第６１／８２９，０２８号の優先権の利益を主張し、それぞれの内容を、参照によってそのすべてを本明細書に援用する。
政府の資金提供を受けた研究等に関する記載
[002]本発明の少なくとも一部は、全米科学財団授与第１２４２２４０号及び国防総省国防高等研究事業局授与第Ｗ９１１ＮＦ−１１−１−０２５４号の授与を受けた米国政府の支援により創案したものである。米国政府は、本発明の一定の権利を有する。
[003]本発明は、過渡デバイスの分野において、一般的には、プログラム可能に変態するように設計された受動及び能動デバイスに関する。
[004]過渡デバイスは、様々な重要用途に利用できる可能性がある。例えば、生態分解性の環境センサであれば、デバイス収集の必要がなくなり、分解して身体から除去される生体再吸収性の医療用デバイスであれば、毒性及び炎症が回避される。戦略上、事前選択時間後又は誘発刺激印加時に分解する軍事用デバイスであれば、情報又は材料が敵に渡ることが回避される。これら想定される用途はすべて重要であるが、過渡デバイスの実装は、設計戦略によって決まる。過渡デバイスに関する設計戦略では、（ｉ）分解性のデバイスコンポーネント材料及び分解性の基板を用いたデバイス作製を支援すること、（ｉｉ）デバイスの実用寿命に対する正確な制御を提供すること、並びに（ｉｉｉ）目標環境内での所与の用途に適合すると共にこれに適した性能を示す材料を利用すること、が必要である。
[005]近年、多くの特許及び刊行物において、過渡特性を有するデバイスが開示されている。例えば、Ｋｉｍらの「Ｓｉｌｉｃｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｏｎ ｓｉｌｋ ａｓ ａ ｐａｔｈ ｔｏ ｂｉｏｒｅｓｏｒｂａｂｌｅ ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ ｄｅｖｉｃｅｓ」，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．９５，１３３７０１（２００９）、米国特許出願公開第２０１１／０２３０７４７号、及び国際公開第２００８／０８５９０４号パンフレットは、生体分解性の半導体材料及び生体分解性の基板を具備し得る生体分解性の電子デバイスを開示している。Ｂｅｔｔｉｎｇｅｒらの「Ｏｒｇａｎｉｃ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｏｎ ｒｅｓｏｒｂａｂｌｅ ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，２２（５），６５１−６５５（２０１０）、Ｂｅｔｔｉｎｇｅｒらの「Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌ−ｂａｓｅｄ ｏｒｇａｎｉｃ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ」，Ｐｏｌｙ．Ｉｎｔ．５９（５），５６３−５７６（２０１０）、及びＩｒｉｍａｉ−Ｖｌａｄｕの「Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙ ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ」，Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，１１，１９７４−１９９０（２０１０）は、生体分解性の有機導電材料及び生体分解性の基板を具備し得る生体分解性の電子デバイスを開示している。国際公開第２００８／１０８８３８号パンフレットは、流体及び／又は生物材料を組織に送達する生体分解性のデバイスを開示している。米国特許出願公開第２００８／０３０６３５９号は、診断及び治療用の取り込み可能なデバイスを開示している。Ｋｏｚｉｃｋｉらの「Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｃｅｌｌ ｍｅｍｏｒｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ａｇ−Ｇｅ−Ｓ ａｎｄ Ｃｕ−Ｇｅ−Ｓ ｓｏｌｉｄ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ」，ＮｏｎＶｏｌａｔｉｌｅ Ｍｅｍｏｒｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，８３−８９（２００５）は、電解質内の金属イオンの還元又は酸化によって固体金属の相互接続を形成又は除去可能なメモリデバイスを開示している。
[006]本発明は、少なくとも１つの内部及び／又は外部刺激の印加により物理的、化学的、及び／又は電気的に変態する能動及び受動デバイスを具備した過渡デバイスを提供する。それぞれがプログラム可能、制御可能、及び／又は選択可能な分解速度を有する分解性のデバイスコンポーネント、分解性の基板、及び／又は分解性の封入材料を組み込むことによって、このデバイスを変態させる手段が得られる。例えば、いくつかの実施形態において、本発明の過渡デバイスは、分解性の高性能単結晶無機材料を、選択的に除去可能な基板及び／又は封入材と組み合わせている。
[007]本記載では、過渡的エレクトロニクスに関する１組の材料、モデル化ツール、製造方式、デバイス設計及びシステムレベルの実施例を提示する。本発明は、例えば基板及び封入材を含んだ構造デバイスコンポーネント用の無機材料を組み込んだ過渡電子デバイスを目的とする。本発明のいくつかの過渡デバイスにおける無機材料の組み込みによって、ある範囲の性能恩恵を達成するための全体的なデバイス特性を設計する手段が提供される。例えば、いくつかの実施形態において、無機デバイス材料によって、ある範囲の用途に有用な明確な時間的及び物理的特性を有する過渡性プロファイルなどの精細に規定され且つ事前選択の過渡性特性が可能である基板及び封入材層などの構造コンポーネントが提供される。例えば、いくつかの実施形態において、無機デバイス材料によって、予備設計済みの過渡デバイス変態の前に有効な電子絶縁層及び／又はバリア層である基板や封入材層などの構造コンポーネントが提供される。例えば、いくつかの実施形態において、無機デバイス材料によって、例えば環境条件（例えば、水、生物学的流体又は他の溶媒に対する曝露）に応答して、或いはユーザ起動のトリガ信号に応答して、予備設計済みの過渡デバイス変態の前にわずかな寸法変化を受ける基板や封入材層などの構造コンポーネントが提供される。例えば、いくつかの実施形態において、本発明の無機デバイス材料はある範囲のデバイス用途に対応する精細に制御された物理的及び化学的特性を実現することが可能な処理方式及び材料に適合する。
[008]例えば、一実施形態において本発明は、（ｉ）基板と、（ｉｉ）前記基板により支持された１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントであり、選択的に変態可能な材料を単独で含んだ１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントと、（ｉｉｉ）前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントを少なくとも部分的に封入する封入材層と、を備えた過渡電子デバイスであって、前記基板、前記封入材層又はこれら両者が外部又は内部刺激に反応して選択的に除去可能な無機材料を単独で含み、前記外部又は内部刺激に応答した前記基板、前記封入材層又はこれら両者の少なくとも部分的な除去が前記外部又は内部刺激に応答して事前選択の時点又は事前選択の速度で過渡電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらす前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも部分的な変態を開始させ、前記プログラム可能な変態が過渡電子デバイスの第１の条件から第２の条件への機能の変化をもたらす、過渡電子デバイスを実現する。例えば、一実施形態において、前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントは、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント、１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント、又は１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント及び１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントを備える。
[009]本態様の発明は、選択的に除去可能な無機材料を含んだ基板又は封入材層がデバイス変態の間に完全に除去されるか、又はデバイス変態の間に部分的にだけ除去（例えば、重量、体積又は面積を基準として少なくとも２０％、３０％、５０％、７０％又は９０％除去）されるような過渡デバイスを含む。本態様の過渡電子デバイスは、受動過渡デバイスと能動式トリガの過渡デバイスとを含む。
[010]例えば、一実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者は、全体的に無機の構造を単独で含む。例えば全体的に無機の構造には、ＳｉＯ２、スピンオンガラス、Ｍｇ、Ｍｇ合金、Ｆｅ、Ｗ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、Ｓｉ３Ｎ４及びＭｇＯのうちの１つ又は複数を含むことがある。或いは、本発明は、基板、封入材層又はこれら両者は、無機と有機の複合構造（例えば、１つ又は複数の無機材料層とポリマー材料などの１つ又は複数の有機材料層とを組み合わせた多層形状を有する）を単独で含むような過渡デバイスを含む。例えば、無機と有機の複合構造が能動又は受動電子デバイスコンポーネントに隣接した第１の表面と有機層に隣接した第２の表面とを有する無機層を含むことがあり、或いは無機と有機の複合構造が能動又は受動電子デバイスコンポーネントに隣接した第１の表面と無機層に隣接した第２の表面とを有する有機層を含むことがある。一実施形態において無機層は、ＳｉＯ２、スピンオンガラス、Ｍｇ、Ｍｇ合金、Ｆｅ、Ｗ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、Ｓｉ３Ｎ４及びＭｇＯのうちの１つ又は複数を含み、且つ有機層がポリ無水物とポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）のうちの１つ又は複数を含む。
[011]一実施形態において本発明の過渡デバイスは、例えば前記能動又は受動電子デバイスコンポーネント、前記基板及び前記封入材層がそれぞれ、単独で全体的に１つ又は複数の無機材料から構成されるようなすべての無機デバイスコンポーネントを備えた全体的に無機のデバイスを含む。本発明の過渡デバイスは、金属、セラミック、金属酸化物又はガラスを含んだ１つ又は複数の無機のデバイスコンポーネントと、例えばポリマー材料を含んだ１つ又は複数の有機のデバイスコンポーネントと、の組み合わせを備える無機と有機の混成デバイスを含む。
[012]例えば、一実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者は、外部又は内部刺激に応答して事前選択の過渡性プロファイルを単独で有する。本発明では、化学的組成、物理的特性、合成、成長及び／又は析出プロセスの形態や制御に関する選択を含んだ事前選択の過渡性プロファイルを有する無機の基板及び／又は封入材層を実現するためにある範囲の処理方式及び材料方式が有用である。
[013]選択的に除去可能な無機材料を含んだ基板及び封入材層の組成の選択は、ある範囲のデバイス機能性に対応するのに有用な過渡性特性を実現するために重要な点である。一実施形態において基板及び／又は封入材層の組成は、有用な電子的、物理的及び／又は過渡性の特性が実現されるように選択されている。例えば、一実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者の選択的に除去可能な無機材料は、金属、金属酸化物、セラミック又はこれらの組み合わせを単独で含む。例えば、一実施形態において、基板又は封入材層の選択的に除去可能な無機材料は、結晶質材料、非晶質材料又はこれらの組み合わせを単独で含む。例えば、一実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者の選択的に除去可能な無機材料は、単結晶材料、多結晶材料又はドープした結晶質材料を単独で含む。例えば、一実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者の選択的に除去可能な無機材料は、スピンオンガラスなどのガラスを単独で含む。
[014]例えば、一実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者の選択的に除去可能な無機材料は、薄膜、コーティング、箔又はこれらの任意の組み合わせを単独で含む。例えば、一実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者の選択的に除去可能な無機材料は、１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲の厚さを有するナノ膜又は１μｍ〜１００μｍの範囲の厚さを有するマイクロ膜を単独で含む。例えば、一実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者は、ナノ構造層又はマイクロ構造層（例えば、基板若しくは封入材層の外部若しくは内部表面の上に設けられた、又は基板若しくは封入材層内に設けられた１つ若しくは複数の孔、キャビティ及び／又はチャネルを有する層）を単独で含む。一実施形態において封入層は、下にある半導体コンポーネント及び／又は金属導体コンポーネントなど下にある能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも一部分また任意選択として全部を全体的に封入している。一実施形態において封入層は、下にある半導体コンポーネント及び／又は金属導体コンポーネントなどの下にある能動又は受動電子デバイスコンポーネントのうちの一部分（例えば、９０％以下、７０％以下、３０％以下等）だけを封入している。
[015]例えば、一実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者の選択的に除去可能な無機材料は、Ｍｇ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｚｎ又はその合金を単独で含む。例えば、一実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者の選択的に除去可能な無機材料は、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ｎ４Ｓｉ３、ＳｉＣ又はこれらの任意の組み合わせを単独で含む。例えば、一実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者の選択的に除去可能な無機材料は、スピンオンガラス又は溶液処理可能なガラスを単独で含む。例えば、一実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者の選択的に除去可能な無機材料は、生体適合性材料、生体不活性材料又は生体適合性材料と生体不活性材料の組み合わせを単独で含む。
[016]本過渡電子デバイスの基板及び封入層は、例えば１つ又は複数の無機のデバイスコンポーネント層と１つ又は複数の有機のデバイスコンポーネント層とを含んだ多層構造などの多層構造を含む。例えば、一実施形態において、多層基板及び封入層は、有機層と接触した（例えば、物理的に接触又は電気的に接触した）第１の側面を有する無機層を含む。例えば、一実施形態において、多層基板及び封入層は、複数の有機層の間に、また任意選択として複数の有機層と物理的に接触して設けられた無機層を含む。有機層と無機層の両方を有する多層基板及び封入層を使用することによって、精細に選択可能な化学的、物理的及び電子的な特性（例えば、抵抗、不活性、透水性、抗膨出性、化学的安定性、光透過性等）を有するコンポーネントが可能となる。例えば、一実施形態において、多層基板又は封入層は、２〜１００層を、また任意選択としていくつかの用途では５〜２０層を含む。
[017]例えば、一実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者は、選択的に除去可能な無機材料を含む薄膜、コーティング又は箔の１つ又は複数から成る多層構造を単独で含む。例えば、一実施形態において多層構造は、選択的に除去可能な無機材料を含んだ１つ又は複数の薄膜、コーティング又は箔を含み、またさらにポリマー層などの有機材料又はＳｉＯ２などの絶縁セラミック材料を含んだ層などの１つ又は複数の追加の層を含む積み重ね層を含む。有機層（例えば、ポリマー層）又はＳｉＯ２などの絶縁セラミック材料を本発明の多層基板及び封入層に組み込むことは、基板又は封入材層や下にあるデバイスコンポーネントの導電性コンポーネント（例えば、金属）の間に電気絶縁を実現することにおいて有益である。さらに、有機層（例えば、ポリマー層）又はＳｉＯ２などの絶縁セラミック材料を本発明の多層基板及び封入層に組み込むことは、例えば膨出を介した体積変化を防止するためなど基板又は封入層について有用な全体的透過性を提供することについて有益である。例えば、一実施形態において多層基板又は封入層は、２〜１００層の無機層と２〜１００層の有機層とを含んでおり、任意選択としてこの有機層のうちの少なくとも一部分が無機層同士の間に配置されている。
[018]例えば、一実施形態において、本基板又は封入材層の多層構造は、１つ若しくは複数の電気絶縁層、バリア層、又はこれらの任意の組み合わせをさらに含む。いくつかの実施形態において本発明のバリア層は、例えば、水、溶媒又は環境流体に対するコンポーネントの全体的な透過性を低下させることによってデバイスコンポーネントの透過性を調整する。例えば、一実施形態において、１つ又は複数の電気絶縁層又はバリア層は、１つ又は複数の薄膜、コーティング又は箔と物理的に接触して、電気的に接触して又はこれら両者によって設けられている。例えば、一実施形態において、１つ又は複数の電気絶縁層又はバリア層は、多層構造の外部層を含む。例えば、一実施形態において、１つ又は複数の電気絶縁層又はバリア層は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント、１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント、又はこれら両者などの１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントと物理的に接触又は電気的に接触した多層構造の内部層を含む。例えば、一実施形態において、１つ又は複数の電気絶縁層又はバリア層は、ポリマー、絶縁セラミック、ガラス、ＳｉＯ２、スピンオンガラス、ＭｇＯ又はこれらの任意の組み合わせを含む。
[019]例えば、一実施形態において、本基板及び／又は封入材層の多層構造は、第１の電気絶縁層又はバリア層と物理的に接触した第１の側面を有する金属箔又は金属薄膜を含む。例えば、一実施形態において、第１の電気絶縁層又はバリア層が多層構造の外部層であるか、或いは第１の電気絶縁層又はバリア層が１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント、１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント又はこれら両者などの１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントと物理的に接触又は電気的に接触した多層構造の内部層である。例えば、一実施形態において、第１の電気絶縁層又はバリア層は、ポリマー若しくは絶縁セラミック層若しくはコーティング、金属酸化物層若しくはコーティング、ガラス層若しくはコーティング、又はこれらの任意の組み合わせを含む。例えば、一実施形態において、多層構造が第２の電気絶縁層又はバリア層と接触してコーティングされている第２の側面を有する金属箔又は金属薄膜を含んでおり、金属箔又は金属薄膜が第１の電気絶縁層又はバリア層と第２の電気絶縁層又はバリア層の間に設けられている。
[020]ある種の実施形態の基板及び封入材は、ある特定のデバイス用途で有用な過渡性プロファイルを呈する選択的に除去可能な材料を含む。例えば、一実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者の少なくとも部分的な除去によって、１つ又は複数の無機半導体コンポーネントや１つ又は複数の金属導体コンポーネントなどの１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントが外部又は内部刺激に対して曝露され、これによって１つ又は複数の無機半導体コンポーネントや１つ又は複数の金属導体コンポーネントなどの１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントに対する少なくとも部分的な変態が開始される。例えば、一実施形態において、内部又は外部刺激に応答した基板、封入材層又はこれら両者の少なくとも部分的な除去は、相変化、溶解、加水分解、生体再吸収、エッチング、腐食、光化学反応、電気化学反応又はこれらのプロセスの任意の組み合わせを介して生じる。
[021]一実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者の少なくとも部分的な除去は、生体再吸収以外のプロセスによって生じる。別の実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者の少なくとも部分的な除去は、溶媒内における選択的に除去可能な無機材料の少なくとも部分的な溶解を介して生じる。溶媒は、水性溶媒であってもよいし、非水溶媒であってもよい。「水性溶媒」は、主に水を含む、すなわち５０％ｖ／ｖ超の水を含む２９８Ｋの液体である一方、「非水溶媒」は、主に水以外の（１つ又は複数の）液体を含む、すなわち５０％ｖ／ｖ未満の水を含む２９８Ｋの液体である。例示的な水性溶媒としては、水、水性溶液、体液等が挙げられる。例示的な非水溶媒としては、有機溶媒（例えば、アルコール、エステル、エーテル、アルカン、ケトン）及びイオン液体が挙げられる。別の実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者の少なくとも部分的な除去は、選択的に除去可能な無機材料の少なくとも部分的な加水分解を介して生じる。別の実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者の少なくとも部分的な除去は、選択的に除去可能な無機材料の少なくとも部分的なエッチング又は腐食を介して生じる。別の実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者の少なくとも部分的な除去は、選択的に除去可能な無機材料のうちの少なくとも一部分が電磁波放射を吸収して少なくとも部分的な化学的又は物理的変化を受けるような光化学反応によって生じる。一実施形態において、その光化学反応は光分解プロセスである。別の実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者の少なくとも部分的な除去が電気化学反応によって生じる。例えばその電気化学反応を、基板、封入材層又はこれら両者の選択的に除去可能な無機材料に対する少なくとも部分的なアノード溶解とすることがある。
[022]例えば、一実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者は、１ｍｓ〜５年、又は１ｍｓ〜２年、又は１ｍｓ〜１年、又は１ｍｓ〜６カ月、又は１ｍｓ〜１カ月、又は１ｍｓ〜１日、又は１ｍｓ〜１時間、又は１秒〜１０分の範囲から選択された時間間隔にわたる重量基準で基板又は封入材層の０．０１％〜１００％の除去によって特徴付けられる事前選択の過渡性プロファイルを単独で有する。例えば、一実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者は、０．０１ｎｍ／日〜１００ミクロンｓ−１、又は０．０１ｎｍ／日〜１０ミクロンｓ−１、又は０．１ｎｍ／日〜１ミクロンｓ−１、又は１ｎｍ／日〜０．５ミクロンｓ−１の範囲で選択された速度での基板又は封入材層の平均厚さの低減によって特徴付けられる事前選択の過渡性プロファイルを単独で有する。例えば、一実施形態において、基板又は封入材層又はこれら両者は、外部又は内部刺激に応答した基板、封入材層又はこれら両者の少なくとも部分的な除去に先立って、０．０１％〜９９．９％の範囲から選択された多孔率を単独で有する。
[023]選択的に除去可能な無機材料を含んだ基板及び封入層の物理的特性は、所望の過渡性特性を実現するように選択することができる。例えば、一実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者は、外部又は内部刺激に応答した基板、封入材層又はこれら両者の少なくとも部分的な除去に先立って、０．１％〜１００％、又は０．１％〜９９．９％、又は１％〜９０％、又は５％〜８０％、又は１０％〜６０％、又は１５％〜４０％の範囲から選択された結晶度の範囲を単独で有する。例えば、一実施形態において、封入材層又はこれら両者は、外部又は内部刺激に応答した基板、封入材層又はこれら両者の少なくとも部分的な除去に先立って、バルクと比較して０．１％〜１００％、又は０．１％〜９９．９％、又は１％〜９０％、又は５％〜８０％、又は１０％〜６０％、又は１５％〜４０％の範囲から選択された密度を単独で有する。例えば、一実施形態において、選択的に除去可能な材料の厚さがゼロに至るまでの時間は、次式によって提供される。

上式において、ｔｃは臨界時間であり、ρｍは材料の質量密度であり、Ｍ（Ｈ２Ｏ）は水のモル質量であり、Ｍ（ｍ）は材料のモル質量であり、ｈ０は材料の初期厚さであり、Ｄは水の拡散率であり、ｋは溶解反応の反応定数であり、ｗ０は水の初期濃度であり、ここでｋは１×１０５ｓ−１〜１×１０−１０ｓ−１の範囲から選択された値を有する。
[024]選択的に除去可能な無機材料を含んだ基板及び封入材層は、ある特定の用途において有用なある範囲の物理的、電子的及び化学的特性を有することがある。例えば、一実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者は、外部又は内部刺激に応答した基板、封入材層又はこれら両者の少なくとも部分的な除去に先立って、水に対して実質的に不浸透性である。例えば、一実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者は、外部又は内部刺激に応答した基板、封入材層又はこれら両者の少なくとも部分的な除去に先立って、周囲に対する正味漏れ電流を０．１μＡ／ｃｍ２以下に制限している。例えば、一実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者は、外部又は内部刺激に応答した基板、封入材層又はこれら両者の少なくとも部分的な除去に先立って、水性又は非水性溶媒に曝露されたときに１０％以下、又は５％以下、又は３％以下、又は１％以下の体積増加を受ける。例えば、一実施形態において、基板又は封入材層の薄膜、コーティング又は箔は、外部又は内部刺激に応答した基板、封入材層又はこれら両者の少なくとも部分的な除去に先立って、１つ又は複数の無機半導体コンポーネントや１つ又は複数の金属導体コンポーネントなどの１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの上又は下に１０００μｍ以下、又は５００μｍ以下、又は２５０μｍ以下、又は１００μｍ以下、又は５０μｍ以下の平均厚さを有する。例えば、一実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者は、外部又は内部刺激に応答した基板、封入材層又はこれら両者の少なくとも部分的な除去に先立って、０．１μｍ〜１０００μｍ、又は１μｍ〜５００μｍ、又は５μｍ〜１００μｍ、又は１０μｍ〜５０μｍの範囲から選択された厚さを単独で有する。例えば、一実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者は、０．５ＫＰａ〜１０ＴＰａ、又は５ＫＰａ〜１ＴＰａ、又は５０ＫＰａ〜１ＴＰａ、又は５ＧＰａ〜５００ＧＰａの範囲で選択された平均ヤング率を単独で有する。例えば、一実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者は、１×１０−４Ｎｍ以下の正味撓み剛性（ｆｌｅｘｕｒａｌ ｒｉｇｉｄｉｔｙ）を単独で有する。例えば、一実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者は、１×１０８ＧＰａμｍ４以下、又は１×１０６ＧＰａμｍ４以下、又は１×１０５ＧＰａμｍ４以下、又は１×１０３ＧＰａμｍ４以下の正味曲げ剛性を単独で有する。例えば、一実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者は、電磁波スペクトルの可視光領域又は赤外光領域において少なくとも部分的に光学的に透明である。
[025]選択的に除去可能な無機材料を含んだ有用な基板及び封入層は、堆積技術、溶液処理及びスピンキャスティングを含むある範囲の処理方式を介して作製されることがある。例えば、一実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者は、物理的気相成長、化学的気相成長、スパッタリング、原子層堆積、電気化学析出、スピンキャスティング、電気流体力学的ジェット式印刷、スクリーン印刷又はこれらの任意の組み合わせを介して生成される。例えば、一実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント、１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント又はこれら両者など１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの外部面積若しくは体積又は内部面積若しくは体積に関して１％〜１００％の範囲から選択された、任意選択として１０〜５０％の範囲から選択された百分率をカバーする又は百分率に対応する。例えば、一実施形態において、基板、封入材層又はこれら両者は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント、１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント又はこれら両者の外部面積又は内部面積の１０％以上、任意選択として３０％以上をカバーする又は１０％以上、任意選択として３０％以上に対応する。
[026]一実施形態において、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントは、１つ又は複数の１つ又は複数の無機半導体コンポーネントを備える。例えば、一実施形態において、１つ又は複数の無機半導体コンポーネントは、多結晶半導体材料、単結晶半導体材料、又は多結晶若しくは単結晶のドープした半導体材料を含む。例えば、一実施形態において、１つ又は複数の無機半導体コンポーネントは、Ｓｉ、Ｇａ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ又はこれらの任意の組み合わせを含む。一実施形態において、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントは、１つ又は複数の１つ又は複数の金属導体コンポーネントを備える。例えば、一実施形態において、１つ又は複数の金属導体コンポーネントは、Ｍｇ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｚｎ又はその合金を含む。例えば、一実施形態において、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントは、トランジスタ、ダイオード、増幅器、マルチプレクサ、発光ダイオード、レーザ、フォトダイオード、集積回路、センサ、温度センサ、電気化学セル、サーミスタ、ヒータ、抵抗性ヒータ、アンテナ、ナノエレクトロメカニカルシステム若しくはマイクロエレクトロメカニカルシステム、アクチュエータ及びそのアレイから成る群より選択される電子デバイスのコンポーネントを備える。
[027]例えば、一実施形態において本デバイスは、通信システム、フォトニックデバイス、センサ、光電子デバイス、バイオメディカルデバイス、温度センサ、光検出器、光起電力デバイス、ひずみゲージ、及び撮像システム、ワイヤレス送信機、電気化学セル、アンテナ、ナノエレクトロメカニカルシステム、エネルギー蓄積システム、アクチュエータ又はマイクロエレクトロメカニカルシステムである。
[028]一実施形態において、過渡電子デバイスは、１ｍｓ〜２年、１ｍｓ〜１年、１ｍｓ〜６カ月、１ｍｓ〜１カ月、１ｍｓ〜１日、１ｍｓ〜１時間、又は１秒〜１０分の範囲から選択された期間にわたって発生することにより受動過渡電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらす１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの変態を特徴とする事前選択過渡性プロファイルを有する。一実施形態において、事前選択過渡性プロファイルは、１ｍｓ〜２年、１ｍｓ〜１年、１ｍｓ〜６カ月、１ｍｓ〜１カ月、１ｍｓ〜１日、１ｍｓ〜１時間、又は１秒〜１０分の範囲から選択された期間にわたる１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの０．０１％〜１００％、０．１％〜７０％、０．５％〜５０％、１％〜２０％、又は１％〜１０％の変態を特徴とすることによって、受動過渡電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらす。一実施形態において、事前選択過渡性プロファイルは、０．０１ｎｍ／日〜１０ミクロンｓ−１、０．１ｎｍ／日〜１ミクロンｓ−１、又は１ｎｍ／日〜０．５ミクロンｓ−１の範囲で選択された速度での１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの平均厚さの減少を特徴とする。一実施形態において、事前選択過渡性プロファイルは、０．０１ｎｍ／日〜１０ミクロンｓ−１、０．１ｎｍ／日〜１ミクロンｓ−１、又は１ｎｍ／日〜０．５ミクロンｓ−１の範囲で選択された速度での１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの質量の減少を特徴とする。一実施形態において、事前選択過渡性プロファイルは、１０１０Ｓ・ｍ−１ｓ−１〜１Ｓ・ｍ−１ｓ−１、１０８Ｓ・ｍ−１ｓ−１〜１０Ｓ・ｍ−１ｓ−１、又は１０５Ｓ・ｍ−１ｓ−１〜１００Ｓ・ｍ−１ｓ−１の範囲で選択された速度での１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント又は１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント等、１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの導電率の低下を特徴とする。
[029]デバイス及びそのコンポーネントの物理的寸法及び形状は、特に所望の過渡性プロファイルの事前選択に関して、重要なパラメータである。無機半導体コンポーネント、金属導体コンポーネント及び／又は誘電体コンポーネント（例えば、厚さ１００ミクロン以下、任意選択として厚さ１０ミクロン以下、任意選択として厚さ１ミクロン以下、任意選択として厚さ５００ナノメートル以下、任意選択として厚さ１００ナノメートル以下）などの薄層電子デバイスコンポーネントを用いることは、所与のデバイス用途について事前選択の過渡性を実現すること、及び／又は柔軟またさもなければ変態可能なデバイスなどの有用な機械的特性を実現することにおいて有益である。いくつかの実施形態において、無機半導体コンポーネント、金属導体コンポーネント、及び／又は誘電体コンポーネントは、例えば分子線エピタキシ、原子層堆積、物理的若しくは化学的気相成長、又は当技術分野において既知の他の方法により堆積又は成長可能な１つ又は複数の薄膜構造を単独で備える。いくつかの実施形態において、１つ又は複数の無機半導体コンポーネント、金属導体コンポーネント、及び／又は誘電体コンポーネントは、生体適合性、生体再吸収性、生体不活性、又は生態適合性の材料を単独で含む。いくつかの実施形態において、電子デバイスの無機半導体コンポーネント、金属導体コンポーネント、及び／又は誘電体コンポーネントのうちの少なくとも一部、任意選択として全部は、１００ミクロン以下の厚さを有し、いくつかの用途では１０ミクロン以下の厚さを有し、いくつかの用途では１ミクロン以下の厚さを有し、いくつかの用途では５００ナノメートル以下の厚さを有し、いくつかの用途では１００ナノメートル以下の厚さを有し、いくつかの用途では２０ナノメートル以下の厚さを有する。いくつかの実施形態において、このデバイスの無機半導体コンポーネント、金属導体コンポーネント、及び／又は誘電体コンポーネントのうちの少なくとも一部、任意選択として全部は、１０ｎｍ〜１００μｍの範囲から選択され、任意選択としていくつかの用途では５０ｎｍ〜１０μｍの範囲から選択され、任意選択としていくつかの用途では１００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲から選択された厚さを単独で有する。例えば、一実施形態において、本発明のデバイスは、それぞれが１０ｎｍ〜１０００ｎｍ、任意選択としていくつかの用途では１０ｎｍ〜１００ｎｍ、任意選択としていくつかの用途では１０ｎｍ〜３０ｎｍの範囲で選択された厚さを単独で有する１つ又は複数の無機半導体コンポーネントを備える。いくつかの実施形態において、このデバイスの無機半導体コンポーネント、金属導体コンポーネント、及び／又は誘電体コンポーネントのうちの少なくとも一部、任意選択として全部は、１００００μｍ以下の横方向物理的寸法（例えば、長さ、幅、直径等）を単独で有し、いくつかの用途では１０００μｍ以下の横方向物理的寸法を単独で有し、いくつかの用途では１００μｍ以下の横方向物理的寸法を単独で有し、いくつかの用途では１μｍ以下の横方向物理的寸法を単独で有する。いくつかの実施形態において、このデバイスの無機半導体コンポーネント、金属導体コンポーネント、及び／又は誘電体コンポーネントのうちの少なくとも一部、任意選択として全部は、１０ｎｍ〜１０ｃｍの範囲から選択され、任意選択としていくつかの用途では１００ｎｍ〜１００００μｍの範囲から選択され、任意選択としていくつかの用途では５００ｎｍ〜１０００μｍの範囲から選択され、任意選択としていくつかの用途では５００ｎｍ〜１００μｍの範囲から選択され、任意選択としていくつかの用途では５００ｎｍ〜１０μｍの範囲から選択された横方向物理的寸法を単独で有する。
[030]半導体コンポーネント、金属導体コンポーネント及び／又は選択的に除去可能な無機材料コンポーネントの物理的特性（例えば、ヤング率、正味曲げ剛性、靱性、伝導率、抵抗値等）は、デバイスの性能及び過渡性に影響を及ぼす。例えば、いくつかの実施形態において、このデバイスの半導体コンポーネント、金属導体コンポーネント、及び／又は選択的に除去可能な無機材料コンポーネントのうちの少なくとも一部、任意選択として全部は、１０ＧＰａ以下、任意選択としていくつかの用途では１００ＭＰａ以下、任意選択としていくつかの用途では１０ＭＰａ以下のヤング率を単独で有する。例えば、いくつかの実施形態において、このデバイスの半導体コンポーネント、金属導体コンポーネント、及び／又は選択的に除去可能な無機材料コンポーネントのうちの少なくとも一部、任意選択として全部は、０．５ＭＰａ〜１０ＧＰａの範囲で選択され、任意選択としていくつかの用途では０．５ＭＰａ〜１００ＭＰａの範囲で選択され、任意選択としていくつかの用途では０．５ＭＰａ〜１０ＭＰａの範囲で選択されたヤング率を有する。いくつかの実施形態において、このデバイスの半導体コンポーネント、金属導体コンポーネント、及び／又は選択的に除去可能な無機材料コンポーネントのうちの少なくとも一部、任意選択として全部は、１×１０８ＧＰａμｍ４以下、任意選択としていくつかの用途では５×１０５ＧＰａμｍ４以下、任意選択としていくつかの用途では１×１０５ＧＰａμｍ４以下の正味曲げ剛性を有する。いくつかの実施形態において、このデバイスの半導体コンポーネント、金属導体コンポーネント、及び／又は選択的に除去可能な無機材料コンポーネントのうちの少なくとも一部、任意選択として全部は、０．１×１０４ＧＰａμｍ４〜１×１０８ＧＰａμｍ４、任意選択としていくつかの用途では０．１×１０ＧＰａμｍ４〜５×１０５ＧＰａμｍ４の範囲で選択された正味曲げ剛性を有する。
[031]無機半導体コンポーネントの有用な材料としては、純粋な単結晶半導体材料及びドープした単結晶半導体材料を含む単結晶半導体材料等の高品質半導体材料が挙げられる。一実施形態において、無機半導体コンポーネントのすべては、単結晶半導体材料及び／又はドープした単結晶半導体材料、例えば高温鋳造処理に由来する単結晶シリコン及び／又はドープした単結晶シリコンを含む。単結晶半導体材料を過渡デバイスに統合することは、非常に良好な電子的特性を示すデバイスを提供するのに特に有益である。一実施形態において、半導体コンポーネントは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、ダイヤモンド、フラーレン、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＡｌＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＩｎ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＳ、ＢＮ、ＢＰ、ＢＡｓ、Ａｓ２Ｓ３、ＧａＳｂ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＳｅ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＣｓＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、Ｃｄ３Ｐ２、Ｃｄ３Ａｓ２、Ｃｄ３Ｓｂ２、ＺｎＯ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＴｅ、Ｚｎ３Ｐ２、Ｚｎ３Ａｓ２、Ｚｎ３Ｓｂ２、ＺｎＳｉＰ２、ＣｕＣｌ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＦｅＯ、ＦｅＳ２、ＮｉＯ、ＥｕＯ、ＥｕＳ、ＰｔＳｉ、ＴｉＢｒ、ＣｒＢｒ３、ＳｎＳ、ＳｎＴｅ、ＰｂＩ２、ＭｏＳ２、ＧａＳｅ、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＨｇＩ２、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＣａＳ、ＣａＳｅ、ＳｒＳ、ＳｒＴｅ、ＢａＳ、ＢａＳｅ、ＢａＴｅ、ＳｎＯ２、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、Ｂｉ２Ｓ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｔｅ３、ＢｉＩ３、ＵＯ２、ＵＯ３、ＡｇＧａＳ２、ＰｂＭｎＴｅ、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＬｉＮｂＯ３、Ｌａ２ＣｕＯ４、Ｌａ０．７Ｃａ０．３ＭｎＯ３、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＭｎＴｅ、ＣｕＩｎＳｅ２、銅・インジウム・ガリウム・セレン（ＣＩＧＳ）、ＨｇＣｄＴｅ、ＨｇＺｎＴｅ、ＨｇＺｎＳｅ、ＰｂＳｎＴｅ、Ｔｉ２ＳｎＴｅ５、Ｔｉ２ＧｅＴｅ５、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＰ、ＡｌＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＳｂ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓＮ、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｓＮ、ＧａＭｎＡｓ、ＧａＡｓＳｂＮ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓＳｂ、ＡｌＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｓＳｂ、ＩｎＧａＳｂ、ＩｎＭｎＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓＮ、ＩｎＡｌＡｓＮ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＧａＩｎＡｓＳｂＰ、及びこれらの任意の組み合わせから成る群から選択された材料を含む。いくつかの実施形態において、無機半導体コンポーネントは、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、及びこれらの任意の組み合わせから成る群から選択された材料を含む。いくつかの実施形態において、無機半導体コンポーネントは、単結晶シリコン、多孔質シリコン、及び／又は多結晶シリコンを単独で含む。いくつかの実施形態において、無機半導体コンポーネントは、多結晶半導体材料、単結晶半導体材料、又はドープした多結晶若しくは単結晶半導体材料を単独で含む。いくつかの実施形態において、無機半導体コンポーネントは、変態可能な材料である。変態可能な無機半導体コンポーネントの有用な材料としては、多孔質シリコン、多結晶シリコン、及びこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
[032]いくつかの実施形態において、電子デバイスは、１つ又は複数の相互接続されたアイランド及びブリッジ構造を備える。例えば、アイランド構造は、過渡デバイスの１つ又は複数の半導体回路コンポーネントを備えていてもよい。ブリッジ構造は、要素間、例えば異なるアイランド構造間を電気的に連通させる１つ又は複数の可撓性及び／又は伸縮性電気的相互接続を備えていてもよい。このように、本発明の電子デバイスは、１つ若しくは複数のアイランド構造並びに電気的相互接続（例えば、伸縮性電子的相互接続）を提供する１つ若しくは複数の可撓性及び／若しくは伸縮性のブリッジ構造を備えた複数の電気的に相互接続された無機半導体コンポーネントを有する伸縮性電子デバイスを含んでいてもよい。
[033]いくつかの実施形態において、過渡デバイス又はそのコンポーネントは、印刷又は成形を用いたプロセスを介して、例えば転写、乾燥接触転写、溶液ベース印刷、ソフトリソグラフィ印刷、レプリカ成形、インプリントリソグラフィ等により基板上に組み立てられている。このため、これら実施形態のうちのいくつかにおいて、デバイス又はそのコンポーネントは、印刷可能な半導体材料及び／又はデバイスを含む。印刷を用いた技術によりデバイス及び基板コンポーネントを統合することは、半導体デバイス／材料の独立処理及び基板の処理が可能となるため、いくつかの実施形態において有益である。例えば、印刷を用いた組み立て手法によれば、半導体デバイス／材料は、一部の基板には適合しない技術によって処理可能である。例えば、いくつかの実施形態において、半導体デバイス／材料は、初めに高温処理、物理的及び化学的堆積処理、エッチング並びに／又は水性処理（例えば、現像等）によって処理された後、印刷を用いた技術によって基板上に組み立てられる。この手法の利点は、例えば変態可能な基板の生体適合性、毒性、及び／又は分解特性（例えば、分解速度等）に対する悪影響によって基板の化学的及び／又は物理的特性に悪影響を及ぼす可能性がある基板上の半導体デバイス／材料の処理を回避できることである。例えば、いくつかの実施形態において、この手法によれば、変態可能な基板のエッチャント、剥離液、又は現像液に対する曝露を含む処理等の水性処理を基板に行うことなく、デバイスを効果的に製造可能である。
[034]いくつかの実施形態において、過渡デバイスは、電極、誘電体層、化学的又は生物学的センサ素子、ｐＨセンサ、光学センサ、光源、温度センサ、及び容量センサから成る群から選択された１つ又は複数の付加的なデバイスコンポーネントを具備していてもよい。付加的なデバイスコンポーネントは、生体不活性の材料、分解性の材料、又は変態性の材料を含んでいてもよい。有用な生体不活性の材料としては、チタン、金、銀、白金、及びこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。有用な分解性又は変態性の材料としては、鉄、マグネシウム、タングステン、及びこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
[035]一態様において本発明は、（ｉ）（１）基板と、（２）前記基板により支持された１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントで、選択的に変態可能な材料を単独で含んだ１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントと、（３）前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントを少なくとも部分的に封入する封入材層と、を備えた過渡電子デバイスであり、前記基板、前記封入材層又はこれら両者が外部又は内部刺激に反応して選択的に除去可能な無機材料を単独で含み、前記外部又は内部刺激に応答した前記基板、前記封入材層又はこれら両者の少なくとも部分的な除去が前記外部又は内部刺激に応答して事前選択の時点又は事前選択の速度で過渡電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらす前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも部分的な変態を開始させ、前記プログラム可能な変態が過渡電子デバイスの第１の条件から第２の条件への機能の変化をもたらす、過渡電子デバイスを用意するステップと、（ｉｉ）前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントを前記外部又は内部刺激に対して曝露させ、これにより前記過渡電子デバイスの前記プログラム可能な変態をもたらすような前記基板又は封入材層の前記少なくとも部分的な除去がもたらされるように前記過渡電子デバイスを前記外部又は内部刺激に対して曝露させるステップと、を含む、過渡電子デバイスを用いる方法を実現する。例えば、本態様の一実施形態において、前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントは、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント、１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント、又は１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネントと１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントを備える。
[036]例えば、一実施形態において本発明は、前記内部又は外部刺激に応答した前記基板、前記封入材層又はこれら両者の前記除去は、相変化、溶解、加水分解、生体再吸収、エッチング、腐食、光化学反応、電気化学反応又はこれらのプロセスの任意の組み合わせを介して生じる方法を実現する。例えば、一実施形態において本発明は、前記過渡電子デバイスを前記外部又は内部刺激に対して曝露させる前記ステップによって、前記基板、前記封入材層又はこれら両者の全体的除去がもたらされる方法を実現する。例えば、一実施形態において本発明は、前記過渡電子デバイスを前記外部又は内部刺激に対して曝露させる前記ステップによって前記基板、前記封入材層又はこれら両者の全体未満の除去がもたらされる方法を実現する。例えば、一実施形態において本発明は、前記過渡電子デバイスを前記外部又は内部刺激に対して曝露させる前記ステップによって、前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの外表面の少なくとも１％、任意選択としていくつかの用途では前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの外表面の少なくとも１０％、且つ任意選択としていくつかの用途では前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの外表面の少なくとも５０％が曝露される方法を実現する。例えば、一実施形態において本発明は、前記過渡電子デバイスを前記外部又は内部刺激に対して曝露させる前記ステップによって、前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの外表面の１％〜１００％、任意選択としていくつかの用途では前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの外表面の１０％〜１００％、任意選択としていくつかの用途では前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの外表面の５０％〜１００％が曝露される方法を実現する。
[037]一態様において本発明は、（ｉ）基板を用意するステップと、（ｉｉ）前記基板上に選択的に変態可能な材料を単独で含む１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントを設けるステップと、（ｉｉｉ）前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントを封入材層によって少なくとも部分的に封入するステップと、を含む過渡電子デバイスを作製する方法であって、前記基板、前記封入材層又はこれら両者が外部又は内部刺激に反応して選択的に除去可能な無機材料を単独で含み、前記外部又は内部刺激に応答した前記基板、前記封入材層又はこれら両者の少なくとも部分的な除去が前記外部又は内部刺激に応答して事前選択の時点又は事前選択の速度で過渡電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらす前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも部分的な変態を開始させ、前記プログラム可能な変態が過渡電子デバイスの第１の条件から第２の条件への機能の変化をもたらす、過渡電子デバイスを作製する方法を実現する。
[038]任意特定の理論による制約を望むことなく、本明細書に開示のデバイス及び方法に関する基本的な原理の信用又は理解に関し、本明細書において議論するようにしてもよい。任意の機構の説明又は仮説が究極的に正確であったとしても、本発明の一実施形態に効力があって、有用となり得ることが認識される。
図１Ａ〜１Ｄは本発明の過渡電子デバイスの側面像を示した概要図である。 室温及び３７℃におけるＰＢＳ中のＰＥＣＶＤ ＳｉＯ２の薄層の厚さの時間依存の変化の図である。 室温及び３７℃における異なるｐＨのＰＢＳ溶液での熱成長ＳｉＯ２（湿式及び乾式酸化）の薄層の厚さの時間依存の変化の図である。 （ａ）ＤＩ水及び（ｂ）ｐＨ７．４のハンクス溶液での様々な金属の試験構造に関する抵抗値の変化の図である。 スピンオンガラス（ＳＯＧ）でコーティングされた金属箔を用いた無機層状の基板構造の概要図である。 異なるｐＨ及び温度の水溶液でのＳｉＯ２（（１）乾式又は湿式酸化によって熱成長させたＳｉＯ２）の溶解動力学の図であり、室温（左）及び生理学的温度（右、３７℃）において異なるｐＨ（黒色はｐＨ７．４、赤色はｐＨ８、青色はｐＨ１０、桃色はｐＨ１２）の緩衝液中での酸化ケイ素の溶解速度の計算値（ライン）及び実験値（記号）であり、厚さは分光偏光解析法によって測定した。 異なるｐＨ及び温度の水溶液でのＳｉＯ２（（２）プラズマ増強型化学的気相成長によって析出させたＳｉＯ２）の溶解動力学の図であり、室温（左）及び生理学的温度（右、３７℃）において異なるｐＨ（黒色はｐＨ７．４、赤色はｐＨ８、青色はｐＨ１０、桃色はｐＨ１２）の緩衝液中での酸化ケイ素の溶解速度の計算値（ライン）及び実験値（記号）であり、厚さは分光偏光解析法によって測定した。 異なるｐＨ及び温度の水溶液でのＳｉＯ２（（３）電子ビーム蒸着によって析出させたＳｉＯ２）の溶解動力学の図であり、室温（左）及び生理学的温度（右、３７℃）において異なるｐＨ（黒色はｐＨ７．４、赤色はｐＨ８、青色はｐＨ１０、桃色はｐＨ１２）の緩衝液中での酸化ケイ素の溶解速度の計算値（ライン）及び実験値（記号）であり、厚さは分光偏光解析法によって測定した。 （Ａ）室温及び３７℃における酸化物（黒色は乾式酸化によるｔｇ酸化物、赤色は湿式酸化によるｔｇ酸化物、青色はＰＥＣＶＤ酸化物、桃色はＥビーム酸化物）のｐＨ依存の溶解動力学に関する測定データ（記号）及び数値当て嵌め（ライン）を示した図である。 （Ｂ）膜密度対溶解速度で提示したＳｉＯ２膜特性依存性と、を示した図である。 厚さ（ｎｍ）の測定値を時間（日数）の関数としてプロットしたＳｉＮｘの溶解スタディの実験結果の図である。 （Ａ）室温及び３７℃における窒化物（黒色はＬＰＣＶＤ窒化物、赤色はＬＦモードでのＰＥＣＶＤ窒化物、青色はＨＦモードでのＰＥ−ＣＶＤ窒化物）のｐＨ依存の溶解動力学を示した図である。 （Ｂ）膜密度対溶解速度で提示したＳｉＮｘ膜特性依存性を示した図である。 様々な水溶液に浸漬させた異なる酸化物に関する溶解動力学の図であり、Ａ）３７℃におけるウシ血清（ｐＨ約７．４）（黒色は乾式酸化によるｔｇ酸化物、赤色は湿式酸化によるｔｇ酸化物、青色はＰＥＣＶＤ酸化物、桃色はＥビーム酸化物）、Ｂ）ＲＴにおける海水（ｐＨ約７．８）（黒色は乾式酸化によるｔｇ酸化物、赤色は湿式酸化によるｔｇ酸化物、青色はＰＥＣＶＤ酸化物、桃色はＥビーム酸化物）、Ｃ）３７℃におけるウシ血清（ｐＨ約７．４）（黒色はＬＰＣＶＤ窒化物、赤色はＬＦモードでのＰＥＣＶＤ窒化物、青色はＨＦモードでのＰＥＣＶＤ窒化物）、Ｄ）ＲＴにおける海水（ｐＨ約７．８）（黒色はＬＰＣＶＤ窒化物、赤色はＬＦモードでのＰＥＣＶＤ窒化物、青色はＨＦモードでのＰＥＣＶＤ窒化物）である。 様々な温度及び時間で硬化させたスピンオンガラス封入層の硬化メカニズム及び溶解スタディの図である。 非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）、多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）及びシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）に関するｐＨ依存の溶解スタディの図である。 ＤＩ水及びｐＨ５〜８のハンクス溶液におけるスパッタ析出させたＭｇ、Ｍｇ合金（ＡＺ３１Ｂ、Ａｌ３％、Ｚｎ１％）、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｗ、ＣＶＤ析出させたＷ、及びＥビーム蒸着したＦｅの電気溶解速度及び厚さの図である。 ＤＩ水及びｐＨ５〜８のハンクス溶液におけるスパッタ析出させたＭｇ、Ｍｇ合金（ＡＺ３１Ｂ、Ａｌ３％、Ｚｎ１％）、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｗ、ＣＶＤ析出させたＷ、及びＥビーム蒸着したＦｅの電気溶解速度及び厚さの図である。 過渡金属コンポーネントを包含するデバイスに関する電流対電圧をプロットした図である。 生体分解性の金属箔上における過渡性のトランジスタアレイの溶解を示した写真である。 生理学的条件（ＰＢＳ、ｐＨ７．４、３７℃）下における様々な金属箔（Ｍｏ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｗ）溶解動力学の図である。 金属箔を用いた作製方式の概要であり、１）キャリア基板（例えば、ガラスにコーティングしたＰＤＭＳ）上の金属箔の積層、２）金属箔上へのトランジスタアレイの直接作製、及び３）キャリア基板からのデバイスの剥離を示した図である。 無機基板の実証図である。 欠陥（例えば、ピンホール）がＳｉＯ２／Ｓｉ３Ｎ４の２重層によって覆われること、ＡＬＤによって無欠陥の層が実現されることを示した過渡電子デバイスの封入方法を示した概要図である。 （Ａ）室温の脱イオン（ＤＩ）水に浸漬させている間の異なる材料及び厚さによって封入したＭｇトレース（約３００ｎｍ厚）の抵抗値の変化の測定値の図であり、この封入には、ＡＬＤ ＳｉＯ２（橙色、２０ｎｍ）、ＰＥＣＶＤ ＳｉＯ２（黒色、１μｍ）及びＰＥＣＶＤ−ＬＦ Ｓｉ３Ｎ４（赤色、１μｍ）の単一層と、ＰＥＣＶＤ ＳｉＯ２／ＰＥＣＶＤ−ＬＦ Ｓｉ３Ｎ４（青色、５００／５００ｎｍ）、ＰＥＣＶＤ ＳｉＯ２／ＡＬＤ ＳｉＯ２（桃色、５００／２０ｎｍ）、ＰＥＣＶＤ−ＬＦ Ｓｉ３Ｎ４／ＡＬＤ ＳｉＯ２（紫色、５００／２０ｎｍ）の２重層と、ＰＥＣＶＤ ＳｉＯ２／ＰＥＣＶＤ−ＬＦ Ｓｉ３Ｎ４（青緑色、２００／２００／２００／２００／１００／１００ｎｍ）の３重層と、を使用した。 室温におけるＤＩ水での溶解の間のＭｇ（最初は約３００ｎｍ厚）の蛇紋トレースの一連の顕微鏡写真（溶解は局所欠陥から始まり、次いで外方に急速に伝播する）である。 金属箔上に作製した電子デバイス（（Ａ）Ｆｅ箔（約１０μｍ厚）上のトランジスタアレイ）の電気的特性の実証図である。 金属箔上に作製した電子デバイス（（Ｂ）Ｚｎ箔（約１０μｍ厚）上のダイオードアレイ）の電気的特性の実証図である。 金属箔上に作製した電子デバイス（（Ｃ）Ｍｏ箔（約１０μｍ厚）上のキャパシタアレイ）上のインダクタアレイ）の電気的特性の実証図である。 金属箔上に作製した電子デバイス（（Ｄ）Ｍｏ箔（約１０μｍ厚）上のインダクタアレイ）の電気的特性の実証図である。 無機基板上の過渡デバイスに関する無機封入に伴う過渡性を示した図であり、（Ａ）Ｍｏ箔上のＭｇＯ封入（約８００ｎｍ）によるトランジスタである。 無機基板上の過渡デバイスに関する無機封入に伴う過渡性を示した図であり、（Ｂ）Ｍｏ箔上のＭｇＯ封入（約８００ｎｍ）によるダイオードである。 無機基板上の過渡デバイスに関する無機封入に伴う過渡性を示した図であり、（Ｃ）Ｍｏ箔上のＭｇＯ封入（約８００ｎｍ）によるキャパシタである。 無機基板上の過渡デバイスに関する無機封入に伴う過渡性を示した図であり、（Ｄ）Ｍｏ箔上のＭｇＯ封入によるインダクタである。 原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いた単一ウェハのＳｉＧｅ（Ｇｅ）の溶解試験に関するサンプル構造であり、（ａ）ＳｉＧｅ単一ウェハ上のＰＥＣＶＤ ＳｉＯ２マスクにある正方形穴（３μｍ×３μｍ×２０ｎｍ）のアレイとした試験構造の概要図、（ｂ）ＡＦＭトポグラフィカル画像、及びｃ）３７℃の緩衝液（ｐＨ１０）での溶解の異なる段階におけるＳｉＧｅのプロファイルを示した図である。 室温及び生理学的温度の異なるｐＨにある様々な緩衝液での様々な半導体（（ａ）多結晶シリコン、（ｂ）非晶質シリコン、（ｃ）シリコン−ゲルマニウム、及び（ｄ）ゲルマニウム）に関する溶解動力学の図である。 様々な水溶液（（ａ）水道水（ｐＨ約７．８）、脱イオン水（ＤＩ、ｐＨ約８．１）及び湧き水（ｐＨ約７．４）、（ｂ）Ｃｏｋｅ（ｐＨ約２．６）、（ｃ）室温のミルク（ｐＨ約６．４）、（ｄ）室温及び３７℃のウシ血清（ｐＨ約７．４）、並びに（ｅ）室温の海水（ｐＨ約７．８））での異なるタイプのシリコンに関する溶解動力学の図と、（ｆ）リンをドープした多結晶及び非晶質のＳｉ ＮＭ（約３５ｎｍ）から形成された蛇行トレースの３７℃のリン酸緩衝液（ｐＨ１０）における抵抗値の変化を示した図である。 完全過渡材料による薄膜太陽電池について、（ａ）、（ｂ）分解性の基板上における非晶質のＳｉベースの光起電力セルアレイの画像及び構造と、（ｃ）太陽電池の単位セルの性能と、（ｄ）ａ−Ｓｉダイオードの電気的過渡性挙動と、（ｅ）太陽電池の性能の過渡性と、を示した図である。 プラズマ増強型化学的気相成長（ＰＥＣＶＤ）によって形成された薄層（約１００ｎｍ厚）の正方形パッドのＳｉＯ２の溶解を試験するための構造の概要、画像及びデータの図であり、ａ）シリコン（１００）ウェハ上の熱成長の酸化物（ｔｇ酸化物）に３５０℃で析出させたＰＥＣＶＤ ＳｉＯ２の正方形パッド（３μｍ×３μｍ×１００ｎｍ）のアレイから成る試験構造（光学顕微鏡写真をインセットで示す）の概要図、ｂ）ＡＦＭトポグラフィカル画像、及びｃ）生理学的温度（３７℃）の緩衝液（ｐＨ１２）での加水分解の異なる段階における代表的なパッドのプロファイルである。 （ａ）、（ｂ）３７℃の緩衝液（ｐＨ７．４）、及び（ｃ）、（ｄ）３７℃の緩衝液（ｐＨ１０）での溶解の様々な段階におけるＰＥＣＶＤ酸化物に関するＡＦＭ表面トポグラフィ及び厚さプロファイルの図である。 ３７℃の（ａ）、（ｂ）ｐＨ７．４、及び（ｃ）、（ｄ）ｐＨ８、及び（ｅ）、（ｆ）ｐＨ１０の緩衝液での溶解の様々な段階におけるＥビーム酸化物に関するＡＦＭ表面トポグラフィ及び厚さプロファイルの図である。 膜厚さの変化の速度によって規定される、室温及び生理学的温度で異なる値のｐＨをもつ様々な水溶液での異なる酸化ケイ素に関する溶解動力学であって、ａ）室温（左）及び生理学的（右、３７℃）温度の緩衝液（黒色はｐＨ７．４、赤色はｐＨ８、青色はｐＨ１０、紫色はｐＨ１２）での熱成長ＳｉＯ２（乾式酸化）の時間依存の溶解に関する計算値（ライン）及び測定（記号）値と、ｂ）室温（左）及び生理学的（右、３７℃）温度の異なるｐＨをもつ多種多様な水溶液でのＰＥＣＶＤ ＳｉＯ２に関する溶解挙動の計算値（ライン）及び測定（記号）値と、ｃ）異なるｐＨ及び温度の水溶液でのＥビームＳｉＯ２に関する溶解スタディの計算値（ライン）及び実験値（記号）の結果と、ｄ）実験データ（記号）及び数値当て嵌め（ライン）に対応する生理学的温度（３７℃）におけるｐＨに対する酸化ケイ素膜の溶解動力学の依存性（黒色はｔｇ酸化物（乾式）、赤色はｔｇ酸化物（湿式）、青色はＰＥＣＶＤ ＳｉＯ２、紫色はＥビームＳｉＯ２）と、ｅ）室温（黒色）及び生理学的（赤色は３７℃）温度の緩衝液（ｐＨ７．４）での酸化ケイ素の溶解速度の膜密度の関数としての測定値と、を示した図である。 ＸＰＳによって測定されるｔｇ酸化物（黒色は乾式酸化）、ＰＥＣＶＤ酸化物（赤色）及びＥビーム酸化物（青色）に関するＳｉ ２ｐの結合エネルギーの図である。 ＸＲＲによって決定されるいくつかの酸化物（黒色は乾式酸化によるｔｇ酸化物、赤色は湿式酸化によるｔｇ酸化物、青色はＰＥＣＶＤ酸化物、桃色はＥビーム酸化物）の測定密度（三角形は臨界角を示す）の図である。 ａ）ＰＥＣＶＤ酸化物及びｂ）Ｅビーム酸化物に関するＴＥＭ画像及び回折パターン（インセット）の図である。 ３７℃の異なるｐＨ溶液に浸漬させている間におけるＰＥＣＶＤ ＳｉＯ２の表面粗さのＡＦＭ測定値であって、ａ）緩衝液（黒色はｐＨ７．４、赤色はｐＨ８、青色はｐＨ１０、桃色はｐＨ１２）での溶解の様々な段階における平均表面粗さ（Ｒａ）と、ｂ）緩衝液（右上はｐＨ７．４、左下はｐＨ１０、右下はｐＨ１２）での６日後の表面トポグラフィ画像と、示した図である。 異なるｐＨ及び温度の水溶液での様々な窒化ケイ素の加水分解を介した溶解動力学であって、ａ）室温（左）及び生理学的（右、３７℃）温度の緩衝液（黒色はｐＨ７．４、赤色はｐＨ８、青色はｐＨ１０、紫色はｐＨ１２）での低圧化学的気相成長（ＬＰＣＶＤ）によって形成したＳｉ３Ｎ４の溶解に関する計算値（ライン）及び測定値（記号）と、ｂ）室温（左）及び生理学的（右、３７℃）温度の異なるｐＨをもつ多種多様な水溶液でのＰＥＣＶＤ Ｓｉ３Ｎ４（低周波数モード）の溶解挙動の計算値（ライン）及び測定値（記号）と、ｃ）異なるｐＨ及び温度の水溶液でのＰＥＣＶＤ Ｓｉ３Ｎ４（高周波数モード）に対する溶解スタディの計算結果（ライン）及び実験結果（記号）と、ｄ）生理学的温度（３７℃）のｐＨ（黒色はＬＰ−ＣＶＤ Ｓｉ３Ｎ４、赤色はＰＥ−ＣＶＤ Ｓｉ３Ｎ４（低周波数）、青色はＰＥ−ＣＶＤ Ｓｉ３Ｎ４（高周波数））に対する窒化ケイ素膜の溶解動力学の依存性に関する計算結果（ライン）及び実験結果（記号）と、ｅ）室温（黒色）及び生理学的（赤色は３７℃）温度の緩衝液（ｐＨ７．４）での膜密度の関数とした窒化ケイ素の測定溶解速度と、を示した図である。 ＸＲＲによって測定した窒化物（黒色はＬＰＣＶＤ窒化物、赤色はＬＦモードでのＰＥＣＶＤ窒化物、青色はＨＦモードでのＰＥＣＶＤ窒化物）の密度（三角形は臨界角を示す）の図である。 ３７℃の緩衝液（ｐＨ７．４）に浸漬している間のＡＬＤ ＳｉＯ２の厚さの変化の測定値を示した図である。 （Ａ）反応基を示す表３の混合物７Ａのコンポーネントの構造を示した図である。 （Ｂ）コンポーネント比及び疎水性の低下に従って溶解速度が上昇することの指摘を示した図である。 （Ｃ）ポリマー鎖内にリン酸ジエステル基を含むポリ無水物封入材料を形成するための反応スキームを示した図である。 （Ｄ）ポリマー鎖内にシリルエーテル基を含むポリ無水物封入材料を形成するための反応スキームを示した図である。 （Ｅ）ポリマー鎖内にエーテル基を含むポリ無水物封入材料を形成するための反応スキームと、を示した図である。 水透過性試験の設定の概要図である。 無機封入材などの別のクラスの材料と比較した有機の封入材の性能を、時間の経過に従った導体抵抗値の変化として示した図である。 ｐＨ５．７（正方形）、ｐＨ７．４（円）及びｐＨ８（三角形）の緩衝液でのポリ無水物（Ａ１Ｔ１）の溶解速度を示した図である。 ｐＨ５．７（正方形）、ｐＨ７．４（円）及びｐＨ８（三角形）の緩衝液でのポリ無水物（Ａ１Ｔ２）の溶解速度を示した図である。 ｐＨ５．７（正方形）、ｐＨ７．４（円）及びｐＨ８（三角形）の緩衝液でのポリ無水物（Ａ１Ｔ４）の溶解速度を示した図である。
[081]一般的に、本明細書において使用する用語及び表現は、当業者に既知の標準テキスト、ジャーナル資料、及びコンテキストを参照することによって見出し得る当技術分野において承認されたそれぞれの意味を有する。以下の定義は、本発明の文脈におけるそれぞれの特定用途を明らかにするためのものである。
[082]「機能層」は、何らかの機能をデバイスに付与する層を表す。例えば、機能層は、半導体コンポーネント、金属コンポーネント、誘電体コンポーネント、光学コンポーネント、圧電コンポーネント等を含んでいてもよい。或いは、機能層は、支持層により分離された複数の半導体層、金属層、又は誘電体層等の複数の層を含んでいてもよい。機能層は、電極又はアイランド間に延びる相互接続等の複数のパターン化要素を含んでいてもよい。また、機能層は、異成分から成っていてもよいし、不均質な１つ又は複数の特性を有していてもよい。「不均質な特性」は、空間的に変化し得ることによって、多層デバイス内の中性機械的平面の位置に影響を及ぼす物理的パラメータを表す。
[083]「構造層」は、例えばデバイスコンポーネントを支持、固定、及び／又は封入することによる構造的機能を付与する層を表す。本発明は、封入層、埋め込み層、接着層、及び／又は基板層等の１つ又は複数の構造層を有する過渡デバイスを含む。
[084]「半導体」は、極低温では絶縁体であるが、およそ３００ケルビンの温度では相当な導電率を有する任意の材料を表す。本明細書において、半導体という用語を使用するのは、マイクロエレクトロニクス及び電子デバイスの技術分野におけるこの用語の使用と整合することを意図している。有用な半導体としては、シリコン、ゲルマニウム、及びダイヤモンド等の元素半導体、並びにＳｉＣ、ＳｉＧｅ等のＩＶ族化合物半導体、ＡｌＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＢＮ、ＢＰ、ＢＡｓ、ＧａＳｂ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＩｎＮ、ＩｎＰ等のＩＩＩ−Ｖ族半導体、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ等のＩＩＩ−Ｖ族三元半導体合金、ＣｓＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＺｎＯ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＴｅ等のＩＩ−ＶＩ族半導体、ＣｕＣｌ等のＩ−ＶＩＩ族半導体、ＰｂＳ、ＰｂＴｅ、ＳｎＳ等のＩＶ−ＶＩ族半導体、ＰｂＩ２、ＭｏＳ２、ＧａＳｅ等の層半導体、及びＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ等の酸化物半導体等の化合物半導体が挙げられる。半導体という用語には、真性半導体と、ｐ型ドープ材料及びｎ型ドープ材料を有する半導体等、１つ又は複数の選択材料をドープすることによって、所与の用途又はデバイスに役立つ有益な電子的特性を与える外因性半導体とを含む。また、半導体という用語には、半導体及び／又はドーパントの混合物を含む複合材料を含む。いくつかの実施形態に役立つ具体的な半導体材料としては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、ダイヤモンド、フラーレン、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＡｌＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＩｎ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＳ、ＢＮ、ＢＰ、ＢＡｓ、Ａｓ２Ｓ３、ＧａＳｂ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＳｅ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＣｓＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、Ｃｄ３Ｐ２、Ｃｄ３Ａｓ２、Ｃｄ３Ｓｂ２、ＺｎＯ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＴｅ、Ｚｎ３Ｐ２、Ｚｎ３Ａｓ２、Ｚｎ３Ｓｂ２、ＺｎＳｉＰ２、ＣｕＣｌ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＦｅＯ、ＦｅＳ２、ＮｉＯ、ＥｕＯ、ＥｕＳ、ＰｔＳｉ、ＴｉＢｒ、ＣｒＢｒ３、ＳｎＳ、ＳｎＴｅ、ＰｂＩ２、ＭｏＳ２、ＧａＳｅ、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＨｇＩ２、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＣａＳ、ＣａＳｅ、ＳｒＳ、ＳｒＴｅ、ＢａＳ、ＢａＳｅ、ＢａＴｅ、ＳｎＯ２、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、Ｂｉ２Ｓ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｔｅ３、ＢｉＩ３、ＵＯ２、ＵＯ３、ＡｇＧａＳ２、ＰｂＭｎＴｅ、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＬｉＮｂＯ３、Ｌａ２ＣｕＯ４、Ｌａ０．７Ｃａ０．３ＭｎＯ３、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＭｎＴｅ、ＣｕＩｎＳｅ２、銅・インジウム・ガリウム・セレン（ＣＩＧＳ）、ＨｇＣｄＴｅ、ＨｇＺｎＴｅ、ＨｇＺｎＳｅ、ＰｂＳｎＴｅ、Ｔｌ２ＳｎＴｅ５、Ｔｌ２ＧｅＴｅ５、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＰ、ＡｌＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＳｂ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓＮ、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｓＮ、ＧａＭｎＡｓ、ＧａＡｓＳｂＮ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓＳｂ、ＡｌＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｓＳｂ、ＩｎＧａＳｂ、ＩｎＭｎＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓＮ、ＩｎＡｌＡｓＮ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＧａＩｎＡｓＳｂＰ、及びこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。本明細書に記載の態様には、多孔質シリコン半導体材料が有用である。半導体材料の不純物は、当該（１つ又は複数の）半導体材料自体又は当該半導体材料に与えられた任意のドーパント以外の原子、元素、イオン、及び／又は分子である。不純物は、半導体材料中に存在し、半導体材料の電子的特性に悪影響を及ぼし得る望ましくない材料であって、酸素、炭素、及び重金属を含む金属が挙げられるが、これらに限定されない。重金属不純物としては、周期表の銅と鉛との間の元素群、カルシウム、ナトリウム、並びにこれらのすべてのイオン、化合物、及び／若しくは錯体が挙げられるが、これらに限定されない。
[085]「半導体コンポーネント」は、任意の半導体材料、組成、又は構造を広く表し、高品質の単結晶及び多結晶半導体、高温処理により製造された半導体材料、ドープ半導体材料、無機半導体、並びに複合半導体材料を明確に含む。
[086]「コンポーネント」は、デバイスの個々の部分を表すのに広く用いている。「相互接続」は、コンポーネントの一例であって、別のコンポーネントとの電気的接続又はコンポーネント間の電気的接続を確立可能な導電性構造を表す。特に、相互接続は、別個のコンポーネント間の電気的接触を確立していてもよい。所望のデバイス仕様、動作、及び用途に応じて、相互接続は、適当な材料により作製される。適当な導電性材料としては、半導体及び金属導体が挙げられる。
[087]他のコンポーネントとしては、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、トランジスタ、ダイオード、電極、集積回路、回路素子、制御素子、光起電素子、光起電素子（例えば、太陽電池）、センサ、発光素子、アクチュエータ、圧電素子、受信機、送信機、マイクロプロセッサ、トランスデューサ、アイランド、ブリッジ、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。当技術分野において知られているように、コンポーネントは、例えば金属蒸発、ワイヤボンディング、及び固体又は導電性ペーストの塗布等によって、１つ又は複数のコンタクトパッドに接続されていてもよい。本発明の電子デバイスは、任意選択として相互接続構成の１つ又は複数のコンポーネントを備えていてもよい。
[088]「中性機械的平面」（ＮＭＰ）は、デバイスの横方向ｂ及び縦方向ｌに存在する仮想平面を表す。ＮＭＰは、デバイスの垂直軸ｈに沿ったより極端な位置及び／又はデバイスのより曲がり易い層内に存在する当該デバイスの他の平面よりも曲げ応力の影響を受け難い。このため、ＮＭＰの位置は、デバイスの厚さ及びデバイスの（１つ又は複数の）層を形成している材料の両者によって決まる。一実施形態において、本発明のデバイスは、その中性機械的平面と一致又は近接して設けられた１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント、１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント、又は１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント及び１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントを具備する。
[089]「一致」は、２つ以上の物体、平面、又は表面、例えば機能層、基板層等の層に位置決め又は隣接した中性機械的平面等の表面の相対位置を表す。一実施形態において、中性機械的平面は、層内の最もひずみの影響を受け易い層又は材料に対応するように位置決めされている。
[090]「近接」は、２つ以上の物体、平面、又は表面、例えば機能層、基板層等の層の位置に密接に従う一方、ひずみの影響を受け易い材料の物理的特性への悪影響なく、依然として所望の一致性をもたらす中性機械的平面の相対位置を表す。「ひずみの影響を受け易い」は、比較的低レベルのひずみに応答して破砕或いは損傷する材料を表す。一般的に、ひずみの影響を大きく受け易く、最初に破砕する傾向にある層は、比較的脆弱な半導体又は他のひずみの影響を受け易いデバイス要素を含む機能層等に配置されている。ある層に近接した中性機械的平面は、当該層内に制約する必要はないが、デバイスが組織表面に適合された場合にひずみの影響を受け易いデバイス要素のひずみを低減する機能上の利益をもたらすように、当該層の近接又は十分近くに位置決めされていてもよい。いくつかの実施形態において、近接は、第２の要素の１００ミクロン以内、任意選択としていくつかの実施形態では１０ミクロン以内、又は任意選択としていくつかの実施形態では１ミクロン以内の第１の要素の位置を表す。
[091]「電子デバイス」とは一般に、複数のコンポーネントを組み込んだデバイスのことを指すと共に、大面積のエレクトロニクス、印刷配線基板、集積回路、コンポーネントアレイ、生物学的及び／又は化学的センサ、物理的センサ（例えば、温度、ひずみ等）、ナノエレクトロメカニカルシステム、マイクロエレクトロメカニカルシステム、光起電力デバイス、通信システム、医用デバイス、光学デバイス、エネルギー蓄積システム、アクチュエータ及び電気光学デバイスを含む。
[092]「センシング」は、物理的及び／又は化学的特性の有無、量、大きさ、又は強度の検出を表す。有用なセンシング用電子デバイスコンポーネントとしては、電極素子、化学又は生物センサ素子、ｐＨセンサ、温度センサ、ひずみセンサ、機械センサ、位置センサ、光学センサ、及び容量センサが挙げられるが、これらに限定されない。
[093]「作動」は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント、１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント、又は封入材料若しくは層等の構造、材料、又はデバイスコンポーネントに対する刺激、制御、或いは影響を表す。一実施形態において、作動は、構造又は材料が選択的に変態することにより、例えば材料又は構造の除去、喪失、又は変位等の化学的又は物理的変化を受けるプロセスを表す。有用な作動用電子デバイスコンポーネントとしては、電極素子、電磁放射素子、発光ダイオード、レーザ、磁気素子、音響素子、圧電素子、化学素子、生物素子、及び加熱素子が挙げられるが、これらに限定されない。
[094]「アクチュエータ」は、ユーザ起動の外部トリガ信号に応答して、例えば過渡電子デバイスの選択的に変態可能な材料の少なくとも一部の変態を開始することにより、過渡電子デバイスの少なくとも一部の変態を直接的又は間接的に開始するデバイスコンポーネントである。例えば、アクチュエータは、過渡デバイスに供給されたエネルギーを吸収し、当該デバイスの少なくとも一部の変態に影響を及ぼすエネルギーの利用又は変換によって、当該少なくとも一部の変態を開始するようにしてもよい。例えば、アクチュエータは、少なくとも一部の変態を生じる内部又は外部刺激に対して、選択的に変態可能な材料を含むデバイスコンポーネントを曝露することにより、過渡デバイスの少なくとも一部の変態を開始するようにしてもよい。例えば、アクチュエータは、封入材料、無機半導体コンポーネント、又は金属導体コンポーネントへのエネルギー供給等、過渡デバイスの少なくとも一部の変態に影響を及ぼす中間材料又はデバイスコンポーネントへのエネルギー（例えば、熱、電磁放射、音響、ＲＦエネルギー等）を供給することにより、当該変態を開始するようにしてもよい。したがって、アクチュエータは、単独又は組み合わせにより過渡電子デバイスの変態を促進する単一又は複数のコンポーネントを備えていてもよい。いくつかの実施形態において、本発明のアクチュエータは、例えば１つ又は複数の受信機デバイスコンポーネントを介し、送信機と連通して直接的又は間接的に設けられている。
[095]「ユーザ起動のトリガ信号」には、人が過渡デバイスのプログラム可能な変態を始動又は開始可能な、特定環境への過渡デバイスの単なる設置以外の任意の行動を含む。例示的な「ユーザ起動のトリガ信号」としては、デバイス又はデバイスと連通した送信機への実時間ユーザ入力データの供給（例えば、ボタンの押下、スイッチのオン、タイマーのセット等）、デバイスに対する少なくとも１つの非環境外部エネルギー源の直接的又は間接的な提供（例えば、電界、磁界、音響エネルギー、圧力、ひずみ、熱、光、機械的エネルギー等）、及び／又は例えばフィードバックループからのデータ等、デバイスから受信したデータに基づき得る、ソフトウェアのプログラミングによるコンピュータ可読命令の実行が挙げられる。一実施形態において、ユーザ起動の外部トリガ信号は、電子信号、光信号、熱信号、磁気信号、機械的信号、化学的信号、音響信号、又は電気化学的信号である。一実施形態において、本発明は、例えば送信機により供給され、デバイスの受信機コンポーネントにより受信するユーザ起動のトリガ信号等を受信するように構成された過渡電子デバイスを提供する。
[096]「非環境外部エネルギー源」には、過渡デバイスを配置した環境に見られる同じ形態のユビキタスエネルギーより少なくとも１０％、少なくとも２５％、又は少なくとも５０％大きなエネルギーを含む。
[097]用語「直接的又は間接的」は、あるコンポーネントの別のコンポーネントに対する動作又は物理的位置を表す。例えば、あるコンポーネントが別のコンポーネントに対して「直接的に」動作又は接触することには、中間物の介在を伴わない。これに対して、あるコンポーネントが別のコンポーネントに対して「間接的に」動作又は接触することには、中間物（例えば、第３のコンポーネント）が介在する。
[098]「アイランド」は、複数の半導体コンポーネントを備えた電子デバイスの比較的固いコンポーネントを表す。「ブリッジ」は、２つ以上のアイランドの相互接続又はあるアイランドの別のコンポーネントとの相互接続を行う構造を表す。具体的なブリッジ構造としては、半導体及び金属相互接続が挙げられる。一実施形態において、本発明の過渡デバイスは、トランジスタ、電気回路、又は集積回路等、電気的相互接続を備えた１つ又は複数のブリッジ構造を介して電気的に接続された１つ又は複数の半導体含有アイランド構造を備える。
[099]「封入」は、基板、接着層、又は封入層等、１つ又は複数の他の構造によって少なくとも部分的に、場合によっては完全に囲まれたある構造の配向を表す。「部分的に封入」は、１つ又は複数の他の構造によって部分的に囲まれたある構造の配向を表し、例えば当該構造の外部表面の３０％、任意選択として５０％、又は任意選択として９０％が１つ又は複数の構造によって囲まれている。「完全に封入」は、１つ又は複数の他の構造によって完全に囲まれたある構造の配向を表す。本発明は、例えばバイオポリマー、シルク、シルク複合材、又はエラストマ封入材等のポリマー封入材を組み込むことによって、部分的又は完全に封入された無機半導体コンポーネント、金属導体コンポーネント、及び／又は誘電体コンポーネントを有する過渡デバイスを含む。
[0100]「バリア層」は、２つ以上の他のコンポーネントの空間的な分離又はデバイス外部の構造、材料、流体、若しくは環境からのコンポーネントの空間的な分離を行うコンポーネントを表す。一実施形態において、バリア層は、１つ又は複数のコンポーネントを封入している。いくつかの実施形態において、バリア層は、水溶液、生物組織、又は両者から１つ又は複数のコンポーネントを分離している。本発明は、例えばデバイスの外部環境との界面に位置決めされた１つ又は複数のバリア層等を有するデバイスを含む。
[0101]（１つ又は複数の）バリア層及び任意選択としての基板上の犠牲層をエッチングすることによって、（１つ又は複数の）バリア層及び任意選択としての基板上の犠牲層の少なくとも一部が除去された「メッシュ構造」を生成するようにしてもよい。例えば、無機半導体コンポーネント又は付加的なコンポーネントから略１０ナノメートル以上のところにある（１つ又は複数の）バリア層の部分を除去する。（１つ又は複数の）バリア層及び任意選択としての基板上の犠牲層の少なくとも一部を除去することによって、（ｉ）（１つ若しくは複数の）バリア層内の１つ若しくは複数の孔並びに／又は（ｉｉ）近位端で（１つ若しくは複数の）バリア層により物理的に接合され、遠位端で物理的に分離した電気コンポーネントが生成されるようになっていてもよい。一実施形態において、メッシュ構造は、環境中への展開時のデバイスの構造的支持となる連続基板上に配設されていてもよい。
[0102]「連続」は、全体として切れ目なく接触又は接続された材料又は層を表す。一実施形態において、埋め込み可能な生物医学デバイスの連続層は、最初に用意された材料又は層の相当部分（例えば、１０％以上）を除去するようにエッチングされてはいない。
[0103]「能動回路」及び「能動電気回路」は、特定の機能を実行するように構成された１つ又は複数のコンポーネントを表す。有用な能動回路としては、増幅回路、多重化回路、電流制限回路、集積回路、トランジスタ、及びトランジスタアレイが挙げられるが、これらに限定されない。本発明は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント、１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント、並びに／又は１つ若しくは複数の誘電体コンポーネントが１つ又は複数の能動回路を備えたデバイスを含む。
[0104]「基板」は、１つ又は複数のコンポーネント又はデバイスを支持可能な受容面等の表面を有する材料、層、又は他の構造を表す。基板に「接合」されたコンポーネントは、基板と物理的に接触し、接合された基板表面に対して実質的に移動できないコンポーネントを表す。これに対して、非接合のコンポーネント又はコンポーネントの部分は、基板に対して実質的に移動可能である。一実施形態において、本発明は、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント、１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント、並びに／又は１つ若しくは複数の誘電体コンポーネントが、例えば、接着層又は固着層を介して基板に直接的又は間接的に接合されたデバイスを提供する。
[0105]「選択的に変態可能な材料」は、時間、圧力、温度、化学若しくは生物組成、並びに／又は電磁放射の条件等の事前選択及び／又は所定の条件下で物理的変化及び／又は化学的変化を受ける材料である。いくつかのデバイス用途に役立つ選択的に変態可能な材料は、融解、昇華等を含む相変化等、任意選択として事前選択時間若しくは事前選択速度での物理的変態又は事前選択条件集合若しくは条件変更に応じた物理的変態を遂げる。また、いくつかのデバイス用途に役立つ選択的に変態可能な材料は、分解（ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）、崩壊、溶解（ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ）、加水分解、再吸収、生体再吸収、光分解、解重合、エッチング、又は腐食等、任意選択として事前選択時間若しくは事前選択速度での化学的変態又は事前選択条件集合若しくは条件変更に応じた化学的変態を遂げる。（１つ又は複数の）事前選択条件は、例えばデバイス環境の条件（例えば、大気温度、圧力、化学的又は生物学的環境、自然電磁放射等）によって与えられることにより自然に発生するか、或いはユーザ又はデバイス起動の温度、圧力、化学的若しくは生物学的環境、電磁放射、磁気的状態、機械的ひずみ、若しくは電子的状態等、過渡電子デバイスに提供又は存在する（１つ又は複数の）人工条件により発生するようになっていてもよい。過渡電子デバイスの選択的に変態可能な材料は、材料の変態を開始する（１つ又は複数の）条件に曝露された場合、「事前選択時間」又は「事前選択速度」で実質的に完全又は完全に変態するようになっていてもよい。本発明のデバイスは、完全な変態、実質的に完全な変態、又は不完全な変態を遂げる選択的に変態可能な材料を含む。「実質的に完全な」変態を遂げる選択的に変態可能な材料は、９５％の変態、９８％の変態、９９％の変態、９９．９％の変態、又は９９．９９％の変態を遂げるが、完全な変態（すなわち、１００％）は遂げない。いくつかの実施形態において、選択的に変態可能な材料は、任意選択として事前選択時間又は事前選択速度で、物理的、化学的、電子的、又は光電子的特性の変化に至る化学的変化を受ける。例えば、一実施形態において、選択的に変態可能な材料は、導電性又は半導電性の材料を特徴とする第１の組成から絶縁体として特性化された第２の組成への変化に至る化学的又は物理的変化を受ける。いくつかの実施形態において、選択的に変態可能な材料は、選択的に除去可能な材料である。
[0106]「選択的に除去可能な材料」は、時間、圧力、温度、化学若しくは生物組成、並びに／又は電磁放射の条件等の事前選択又は所定の条件下で物理的及び／又は化学的に除去される材料である。例えば、一実施形態において、選択的に除去可能な材料は、分解（ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）、崩壊、溶解（ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ）、加水分解、再吸収、生体再吸収、光分解、及び解重合から成る群から選択されたプロセスにより、任意選択として事前選択時間若しくは事前選択速度での除去又は事前選択条件集合若しくは条件変更に応じた除去が行われる。例えば、一実施形態において、選択的に除去可能な材料は、融解又は昇華等、材料の喪失又は再配置に至る、任意選択として事前選択時間若しくは事前選択速度での相変化又は事前選択条件集合若しくは条件変更に応じた相変化を受けることによって除去される。（１つ又は複数の）事前選択条件は、例えばデバイス環境の条件（例えば、大気温度、圧力、化学的又は生物学的環境、自然電磁放射等）によって与えられることにより自然に発生するか、或いはユーザ又はデバイス起動の温度、圧力、化学的若しくは生物学的環境、電磁放射、電子的状態等、過渡電子デバイスに提供又は存在する（１つ又は複数の）人工条件により発生するようになっていてもよい。過渡電子デバイスの選択的に除去可能な材料は、材料の除去を開始する（１つ又は複数の）条件に曝露された場合、「事前選択時間」又は「事前選択速度」で実質的に完全に除去、完全に除去、又は不完全に除去されるようになっていてもよい。「実質的に完全な」除去がなされる選択的に除去可能な材料は、９５％の除去、９８％の除去、９９％の除去、９９．９％の除去、又は９９．９９％の除去がなされるが、完全な除去（すなわち、１００％）はなされない。
[0107]「事前選択時間」は、初期時間ｔ０からの経過時間を表す。例えば、事前選択時間は、コンポーネント／デバイスの製造又は展開から、例えば（１つ又は複数の）事前選択条件に曝露された選択的に除去可能な材料の厚さがゼロ又は実質的にゼロ（初期厚さの１０％以下、初期厚さの５％以下、初期厚さの１％以下）に到達するか、或いは選択的に除去可能な材料の特性（例えば、コンダクタンス又は抵抗）が閾値に到達する（例えば５０％、任意選択としていくつかの用途では８０％、任意選択としていくつかの用途では９５％に等しい導電率の低下等）か、或いは導電率が０に等しくなる臨界時間ｔｃまでの経過時間を表していてもよい。一実施形態において、事前選択時間は、以下により計算するようにしてもよい。
ここで、ｔｃは臨界時間、ρｍは材料の質量密度、Ｍ（Ｈ２Ｏ）は水のモル質量、Ｍ（ｍ）は材料のモル質量、ｈ０は材料の初期厚さ、Ｄは水の拡散率、ｋは溶解反応の反応定数、ｗ０は水の初期濃度である。
[0108]「事前選択速度」は、単位時間当たりにデバイス又はコンポーネントから除去される選択的に除去可能な材料の量を表す。事前選択速度は、（デバイス又はコンポーネントの寿命にわたる）平均速度又は瞬時速度として報告するようにしてもよい。速度の種類が規定されていない場合は、平均速度と仮定する。
[0109]「プログラム可能な変態」は、第１の状態から第２の状態への過渡電子デバイスの機能の変化をもたらす当該デバイス内の事前選択又は所定の物理的、化学的、及び／又は電気的変化を表す。プログラム可能な変態は、コンポーネント／デバイスの製造又は展開の時点で予め設定されていてもよいし、デバイスが受信する信号を供給する送信機によって制御される実時間誘発のプログラム可能な変態であってもよい。
[0110]「過渡性プロファイル」は、例えば経時的に増加／減少した厚さ等、時間の関数としての材料の物理的パラメータ又は特性（例えば、厚さ、導電率、抵抗、質量、多孔率等）の変化を表す。過渡性プロファイルは、例えば選択的に変態可能な材料の物理的寸法（例えば、厚さ）又は物理的特性（例えば、質量、導電率、多孔率、抵抗等）の変化の速度等を特徴としていてもよい。本発明は、一定又は時間の関数として変化する物理的寸法（例えば、厚さ）又は物理的特性（例えば、質量、導電率等）の変化の速度等を特徴とする過渡性プロファイルを有する選択的に変態可能な材料を含む。
[0111]「分解性」は、より小さな部分へと化学的及び／又は物理的に分解され易い材料を表す。分解性の材料は、例えば分解（ｄｅｃｏｍｐｏｓｅ）、再吸収、溶解（ｄｉｓｓｏｌｖｅ）、吸収、腐食、解重合、及び／又は崩壊されるようになっていてもよい。いくつかの実施形態において、本発明は、分解性のデバイスを提供する。
[0112]「生体再吸収性」は、生物学的環境に自然に存在する試薬によって、より低分子量の化学的部分へと化学的に分解され易い材料を表す。体内用途において、化学的部分は、ヒト組織又は動物組織に吸収されるようになっていてもよい。「実質的に完全な」再吸収がなされる生体再吸収性の材料は、高い再吸収（例えば、９５％の再吸収、９８％の再吸収、９９％の再吸収、９９．９％の再吸収、又は９９．９９％の再吸収）がなされるが、完全な再吸収（すなわち、１００％）はなされない。いくつかの実施形態において、本発明は、生体再吸収性のデバイスを提供する。
[0113]「生体適合性」は、体内生物学的環境に置かれた場合に、免疫学的拒絶又は有害作用を生じない材料を表す。例えば、免疫反応を示す生物学的マーカは、生体適合性の材料が人間又は動物に埋め込まれた場合、基礎値から１０％未満、２０％未満、２５％未満、４０％未満、又は５０％未満だけ変化する。いくつかの実施形態において、本発明は、生体適合性のデバイスを提供する。
[0114]「生体不活性」は、体内生物学的環境に置かれた場合に、人間又は動物からの免疫反応を生じない材料を表す。例えば、免疫反応を示す生物学的マーカは、生体不活性の材料が人間又は動物に埋め込まれた場合、実質的に一定（基礎値の±５％）を維持する。いくつかの実施形態において、本発明は、生体不活性のデバイスを提供する。
[0115]「生態適合性」は、環境中で自然に生じる１つ又は複数の化合物に分解（ｄｅｇｒａｄｅ、ｄｅｃｏｍｐｏｓｅ）され得る点において、環境に無害の材料を表す。いくつかの実施形態において、本発明は、生態適合性のデバイスを提供する。
[0116]「ナノ構造材料」及び「マイクロ構造材料」は、１つ又は複数のナノメートルサイズ及びマイクロメートルサイズのチャネル、空隙、細孔、柱等、それぞれ１つ又は複数のナノメートルサイズ及びマイクロメートルサイズの物理的寸法（例えば、厚さ）又は凹状若しくは凸状形体等の形体を有する材料を表す。ナノ構造材料の凸状形体又は凹状形体は、１〜１０００ｎｍの範囲から選択された少なくとも１つの物理的寸法を有する一方、マイクロ構造材料の凸状形体又は凹状形体は、１〜１０００μｍの範囲から選択された少なくとも１つの物理的寸法を有する。ナノ構造及びマイクロ構造材料は、例えば薄膜（例えば、マイクロフィルム及びナノフィルム）、多孔質材料、凹状形体のパターン、凸状形体のパターン、摩耗又は粗い表面を有する材料等を含む。また、ナノフィルム構造はナノ構造材料の一例であり、マイクロフィルム構造はマイクロ構造材料の一例である。一実施形態において、本発明は、１つ若しくは複数のナノ構造若しくはマイクロ構造無機半導体コンポーネント、１つ若しくは複数のナノ構造若しくはマイクロ構造金属導体コンポーネント、１つ若しくは複数のナノ構造若しくはマイクロ構造誘電体コンポーネント、１つ若しくは複数のナノ構造若しくはマイクロ構造封入層、並びに／又は１つ若しくは複数のナノ構造若しくはマイクロ構造基板層を備えたデバイスを提供する。
[0117]「ナノ膜」は、例えばリボン、円筒、又は血小板の形態で設けられ、１〜１０００ｎｍの範囲から選択された厚さ、或いはいくつかの用途では１〜１００ｎｍの範囲から選択された厚さを有する構造である。いくつかの実施形態において、ナノリボンは、電子デバイスの半導体、誘電体、又は金属導体構造である。また、いくつかの実施形態において、ナノリボンは、１０００ｎｍ未満、任意選択として１００ｎｍ未満の厚さを有する。いくつかの実施形態において、ナノリボンは、０．１〜０．０００１の範囲から選択された横方向寸法（例えば、長さ又は幅）対厚さ比を有する。
[0118]「誘電体」は、非導電性又は絶縁性の材料を表す。一実施形態において、無機誘電体は、実質的に炭素を含まない誘電体材料を含む。無機誘電体材料の具体例としては、窒化ケイ素、二酸化ケイ素、シルク、シルク複合材、エラストマ、及びポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。
[0119]「ポリマー」は、化学的共有結合により接続された繰り返し構造単位で構成された巨大分子又は高分子量を特徴とする場合が多い１つ又は複数のモノマーの重合生成物を表す。ポリマーという用語には、ホモポリマーすなわち本質的に単一の繰り返しモノマー副単位から成るポリマーを含む。また、ポリマーという用語には、ランダム、ブロック、交互、セグメント化、グラフト、テーパード共重合体等、共重合体すなわち本質的に２つ以上のモノマー副単位から成るポリマーを含む。有用なポリマーとしては、非晶質、半非晶質、結晶、又は部分結晶状態の場合がある有機ポリマー又は無機ポリマーが挙げられる。連結モノマー鎖を有する架橋ポリマーは、いくつかの用途において特に有用である。これらの方法、デバイス、及びコンポーネントに使用可能なポリマーとしては、プラスチック、エラストマ、熱可塑性エラストマ、エラストプラスチック、熱可塑性プラスチック、及びアクリレート類が挙げられるが、これらに限定されない。例示的なポリマーとしては、アセタール重合体、生分解性重合体、セルロース重合体、フッ素重合体、ナイロン、ポリアクリロニトリル重合体、ポリアミドイミド重合体、ポリイミド、ポリアクリレート、ポリベンゾイミダゾール、ポリブチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリエチレン、ポリエチレン共重合体及び変性ポリエチレン、ポリケトン、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリメチルペンテン、ポリフェニレンオキシド及びポリフェニレンスルフィド、ポリフタルアミド、ポリプロピレン、ポリウレタン、スチレン樹脂、スルホン系樹脂、ビニル系樹脂、ゴム（天然ゴム、スチレンブタジエン、ポリブタジエン、ネオプレン、エチレンプロピレン、ブチル、ニトリル、シリコンを含む）、アクリル、ナイロン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン、又はこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
[0120]「エラストマスタンプ」及び「エラストマ転写デバイス」は、区別なく用いており、材料の受容及び転写が可能な表面を有するエラストマ材料を表す。本発明のいくつかの方法に役立つ例示的な共形転写デバイスとしては、エラストマスタンプ、モールド、及びマスク等のエラストマ転写デバイスが挙げられる。転写デバイスは、提供材料から受容材料への材料転写に影響を及ぼすこと及び／又は材料転写を容易化することになる。一実施形態において、本発明の方法では、例えばマイクロ転写プロセスにおいてエラストマ転写デバイス（例えば、エラストマスタンプ）等の共形転写デバイスを用いることにより、１つ若しくは複数の単結晶無機半導体構造、１つ若しくは複数の誘電体構造、並びに／又は１つ若しくは複数の金属導体構造を製造基板からデバイス基板に転写する。
[0121]「エラストマ」は、実質的な永久変形を伴わずに伸張又は変形が可能であるとともにその元の形状に戻ることができるポリマー材料を表す。エラストマは通常、実質的に弾性的に変形する。有用なエラストマとしては、ポリマー、共重合体、ポリマーと共重合体との複合材料又は混合物を含むものが挙げられる。エラストマ層は、少なくとも１つのエラストマを含む層を表す。また、エラストマ層は、ドーパント及び他の非エラストマ材料を含んでいてもよい。有用なエラストマとしては、熱可塑性エラストマ、スチレン材料、オレフィン材料、ポリオレフィン、ポリウレタン熱可塑性エラストマ、ポリアミド、スチレンゴム、ＰＤＭＳ、ポリブタジエン、ポリイソブチレン、ポリ（スチレンブタジエンスチレン）、ポリウレタン、ポリクロロプレン、及びシリコンが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態において、エラストマスタンプは、エラストマを含む。例示的なエラストマとしては、ポリ（ジメチルシロキサン）（すなわち、ＰＤＭＳ及びｈ−ＰＤＭＳ）、ポリ（メチルシロキサン）、部分アルキル化ポリ（メチルシロキサン）、ポリ（アルキルメチルシロキサン）、及びポリ（フェニルメチルシロキサン）を含むポリシロキサン等のシリコン含有ポリマー、シリコン変性エラストマ、熱可塑性エラストマ、スチレン材料、オレフィン材料、ポリオレフィン、ポリウレタン熱可塑性エラストマ、ポリアミド、スチレンゴム、ポリイソブチレン、ポリ（スチレンブタジエンスチレン）、ポリウレタン、ポリクロロプレン、及びシリコンが挙げられるが、これらに限定されない。一実施形態において、ポリマーは、エラストマである。
[0122]「一致」は、例えば凸状形体のパターンを有する表面との共形接触を可能にする外形プロファイル等の任意所望の外形プロファイルを採用できるように十分低い曲げ剛性を有するデバイス、材料、又は基板を表す。特定の実施形態において、所望の外形プロファイルは、生物学的環境における組織の外形プロファイルである。
[0123]「共形接触」は、デバイスと受容面との間に確立された接触を表す。一態様において、共形接触には、ある表面の全体形状に対するデバイスの１つ又は複数の表面（例えば、接触面）の巨視的な適応を伴う。別の態様において、共形接触には、実質的に空隙のない密接な接触に至る、ある表面に対するデバイスの１つ又は複数の表面（例えば、接触面）の巨視的な適応を伴う。一実施形態において、共形接触には、（１つ又は複数の）受容面に対するデバイスの（１つ又は複数の）接触面の適応を伴うことにより、例えば受容面と物理的に接触しないデバイスの接触面の表面積が２０％未満であるか、又は任意選択として受容面と物理的に接触しないデバイスの接触面が１０％未満であるか、又は任意選択として受容面と物理的に接触しないデバイスの接触面が５％未満である密接な接触が実現される。一実施形態において、本発明の方法は、例えば乾式の接触転写等のマイクロ転写プロセスにおける共形転写デバイスと１つ若しくは複数の単結晶無機半導体構造、１つ若しくは複数の誘電体構造、並びに／又は１つ若しくは複数の金属導体構造との間の共形接触の確立を含む。
[0124]「ヤング率」は、所与の物質の応力対ひずみ比を表す材料、デバイス、又は層の機械的特性である。ヤング率は、以下の式により与えることができる。
ここで、Ｅはヤング率、Ｌ０は平衡長、ΔＬは印加応力下での長さ変化、Ｆは印加力、Ａは力印加面積である。また、ヤング率は、以下の方程式により、ラメ定数に関して表すこともできる。
ここで、λ及びμは、ラメ定数である。高ヤング率（又は「高弾性率」）及び低ヤング率（又は「低弾性率」）は、所与の材料、層、又はデバイスにおけるヤング率の大きさの相対的な記述子である。いくつかの実施形態において、低ヤング率に対する高ヤング率の大きさは、いくつかの用途ではおよそ１０倍であることが好ましく、他の用途ではおよそ１００倍であることがより好ましく、さらに他の用途ではおよそ１０００倍であることがさらに好ましい。一実施形態において、低弾性率層は、１００ＭＰａ未満、任意選択として１０ＭＰａ未満、任意選択として０．１ＭＰａ〜５０ＭＰａの範囲から選択されたヤング率を有する。一実施形態において、高弾性率層は、１００ＭＰａ超、任意選択として１０ＭＰａ超、任意選択として１ＧＰａ〜１００ＧＰａの範囲から選択されたヤング率を有する。一実施形態において、本発明のデバイスは、低ヤング率の基板、封入層、無機半導体構造、誘電体構造、及び／又は金属導体構造等の１つ又は複数のコンポーネントを有する。一実施形態において、本発明のデバイスは、全体として低いヤング率を有する。
[0125]「不均質なヤング率」は、空間的に異なる（例えば、表面位置に応じて変化する）ヤング率を有する材料を表す。不均質なヤング率を有する材料は、任意選択として、材料全体の「バルク」又は「平均」ヤング率に関して記述するようにしてもよい。
[0126]「低弾性率」は、１０ＭＰａ以下、５ＭＰａ以下、又は１ＭＰａ以下のヤング率を有する材料を表す。
[0127]「曲げ剛性」は、印加曲げモーメントに対する抵抗を記述した材料、デバイス、又は層の機械的特性である。一般的に、曲げ剛性は、材料、デバイス、又は層の弾性率と面積慣性モーメントとの積として定義される。不均質な曲げ剛性を有する材料は、任意選択として、材料の層全体の「バルク」又は「平均」曲げ剛性に関して記述するようにしてもよい。
[0128]以下、図面を参照して、過渡デバイス並びに当該デバイスを作製及び使用する方法を説明する。明瞭化のため、図中の複数の項目に標識を付さず、図面を縮尺通りに描画していない場合がある。
[0129]図１Ａ〜１Ｄは、本発明の過渡電子デバイスの側面像を示した概要図である。図１Ａ及び１Ｂは、選択的に除去可能な無機材料を含んだ多層封入材層をバリア層又は電気絶縁層と組み合わせて有する過渡電子デバイスを目的としたものである。図１Ｃ及び１Ｄは、選択的に除去可能な無機材料を含んだ多層基板をバリア層又は電気絶縁層と組み合わせて有する過渡電子デバイスを目的としたものである。
[0130]図１Ａでは過渡電子デバイス１００Ａは、いくつかの実施形態において半導体デバイス又は半導体デバイスコンポーネントを備えるような、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント、１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント、又は１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネントと１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント１１０を直接的又は間接的に支持する基板１０５を備える。封入材層１１５Ａは、例えば無機半導体コンポーネント及び／又は金属導体コンポーネント１１０の面積又は体積のうちの少なくとも２０％、５０％、７０％又は９０％を封入することによって、無機半導体コンポーネント及び／又は金属導体コンポーネント１１０が完全又は部分的に封入されるように設けられている。図１Ａに示したように封入材層１１５Ａは、バリア層又は電気絶縁層を含んだ内部層１２０と、無機薄膜、箔又はコーティングなどの選択的に除去可能な無機材料を含んだ外部層１２５と、を含む多層構造である。例えば、一実施形態において内部層１２０は、選択的に除去可能な無機材料を含んだ外部層１２５と下にある無機半導体コンポーネント及び／又は金属導体コンポーネント１１０との間の電気的な接触を防止する電気絶縁層である。例えば、一実施形態において外部層１２５は、事前選択の過渡性プロファイルを有する金属箔又は金属酸化物層を含んでおり、外部又は内部刺激に応答した外部層１２５の少なくとも部分的な除去によって無機半導体コンポーネント及び／又は金属導体コンポーネント１１０が例えば内部若しくは外部刺激及び／又は外部環境に対して少なくとも部分的に曝露される。
[0131]図１Ｂでは過渡電子デバイス１００Ｂは、いくつかの実施形態において半導体デバイス又は半導体デバイスコンポーネントを備えるような、１つ又は複数の無機半導体コンポーネント、１つ又は複数の金属導体コンポーネント或いは１つ又は複数の無機半導体コンポーネントと１つ又は複数の金属導体コンポーネント１１０を直接的又は間接的に支持する基板１０５を備える。封入材層１１５Ｂは、例えば無機半導体コンポーネント及び／又は金属導体コンポーネント１１０の面積又は体積のうちの少なくとも２０％、５０％、７０％又は９０％を封入することによって無機半導体コンポーネント及び／又は金属導体コンポーネント１１０が完全又は部分的に封入されるように設けられている。図１Ｂに示したように封入材層１１５Ｂは、バリア層又は電気絶縁層を含んだ内部層１２０と、無機薄膜、箔又はコーティングなどの選択的に除去可能な無機材料を含んだ中間層１２５と、バリア層又は電気絶縁層を含んだ外部層１３０と、を含む多層構造である。例えば、一実施形態において内部層１２０は、選択的に除去可能な無機材料を含んだ中間層１２５と下にある無機半導体コンポーネント及び／又は金属導体コンポーネント１１０との間の電気的な接触を防止する電気絶縁層である。例えば、一実施形態において外部層１３０は、外部溶媒（例えば、水、生物流体等）などの外部組成に対して実質的に不浸透性のバリア層である。例えば、一実施形態において中間層１２５は、事前選択の過渡性プロファイルを有する金属箔又は金属酸化物層を含んでおり、外部又は内部刺激に応答した中間層１２５及び内部層１２０の少なくとも部分的な除去によって、無機半導体コンポーネント及び／又は金属導体コンポーネント１１０が例えば内部若しくは外部刺激及び／又は外部環境に対して少なくとも部分的に曝露される。
[0132]図１Ｃでは過渡電子デバイス２００Ａは、いくつかの実施形態において半導体デバイス又は半導体デバイスコンポーネントを備えるような、１つ又は複数の無機半導体コンポーネント、１つ又は複数の金属導体コンポーネント或いは１つ又は複数の無機半導体コンポーネントと１つ又は複数の金属導体コンポーネント２１０を直接的又は間接的に支持する基板２１５Ａを備える。封入材層２２０は、例えば無機半導体コンポーネント及び／又は金属導体コンポーネント２１０の面積又は体積のうちの少なくとも２０％、５０％、７０％又は９０％を封入することによって、無機半導体コンポーネント及び／又は金属導体コンポーネント２１０が完全又は部分的に封入されるように設けられている。図１Ｃに示したように基板２１５Ａは、バリア層又は電気絶縁層を含んだ内部層２３０と、無機薄膜、箔又はコーティングなどの選択的に除去可能な無機材料を含んだ外部層２０５と、を含む多層構造である。例えば、一実施形態において内部層２３０は、選択的に除去可能な無機材料を含んだ外部層２０５と無機半導体コンポーネント及び／又は金属導体コンポーネント２１０との間の電気的な接触を防止する電気絶縁層である。例えば、一実施形態において外部層２０５は、事前選択の過渡性プロファイルを有する金属箔又は金属酸化物層であり、外部又は内部刺激に応答した外部層２０５の少なくとも部分的な除去によって、無機半導体コンポーネント及び／又は金属導体コンポーネント２１０が例えば内部若しくは外部刺激及び／又は外部環境に対して少なくとも部分的に曝露される。
[0133]図１Ｄでは過渡電子デバイス２００Ｂは、いくつかの実施形態において半導体デバイス又は半導体デバイスコンポーネントを備えるような、１つ又は複数の無機半導体コンポーネント、１つ又は複数の金属導体コンポーネント或いは１つ又は複数の無機半導体コンポーネントと１つ又は複数の金属導体コンポーネント２１０を直接的又は間接的に支持する基板２１５Ｂを備える。封入材層２２０は、例えば無機半導体コンポーネント及び／又は金属導体コンポーネント２１０の面積又は体積のうちの少なくとも２０％、５０％、７０％又は９０％を封入することによって、無機半導体コンポーネント及び／又は金属導体コンポーネント２１０が完全又は部分的に封入されるように設けられている。図１Ｄに示したように基板２１５Ｂは、バリア層又は電気絶縁層を含んだ内部層２３０Ａと、無機薄膜、箔又はコーティングなどの選択的に除去可能な無機材料を含んだ中間層２０５と、バリア層又は電気絶縁層を含んだ外部層２３０Ｂと、を含む多層構造である。例えば、一実施形態において内部層２３０Ａは、選択的に除去可能な無機材料を含んだ中間層２０５と無機半導体コンポーネント及び／又は金属導体コンポーネント２１０との間の電気的な接触を防止する電気絶縁層である。例えば、一実施形態において、外部層２３０Ｂは、外部溶媒（例えば、水、生物流体等）などの外部組成に対して実質的に不浸透性のバリア層である。例えば、一実施形態において中間層２０５は、事前選択の過渡性プロファイルを有する金属箔又は金属酸化物層を含んでおり、外部又は内部刺激に応答した中間層２０５及び内部層２３０Ａの少なくとも部分的な除去によって無機半導体コンポーネント及び／又は金属導体コンポーネント２１０が例えば内部若しくは外部刺激及び／又は外部環境に対して少なくとも部分的に曝露される。
実施例１ 過渡的なエレクトロニクス向けの無機基板及び封入層
背景及び動機
[0134]本実施例は、例えば環境や身体内にある水に曝露されたときに制御された速度で溶解またさもなければ変態するという意味において物理的に過渡性である新たなクラスのシリコンベースの電子デバイスを立証するものである［１］。いくつかの実施形態においてこれらのシステムは、金属電極向けのマグネシウムなどの過渡材料を含むと共に、ゲート及び中間層誘電体向けのＭｇＯ及び／又はＳｉＯ２と、半導体向けの単結晶シリコンナノ膜（Ｓｉ ＮＭ）とを相互接続する。すべてのケースにおいて、各材料に関する溶解メカニズム［２］を含む主要特性の広範な工学的スタディがデバイス工学にとって重要である。進行中の研究によって、様々な機能層の形態及び化学的組成に対する制御を介して過渡コンポーネントの溶解速度を増強する／制御する能力が指摘されている。さらに、水性環境の特性が強大な影響を有する可能性がある。Ｓｉ ＮＭに対する初期実験によって例えば、血液、海水、血清、水道水などの様々な水性環境や、異なるｐＨレベルをもつ模擬身体溶液に対して溶解速度が依存することが明らかとなっている。導電層の様々な候補（例えば、Ｍｇ合金（ＡＺ３１Ｂ）、鉄（Ｆｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）及び亜鉛（Ｚｎ））に対する同様のスタディによって、その有用性及びある範囲の使用が確立されている。
[0135]これらの機能層以外にも封入及び基板材料は、その過渡特性によって動作寿命も規定され得るためこれらのシステムにおいて重要な役割を果たしている。シルク、他の生体材料及び合成ポリマーは強い関心を引くものであるが、これらは膨出に関連する寸法変化を伴うことなく完全に不浸透性の水バリアの役割をすることが不可能であるため、技術的な挑戦は非常に困難となる。無機材料は有力な代替手段を提供し得る。層状の基板構築物の封入材及び／又はコンポーネントの天然の魅力的な候補の１つは、密度またしたがって溶解速度を制御するためにＰＥＣＶＤにおいて様々な条件を用いて析出されるＳｉＯ２である。別の有望な関連する可能性としては、その溶液処理可能性及び優れた平坦化特性に由来するスピンオンガラス（ＳＯＧ）がある。金属箔は、力学的に強靭で丈夫でありながら柔軟な基板となる可能性を有する。本実施例は、これらの材料の基板及び封入層としての使用について記述している。
[0136]本実施例は、（ａ）過渡電子システムの封入層及び基板に関連する様々な無機材料の溶解速度と、（ｂ）現実的な範囲の過渡時間での電子デバイスにおけるこれらの材料の使用に関する立証手段と、を確立することの重要性について強調している。本実施例では、（１）ケイ素、酸化ケイ素、スピンオンガラス及び金属の様々な溶液での溶解に関する動力学のスタディと、（２）これらの材料を用いた無機ベースの基板システム及び封入方式の設計及び立証と、（３）機能を立証するための封入を伴ったこれらの基板上への単純な過渡電子コンポーネント（抵抗器、インダクタ、トランジスタ）の組み込みと、について記述している。
基板及び封入層としての無機材料に関する溶解速度
二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の析出及び成長層
[0137]二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）は、前出報告の過渡電子デバイスのゲート及び中間層誘電体に関する例示の材料選択肢の１つとなる［１］。この材料の溶解の速度を制御し且つこの材料を基板及び封入層に活用する能力が本実施例の焦点となる。図２は、室温及び生理学的温度のそれぞれのＰＢＳ溶液でのプラズマ増強化学的気相成長（ＰＥＣＶＤ）溶解によって数週間にわたるＳｉＯ２の薄膜の析出について示している。ここでの化学的メカニズムは、単結晶シリコンに関するもの（すなわち、酸化ケイ素が加水分解を介して水と反応してケイ酸（Ｓｉ（ＯＨ）４）を形成するもの）である。最近の重要な知見では、溶解速度が析出条件に大きく依存する。本実施例は、２００〜５００℃の様々な温度で形成されたＰＥＣＶＤ ＳｉＯ２、またさらには湿式及び乾式の熱成長酸化物（１１００℃、図３のデータ）の溶解について探求している。予備的な知見によれば、熱酸化物は低温度ＰＥＣＶＤ材料と比較して溶解が極めて低速であることが示されている。これら２つの例は、この単一材料システムにおいてアクセス可能な広い範囲の過渡時間をまとめたものであり、このため封入層として又は層状の基板構築物のコンポーネント（以下参照）としてのその可能な値を強調している。
金属（Ｍｇ、Ｍｇ合金、Ｆｅ、Ｗ及びＺｎ）から成るバルク箔及び薄膜コーティング
[0138]導電性材料は電極にとって必須であると共に、過渡的なエレクトロニクス内で相互接続している。しかし本実施例では、導体材料（例えば、箔又はコーティングの形態の材料）も、無用な電気的な影響を回避するために絶縁層と組み合わせたときに基板及び／又は封入層の重要クラスの材料をもたらすことを示している。生物学的環境における様々な金属（バルク箔と薄膜コーティングの両方）の溶解動力学に関する体系的な基本スタディによって、これらの目的のための金属の選択に関して重要なガイドラインが提供される。マグネシウム（Ｍｇ）、マグネシウム合金（３ｗｔ％のアルミニウム及び１ｗｔ％の亜鉛を伴ったＡＺ３１Ｂ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、亜鉛（Ｚｎ）及び鉄（Ｆｅ）という６つの金属を対象としている。室温における脱イオン（ＤＩ）水及び模擬生物流体（ハンクス溶液、ｐＨ７．４）での予備的溶解測定を図４に示している。ここでは、電子ビーム（Ｅビーム）蒸着（Ｆｅ、Ｍｏ）又はマグネトロンスパッタリング（Ｍｇ、Ｍｇ合金、Ｚｎ及びＷ）によって厚さが１５０ｎｍ又は３００ｎｍの膜が形成された。一般に、その加水分解生成物（すなわち、マグネシウム酸化物と亜鉛酸化物のそれぞれ）が非保護的性質であるＭｇ、Ｍｇ合金及びＺｎ（＜数時間）と比べて、Ｗ及びＦｅはかなり遅い分解速度（約数日）を示す。比較的保護的な酸化鉄層が形成されるためＦｅの抵抗変化は非常にゆっくりである。スパッタリングされたＷ膜と比較してＣＶＤのＷは、かなり低い抵抗率とＤＩ水での低い溶解速度を有しており、これが長期の過渡性にとって理想的となる。反応拡散モデルによれば、Ｍｇ、Ｍｇ合金、Ｚｎ及びＷ（図４の実線）に関するトレンドを取り込むことが可能であり、これにより過渡時間を薄膜厚さ、ｐＨ及び他のパラメータの関数として予測する能力を提供することができる。これらの結果に基づいて、適当に処理したＳｉＯ２と組み合わせた金属は所望の範囲（数分間から数カ月間、また多分それ以上長い間）にわたる分解時間を可能にする。箔及び層状のアセンブリの形態においてこれらの材料は、次に説明するように柔軟な基板として魅力的である。
過渡的なエレクトロニクス向けの無機基板構造
[0139]コーティングした金属箔に基づいた無機基板は、シルクベースのバイオポリマー又は合成ポリマーに対する魅力的な代替物となることが可能である。図５には、１つの可能性に関する概要図を示している。この構造は単に、電気絶縁層及び水バリアとして上部及び底部にスピンキャストしたＳＯＧの膜を伴った支持用材料として金属箔（例えば、Ｍｇ箔、５〜１０μｍ厚）を利用する。この箔によってＳＯＧ膜単独では提示できないようなレベルの力学的堅牢性が提供される。この構造に対して、バリア特性を強化し且つ電気漏洩経路の存在確率を最小限にするためにＰＥＣＶＤ ＳｉＯ２及び／又は金属から成る追加の層を付加することが可能であり、これによれば過渡時間を拡大させる可能性を提供できる。前のセクションで説明した材料に基づいた層状の構造の多種多様な組み合わせによって、豊かな設計空間が創成される。
無機基板及び封入材に基づいた過渡的なエレクトロニクスに関する立証手段
[0140]前のセクションで概説した封入材及び基板構造の実際の性能を評価するために、蛇紋抵抗器及びインダクタからＳｉ ＮＭトランジスタまでの範囲の試験手段を構築することができる。これらのコンポーネントに対する電気的評価は、生理学的条件でのＤＩ水及びＰＢＳ中への完全な浸漬について時間の関数として実行されることがある。機能の過渡性に関連する動力学は、材料及び層状構造の選択に対して検討及び相関させることができる。
[0141]参考文献
1. S.-W. Hwang, H. Tao, D.-H. Kim, H.Cheng, J.-K. Song, E. Rill, M.A. Brenckle, B. Panilaitis, S.M. Won, Y.-S. Kim,Y.M. Song, K.J. Yu, A. Ameen, R. Li, Y. Su, M. Yang, D.L. Kaplan, M.R. Zakin,M.J. Slepian, Y. Huang, F.G. Omenetto and J.A. Rogers, “A Physically TransientForm of Silicon Electronics,” Science 337, 1640-1644 (2012).
2. R. Li,H. Cheng, Y. Su, S.-W. Hwang, L. Yin, H. Tao, M.A. Brenckle, D.-H. Kim, F.G.Omenetto, J.A. Rogers and Y. Huang, “An Analytical Model ofReactive Diffusion for Transient Electronics,” AdvancedFunctional Materials, ASAP (2013). DOI: 10.1002/adfm.201203088
実施例２ 過渡的なエレクトロニクス向けの無機基板及び封入層
[0142]図６は、異なるｐＨ及び温度の水溶液でのＳｉＯ２（（１）乾式又は湿式酸化によって熱成長させたＳｉＯ２、（２）プラズマ増強化学的気相成長によって析出させたＳｉＯ２、及び（３）電子ビーム蒸着によって析出させたＳｉＯ２）の溶解動力学を示している。室温（左）及び生理学的温度（右、３７℃）の異なるｐＨ（黒色はｐＨ７．４、赤色はｐＨ８、青色はｐＨ１０、桃色はｐＨ１２）にある緩衝液での酸化ケイ素の溶解速度の計算値（ライン）及び実験値（記号）である。厚さは分光偏光解析法によって測定した。乾式又は湿式の酸化法によって成長させた熱成長のＳｉＯ２の間に溶解速度の差は存在しなかった。
[0143]図７Ａは、室温及び３７℃における酸化物（黒色は乾式酸化によるｔｇ酸化物、赤色は湿式酸化によるｔｇ酸化物、青色はＰＥＣＶＤ酸化物、桃色はＥビーム酸化物）のｐＨ依存の溶解動力学の測定データ（記号）及び数値当て嵌め（ライン）を示している。ｐＨ濃度が高いとＳｉ−ＯとＯＨ−の間の反応の可能性が高まり、またこれによって溶解速度が高まる。石英及び非晶質のシリカは文献において同じトレンドを示した［１］。
[0144]図７Ｂは、膜密度対溶解速度で提示したＳｉＯ２膜特性依存性を示している。低密度膜は反応種との遭遇機会がより多く、これにより溶解速度が増大する。低密度膜はまた、１層当たりの原子数がより少なく、これにより厚さに関する溶解速度の低下がより速くなる。
[0145]図８はＳｉＮｘに関する溶解スタディを示している。ＳｉＮｘは、第１のステップでＳｉＯ２まで酸化されると共に、第２のステップでケイ酸まで変換される［２］。最終の生成物は人体が毎日約４ｇ生成するＮＨ３を含む。デバイスと同じ推定ＮＨ３量は１ｍｇ以下。
[0146]図９Ａは、室温及び３７℃における窒化物（黒色は低圧力ＣＶＤ、赤色はＰＥＣＶＤ−ＬＦ、青色はＰＥＣＶＤ−ＨＦ）のｐＨ依存の溶解動力学に関する測定データ（記号）及び数値当て嵌め（ライン）を示している。図９Ｂは、膜密度対溶解速度で提示したＳｉＮｘ膜特性依存性を示している。
[0147]図１０は、様々な水溶液に浸漬させた異なる酸化物の溶解動力学を示しており、Ａ）３７℃におけるウシ血清（ｐＨ約７．４）（黒色は乾式酸化によるｔｇ酸化物、赤色は湿式酸化によるｔｇ酸化物、青色はＰＥＣＶＤ酸化物、桃色はＥビーム酸化物）、Ｂ）ＲＴにおける海水（ｐＨ約７．８）（黒色は乾式酸化によるｔｇ酸化物、赤色は湿式酸化によるｔｇ酸化物、青色はＰＥＣＶＤ酸化物、桃色はＥビーム酸化物）、Ｃ）３７℃におけるウシ血清（ｐＨ約７．４）（黒色はＬＰＣＶＤ窒化物、赤色はＬＦモードでのＰＥＣＶＤ窒化物、青色はＨＦモードでのＰＥＣＶＤ窒化物）、Ｄ）ＲＴにおける海水（ｐＨ約７．８）（黒色はＬＰＣＶＤ窒化物、赤色はＬＦモードでのＰＥＣＶＤ窒化物、青色はＨＦモードでのＰＥＣＶＤ窒化物）である。ウシ血清と海水でのＳｉＯ２／ＳｉＮｘの溶解速度は、同じ条件下の緩衝液と比べて約１０倍と約４倍高速であった。恐らくは、ウシ血清及び海水中のカチオン（Ｋ＋、Ｎａ＋、Ｃａ２＋及びＭｇ２＋）によってＳｉＯ２の溶解速度が高められたと思われる。
[0148]図１１は、スピンオンガラスの硬化メカニズムと、様々な温度及び時間で硬化させたスピンオンガラス封入層の溶解スタディと、を示している。ケイ酸塩ベースのスピンオンガラス（ＳＯＧ）は溶解性であると共に、硬化条件及び厚さを調整することによって溶解速度を制御することが可能である。硬化温度及び時間を増大させると、硬化したＳＯＧ内では−ＯＨ結合がより少なくなるためより低速の溶解速度が得られる。ＳＯＧを他の酸化物層と組み合わせることによって無機封入特性が向上する。
[0149]図１２は、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）、多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）及びＳｉＧｅに関するｐＨ依存の溶解スタディを示している。ａ−Ｓｉ／ｐ−Ｓｉの溶解速度は単結晶Ｓｉ（１００）と同様であり、このことはＳｉの溶解がＳｉのタイプに依存しないことを意味する。ＳｉＧｅ（８：２ｗｔ％）の溶解は、ＳｉＧｅが大部分のＳｉ−Ｓｉ結合と比較的少数のＳｉ−Ｇｅ結合（＜１０％）から成るため単結晶Ｓｉと比べて若干遅くなる。
[0150]図１３は、ＤＩ水及びｐＨ５〜８のハンクス溶液でのスパッタ析出させたＭｇ、Ｍｇ合金（ＡＺ３１Ｂ、Ａｌ３％、Ｚｎ１％）、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｗ、ＣＶＤ析出させたＷ、Ｅビーム蒸着させたＦｅの電気溶解速度及び厚さを示している。
[0151]図１４は、過渡金属コンポーネントを包含するデバイスに関する電流対電圧のプロットを示している。過渡金属薄膜を伴って構築したＮ型ＭＯＳＦＥＴはオン／オフ比＞１０４及び移動度約２５０ｃｍ２／Ｖｓを示している。ＤＩ水での機能性分解を、Ｖｄ＝０．２Ｖにおいて封入なしで測定した。
[0152]図１５は、生体分解性の金属箔上の過渡性のトランジスタアレイの溶解の写真を示している。
[0153]図１６は、生理学的条件下（ＰＢＳ、ｐＨ７．４、３７℃）での様々な金属箔（Ｍｏ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｗ）の溶解動力学のプロットを示している。
[0154]図１７は、１）キャリア基板上への金属箔の積層（例えば、ガラスにコーティングしたＰＤＭＳ）と、２）金属箔上へのトランジスタアレイの直接の作製と、３）キャリア基板からのデバイスの剥離と、を含む金属箔を用いた作製方式の概要を示している。
[0155]図１８は、無機基板の使用について提示している。例えば、厚さが５μｍのＦｅ又は厚さが１０μｍのＭｏなどの金属箔を、デバイス作製に対応する基板として使用することができる。デバイスはまた、無機の（例えば、Ｍｇベースの）トランジスタとすることができる。アレイ全体は図示したように柔軟である。
[0156]図１９は、ＳｉＯ２／Ｓｉ３Ｎ４の２重層によって欠陥（例えば、ピンホール）が覆われること、ＡＬＤによって無欠陥の層が実現されることを示した過渡電子デバイスの封入方法に関する概要図を示している。ピンホールなどの欠陥は、ＰＥ−ＣＶＤ ＳｉＯ２及びＳｉＮｘによる封入における蒸気や流体の漏れが主たる原因である。酸化ケイ素と窒化ケイ素の両者から成る多層構造によればこのような欠陥を低減することが可能である。ＡＬＤ層は、ＰＥ−ＣＶＤ層と比べて欠陥がより少ない。
[0157]図２０は、室温の脱イオン（ＤＩ）水に浸漬させている間における異なる材料及び厚さで封入したＭｇトレース（約３００ｎｍ厚）に関する抵抗変化の測定値を示している。封入に関しては、ＡＬＤ ＳｉＯ２（橙色、２０ｎｍ）、ＰＥＣＶＤ ＳｉＯ２（黒色、１μｍ）及びＰＥＣＶＤ−ＬＦ Ｓｉ３Ｎ４（赤色、１μｍ）の単一層と、ＰＥＣＶＤ ＳｉＯ２／ＰＥＣＶＤ−ＬＦ Ｓｉ３Ｎ４（青色、５００／５００ｎｍ）、ＰＥＣＶＤ ＳｉＯ２／ＡＬＤ ＳｉＯ２（桃色、５００／２０ｎｍ）、ＰＥＣＶＤ−ＬＦ Ｓｉ３Ｎ４／ＡＬＤ ＳｉＯ２（紫色、５００／２０ｎｍ）の２重層と、ＰＥＣＶＤ ＳｉＯ２／ＰＥＣＶＤ−ＬＦ Ｓｉ３Ｎ４（青緑色、２００／２００／２００／２００／１００／１００ｎｍ）の３重層と、を使用した。
[0158]図２１は、室温のＤＩ水における溶解の間のＭｇ（最初は約３００ｎｍ厚）の蛇紋トレースに関する一連の顕微鏡写真を示している。溶解は局所欠陥から始まり、次いで外方に急速に伝播する。
[0159]図２２は、金属箔上に作製された電子デバイスの電気的特性の立証を示しており、（Ａ）Ｆｅ箔（約１０μｍ厚）上のトランジスタアレイ、（Ｂ）Ｚｎ箔（約１０μｍ厚）上のダイオードアレイ、（Ｃ）Ｍｏ箔（約１０μｍ厚）上のキャパシタアレイ、（Ｄ）Ｍｏ箔（約１０μｍ厚）上のインダクタアレイである。生体分解性の金属基板（Ｆｅ、Ｗ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｍｇ）上に電子デバイスが首尾よく作製された。金属基板上における過渡デバイスの性能は、非過渡基板上に作製されたデバイスに匹敵するものである。
[0160]図２３は、無機封入による無機基板上での過渡デバイスの過渡性を示しており、（Ａ）Ｍｏ箔上のＭｇＯ封入（約８００ｎｍ）によるトランジスタ、（Ｂ）Ｍｏ箔上のＭｇＯ封入（約８００ｎｍ）によるダイオード、（Ｃ）Ｍｏ箔上のＭｇＯ封入（約８００ｎｍ）によるキャパシタ、（Ｄ）Ｍｏ箔上のＭｇＯ封入によるインダクタである。
[0161]図２４は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いた単一ウェハのＳｉＧｅ（Ｇｅ）の溶解試験に関するサンプル構造を示しており、（ａ）ＳｉＧｅ単一ウェハ上のＰＥＣＶＤ ＳｉＯ２マスクにある正方形穴（３μｍ×３μｍ×２０ｎｍ）のアレイとした試験構造の概要図、（ｂ）ＡＦＭトポグラフィカル画像、及びｃ）３７℃の緩衝液（ｐＨ１０）での溶解の異なる段階におけるＳｉＧｅのプロファイルである。
[0162]図２５は、室温及び生理学的温度の異なるｐＨをもつ様々な緩衝液での様々な半導体の溶解動力学を示しており、（ａ）多結晶シリコン、（ｂ）非晶質シリコン、（ｃ）シリコン−ゲルマニウム、及び（ｄ）ゲルマニウムである。
[0163]図２６は、様々な水溶液での異なるタイプのシリコンの溶解動力学を示しており、（ａ）水道水（ｐＨ約７．８）、脱イオン水（ＤＩ、ｐＨ約８．１）及び湧き水（ｐＨ約７．４）、（ｂ）室温のＣｏｋｅ（ｐＨ約２．６）、（ｃ）ミルク（ｐＨ約６．４）、（ｄ）室温及び３７℃のウシ血清（ｐＨ約７．４）、並びに（ｅ）室温の海水（ｐＨ約７．８）と、（ｆ）３７℃のリン酸緩衝液（ｐＨ１０）でリンをドープした多結晶及び非晶質のＳｉ ＮＭ（約３５ｎｍ）から形成された蛇行トレースの抵抗値の変化と、である。
[0164]図２７は、完全過渡材料による薄膜太陽電池を示しており、（ａ）、（ｂ）分解性の基板上の非晶質のＳｉベース光起電力セルアレイの画像及び構造と、（ｃ）太陽電池の単位セルの性能と、（ｄ）ａ−Ｓｉダイオードの電気的な過渡性挙動と、（ｅ）は太陽電池の性能の過渡性と、である。
[0165]参考文献
[1] K.G. Knauss & T.J. Wolery, Geochim.Cosmochim. Acta 52, 43-53 (1998). W.A. House & L.A. Hickinbotham, J.Chem. Soc. Faraday, Trans. 88, 2021-2026 (1992).[2] E. Laarz et al., J. Am. Ceram. Soc. 83,2394-2400 (2000). Toxicological Profile for Ammonia, published by theU.S. Department of Health and Human Services, ATSDR (2004).
実施例３ 過渡的なエレクトロニクスにおける酸化ケイ素及び窒化物の溶解挙動及び用途
背景及び動機
[0166]ケイ素の酸化物及び窒化物は、生物流体及び／又は相当する溶液に浸漬させたときにプログラム可能な速度をもって制御された方式で完全に溶解させる能力を有するクラスのシリコンベースの高性能エレクトロニクスにおける誘電体及び封入向けの主要な材料である。このタイプの技術は、「過渡的なエレクトロニクス」と呼ばれており、バイオメディカルインプラント、環境センサ及び考えられる他の分野における用途を有する可能性がある。本明細書に提示した結果は、ケイ素の酸化物及び窒化物から成る薄膜の異なるｐＨスケール及び温度の多種多様な水溶液での過渡挙動に関する包括的なスタディを提供している。これらの材料の加水分解の動力学は主に、溶液のｐＨレベル／イオン濃度及び温度に依存するのみならず、析出方法及び条件によって決定される膜の形態及び化学的性質にも依存する。層の組み合わせによる封入方式は、欠陥を通過する水／蒸気の浸透を低減させることによって過渡電子デバイスの寿命の強化を示す。
導入
[0167]デバイスの適正な動作のためにはマイクロエレクトロニクスにおける絶縁、パッシベーション及び封入のための材料が決定的に重要である。デジタル及びアナログ回路に関してのみならず薄膜ディスプレイエレクトロニクス及びその他に関しても、ケイ素の酸化物及び窒化物が広範囲使用されており、これはゲートや中間層誘電体、パッシベーションコーティング［１〜３］及び水透過に抗するバリアとしての優れた特性に由来する［４、５］。この論文では、その規定する特性が水に可溶性であり最終生成物が環境的及び生物学的に良性であるような新規登場の異なるクラスのエレクトロニクスでのこれらの膜の使用に関して材料面の探求をしている。このタイプの技術は、ときに過渡的なエレクトロニクスの一タイプと呼ばれており、一時的なバイオメディカルインプラント、再吸収性のセンサ及び環境に対するモニター（数十年間も残り且つ生物学上及び環境上で有害な材料を含むような従来のエレクトロニクスではうまく対処できない「グリーンな（ｇｒｅｅｎ）」消費者向け使い捨てデバイスや他のシステム）にとって重要となる可能性がある。初期の立証は、再吸収性のシルク基板及び封入層［６、７］と一体化させた小型で非分解性の無機コンポーネントと、合成及び／又は自然にヒントを得た有機の能動及び受動材料［８〜１０］と、のいずれかに依拠していた。続いて、極薄形態（すなわち、ナノ膜）の単結晶のデバイス級シリコンが異なるタイプの生物流体またさらには海水や他の天然に生じる形態の水（考えられる用途に妥当なものすべて）において様々な速度で溶解する可能性があることの観察から重要な進歩があった。最終生成物（ケイ酸）は、生体適合性であると共に、小型のシリコンナノ膜に関連する低レベルの濃度において環境上良性である。デモデバイスの代表的な例には、高性能の相補性金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）トランジスタや単純な回路、太陽電池、ひずみ／温度センサ、デジタル撮像デバイス、ワイヤレスパワースカベンジシステム及びその他［１１〜１３］が含まれる。追加の無機半導体オプションには、一部でその圧電特性のために注目される過渡力学的エネルギーハーベスタ、アクチュエータ及びその他向けのＺｎＯが含まれる［１４］。これらの例の大部分では、Ｍｇ（ＯＨ）２までの加水分解を受けるＭｇＯが、誘電体層や封入層の役割をする。初期の観察によって、ＳｉＯ２が別のオプションを提供し得ることが示唆されている。ここでは発明者らは、この材料を詳細に研究すると共に、さらにＳｉＮｘが別の代替手段となることの証拠を提供する。
異なるタイプの酸化物に関する溶解スタディ
[0168]バルク材料に対する前出の検討によって、酸化ケイ素の加水分解のメカニズムがＳｉＯ２＋２Ｈ２Ｏ→Ｓｉ（ＯＨ）４であることが確定されている［１５〜１７］。ＯＨ−によってこの反応が開始されるため、石英及び非晶質シリカの溶解動力学に関するスタディで観察されるようにＯＨ−（溶液のｐＨ）濃度が溶解速度に強力な影響を与える［１５〜１８］。ここでは発明者らは、標準的な技法又は若干修正を加えた技法を用いて成長／析出させた薄膜として半導体産業で広く利用されている形態及び化学的性質をもつ材料を調べた。この結果、析出の条件及び方法によって規定されるような形態及び化学的性質の影響を含むこうしたケースにおける加水分解の本質的な性格が明らかとなった。溶解速度の酸化物のｐＨ及び種類に対する依存性を調べるために、７．４〜１２のｐＨにあり且つ異なる温度の緩衝液において体系的なスタディを実行した。１）乾式（Ｏ２ガス）及び湿式（Ｈ２Ｏ蒸気）の熱酸化（ｔｇ酸化物）を用いた成長、２）プラズマ増強化学的気相成長（ＰＥＣＶＤ酸化物）、及び３）電子ビーム（Ｅビーム酸化物）蒸着によって形成した酸化物から成る薄膜という３つの異なるクラスの材料を調べた。
[0169]分光偏光解析法（Ｊ．Ａ．Ｗｏｏｌｄｍａｎ Ｃｏ．Ｉｎｃ．、米国）は、溶解速度を厚さの時間依存の変化として明らかにした。原子間力顕微鏡（ＡＦＭ、Ａｓｙｌｕｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＭＦＰ−３Ｄ、米国）によって、表面トポグラフィに関する情報、またさらには厚さの非依存の測定値が提供された。ＡＦＭ測定に関するＰＥＣＶＤ及びＥビーム材料の試験構造は、その溶解速度が他の材料の溶解速度と比べてかなり緩やか（これについては後で示す）であるｔｇ酸化物上にパターン形成した分離された正方形膜（３μｍ×３μｍ×１００ｎｍ）のアレイからなっている。図２８ａは、試験構造の概要図と、インセットにした光学顕微鏡写真と、を示している。図２８ｂ及び２８ｃは、３７℃の水性緩衝液（ｐＨ１２）への浸漬のいくつかの段階におけるＡＦＭ画像と、厚さプロファイルと、を示している。（追加のＡＦＭ画像を図２９及び３０に示す）。これらの結果によって、表面トポグラフィに対する有意な変化、薄片の形成又は例えば同様の条件下の過渡金属で観察されるような他の理想的でない挙動を全く伴うことなく、酸化物が均一な方式で溶解することが示された［１９］。すべてのケースにおいて、サンプルは約５０ｍＬの水溶液に浸漬させ、除去し、洗浄し且つ乾燥させ、次いで測定（分光偏光解析法；ＡＦＭ）がなされた。測定（全部で数時間）の後、サンプルを新しい溶液に戻した。この溶液は１日おきに交換した。（調べたすべてのケースにおいて、様々な溶液交換間隔（例えば、１日、２日、４日又は７日ごと）の溶解速度は実質的に変化しなかった。
[0170]図３１ａ〜ｃ及び図６（１）は、室温（ＲＴ）及び３７℃の緩衝液（ｐＨ７．４〜１２）でのｔｇ酸化物（乾式及び湿式酸化）、ＰＥＣＶＤ酸化物及びＥビーム酸化物の溶解動力学を厚さの変化について時間の関数として示したものである。ｔｇ酸化物とＥビーム酸化物は、同じ条件下でそれぞれ最も遅い速度と最も速い速度を示した。温度、ｐＨ及び溶液のイオン含有、及び膜の化学的／形態的特性という４つの主たる要因が速度に影響を及ぼす。各酸化物の溶解速度は温度に伴って増大しており、予想されるＡｒｒｈｅｎｉｕｓ依存性は、前出のスタディと整合している［１７、２０］。
[0171]図３１ｄは、関連する観察と同様に異なるｐＨをもつ（より詳細には、図７のＲＴを参照）緩衝液での各種類の酸化物に関する溶解速度の線形依存性を示している［１５〜１７］。この関係は、ｒを溶解速度とし且つａとｎを定数（ｒをｍｏｌ／ｍ２ｓ単位としたとき石英についてはｎ＝０．３３）としてｌｏｇ ｒ＝ａ＋ｎ［ｐＨ］と記述することが可能である［１６］。図３１ｄ及び図７のデータに関するｎの値は、０．３１〜０．４４（３７℃の場合）と０．２２〜０．６２（ＲＴの場合）のそれぞれである。動力学はまた、溶液中のイオン濃度によって影響を受ける可能性がある［２１、２２］。一例としてウシ血清（ｐＨ約７．４）及び海水（ｐＨ約７．８）は、恐らくはこれらの液体中に追加のイオン（例えば、Ｋ＋、Ｎａ＋、Ｃａ２＋及びＭｇ２＋）が存在するために、同様のｐＨにおいて緩衝液中で観察される速度と比べてそれぞれ約９倍及び約４倍大きい速度を示している［２１、２２］。
[0172]勿論、溶解速度もまた、膜の物理的及び化学的特性による影響を受ける可能性があるが、一方これは成長／析出方法及び条件に依存する。熱酸化物は、均一な密度となることが知られている［２３］。ＰＥＣＶＤによって生成される酸化物は、Ｓｉと反応してＳｉ−Ｈを形成する際のＳｉＨ４原料ガスからの副産物のために、異なる化学論量組成及び密度を示す可能性がある。このような影響は、低温度析出に関して特に重要となる可能性がある［２４］。純粋なＳｉＯ２源（すなわち、ペレット）から形成したＥビーム酸化物は、蒸着中のナノスケールのフラグメント化を伴う可能性があり、これによって化学論量組成の変化及び密度の低下につながる可能性がある［２５］。
[0173]Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）及びＸ線反射率法（ＸＲＲ）によれば化学論量組成、原子結合構成及び密度が明らかとなる。表１に示したように、ｔｇ酸化物（乾式酸化）とＰＥＣＶＤ酸化物は、ＳｉＯ２に近い化学的性質（すなわち、Ｓｉ：Ｏ＝１：２）を有する一方、Ｅビーム酸化物はＳｉＯ２．２（Ｓｉ：Ｏ＝１：２．２）と酸素リッチである。
[0174]Ｓｉ（２ｐ）スペクトル（図３２）は、Ｓｉ−Ｏの結合エネルギーがこれら３つの酸化物についてほとんど同一であることを示している。図３１ｅ及び図３３は、溶解速度の膜密度（ｔｇ酸化物では約２．３ｇ／ｃｍ３、ＰＥＣＶＤ酸化物では約２．１ｇ／ｃｍ３、Ｅビーム酸化物では約１．９ｇ／ｃｍ３）に対する依存性を示している。密度の低下によって、水溶液が材料内に拡散する能力を増強することが可能であり、これが反応表面積の増大によって加水分解反応を加速させる［１１、１９、２６］。前出の研究［１１、１９、２６］によって、反応拡散モデルによって挙動のうちの一部の取込みが可能であることが示唆されている。このモデルの修正版（連続体物理の適用性を前提とする）は、多孔率に関連する密度変動の影響を組み入れるための単純な近似手段を実現している。ここでは先ず、多孔質材料中の水濃度は、反応性拡散に関する偏微分方程式Ｄｅ∂２ｗ／∂ｚ２−ｋｗ＝∂ｗ／∂ｚ（ここで、ｋとＤｅはそれぞれ、多孔性媒質の反応定数と拡散率）から決定される。気室口の質量は多孔質材料の質量と比較して無視し得るものであり、多孔質材料の実効密度ρｅｆｆは完全稠密な材料の密度ρｓに対して次式の関係となる。
上式において、ＶｓとＶａｉｒはそれぞれ材料と気室口の体積である。ｔ＝０の時点で、気室口は水で満たされている、すなわち、ｗ｜ｔ＝０＝ｗ０（ρｓ−ρｅｆｆ）／ρｓ（０≦ｚ＜ｈ０）である。材料の最上表面において水濃度は一定
（ｗ０＝１ｇ／ｃｍ３）であり、また底部表面において水フラックスはゼロである∂ｗ／∂ｚ｜ｚ＝０＝０。変数分離の方法によって、水の濃度場は次式のように記述することが可能である。
上式において、Ｂｎは次式である。
[0175]１モルの材料がｑモルの水と反応したとき、厚さを通過する各箇所において時間経過に従って溶解される材料を積算すると、その初期厚さｈ０によって正規化された残りの厚さｈに関する次式が得られる。
[0176]多孔性媒質中の水の有効拡散率は移動に利用可能な孔数に正比例し、次式のように多孔性媒質中の空気割合と等価となる。
[0177]ＳｉＯ２の密度は、熱成長酸化物、ＰＥＣＶＤ酸化物及びＥビーム酸化物のそれぞれの場合に、２．３３ｇ／ｃｍ３、２．１０ｇ／ｃｍ３及び１．９０ｇ／ｃｍ３である。密度が２．３４ｇ／ｃｍ３のＳｉＯ２が体温において８×１０−１６ｃｍ２／ｓの拡散率を有する場合、ＰＥＣＶＤ ＳｉＯ２及びＥビームＳｉＯ２の拡散率は式（５）から１．６×１０−１４ｃｍ２／ｓ及び２．９２×１０−１４ｃｍ２／ｓと計算することができる。反応定数をこの実験データに当て嵌めると、溶解速度−ｄｈ／ｄｔは次式のように推定される。
上式は、次式のように簡略化することが可能である。
[0178]図３１ａ〜ｃにおいて反応定数（ｋ）は、３７℃でｐＨ７．４の緩衝液において、１．７×１０−９（乾式酸化のｔｇ酸化物）、１．６×１０−８（ＰＥＣＶＤ酸化物）、及び１．３×１０−９（Ｅビーム酸化物）ｓ−１である。この結果は、密度が材料中に拡散する速度の変化を介するのみならず、反応性の差を介して溶解速度に影響を及ぼすことを示唆している。可能性の１つは、溶解が単に分子レベルでのみ起きるのではなく、加水分解によって多孔質マトリックスの狭い領域が消失するに連れて膜から放出されるナノスケールの材料片の除去を通じても起きる可能性があることである。しかし慎重な透過電子顕微鏡（ＴＥＭ、ＪＥＯＬ ２０１０Ｆ、米国）スタディ（図３４）によって、ＰＥＣＶＤ酸化物及びＥビーム酸化物の多孔質構造では、寸法が１又は２ナノメートルを超える大きな空隙を伴わないことが示唆されている。粗さがナノメートル未満（平均粗さ＜０．４ｎｍ、図３５）の表面に対する溶解プロセスの全過程にわたるＡＦＭ観察によっても、分子レベルにおいて材料片の放出を伴もなうことなく膜が均一且つ徐々に消失するという考え方が支持されている。反応性の密度に対する依存性について原子レベルの理解を引き出すには追加の検討が必要である。
様々なクラスの窒化物に関する溶解スタディ
[0179]窒化ケイ素の溶解動力学に関しても、酸化ケイ素の場合と同様の手順及び条件下でスタディを実行した。窒化ケイ素は水溶液中で、（１）酸化ケイ素への酸化（Ｓｉ３Ｎ４＋６Ｈ２Ｏ→３ＳｉＯ２＋４ＮＨ３）（２）酸化ケイ素の加水分解（ＳｉＯ２＋２Ｈ２Ｏ→Ｓｉ（ＯＨ）４）という２つのステップで加水分解しており、これにより全体反応はＳｉ３Ｎ４＋１２Ｈ２Ｏ→３Ｓｉ（ＯＨ）４＋４ＮＨ３となる［２７〜２９］。二酸化ケイ素はこれらの反応における中間生成物の役割となるため、速度のｐＨに対する依存性は酸化物で観察される依存性と同様であると予測し得る。このスタディの窒化ケイ素を形成するためには低圧化学的気相成長（ＬＰＣＶＤ）及びＰＥＣＶＤ技法を使用した。ＰＥＣＶＤ窒化物では、残留応力を含む膜の特性を変動させるために２種類の周波数モードを利用した。分光偏光解析法によって、シリコン基板上に析出させた膜の厚さの変化を明らかとした。
[0180]図３６ａ〜ｃは、ＲＴ及び３７℃の緩衝液（ｐＨ７．４〜１２）におけるＬＰＣＶＤ窒化物、ＰＥＣＶＤ−ＬＦ窒化物（低周波数、ＬＦ）及びＰＥＣＶＤ−ＨＦ窒化物（高周波数、ＨＦ）の溶解挙動を示している。ここでは、３つの要因（温度、ｐＨ及び膜特性）について検討した。予測したように、溶解速度は温度と共に上昇した。図３６ｄ及び図９は、酸化物で観察されるのと同様のｐＨ依存性について示している。動力学によって、溶解速度とｐＨの間にはｌｏｇ ｒ＝ａ＋ｎ［ｐＨ］（ここで、ｎは３７℃では０．１１〜０．２８の範囲であり、またＲＴでは０．２６〜０．３１の範囲である）に従った線形の関係があることが示唆されている。窒化物についても酸化物の場合と同様に、３７℃のウシ血清及びＲＴの海水についてスタディをした（その速度は、恐らくは血清及び海水中の化学物質のために（図１０）、緩衝液の同様のｐＨの場合と比べて約８倍及び約４倍である）。
[0181]化学論量組成及び密度の影響についても調べた。表２は、ＬＰＣＶＤ膜の化学論量組成がＳｉ３Ｎ３．９であり、一方ＰＥＣＶＤ膜の化学論量組成はＳｉ３Ｎ４．３（ＬＦ）及びＳｉ３Ｎ３．３（ＨＦ）であることを示している。
[0182]図３６ｅ及び図３７は、平均膜密度に対する溶解速度の依存性を示している。その密度は、ＬＰＣＶＤでは３．１ｇ／ｃｍ３であり、ＰＥＣＶＤ−ＬＦでは３．０ｇ／ｃｍ３であり、またＰＥＣＶＤ−ＨＦでは２．５ｇ／ｃｍ３である。この結果は、少なくとも部分的にその有利な化学論量組成及び高密度のためにＬＰＣＶＤ窒化物が最も低い溶解速度を示すことを示唆している。ＰＥＣＶＤ−ＨＦ窒化物は、非化学論量的な化学的性質及び低密度のために最も高速の溶解速度を示している。上で説明した修正反応拡散モデルによって、多孔率の影響の取込みに関する何らかの有用性（近似に関連する制限を受ける）を提供することが可能である。図３６ａ〜ｃの結果から反応定数（ｋ）は、密充填の非晶質窒化物の密度が３．１６ｇ／ｃｍ３であるような修正反応拡散モデルによって、ＬＰＣＶＤ窒化物、ＰＥＣＶＤ−ＬＦ窒化物及びＰＥＣＶＤ−ＨＦ窒化物のそれぞれについて３７℃の緩衝液（ｐＨ７．４）において８．０×１０−８、４．５×１０−７及び４．０×１０−７ｓ−１であることが分かった。
無機層による封入方式
[0183]ゲート及び中間層誘電体としての使用以外に、ケイ素の酸化物及び窒化物は、過渡パッシベーション／封入層と考えることも可能である。これらの材料は、従来のエレクトロニクスにおいて水蒸気の浸透に対する良好なバリア材料としてよく知られている［４、５、３０、３１］。有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスにおけるＰＥＣＶＤ酸化物及び窒化物による封入に関する前出の研究［４、３１］によって、ピンホールなどの欠陥は蒸気や流体の漏れが主たる原因であることが指摘されている。発明者らはここで、ケイ素の酸化物と窒化物の両方から成る多層構造によってこのような欠陥が低減できること、及びこれらの材料を過渡的なエレクトロニクスで使用できることを示す。
[0184]図１９に示したように、複数の異なる層の組み合わせ（すなわちＳｉＯ２とＳｉ３Ｎ４）によって、封入の性能が向上する。異なる材料による複数の層によれば、欠陥が協調性に排除されることにより下にある層を通る水／蒸気の浸透を低減することが可能である［４、３１］。原子層堆積（ＡＬＤ）は、欠陥に由来する影響を低減するための補足的方式がもたらす［３２、３３］。ＰＥＣＶＤ ＳｉＯ２（又は、ＰＥＣＶＤ−ＬＦ Ｓｉ３Ｎ４）とＡＬＤ ＳｉＯ２の２重層は、薄層による場合であっても有効な封入手段を示した（図１９）。ＡＬＤ ＳｉＯ２の単一層の溶解速度は、同じ条件でのＰＥＣＶＤ ＳｉＯ２の場合と同様で３７℃（図３８）の緩衝液（０．１Ｍ、ｐＨ７．４）において０．０８ｎｍ／日である。
[0185]図２０は、いくつかの封入方式で室温の脱イオン水への浸漬に関して蛇紋形のＭｇトレース（約３００ｎｍ）について様々な時点で測定した抵抗値変化を示している。ＡＬＤ ＳｉＯ２（約２０ｎｍ）、ＰＥＣＶＤ ＳｉＯ２又はＳｉ３Ｎ４（約１μｍ）の単一層でのサンプルは、わずか数時間の浸漬後でも抵抗値の上昇を示している。ＰＥＣＶＤ ＳｉＯ２（約５００ｎｍ）とＳｉ３Ｎ４（約５００ｎｍ）の組み合わせではこの時間が約１日まで延びる。ＰＥＣＶＤ ＳｉＯ２及びＳｉ３Ｎ４（約２００ｎｍ／２００ｎｍ／２００ｎｍ／２００ｎｍ／１００ｎｍ／１００ｎｍ、全体厚約１μｍ）の３重層では約１０日まで延びる。ＰＥＣＶＤ ＳｉＯ２／ＡＬＤ ＳｉＯ２（約５００／２０ｎｍ）とＰＥＣＶＤ Ｓｉ３Ｎ４／ＡＬＤ ＳｉＯ２（約５００／２０ｎｍ）の組み合わせではそれぞれ、約５日と約７日という特性時間を示している。これらの結果は、ＡＬＤ ＳｉＯ２層がＰＥＣＶＤ ＳｉＯ２又はＳｉ３Ｎ４と比べてかなり少ない欠陥を有することを示唆している。ＡＬＤ（約２０ｎｍ）の単一層ではＳｉＯ２又はＳｉ３Ｎ４（約１μｍ）の単一層と同様の時間スケールが実現される。ＰＥＣＶＤ ＳｉＯ２とＡＬＤ ＳｉＯ２の組み合わせ使用により寿命の延長が示されるが、ＡＬＤ ＳｉＯ２の単一層自体では過渡的なエレクトロニクスで見られる種類の構造（単純な例としてＭｇ抵抗器（約３００ｎｍ）を有する）を均一に覆うだけの十分な厚さがない。これらの溶解挙動は、この試験構造の機能過渡性に関する２段階の動力学（（ｉ）封入層により第１の時間期間（すなわち、電気的特性の変化が無視できるような安定な動作）が規定される、ｉｉ）Ｍｇにより第２の時間期間（すなわち、機能の急激な分解）が規定される）につながる。図２１の光学式顕微鏡像は、局所欠陥からの水の漏れによってＭｇの溶解が始まり、これが次いで横方向に急速に伝播することを明瞭に示している。これらの結果は、安定動作の時間を増大させるためのこれらの漏れ経路の除去において効率のよい封入方式が決定的に重要であることを示唆している。さらにこれらの無機材料による封入は、ＯＬＥＤデバイスにおける前出の封入スタディで示唆したような生体分解性のポリマーの組み合わせ使用によって改善することが可能である［３１、３４］。
結論
[0186]ここで報告した結果は、過渡的なエレクトロニクスにおけるケイ素の酸化物及び窒化物での加水分解と、温度、ｐＨ膜特性に対するその依存性と、に関する理解の基礎を提供するものである。これらの用途に対するこれらの材料の魅力的な点は、これら材料が従来のエレクトロニクスにおいてすでに十分に開発され且つ広範に使用されていることにある。用途機会は、ゲート及び中間層誘電体からパッシベーション及び封入層までに及ぶのみならず、光起電力又は光エレクトロニクスシステムにおけるウィンドウ層及び反射防止コーティングにまでも及ぶ。
[0187]応用のために、ケイ素の酸化物及び窒化物から成る薄膜の加水分解の動力学に関するスタディ並びにこれらの材料の封入材としての使用について提示した。様々なタイプのケイ素の酸化物及び窒化物の溶解速度を、ｐＨやイオン濃度、溶液の温度及び膜の形態や化学的性質に対する依存性について調べた。酸化物と窒化物から成る複数の異なる薄層に基づいた封入方式によって、単純な過渡電子試験構造で最大１０日間までの水浸透が防止された。
実験上の選択
[0188]ケイ素の酸化物及び窒化物の試験構造：酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の薄層は、すべてシリコンウェハ（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｗａｆｅｒ）上に（１）熱成長（ｔｇ酸化物）（乾式及び湿式酸化）、（２）３５０℃で前駆体ガス（ＰＥＣＶＤ、Ｔｒｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、米国）からのプラズマ増強型化学的気相成長、及び（３）ＳｉＯ２ペレットからの電子ビーム（Ｅビーム）蒸着（９９．９９％、Ｋｕｒｔ Ｊ．Ｌｅｓｋｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ、米国）という３種類の方法で調製した。窒化物は同様のウェハ上に析出させた。膜は、低周波数（ＬＦ、３８０ｋＨｚ）及び高周波数（ＨＦ、１３．５６ＭＨｚ）を用いて３００℃の低圧化学的気相成長（ＬＰＣＶＤ）及びＰＥＣＶＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｎｅｗｐｏｒｔ、英国）によって形成した。すべてのケースにおいて、厚さは約１００ｎｍで制御した。原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）による測定に関する試験構造は、正方形パッドのアレイ（３μｍ×３μｍ×１００ｎｍ）から成り、フォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によって作製した。
[0189]溶解実験：サンプルは室温（ＲＴ）又は生理学的温度（３７℃）のいずれかの温度で異なるｐＨ（ｐＨ７．４〜１２、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、米国）をもつ５０ｍＬの水性緩衝液中に配置させた。スタディにはさらに、３７℃のウシ血清（ｐＨ約７．４、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、米国）及び室温の海水（ｐＨ約７．８）を含めた。すべてのケースにおいてサンプルは、溶液から取り出し、ＤＩ水で洗浄し、さらに厚さの決定のための分光偏光解析法（Ｊ．Ａ．Ｗｏｏｌｄｍａｎ Ｃｏ．Ｉｎｃ．、米国）による測定、及び／又は厚さと表面形態の両方を決定するための原子間力顕微鏡（ＡＦＭ、Ａｓｙｌｕｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＭＦＰ−３Ｄ、米国）による測定を行った。その各々が数時間続くようなこのような測定の後で、サンプルを溶液に戻した。この溶液は１日おきに交換した。
[0190]膜特性の特徴付け：膜密度はＸ線反射率法（ＸＲＲ、Ｘ’ｐｅｒｔ ＭＲＤ Ｓｙｓｔｅｍ、オランダ）を用いて測定した。Ｘ線光電子分光法は、Ａｘｉｓ ＵＬＴＲＡ（英国）からのシステムによって実行した。窒化物の表面酸化を回避するために、緩衝性の酸化物エッチング剤（ＢＯＥ、６：１、Ｔｒａｎｓｅｎｅ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｉｎｃ．、米国）内での数秒間の酸化物除去の少し後で測定を実施した。ＰＥＣＶＤ酸化物とＥビーム酸化物から成る多孔質マイクロ構造のスタディのためには透過電子顕微鏡（ＴＥＭ、ＪＥＯＬ ２０１０Ｆ（Ｓ）ＴＥＭ、米国）を使用した。
[0191]封入試験：Ｍｇの蛇紋トレース（約３００ｎｍ厚）は、ガラス基板上のフォトレジスト（ＡＺ ２０７０、ＭｉｃｒｏＣｈｅｍ、米国）のパターン形成層を用いたＥビーム蒸着及びリフトオフによって規定した。各トレースは次いで、ＰＥＣＶＤ ＳｉＯ２、ＰＥＣＶＤ−ＬＦ Ｓｉ３Ｎ４及びＡＬＤ ＳｉＯ２（Ｓａｖａｎｎａｈ、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｎａｎｏｔｅｃｈ、米国）の様々なオーバーコーティングによって封入した。トレースの両端部にある封入層をＲＩＥによって除去し、水溶液に浸漬させたときに抵抗変化を連続測定できるようにした。
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実施例４ 過渡封入向けのポリ無水物
[0193]いくつかのポリ無水物を、無水物、リンカー及びチオールの様々な組み合わせから調製しており、これを組み合わせてＵＶ光を照射してポリマー化又は硬化反応を開始させた。試薬の組み合わせについて表３に示す。ポリ無水物は、過渡封入の候補を特定するために選別を行った。混合物は、ＵＶ硬化性、膜完全性、離層に対する安定性、及び溶解に対する１日間安定性について試験した。合格結果をＯで示し、またネガティブな結果をＸで示している。これらの結果から、ＵＶ硬化性、良好な膜完全性、離層に対する安定性、及び溶解に対する少なくとも１日間の安定性によって特徴付けられる過渡性の有機封入材にとっての最も有能な候補として混合物７Ａを選定した。
[0194]混合物７Ａの無水物と疎水性鎖化合物（すなわち、チオール）の比は、過渡封入特性が最適化されるように調整した。図３９Ａに示したように、４−ペンタン無水物は、分解性の鎖１つとアルケン末端基２つとを包含し、１，４−ブタンジチオールとの反応が可能である。１，３，５−トリアリル−１，３，５−トリアゼン−２，４，６（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオンは３つのアルケン基を包含し、１，４−ブタンジチオールとの反応が可能である。図３９Ｂは、各コンポーネントの比を示すと共に、疎水性の低下（親水性の上昇）に伴って分解速度が上昇することを示している。この結果は、疎水性封入材と比べて親水性の封入材をより急速に浸透する水において一貫している。
[0195]図３９Ｃ〜Ｅは、１つ又は複数の無水物モノマーと１つ又は複数のチオールモノマーとの混合物を光硬化させることによって形成した追加のポリ無水物封入材料を示している。図３９Ｃは、ポリマー鎖内にリン酸ジエステル基を組み込んだポリ無水物封入材料を示している。リン酸ジエステル基は、ポリマーの塩基及び／又は酵素による分解の受けやすさを上昇させる。図３９Ｄは、ポリマー鎖内にシリルエーテル基を組み込んだポリ無水物封入材料を示している。シリルエーテル基は、ポリマー材料の酸による分解の受けやすさを上昇させる。図３９Ｅは、ポリマー鎖内にエーテル基を組み込んだポリ無水物封入材料を示している。エーテル基は、ポリマー材料の酸による分解の受けやすさを上昇させる。これらの例によって示したように、ある指定の環境下で選択したプログラム可能な過渡性を実現するように適当なポリマー製封入材を合成及び／又は選択することができる。
[0196]図４０は、水透過性試験設定の概要を示している。ガラス基板にマグネシウム導体を付着させると共に、抵抗を時間の関数として監視するため２本の延長した電極を導体の端部にはんだ付けしている。ペトリ皿に配置されたデバイス全体を覆うように７Ａなどの有機の封入材を付着させている。この有機封入材を覆うようにＤＩ水が付加されている。
[0197]図４１は、無機封入材などの他のクラスの材料と比較した有機封入材の性能を時間の経過に伴う導体抵抗変化の関数として示している。Ａ１ＴＸは、１：Ｘモル濃度としてペンタン無水物と１，３，５トリアリル−１，３，５トリアゼン−２，４，６（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）トリオンとを組み合わせることによって合成したポリ無水物である。（ＳｉＯ２／ＳｉＮ）Ｘ３は、酸化ケイ素と窒化ケイ素（ＳｉＯ２／ＳｉＮ／ＳｉＯ２／ＳｉＮ／ＳｉＯ２／ＳｉＮ）の３重層が多層重なっていることを表している。ＰＤＭＳはポリ（ジメチルシロキサン）である。ＢＣＢはビスベンゾシクロブテンであり、分解性の有機と無機の封入材を比較するための非分解性のポリマーである。Ａ１Ｔ４は、ポリ無水物クラス中で最も低い水浸透を有していた。無機と有機の封入（（ＳｉＯ２／ＳｉＮ）Ｘ３＋Ａ１Ｔ４）を組み合わせることによって最良の結果が得られた（約２７日）。複数の層が、前の層の欠陥を覆うために役立つと共に、水浸透に抗するより良好な性能を有していた。本実施例では、無機層を析出させるステップを２００〜３５０℃で行っており、有機層は化学的及び／又は物理的変態を伴わずにこれに耐えることができない。したがって有機層は無機層ほど脆くないため、先ず無機層を付着させ、力学的緩衝層として有機層を付与している。
[0198]一実施形態において無機と有機の多層封入は、有機・無機の交互配置層を含むことがある。例えば第１の有機層が電子デバイスを覆うことがある。この有機層は共形とすること、及び／又は電気絶縁体とすることがある。第２の封入層は第１の有機層の上に付着させており、水の透過性を低減するために無機層とすることがある。第３の封入層は、第２の封入層の上に付着させており、例えば下にある無機層のピンホールや欠陥を埋めるために有機層とすることがある。
[0199]一実施形態において、無機と有機の多層封入は有機・無機の交互配置デバイスを含むことがある。例えば、電子デバイスを覆うように無機層を付着させることがある。この無機層は、共形とすること及び／又は電気絶縁体とすることがある。第２の封入層は、第１の無機層の上に付着させており、例えば第１の無機層にあるピンホールや欠陥を埋めるための有機層とすることがある。第３の封入層は、第２の封入層の上に付着させており、例えば水の透過性を低減するために無機層とすることがある。
[0200]代替的な実施形態において、無機と有機の多層封入スタックは、隣り合う有機層と直に接触した有機層、及び／又は隣り合う無機層と直に接触した無機層を含むことがある。
[0201]一実施形態において多層封入スタックは、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１２、１５、２０以上の層を含む。
[0202]図４２Ａ〜Ｃは、ｐＨ５．７（正方形）、ｐＨ７．４（円）及びｐＨ８（三角形）をもつ緩衝液中の３つのポリ無水物（Ａ１Ｔ１、Ａ１Ｔ２、Ａ１Ｔ４）の溶解速度を示している。ポリ無水物の溶解速度は、酸性で最も大きく、且つ塩基性で最も小さかった。Ａ１Ｔ４は、水透過性が低いが（図４１）無水物が低濃度であるため溶解速度は緩やかである。
援用及び変形例に関する記述
[0203]例えば発行若しくは付与された特許若しくは同等物を含む特許文献、特許出願公開、及び非特許文献又は他の原資料等、本願全体に引用するすべての参考文献は、各参考文献が本願の開示内容と少なくとも部分的に矛盾しない範囲で、個別援用の如く、そのすべてを本明細書に援用する（例えば、部分的に矛盾する参考文献は、その部分的に矛盾する部分を除いて援用する）。
[0204]以下の参考文献は概して、可撓性及び／又は伸縮性の半導体材料及びデバイスに関連している。それぞれを、参照によってそのすべてを本明細書に援用する：２０１０年５月１２日に出願された米国特許出願第１２／７７８，５８８号、２００５年６月２日に出願され、２００５年１２月２２日に国際公開第２００５／１２２２８５号として公開された国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ０５／１９３５４号、２０１０年３月１２日に出願された米国特許仮出願第６１／３１３，３９７号、２００７年９月６日に出願され、２００８年７月３日に第２００８／０１５７２３５号として公開された米国特許出願第１１／８５１，１８２号、及び２００７年９月６日に出願され、２００８年３月１３日に国際公開第２００８／０３０９６０号として公開された国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ０７／７７７５９号。
[0205]以下の参考文献は概して、生体再吸収性の基板及び生体再吸収性の基板を作製する方法に関連している。それぞれを、参照によってそのすべてを本明細書に援用する：２００３年６月２４日出願された国際出願ＰＣＴ／ＵＳ０３／１９９６８号、２００４年１月７日に出願された国際出願ＰＣＴ／ＵＳ０４／０００２５５号、２００４年４月１２日に出願された国際出願ＰＣＴ／ＵＳ０４／１１１９９号、２００５年６月１３日に出願された国際出願ＰＣＴ／ＵＳ０５／２０８４４号、及び２００６年７月２８日に出願された国際出願ＰＣＴ／ＵＳ０６／０２９８２６号。
[0206]以下の参考文献は一般に、過渡電子デバイスに関するものである。それぞれ２０１２年９月２１日に出願された米国特許出願第１３／６２４，０９６号及び国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１２／０５６５３８の各々を参照によりその全体を本明細書に組み入れるものとする。
[0207]本明細書に採用した用語及び表現は、説明の用語として使用しており、何ら制限を与えるものではない。また、このような用語及び表現の使用によって、図示及び記載した特徴又はその一部の如何なる均等物も除外することを意図しておらず、特許請求の範囲に係る本発明の範囲内で種々改良が可能であることが認識される。したがって、好適な実施形態、例示的な実施形態、及び任意選択としての特徴により本発明を具体的に開示したものの、当業者であれば、本明細書に開示の概念を改良及び変形可能であり、このような改良及び変形についても、添付の特許請求の範囲により規定される本発明の範囲内にあるものと考え得ることが了解されるべきである。本明細書に提供の具体的な実施形態は、本発明の有用な実施形態の例であり、当業者には、本明細書に記載のデバイス、デバイスコンポーネント、及び方法ステップの多くの変形例を用いて本発明を実行可能であることが明らかとなるであろう。当業者には明らかとなろうが、方法及び当該方法に有用なデバイスは、任意選択としての多くの構成及び処理要素並びにステップを含むことができる。
[0208]本明細書において、置換基群を開示している場合は、当該群要素の任意の異性体、鏡像体、及びジアステレオマーを含めて、当該群及びすべての下位群のすべての個別要素を別個に開示していることが了解される。本明細書において、マーカッシュ群等の分類を用いている場合は、当該群のすべての個別要素及び当該群に可能なすべての組み合わせ及び副組み合わせが本開示に個別に含まれることを意図している。本明細書において、例えば化学式又は化学名にて、特定の異性体、鏡像体、又はジアステレオマーが指定されずに化合物が記載されている場合、その記載は、個別又は任意の組み合わせで記載の当該化合物の各異性体及び鏡像体を含むことを意図している。また、特別の定めのない限り、本明細書に開示の化合物のすべての同位体異形は、本開示に包含されるものである。例えば、開示の分子中の１つ又は複数の任意の水素は、重水素又は三重水素で置換可能であることが了解されよう。分子の同位体異形は一般的に、当該分子の分析及び当該分子又はその使用に関する化学的及び生物学的研究における基準として有用である。このような同位体異形を作製する方法は、当技術分野において既知である。化合物の具体名は、例示的なものである。当業者であれば、同じ化合物に別の名称を付与可能であることが知られているためである。
[0209]以下の参考文献は概して、電子デバイスを作製する製造方法、構造、及びシステムに関連しており、本願の開示内容と矛盾しない範囲で本明細書に援用する。
[0210]本明細書及び添付の特許請求の範囲において、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈上の別段の明確な指示がない限り、複数形も含むことに留意する必要がある。したがって、例えば、「ａ ｃｅｌｌ」と言及している場合は、複数のこのような細胞（ｃｅｌｌ）及び当業者が把握しているその均等物等を含む。同様に、本明細書においては、用語「ａ」（又は、「ａｎ」）、「１つ又は複数の（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ）」、及び「少なくとも１つの（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」を区別なく使用可能である。また、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「具備する（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及び「有する（ｈａｖｉｎｇ）」についても区別なく使用可能である。表現「請求項ＸＸ〜ＹＹのいずれか一項に記載の（ｏｆ ａｎｙ ｏｆ ｃｌａｉｍｓ ＸＸ−ＹＹ）」（ＸＸ及びＹＹは、請求項番号を表す）は、選択方式の多項従属請求項を提供することを意図しており、いくつかの実施形態においては、表現「ａｓ ｉｎ ａｎｙ ｏｎｅ ｏｆ ｃｌａｉｍｓ ＸＸ−ＹＹ」に置き換え可能である。
[0211]別段の規定のない限り、本明細書に用いるすべての技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者が一般的に理解しているものと同じ意味を有する。本発明の実施及び試験においては、本明細書に記載したものと同様又は均等な任意の方法及び材料を使用可能であるが、ここでは好適な方法及び材料を記載している。本明細書においては、先行発明を理由として、本発明がこのような開示に先行する権利が与えられていないことが了解されているものと解釈すべきではない。
[0212]例えば整数の範囲、温度の範囲、時間の範囲、組成の範囲、又は濃度の範囲等、本明細書において範囲を与えている場合はいつでも、すべての中間範囲及び部分的範囲のほか、与えられた範囲に含まれるすべての個別値が本開示に含まれることを意図している。本明細書において、範囲は、当該範囲の終点値として与えられた値を明確に含む。本明細書において、範囲は、当該範囲のすべての整数値を明確に含む。例えば、１〜１００という範囲は、１及び１００という終点値を明確に含む。本明細書の記述に含まれるある範囲又は部分的範囲の任意の部分的範囲又は個別値は、特許請求の範囲から除外可能であることが了解されよう。
[0213]本明細書において、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、「具備する（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、又は「特徴とする（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ）」と同義であるため区別なく使用可能であり、包含的すなわちオープンエンドであるため付加的な列挙されていない要素又は方法ステップを除外しない。本明細書において、「から成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」は、特許請求の範囲の要素に指定されていない如何なる要素、ステップ、又は成分も除外する。本明細書において、「から本質的に成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」は、特許請求の範囲の基本的及び新規な特性に対して実質的な影響を及ぼさない材料又はステップを除外しない。本明細書の如何なる場合も、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「から本質的に成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」、及び「から成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」はそれぞれ、その他２つの用語のいずれかと置き換え可能である。本明細書において説明的に記載した本発明は、本明細書に具体的に開示されていない如何なる（１つ又は複数の）要素、限定がなくても、適切に実施可能である。
[0214]当業者には当然のことながら、具体的に例示されていない出発物質、生物材料、試薬、合成方法、精製方法、分析方法、検査方法、及び生物学的方法は、必要以上の実験を行うことなく本発明の実施に採用可能である。このような任意の材料及び方法に関して当技術分野で既知のすべての機能的均等物は、本発明に含まれるものである。上記採用した用語及び表現は、説明の用語として使用しており、何ら制限を与えるものではない。また、このような用語及び表現の使用によって、図示及び記載した特徴又はその一部の如何なる均等物も除外することを意図しておらず、特許請求の範囲に係る本発明の範囲内で種々改良が可能であることが認識される。したがって、好適な実施形態及び任意選択としての特徴により本発明を具体的に開示したものの、当業者であれば、本明細書に開示の概念を改良及び変形可能であり、このような改良及び変形についても、添付の特許請求の範囲により規定される本発明の範囲内にあるものと考え得ることが了解されるべきである。

Claims (28)

  1. 基板と、
    前記基板により支持された１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントであり、溶媒に溶解可能な材料を単独で含んだ１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントと、
    前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントを少なくとも部分的に封入する封入材層と、
    を備えた過渡電子デバイスであって、
    前記基板及び前記封入材層が、外部刺激に反応して選択的に除去可能な無機材料であって、溶媒に溶解可能な無機材料を単独で含み、
    前記刺激は、前記溶媒への曝露であり、
    前記溶媒への前記曝露が、前記基板、前記封入材層又はこれら両者の少なくとも部分的な除去を開始させ、
    前記外部刺激に応答した前記基板、前記封入材層又はこれら両者の少なくとも部分的な除去が前記外部刺激に応答して事前選択の時点又は事前選択の速度で前記過渡電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらす前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも部分的な変態を開始させ、前記プログラム可能な変態が前記過渡電子デバイスの第１の条件から第２の条件への機能の変化をもたらし、
    前記基板、前記封入材層又はこれら両者の前記少なくとも部分的な除去が前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントを前記外部刺激に対して曝露させ、これにより前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの前記少なくとも部分的な変態を開始させている、過渡電子デバイス。
  2. 前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントが、１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント、１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント、又は１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント及び１つ若しくは複数の金属導体コンポーネントを備えた、請求項１に記載の過渡電子デバイス。
  3. 前記基板及び前記封入材層が全体的に無機の構造又は無機と有機の複合構造を単独で含む、請求項１又は２に記載の過渡電子デバイス。
  4. 前記全体的に無機の構造が、ＳｉＯ２、スピンオンガラス、Ｍｇ、Ｍｇ合金、Ｆｅ、Ｗ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、Ｓｉ３Ｎ４及びＭｇＯのうちの１つ又は複数を含む、請求項３に記載の過渡電子デバイス。
  5. 前記無機と有機の複合構造が、前記能動又は受動電子デバイスコンポーネントに隣接する第１の表面と有機層に隣接する第２の表面とを有する無機層を含む、又は、前記能動又は受動電子デバイスコンポーネントに隣接する第１の表面と前記無機層に隣接する第２の表面とを有する有機層を含む、請求項３に記載の過渡電子デバイス。
  6. 前記無機層が、ＳｉＯ２、スピンオンガラス、Ｍｇ、Ｍｇ合金、Ｆｅ、Ｗ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、Ｓｉ３Ｎ４及びＭｇＯのうちの１つ又は複数を含み、且つ前記有機層が、ポリ無水物及びポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）のうちの１つ又は複数を含む、請求項５に記載の過渡電子デバイス。
  7. 前記デバイスが全体的に無機のデバイスであり、前記能動又は受動電子デバイスコンポーネント、前記基板及び前記封入材層がそれぞれ、単独で全体的に１つ又は複数の無機材料から構成される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の過渡電子デバイス。
  8. 前記基板、前記封入材層又はこれら両者が、前記外部刺激に応答して事前選択の過渡性プロファイルを単独で有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の過渡電子デバイス。
  9. 前記基板、前記封入材層又はこれら両者の前記選択的に除去可能な無機材料が、金属、金属酸化物、セラミック、これらの組み合わせ、結晶質材料、非晶質材料、これらの組み合わせ、単結晶材料、多結晶材料、ドープした結晶質材料、ガラス、薄膜、コーティング、箔、これらの任意の組み合わせ、ナノ構造層又はマイクロ構造層を単独で含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の過渡電子デバイス。
  10. 前記基板、前記封入材層又はこれら両者の前記選択的に除去可能な無機材料が、Ｍｇ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｚｎ、その合金、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ｎ４Ｓｉ３又はＳｉＣ、スピンオンガラス、溶液処理可能なガラス、生体適合性材料、生体不活性材料又は生体適合性材料と生体不活性材料の組み合わせを単独で含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の過渡電子デバイス。
  11. 前記基板、前記封入材層又はこれら両者が、前記選択的に除去可能な無機材料を含む１つ又は複数の薄膜、コーティング又は箔を含んだ多層構造を単独で含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の過渡電子デバイス。
  12. 前記基板、前記封入材層又はこれら両者が、多層形状を有する無機と有機の複合構造を単独で含む、請求項１１に記載の過渡電子デバイス。
  13. 前記多層構造が、１つ又は複数の電気絶縁層、バリア層又はこれらの任意の組み合わせをさらに含み、
    前記１つ又は複数の電気絶縁層又はバリア層が、前記１つ又は複数の薄膜、コーティング又は箔との物理的な接触、電気的な接触又はこれら両者によって設けられている、又は、
    前記１つ又は複数の電気絶縁層又はバリア層が前記多層構造の外部層を含むか、或いは前記１つ又は複数の電気絶縁層又はバリア層が前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントと物理的に接触又は電気的に接触して前記多層構造の内部層を含む、又は、
    前記１つ又は複数の電気絶縁層又はバリア層が、ポリマー、絶縁セラミック、ガラス、ＳｉＯ２、スピンオンガラス、ＭｇＯ又はこれらの任意の組み合わせを含む、請求項１１に記載の過渡電子デバイス。
  14. 前記多層構造が、第１の電気絶縁層又はバリア層と物理的に接触した第１の側面を有する金属箔又は金属薄膜を含み、
    前記第１の電気絶縁層又はバリア層が前記多層構造の外部層であるか、或いは前記第１の電気絶縁層又はバリア層が前記能動又は受動電子デバイスコンポーネントと物理的に接触又は電気的に接触した前記多層構造の内部層である、又は、
    前記第１の電気絶縁層又はバリア層が、ポリマー層若しくはコーティング、金属酸化物層若しくはコーティング、ガラス層若しくはコーティング、又はこれらの任意の組み合わせを含む、
    前記多層構造が第２の電気絶縁層又はバリア層と接触してコーティングされた第２の側面を有する前記金属箔又は金属薄膜を含む、又は、
    前記金属箔又は金属薄膜が前記第１の電気絶縁層又はバリア層と前記第２の電気絶縁層又はバリア層の間に設けられている、請求項１１に記載の過渡電子デバイス。
  15. 前記基板及び前記封入材層が、１ｍｓ〜５年の範囲から選択された時間間隔にわたる前記基板又は前記封入材層の０．０１％〜１００％の除去によって特徴付けられる、又は、０．０１ｎｍ／日〜１００ミクロンｓ−１の範囲で選択された速度で前記基板又は前記封入材層の平均厚さを低減することによって特徴付けられる事前選択の過渡性プロファイルを単独で有する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の過渡電子デバイス。
  16. 前記基板及び前記封入材層が、前記外部刺激に応答した前記基板、前記封入材層又はこれら両者の前記少なくとも部分的な除去に先立って、０．０１％〜９９．９％の範囲から選択された多孔率、０．０１％〜１００％の範囲から選択された結晶度、又は、バルクと比較して０．０１％〜１００％の範囲から選択された密度を単独で有する、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の過渡電子デバイス。
  17. 前記選択的に除去可能な無機材料の厚さがゼロに至るまでの時間が次式によって提供され、

    上式において、ｔｃは臨界時間であり、ρｍは材料の質量密度であり、Ｍ（Ｈ２Ｏ）は水のモル質量であり、Ｍ（ｍ）は材料のモル質量であり、ｈ０は材料の初期厚さであり、Ｄは水の拡散率であり、ｋは溶解反応の反応定数であり、ｗ０は水の初期濃度であり、ここでｋは１×１０５ｓ−１〜１×１０−１０ｓ−１の範囲から選択された値を有する、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の過渡電子デバイス。
  18. 前記基板、前記封入材層又はこれら両者が、前記外部刺激に応答した前記基板、前記封入材層又はこれら両者の前記少なくとも部分的な除去に先立って、水に対して実質的に不浸透性である、周囲に対する正味漏れ電流を０．１μＡ／ｃｍ２以下に制限している、又は、水性又は非水性溶媒に曝露されたときに１０％以下の体積増加を受ける、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の過渡電子デバイス。
  19. 前記薄膜、コーティング又は箔が、前記外部刺激に応答した前記基板、前記封入材層又はこれら両者の前記少なくとも部分的な除去に先立って、前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの上又は下に１０００μｍ以下の平均厚さを有する、請求項１１に記載の過渡電子デバイス。
  20. 前記基板、前記封入材層又はこれら両者が、前記外部刺激に応答した前記基板、前記封入材層又はこれら両者の前記少なくとも部分的な除去に先立って、０．１μｍ〜１０００μｍの範囲から選択された厚さ、０．５ＫＰａ〜１０ＴＰａの範囲で選択される平均ヤング率、１×１０−４Ｎｍ以下の正味撓み剛性、又は、１×１０８ＧＰａμｍ４以下の正味曲げ剛性を単独で有する、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の過渡電子デバイス。
  21. 前記基板、前記封入材層又はこれら両者が、電磁波スペクトルの可視光領域又は赤外光領域において少なくとも部分的に光学的に透明である、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の過渡電子デバイス。
  22. 前記基板、前記封入材層又はこれら両者が、物理的気相成長、化学的気相成長、スパッタリング、原子層堆積、電気化学析出、スピンキャスティング、電気流体力学的ジェット式印刷、スクリーン印刷、又はこれらの任意の組み合わせを介して作成されている、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の過渡電子デバイス。
  23. 前記基板、前記封入材層又はこれら両者が、前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの外部面積又は内部面積に関して１％〜１００％の範囲から選択された百分率をカバーする又は百分率に対応する、又は、
    前記基板、前記封入材層又はこれら両者が、前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの外部面積又は内部面積に関する１０％以上をカバーする又は１０％以上に対応する、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の過渡電子デバイス。
  24. 前記１つ又は複数の無機半導体コンポーネントが、多結晶半導体材料、単結晶半導体材料、ドープした多結晶若しくは単結晶半導体材料、Ｓｉ、Ｇａ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ又はこれらの任意の組み合わせを含む、請求項２に記載の過渡電子デバイス。
  25. 前記１つ又は複数の金属導体コンポーネントが、Ｍｇ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｚｎ又はその合金を含む、請求項２に記載の過渡電子デバイス。
  26. 前記１つ若しくは複数の無機半導体コンポーネント、１つ若しくは複数の金属導体コンポーネント、又はこれら両者が、トランジスタ、ダイオード、増幅器、マルチプレクサ、発光ダイオード、レーザ、フォトダイオード、集積回路、センサ、温度センサ、電気化学セル、サーミスタ、ヒータ、抵抗性ヒータ、アンテナ、電池、エネルギー蓄積システム、アクチュエータ、ナノエレクトロメカニカルシステム若しくはマイクロエレクトロメカニカルシステム、及びアクチュエータやそのアレイから成る群より選択される電子デバイスのコンポーネントを備える、請求項２に記載の過渡電子デバイス。
  27. 前記デバイスが、通信システム、フォトニックデバイス、センサ、光電子デバイス、バイオメディカルデバイス、温度センサ、光検出器、光起電力デバイス、ひずみゲージ、撮像システム、ワイヤレス送信機、電気化学セル、アンテナ、電池、エネルギー蓄積システム、アクチュエータ、ナノエレクトロメカニカルシステム又はマイクロエレクトロメカニカルシステムである、請求項１〜２６のいずれか一項に記載の過渡電子デバイス。
  28. 基板と、
    前記基板により支持された１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントであり、溶媒に溶解可能な材料を単独で含んだ１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントと、
    前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントを少なくとも部分的に封入する封入材層と、
    を備えた過渡電子デバイスであり、
    前記基板及び前記封入材層が、外部刺激に反応して選択的に除去可能な無機材料であって、溶媒に溶解可能な無機材料を単独で含み、
    前記刺激は、前記溶媒への曝露であり、
    前記溶媒への前記曝露が、前記基板、前記封入材層又はこれら両者の少なくとも部分的な除去を開始させ、
    前記外部刺激に応答した前記基板、前記封入材層又はこれら両者の少なくとも部分的な除去が前記外部刺激に応答して事前選択の時点又は事前選択の速度で前記過渡電子デバイスのプログラム可能な変態をもたらす前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントの少なくとも部分的な変態を開始させ、前記プログラム可能な変態が前記過渡電子デバイスの第１の条件から第２の条件への機能の変化をもたらす、過渡電子デバイスを用意するステップと、
    前記１つ又は複数の能動又は受動電子デバイスコンポーネントを前記外部刺激に対して曝露させ、これにより前記過渡電子デバイスの前記プログラム可能な変態をもたらすような前記基板又は封入材層の前記少なくとも部分的な除去がもたらされるように前記過渡電子デバイスを前記外部刺激に対して曝露させるステップと、
    を含む過渡電子デバイスを用いる方法。
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