JPH0940934A - Material for electronic device - Google Patents

Material for electronic device

Info

Publication number
JPH0940934A
JPH0940934A JP6938696A JP6938696A JPH0940934A JP H0940934 A JPH0940934 A JP H0940934A JP 6938696 A JP6938696 A JP 6938696A JP 6938696 A JP6938696 A JP 6938696A JP H0940934 A JPH0940934 A JP H0940934A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon
electronic device
biopolymer
type silicon
crystal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6938696A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Miki
明 三城
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to JP6938696A priority Critical patent/JPH0940934A/en
Publication of JPH0940934A publication Critical patent/JPH0940934A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Micromachines (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a material for a minute electronic device which is used in an in-vivo environment and does not allow the adsorption and flocculation of bioprotein on its surface by installing a silicon crystal having a low electric resistance on the surface to control the electric charge on it. SOLUTION: This material is used for a minute electronic device (e.g. a micromachine or a nanomachine) used in an in-vivo environment, and the electric charge of the surface of the material is controlled according to the net charge of a biopolymer or a biotissue (specifically protein) so that the adsorption and flocculation of bioprotein on the surface are inhibited. A minute machine made by using a silicon substrate causes a specific adsorption reaction (electrostatic interaction) with a polymer in a living body; however, the adsorption reaction can be inhibited by using a silicon crystal having its surface doped with a group V element when the net charge of the living body is negative or doped with a group III element when the net charge is positive.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロマシンお
よびナノマシン等の微少電子装置を構成するための材料
に関し、特に、生体内等の生体高分子および/または生
体組織が存在する環境下で用いる微少電子装置を構成す
るための材料に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a material for forming a microelectronic device such as a micromachine and a nanomachine, and in particular, a microelectronic used in an environment in which a biopolymer and / or a tissue of a living body exists. It relates to materials for constructing the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、マイクロマシンあるいはナノマシ
ン(以下M&Nマシンと略記)と呼ばれる微小機械によ
り、非常に高感度でかつ微小なセンサや、生体組織内で
細胞等の除去や治療作業を行なうロボットを実現させよ
うという研究が盛んに行なわれている。M&Nマシンは
最近の半導体、特にシリコン集積回路のプロセス技術、
特に微細加工技術の飛躍的な進歩によりその実現性が期
待されているものである。そして、半導体のうちでも、
特にシリコンは微細加工のためのプロセス技術が発達し
ていること、機械的特性に優れていること、集積回路を
内蔵することによってワンチップ化・微細化が可能にな
ること、等の理由によって、シリコンを用いた機械の小
型化・高性能化が特に期待されている。
2. Description of the Related Art In recent years, a micromachine called a micromachine or a nanomachine (hereinafter abbreviated as M & N machine) has realized a very sensitive and minute sensor, and a robot for removing cells and treating in living tissue. There is a lot of research going on. M & N machine is the process technology of recent semiconductor, especially silicon integrated circuit,
In particular, the feasibility is expected due to the remarkable progress of the fine processing technology. And among semiconductors,
In particular, silicon has advanced process technology for microfabrication, has excellent mechanical characteristics, and has a built-in integrated circuit that enables one-chip and miniaturization. The miniaturization and high performance of machines using silicon are particularly expected.

【0003】M&Nマシンのセンサへの用途としては、
圧力センサ、加速度センサ、温度センサ、流量計、化学
分析用イオンセンサ等が考案されている。このうち、圧
力センサへの適用例を図11に示す[文献;江刺:“半
導体マイクロメカニカルマシーニングとセンサ”センサ
技術、5巻、P.114(昭和60年)]。図11に示
す例では、シリコン基板50の裏面側を異方性エッチン
グにより薄く加工し、ダイヤフラム51を形成してい
る。さらにシリコンダイヤフラム51の表面にはポリシ
リコンで作製した歪検出用ゲージ52が設置されてい
る。このもののダイヤフラム51に圧力を印加すると、
圧力の大きさに比例してダイヤフラム51が撓み、ダイ
ヤフラム51上のポリシリコン歪ゲージ52の抵抗値が
変化する。この変化を電極53を介してブリッジ回路で
検出して圧力値を知る仕組みになっている。図11の例
に示したように、M&Nセンサの作製においてはシリコ
ン基板の微細加工プロセス技術が重要となることがわか
る。
[0003] Applications of M & N machines to sensors include:
A pressure sensor, an acceleration sensor, a temperature sensor, a flow meter, an ion sensor for chemical analysis, and the like have been devised. Among these, an example of application to a pressure sensor is shown in FIG. 11 [Reference; Esashi: “Semiconductor Micromechanical Machining and Sensor”, Sensor Technology, Vol. 114 (Showa 60)]. In the example shown in FIG. 11, the back surface side of the silicon substrate 50 is thinly processed by anisotropic etching to form the diaphragm 51. Further, a strain detecting gauge 52 made of polysilicon is installed on the surface of the silicon diaphragm 51. When pressure is applied to the diaphragm 51 of this thing,
The diaphragm 51 bends in proportion to the magnitude of the pressure, and the resistance value of the polysilicon strain gauge 52 on the diaphragm 51 changes. This change is detected by a bridge circuit via the electrode 53 to know the pressure value. As shown in the example of FIG. 11, it is understood that the microfabrication process technology of the silicon substrate is important in manufacturing the M & N sensor.

【0004】次に、M&Nマシンによる生体内での作業
ロボットについて説明する。これについては未だ実現さ
れた例はないが、1つの試みとして、自走ロボットの移
動用の足として適用することを狙ったアレイ型カンチレ
バーアクチュエータについて説明する。図12にその概
略を示す[文献;N. Takeshima and H. Fujita:“Poly
imide Bimorph Actuators for a Ciliary Motion Syste
m ”1991 ASME WinterMeeting, DSC-Vol32 (Micromech
anical Sensors, Actuators, and Systems ), pp.203-
209. ]。図12に示す例は、シリコン基板上に熱膨張
係数の異なる2種類の薄膜を積層し、このものの垂直方
向における変位によって基板を走行させようとするもの
である。図12において、シリコン基板60上には2種
類の熱膨張係数の異なるポリイミド薄膜61および62
が、ニクロム配線63(ヒータとして働く)を挟むよう
にして積層されており、これがシリコン基板60と中空
部64を介して隔離されることにより、カンチレバーと
して機能する。このカンチレバーは、初期状態では残留
応力のため片方に反っているが、中央のニクロム配線6
3に電流を流すことにより発熱し、その結果、バイメタ
ルのように反対方向に変位する。この運動を連続的に行
なうことによって、生体中を自由に動き回る人工微小ロ
ボットを実現させようとするものである。
Next, an in-vivo working robot using an M & N machine will be described. Although this has not been realized yet, as one attempt, an array type cantilever actuator aiming to be applied as a moving foot of a self-propelled robot will be described. Figure 12 shows the outline [Reference; N. Takeshima and H. Fujita: "Poly.
imide Bimorph Actuators for a Ciliary Motion Syste
m ”1991 ASME WinterMeeting, DSC-Vol32 (Micromech
anical Sensors, Actuators, and Systems), pp.203-
209.]. In the example shown in FIG. 12, two kinds of thin films having different thermal expansion coefficients are laminated on a silicon substrate, and the substrate is made to run by the displacement of the thin films in the vertical direction. In FIG. 12, two types of polyimide thin films 61 and 62 having different thermal expansion coefficients are provided on a silicon substrate 60.
Are laminated so as to sandwich the nichrome wiring 63 (which functions as a heater) therebetween, and by being separated from the silicon substrate 60 via the hollow portion 64, they function as a cantilever. This cantilever is warped to one side due to residual stress in the initial state, but the nichrome wiring 6 in the center
Heat is generated by passing an electric current through 3, and as a result, it is displaced in the opposite direction like a bimetal. By carrying out this motion continuously, it is intended to realize an artificial micro robot that freely moves around in the living body.

【0005】以上に示したものはM&Nマシンのほんの
一例であるが、ここで示したもの以外のものについて
も、基本となる技術は、シリコン基板を主として用いた
微細加工プロセスによって微小な人工システムを実現さ
せようとするものである。
Although the above is only one example of an M & N machine, the basic technology of the other than the one shown here is to create a minute artificial system by a fine processing process mainly using a silicon substrate. It is intended to be realized.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】シリコンを主たる半導
体基板として用いるM&Nマシンでは、上述したように
生体内および生体内に類似の環境下で、種々のセンシン
グ、生体物質の除去、外科的治療を行なうことを目的と
しているが、シリコン基板よりなるこれらM&Nマシン
を長時間生体内および生体内と類似の環境下に浸漬して
おくと、生体構成物質である蛋白質等の分子がシリコン
表面に吸着し、凝集することが明らかとなった。このよ
うな、生体高分子の吸着・凝集がシリコン表面で発生す
ると、M&Nマシンの運動機能およびセンシング機能を
著しく低下させてしまい、十分に生体内で機能させるこ
とが不可能となってしまう。
As described above, in the M & N machine using silicon as the main semiconductor substrate, various sensing, removal of biological substances, and surgical treatment are performed in the living body and in the environment similar to the living body. However, when these M & N machines made of silicon substrates are immersed in a living body and an environment similar to the living body for a long time, molecules such as proteins, which are biological constituents, are adsorbed on the silicon surface. It became clear that they aggregated. When such biopolymer adsorption / aggregation occurs on the silicon surface, the movement function and the sensing function of the M & N machine are significantly deteriorated, and it becomes impossible to sufficiently function in the living body.

【0007】そこで本発明の一つの目的は、生体高分子
等の生体構成成分の吸着および凝集が起こりにくい電子
装置用材料を提供することである。
Therefore, one object of the present invention is to provide a material for electronic devices in which adsorption and aggregation of biological constituents such as biopolymers do not easily occur.

【0008】本発明のさらなる目的は、シリコンを主た
る半導体基板として用いるM&Nマシン等の電子装置の
ため、生体高分子等の生体構成成分の吸着および凝集が
起こりにくいシリコン材料を提供することである。
A further object of the present invention is to provide a silicon material which is less likely to adsorb and agglomerate biological constituents such as biopolymers for electronic devices such as M & N machines which use silicon as a main semiconductor substrate.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に従う電子装置用
材料は、生体高分子および/または生体組織を含む環境
下で用いる電子装置を構成するための材料であって、該
環境下における生体高分子および/または生体組織の有
する実効静電荷に応じて価電子制御された表面を有し、
それにより、該表面に対する生体高分子および/または
生体組織の吸着および凝集が抑制されることを特徴とす
る。
A material for an electronic device according to the present invention is a material for constituting an electronic device used in an environment containing a biopolymer and / or a biological tissue, and has a biological height in the environment. It has a surface whose valence electrons are controlled according to the effective electrostatic charge of the molecule and / or biological tissue,
Thereby, adsorption and aggregation of biopolymers and / or biological tissues on the surface are suppressed.

【0010】本発明に従う電子装置用材料は、たとえ
ば、所定の材料に価電子制御のための不純物元素を添加
したものであり、かつ所定の材料における不純物元素の
濃度が、所定の材料の内部よりも、生体高分子および/
または生体組織と接触すべき表面部分において高くされ
ているものとすることができる。
The electronic device material according to the present invention is, for example, a predetermined material to which an impurity element for controlling valence electrons is added, and the impurity element concentration in the predetermined material is higher than that in the predetermined material. Also biopolymers and /
Alternatively, it may be raised in the surface portion to be brought into contact with the living tissue.

【0011】本発明に従う電子装置用材料は、特に、マ
イクロマシンまたはナノマシンに適用することができ
る。マイクロマシンは、半導体の微細加工技術(μmレ
ベル)を用いて、主としてシリコン基板を用いて作製さ
れた微小機械であり、各種センサ、ロボット等に適用さ
れるものである。ナノマシンは、マイクロマシンの微細
加工レベルをさらに引上げ、nmレベルの領域まで至ら
しめたものである。このレベルのマシンでは、分子レベ
ルでの作業も可能となる。
The material for electronic devices according to the invention can be applied in particular to micromachines or nanomachines. The micromachine is a micromachine manufactured mainly by using a silicon substrate by using a semiconductor microfabrication technology (micrometer level), and is applied to various sensors, robots and the like. Nanomachines are those that have raised the level of microfabrication of micromachines to the level of the nm level. With this level of machine, it is possible to work at the molecular level.

【0012】本発明に従う電子装置用材料は、不純物元
素がドーピングされた半導体結晶から構成することがで
きる。半導体には、シリコン、ゲルマニウム等の単体の
もの、GaAs、CdS等の化合物のもの等が含まれ
る。また本発明の材料は、たとえば不純物元素のドーピ
ングによる価電子制御が可能なものであれば、その他の
材料から構成することもでき、たとえば、チタン酸バリ
ウム、チタン酸ストロンチウム等の強誘電体材料で構成
することもできる。さらに、価電子制御のため、本発明
の材料はPN接合部を有することができる。PN接合を
有する半導体材料は、本発明に適用することができる。
The electronic device material according to the present invention may be composed of a semiconductor crystal doped with an impurity element. The semiconductor includes a simple substance such as silicon and germanium and a compound such as GaAs and CdS. Further, the material of the present invention may be composed of other materials as long as the valence electrons can be controlled by doping with an impurity element, for example, a ferroelectric material such as barium titanate or strontium titanate. It can also be configured. Moreover, for valence electron control, the material of the present invention can have a PN junction. A semiconductor material having a PN junction can be applied to the present invention.

【0013】本発明を構成する材料として特に好ましい
ものはシリコン結晶である。シリコン結晶への不純物元
素のドーピングには通常、N型にする場合には周期律表
第V族の元素が、P型にする場合には周期律表第III
族の元素が用いられる。使用環境下での生体高分子およ
び/または生体組織の実効静電荷が負の場合は、第V族
元素がドーピングされた表面を有するシリコン結晶から
本発明の材料を構成することが好ましい。一方、該実効
静電荷が正の場合は、第III族元素がドーピングされ
た表面を有するシリコン結晶から本発明の材料を構成す
ることが好ましい。
A particularly preferable material constituting the present invention is a silicon crystal. For doping an impurity element into a silicon crystal, an element of Group V of the periodic table is usually used for N-type doping, and a group III of the periodic table is used for P-type doping.
Group elements are used. When the effective electrostatic charge of the biopolymer and / or the biological tissue under the use environment is negative, the material of the present invention is preferably composed of a silicon crystal having a surface doped with a Group V element. On the other hand, when the effective electrostatic charge is positive, the material of the present invention is preferably composed of a silicon crystal having a surface doped with a Group III element.

【0014】また、使用環境下での生体高分子および/
または生体組織の実効静電荷が負の場合は、生体高分子
および/または生体組織と接触すべき表面部分が内部よ
りも電気抵抗値が低くなるよう不純物元素がドーピング
されたN型シリコン結晶から本発明の材料を構成するこ
とができる。一方、該実効静電荷が正の場合は、その表
面部分が内部よりも電気抵抗値が低くなるよう不純物元
素がドーピングされたP型シリコン結晶から本発明の材
料を構成することができる。
In addition, biopolymer and //
Alternatively, when the biological tissue has a negative effective electrostatic charge, the surface of the biological polymer and / or the tissue to be in contact with the biological tissue is made of an N-type silicon crystal doped with an impurity element so as to have a lower electric resistance value than the inside. Inventive material can be constructed. On the other hand, when the effective electrostatic charge is positive, the material of the present invention can be composed of a P-type silicon crystal doped with an impurity element so that its surface portion has a lower electric resistance value than the inside.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】蛋白質を始めとする生体高分子で
は、生体内および生体内と類似の環境下において、分子
間同士の認識は、ほとんど、幾何学的に特異的な構造お
よび静電的な相互作用(静電斥力・引力、ファンデルワ
ールス力)によって行なわれている。静電的なエネルギ
に基づく分子間の相互作用においては、個々の分子最表
面での僅かな空間的な電荷分布の相違が、分子間の認識
の度合、分子集合体の作りやすさに決定的な影響を及ぼ
すと考えられている。本発明者は、生体内での種々の生
体構成分子のセンシング、生体物質の除去、外科的治療
等を行なうことを目的として、シリコンに代表される半
導体基板を用いたM&Nマシンを研究開発していく段階
で、シリコン基板表面が生体高分子(具体的には蛋白
質)と特異的に吸着反応を起こすことを見出した。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In a biopolymer such as a protein, recognition between molecules in a living body or in an environment similar to that in a living body is mostly recognized by a geometrically specific structure and electrostatic property. It is performed by various interactions (electrostatic repulsion / attractive force, van der Waals force). In the interaction between molecules based on electrostatic energy, the slight difference in the spatial charge distribution on the outermost surface of each molecule is decisive for the degree of recognition between molecules and the ease of forming molecular aggregates. It is believed that this will have a significant impact. The present inventor has researched and developed an M & N machine using a semiconductor substrate typified by silicon for the purpose of sensing various biological constituent molecules in vivo, removing biological substances, surgical treatment, and the like. At some stage, it was found that the surface of the silicon substrate specifically causes an adsorption reaction with a biopolymer (specifically, protein).

【0016】本発明者は、図1に示す装置において、蛋
白質を含む緩衝溶液をM&Nマシンの基板となるシリコ
ンに接触させると、シリコン表面に蛋白質の結晶が析出
してくるが、その際の結晶化の度合がシリコン基板の種
類によって大きく異なることを見出した。図1(a)に
示す装置では、容器11内に緩衝溶液12が収容され、
その中に透析膜チューブ13が設けられている。透析膜
チューブ13内には、生体高分子を含む母液14ととも
に、所定の不純物がドーピングされたSi結晶15が収
容されている。透析膜チューブ13は、パッキン16で
密封され、緩衝溶液12に浸漬される。容器11の開口
は、フィルム17によって覆われている。この装置にお
いて、透析が進められるとともに、Si結晶15上に母
液14から生体高分子の結晶が析出される。図1(b)
に示す装置では、容器21の下部に、緩衝溶液22が収
容される。一方、容器21の上部には、Si結晶25が
載置され、その上に生体高分子を含む母液の液滴24が
載せられる。緩衝溶液22および液滴24を載せたSi
結晶25を収容する容器21の開口は、キャップ27に
よって密閉される。そして、緩衝溶液22と液滴24の
間では、両者における揮発成分の蒸発によって、緩やか
な平衡が成立しており、Si結晶25上で生体高分子の
結晶析出がなされる。
[0016] In the apparatus shown in Fig. 1, when the present inventor brought a buffer solution containing a protein into contact with silicon as a substrate of an M & N machine, protein crystals were deposited on the silicon surface. It was found that the degree of conversion greatly depends on the type of silicon substrate. In the apparatus shown in FIG. 1A, the buffer solution 12 is contained in the container 11,
A dialysis membrane tube 13 is provided therein. A dialysis membrane tube 13 contains a mother liquor 14 containing a biopolymer and a Si crystal 15 doped with a predetermined impurity. The dialysis membrane tube 13 is sealed with a packing 16 and immersed in the buffer solution 12. The opening of the container 11 is covered with the film 17. In this device, as dialysis proceeds, biopolymer crystals are deposited from the mother liquor 14 on the Si crystals 15. Figure 1 (b)
In the device shown in (1), the buffer solution 22 is contained in the lower part of the container 21. On the other hand, a Si crystal 25 is placed on the upper portion of the container 21, and a droplet 24 of a mother liquor containing a biopolymer is placed thereon. Si on which the buffer solution 22 and the droplet 24 are placed
The opening of the container 21 containing the crystal 25 is closed by a cap 27. Then, a gentle equilibrium is established between the buffer solution 22 and the droplet 24 due to evaporation of volatile components in both, and biopolymer crystal precipitation is performed on the Si crystal 25.

【0017】このような装置において、たとえば、水溶
性蛋白質分子はあるpH条件下では実効表面電荷が負と
なるが、この場合、P型シリコン表面には非常に多くの
蛋白質結晶が析出するが、N型シリコン表面では蛋白質
の結晶化および凝集が抑制される場合がある。この現象
は以下のように解釈される。溶液中の蛋白質分子表面の
実効電荷が負の場合、P型シリコン表面と蛋白質分子と
はオーミック性接触の状態にあり、シリコン側から正孔
が供給されることによって蛋白質分子は静電的にシリコ
ン表面に吸着あるいは凝集されていく。P型シリコン基
板の表面にN型層が形成されている場合も同様であり、
負の実効表面電荷を有する分子に対して、シリコン基板
表面はオーミック性接触表面を形成するため、シリコン
表面には該分子が吸着あるいは凝集されていく。一方、
溶液中の蛋白質分子表面の実効電荷が負の場合、N型シ
リコン表面と蛋白質分子とはショットキー接触を形成
し、シリコン表面近傍に空間電荷層が誘起される。この
空間電荷層容量は、蛋白質溶液側の電気二重層斥力とフ
ァンデルワールス力との和で与えられる静電的容量と均
衡を保つように形成される。したがって、この場合には
シリコン側からのキャリアの供給がないため、蛋白質分
子のシリコン表面への吸着はほとんど起こらないものと
推測される。N型シリコン基板の表面にP型層が形成さ
れている場合も同様であり、負の実効表面電荷を有する
分子に対して、シリコン基板は逆バイアスされた状態に
あるため、PN接合界面に、蛋白質溶液側の電気二重層
斥力とファンデルワールス力との和で与えられる静電的
容量と均衡を保つように、空間電荷層が誘起され、安定
化する。
In such an apparatus, for example, a water-soluble protein molecule has a negative effective surface charge under a certain pH condition, but in this case, a large number of protein crystals are deposited on the P-type silicon surface, Protein crystallization and aggregation may be suppressed on the N-type silicon surface. This phenomenon is interpreted as follows. When the effective charge on the surface of the protein molecule in the solution is negative, the P-type silicon surface and the protein molecule are in ohmic contact with each other, and holes are supplied from the silicon side, so that the protein molecule is electrostatically siliconized. It is adsorbed or aggregated on the surface. The same applies when the N-type layer is formed on the surface of the P-type silicon substrate,
The surface of the silicon substrate forms an ohmic contact surface with respect to molecules having a negative effective surface charge, so that the molecules are adsorbed or aggregated on the silicon surface. on the other hand,
When the effective charge of the protein molecule surface in the solution is negative, the N-type silicon surface and the protein molecule form a Schottky contact, and a space charge layer is induced near the silicon surface. The space charge layer capacitance is formed so as to be in balance with the electrostatic capacitance given by the sum of the electric double layer repulsive force on the protein solution side and the Van der Waals force. Therefore, in this case, since no carrier is supplied from the silicon side, it is presumed that protein molecules are hardly adsorbed on the silicon surface. The same applies to the case where the P-type layer is formed on the surface of the N-type silicon substrate, and since the silicon substrate is reverse-biased with respect to molecules having a negative effective surface charge, The space charge layer is induced and stabilized so as to balance with the electrostatic capacity given by the sum of the electric double layer repulsive force on the protein solution side and the Van der Waals force.

【0018】また、水溶性蛋白質分子は、あるpH条件
下では実効表面電荷が負となるが、この場合、高抵抗の
N型シリコン表面には多くの蛋白質結晶が析出する一
方、低抵抗のN型シリコン表面にはほとんど蛋白質の結
晶化が起こらないことも見出された。この現象は以下の
ように解釈される。まず、負の実効表面電荷を有する蛋
白質分子がシリコン表面と接している場合を考える。高
抵抗N型シリコンと低抵抗N型シリコンとではドーパン
ト(たとえばリン原子)の濃度が低抵抗N型シリコンに
おいて高いため、シリコンの表面近傍で誘起される空間
電荷層の空乏層幅は、低抵抗N型シリコンにおけるほう
が狭くなる。よって、空乏層容量は低抵抗N型シリコン
のほうが高抵抗N型シリコンより大となることから、表
面電位は低抵抗N型シリコンのほうが高抵抗N型シリコ
ンよりも小さくなる。一方、N型シリコン表面の表面電
位は正の極性を有することから、負の表面電位を有する
生体高分子とシリコン表面との間には静電的な引力が働
くと考えられる。しかしながら、上述したように低抵抗
N型シリコンの表面電位は低くされているため、生体高
分子に働く静電引力は低く抑えられ、高抵抗N型シリコ
ン表面よりも低抵抗N型シリコンのほうが生体高分子の
結晶化および凝集が起こりにくくなったものと考えられ
る。
Further, the water-soluble protein molecule has a negative effective surface charge under a certain pH condition. In this case, many protein crystals are deposited on the surface of the N-type silicon of high resistance, while the N of low resistance is formed. It was also found that almost no protein crystallization occurred on the surface of the silicon type. This phenomenon is interpreted as follows. First, consider the case where a protein molecule having a negative effective surface charge is in contact with the silicon surface. Since the concentration of the dopant (for example, phosphorus atom) between the high resistance N-type silicon and the low resistance N-type silicon is high in the low resistance N-type silicon, the depletion layer width of the space charge layer induced near the surface of the silicon has a low resistance. It is narrower in N-type silicon. Therefore, since the depletion layer capacitance of the low resistance N-type silicon is larger than that of the high resistance N-type silicon, the surface potential of the low resistance N-type silicon is smaller than that of the high resistance N-type silicon. On the other hand, since the surface potential of the N-type silicon surface has a positive polarity, it is considered that electrostatic attraction acts between the biopolymer having a negative surface potential and the silicon surface. However, since the surface potential of the low resistance N-type silicon is lowered as described above, the electrostatic attractive force acting on the biopolymer is suppressed to a low level, and the low resistance N-type silicon is more effective than the high resistance N-type silicon surface. It is considered that crystallization and aggregation of the polymer did not occur easily.

【0019】以上のことより、負の実効表面電荷を有す
る生体高分子および/または生体組織とN型シリコン基
板が接する場合には、シリコン基板表面が低抵抗のN型
となるよう不純物をドーピングするのが有効である。ま
た、正の実効表面電荷を有する生体高分子および/また
は生体組織とP型シリコン基板が接する場合には、シリ
コン基板表面が低抵抗のP型となるように不純物をドー
ピングすることが有効である。
From the above, when a biopolymer and / or a biological tissue having a negative effective surface charge is in contact with an N-type silicon substrate, impurities are doped so that the surface of the silicon substrate becomes N-type with low resistance. Is effective. Further, when a biopolymer and / or a biological tissue having a positive effective surface charge is in contact with a P-type silicon substrate, it is effective to dope the impurities so that the surface of the silicon substrate becomes P-type with low resistance. .

【0020】一般に電解質溶液内における帯電物質間ま
たは帯電分子間の凝集性は、両者間の電気二重層斥力と
ファンデルワールス力との和に依存する。したがって、
物質または分子同士を凝集させる場合、ならびに凝集を
制限する場合、電解質溶液中に添加する表面電位を調整
するための塩濃度を人為的にコントロールすることが非
常に重要となる。しかし、実際の生体内ではそのような
操作はほとんど不可能である。一方、本発明によれば、
材料表面の静電特性は予め価電子制御により調整される
ため、塩濃度の調整は基本的に不要である。また、塩濃
度の調整を行なうとしても、簡単なものですむ。生体内
で適用するM&Nマシン等の電子装置を、本発明の材料
で構成すれば、価電子制御により、装置表面への生体高
分子等の物質の吸着および凝集を制限することができ、
生体高分子および/または生体組織を含む環境下におい
て装置の機能を長時間低下させることなく維持すること
が可能となる。
In general, the cohesiveness between charged substances or charged molecules in an electrolyte solution depends on the sum of the electric double layer repulsive force and the Van der Waals force between them. Therefore,
In the case of aggregating substances or molecules with each other, and in the case of limiting aggregation, it is very important to artificially control the salt concentration for adjusting the surface potential added to the electrolyte solution. However, such an operation is almost impossible in the actual living body. On the other hand, according to the present invention,
Since the electrostatic properties of the material surface are adjusted in advance by valence electron control, it is basically unnecessary to adjust the salt concentration. Also, adjusting the salt concentration is easy. When an electronic device such as an M & N machine applied in a living body is made of the material of the present invention, adsorption and aggregation of a substance such as a biopolymer on the device surface can be restricted by controlling valence electrons.
It is possible to maintain the function of the device for a long time without deteriorating in an environment containing a biopolymer and / or a living tissue.

【0021】本発明の材料は、上述したような静電特性
を有し、電荷量および極性の制御が可能な物質で、さら
に溶液中において化学的に安定な物質であればどのよう
な物質でもよいが、最も好ましい物質の一つとし半導体
結晶であるシリコンを挙げることができる。
The material of the present invention is a substance having the above-mentioned electrostatic properties, capable of controlling the amount of charge and polarity, and any substance that is chemically stable in a solution. Although it is good, one of the most preferable substances is silicon which is a semiconductor crystal.

【0022】本発明で用いられる周期律表の第III族
および第V族の元素を添加したP型およびN型のシリコ
ン結晶は、通常のLSIプロセスにて用いられるシリコ
ンウェハと同等の特性を有するものでよい。シリコン結
晶の比抵抗は、0.0001〜1000Ωcm程度の範
囲内であることが望ましく、より望ましくは0.000
1〜100Ωcmであり、さらに望ましくは0.000
1〜10Ωcmである。
The P-type and N-type silicon crystals to which the elements of group III and group V of the periodic table used in the present invention have the same characteristics as a silicon wafer used in a usual LSI process. Anything is fine. The specific resistance of the silicon crystal is preferably in the range of about 0.0001 to 1000 Ωcm, more preferably 0.000.
1 to 100 Ωcm, more preferably 0.000
It is 1 to 10 Ωcm.

【0023】本発明にてドーピングに用いられる周期律
表第III族および第V族元素の不純物濃度は、1012
〜1021/cm3 の範囲が望ましく、より望ましくは1
13〜1021/cm3 であり、さらに望ましくは1014
〜1021/cm3 である。
The impurity concentration of the group III and group V elements in the periodic table used for doping in the present invention is 10 12
The range of -10 21 / cm 3 is desirable, and more desirably 1
0 13 to 10 21 / cm 3 , more preferably 10 14
It is -10 21 / cm 3 .

【0024】結晶表面は、ミラーポリッシュされたもの
が、余分な結晶核の生成を抑制する上で好ましい。本発
明で用いられるP型およびN型に価電子制御されたシリ
コンの作製方法として、種々のものが考えられ、どのよ
うな方式のものでもよいが、最も簡便で不純物濃度の制
御が正確に行なえる方法として、イオン注入法を挙げる
ことができる。この方法の場合、P型およびN型の価電
子制御は、それぞれ、周期律表第III族および第V族
に属する元素のイオンをシリコン中に注入・アニールす
ることによって容易に行なえる。III族元素としてホ
ウ素(B)、V族元素としてリン(P)がより好まし
い。
The crystal surface is preferably mirror-polished in order to suppress generation of extra crystal nuclei. Various methods are conceivable as a method for producing P-type and N-type valence electron-controlled silicon used in the present invention, and any method may be used, but the simplest and accurate control of the impurity concentration can be performed. An ion implantation method can be given as an example of the method. In the case of this method, P-type and N-type valence electron control can be easily performed by implanting and annealing ions of elements belonging to Group III and Group V of the periodic table into silicon. More preferably, boron (B) is the group III element and phosphorus (P) is the group V element.

【0025】本発明において、シリコンにP/N型およ
びN/P型の接合を形成する場合、その厚みは次のよう
なものとすることができる。始めにN/P型接合の場
合、N型シリコン表面にP型のシリコン層を好ましくは
1〜200μm、より好ましくは3〜50μmの範囲で
形成するのがよい。P/N型接合の場合も同様であり、
P型シリコンの表面に同様の厚みのN型層を形成するの
が好ましい。
In the present invention, when P / N type and N / P type junctions are formed in silicon, the thickness can be set as follows. First, in the case of N / P type junction, it is preferable to form a P type silicon layer on the surface of the N type silicon in a range of preferably 1 to 200 μm, more preferably 3 to 50 μm. The same is true for P / N type junctions,
It is preferable to form an N-type layer of similar thickness on the surface of P-type silicon.

【0026】また本発明において、シリコン表面にN型
またはP型の不純物層を形成して低抵抗層とする場合、
その厚みを1〜200μmとすることができ、3〜50
μmの範囲がより望ましい。不純物層を形成する場合、
これ以外の範囲では作製が容易でなかったり、効果がな
くなるおそれがある。
In the present invention, when an N-type or P-type impurity layer is formed on the silicon surface to form a low resistance layer,
The thickness can be set to 1 to 200 μm, and 3 to 50
The range of μm is more desirable. When forming an impurity layer,
If the content is outside this range, the production may not be easy or the effect may be lost.

【0027】価電子制御が可能な半導体結晶であるシリ
コンを用いた例について上述したが、本発明の目的を達
成するためには、シリコンでなくともよく、同様の機能
を有する物質で、かつ溶液中で安定であれば種々の物質
を用いることができる。たとえば、電荷分布の制御され
た無機化合物、有機化合物、有機高分子等をさらに候補
として挙げることができる。また、半導体、金属、有機
化合物、無機化合物等が組合わされた複合材料でもよ
い。
Although an example using silicon, which is a semiconductor crystal capable of controlling valence electrons, has been described above, in order to achieve the object of the present invention, it is not limited to silicon, and a substance having a similar function and a solution are used. Various substances can be used as long as they are stable. For example, inorganic compounds, organic compounds, organic polymers, etc., whose charge distribution is controlled, can be further cited as candidates. Further, a composite material in which a semiconductor, a metal, an organic compound, an inorganic compound, or the like is combined may be used.

【0028】図2に、本発明による電子装置用材料の具
体例についてその断面構造の概略を示す。図2(a)に
示す材料では、高抵抗材料31a上に低抵抗材料32a
が設けられている。低抵抗材料32aは、生体高分子ま
たは生体組織が接触する表面を形成する。このような構
成は、所定の材料において内部を高抵抗層とし表面部分
を低抵抗層とすることにより得ることができる。低抵抗
層を得るため、たとえば所定の材料において不純物元素
を表面部分に内部より多く添加すればよい。より具体的
な例を図2(b)〜(e)に示す。図2(b)に示す材
料では、内部が高抵抗N型シリコン31bとされ、表面
部分が低抵抗N型シリコン32bとされている。このよ
うな材料は、たとえば、N型シリコン結晶の表面に不純
物元素(たとえばリン)を内部より多く導入することに
よって得られる。図2(c)に示す材料では、内部が高
抵抗P型シリコン31cとされ、表面部分が低抵抗P型
シリコン32cとされている。このような材料は、たと
えば、P型シリコン結晶の表面に不純物元素(たとえば
ホウ素)を内部よりも多く導入することにより得られ
る。図2(d)に示す材料では、P型シリコン33上に
高抵抗N型シリコン31dが形成され、その上に低抵抗
N型シリコン32dが形成されている。低抵抗N型シリ
コン32dは生体高分子または生体組織と接触する表面
を形成する。このような構成も、シリコンに導入される
不純物濃度の調整によって得ることができる。図2
(e)に示す材料では、N型シリコン34上に高抵抗P
型シリコン31eが形成され、その上に低抵抗P型シリ
コン32eが形成されている。低抵抗P型シリコン32
eは、生体高分子または生体組織が接触する表面を形成
する。このような構成も、不純物導入の制御により得る
ことができる。
FIG. 2 shows a schematic sectional structure of a specific example of the electronic device material according to the present invention. In the material shown in FIG. 2A, the low resistance material 32a is formed on the high resistance material 31a.
Is provided. The low resistance material 32a forms a surface with which a biopolymer or a biological tissue contacts. Such a structure can be obtained by forming a high resistance layer inside and a low resistance layer on the surface portion of a predetermined material. In order to obtain the low resistance layer, for example, the impurity element may be added to the surface portion in a predetermined material more than in the inside. A more specific example is shown in FIGS. In the material shown in FIG. 2B, the inside is made of high resistance N-type silicon 31b and the surface portion is made of low resistance N-type silicon 32b. Such a material is obtained, for example, by introducing an impurity element (for example, phosphorus) into the surface of an N-type silicon crystal in a larger amount than in the inside. In the material shown in FIG. 2C, the inside is made of high resistance P-type silicon 31c and the surface portion is made of low resistance P-type silicon 32c. Such a material is obtained, for example, by introducing a larger amount of an impurity element (for example, boron) into the surface of a P-type silicon crystal than inside. In the material shown in FIG. 2D, high resistance N type silicon 31d is formed on P type silicon 33, and low resistance N type silicon 32d is formed thereon. The low resistance N-type silicon 32d forms a surface that comes into contact with a biopolymer or a biotissue. Such a structure can also be obtained by adjusting the concentration of impurities introduced into silicon. FIG.
The material shown in (e) has a high resistance P on the N-type silicon 34.
The type silicon 31e is formed, and the low resistance P-type silicon 32e is formed thereon. Low resistance P type silicon 32
e forms the surface with which the biopolymer or biological tissue contacts. Such a structure can also be obtained by controlling the introduction of impurities.

【0029】本発明の材料には、種々の微細加工を施す
ことができ、たとえば図3に示すように、化学的異方性
エッチングにより溝を形成することができる。溝を形成
するプロセスでは、まずSi基板41を準備し(図3
(a))、次いで基板41上にSiO2 膜42を形成す
る(図3(b))。SiO2 膜42をエッチングして所
定のパターンとした(図3(c))のち、たとえば通常
の異方性エッチングによりSi基板をエッチングする
(図3(d))。SiO2 膜を除去することにより、溝
43を有するSi基板41′が得られる。
The material of the present invention can be subjected to various microfabrications, for example, grooves can be formed by chemical anisotropic etching as shown in FIG. In the process of forming the groove, first, the Si substrate 41 is prepared (see FIG.
(A)) Next, the SiO 2 film 42 is formed on the substrate 41 (FIG. 3B). After the SiO 2 film 42 is etched into a predetermined pattern (FIG. 3C), the Si substrate is etched by, for example, ordinary anisotropic etching (FIG. 3D). By removing the SiO 2 film, the Si substrate 41 ′ having the groove 43 is obtained.

【0030】本発明が適用されるM&Nマシン等の電子
装置が使用される環境下の生体高分子および生体組織は
たとえば次のようなものである。電子装置の使用される
環境下に含まれる生体高分子は、主として生体内におい
て生体組織の一部を構成するか、あるいは生化学反応や
遺伝情報の伝達に必須となる一連の分子であり、たとえ
ば蛋白質、核酸等を挙げることができる。生体高分子の
より具体的な例として、DNA、RNAおよびそれらの
ポリメラーゼ複合体、水溶性蛋白質、主に細胞内に埋め
込まれた疎水性の膜蛋白質、抗原抗体反応に重要な受容
体蛋白質および酵素類、膜を構成する疎水性蛋白質、細
胞内にあって電子伝達を行なう酵素類、繊維状蛋白質、
神経伝達および神経情報処理を担う神経細胞中の神経伝
達物質、受容体蛋白質および酵素類、ならびにウィルス
類等を挙げることができる。一方、生体組織は、生体中
に存在する各種器官を構成する細胞、筋繊維等である。
生体組織の例として、たとえば神経細胞、肝細胞、血液
を構成する細胞、筋肉繊維細胞、その他生体組織を構成
する細胞等が挙げられる。
The biological macromolecules and biological tissues under the environment in which an electronic device such as an M & N machine to which the present invention is applied are used are as follows. The biopolymer contained in the environment in which the electronic device is used is a series of molecules that mainly constitute a part of living tissue in the living body or are essential for the transmission of biochemical reactions and genetic information. Examples thereof include proteins and nucleic acids. More specific examples of biopolymers include DNA, RNA and their polymerase complexes, water-soluble proteins, hydrophobic membrane proteins mainly embedded in cells, receptor proteins and enzymes important for antigen-antibody reaction. , Hydrophobic proteins that make up membranes, enzymes that transfer electrons in cells, fibrous proteins,
Examples thereof include neurotransmitters, receptor proteins and enzymes, and viruses in nerve cells responsible for nerve transmission and information processing. On the other hand, the biological tissue is cells, muscle fibers, etc. that constitute various organs existing in the living body.
Examples of the biological tissue include, for example, nerve cells, hepatocytes, cells forming blood, muscle fiber cells, and cells forming other biological tissues.

【0031】[0031]

【実施例】【Example】

[シリコン結晶表面における蛋白質の析出]形成される
蛋白質結晶のシリコン表面欠陥密度依存性を調べるため
に、以下の実験を行なった。ニワトリ卵白製リゾチーム
(Lysozyme, from Chicken Egg White)をpH=9.1
8の標準緩衝溶液に溶解し、50mg/mlの濃度と
し、図1(a)に示すような装置において、その3ml
を十分煮沸洗浄された透析チューブ内にSi結晶ととも
に封入した。シリコン結晶は以下に示す4種類のものを
用いた。P型シリコンの比抵抗はすべて10〜20Ωc
mである。
[Precipitation of Protein on Silicon Crystal Surface] The following experiment was conducted in order to investigate the dependency of the protein crystal formed on the silicon surface defect density. Chicken egg white lysozyme (Lysozyme, from Chicken Egg White) pH = 9.1
8 ml of the standard buffer solution to a concentration of 50 mg / ml, and in an apparatus as shown in FIG.
Was encapsulated together with Si crystals in a dialysis tube that had been sufficiently washed by boiling. The following four types of silicon crystals were used. The resistivity of all P-type silicon is 10-20Ωc
m.

【0032】(1) エピタキシャルウェハ:P on
P+,表面酸化膜約50nm付 (2) エピタキシャルウェハ:P on P+,表面
酸化膜除去したもの (3) CZウェハ:P型,表面酸化膜約50nm付 (4) CZウェハ:P型,表面酸化膜除去したもの CZシリコンウェハ(チョクラルスキー法により引き上
げたシリコン単結晶のウェハ)の表面結晶欠陥は、単位
平方センチメートル当り10個程度であるのに対し、エ
ピタキシャルシリコンウェハの表面欠陥はほとんどない
ため、この両者の結晶を用いることによって、蛋白質結
晶の表面欠陥密度依存性を調べることができる。上記
(1)〜(4)のシリコン結晶を約2mm×5mm角の
サイズに切出し、図1(a)に示すような装置におい
て、リゾチームを含む透析チューブ内に浸漬した。さら
に、これらの透析チューブをpH=8.9の標準緩衝溶
液(200ml)中に浸し、10℃の冷暗所内に保管し
た。
(1) Epitaxial wafer: P on
P +, with about 50 nm surface oxide film (2) Epitaxial wafer: P on P +, with surface oxide film removed (3) CZ wafer: P type, with about 50 nm surface oxide film (4) CZ wafer: P type, surface oxidation The film-removed CZ silicon wafer (wafer of silicon single crystal pulled by the Czochralski method) has about 10 surface crystal defects per unit square centimeter, whereas the epitaxial silicon wafer has almost no surface defects. By using these two crystals, the surface defect density dependence of the protein crystal can be investigated. The silicon crystals of (1) to (4) above were cut into a size of about 2 mm × 5 mm square, and immersed in a dialysis tube containing lysozyme in the apparatus as shown in FIG. 1 (a). Further, these dialysis tubes were immersed in a standard buffer solution (200 ml) having a pH of 8.9 and stored in a cool dark place at 10 ° C.

【0033】冷暗所に72時間保管後、試料を取出し、
顕微鏡によってリゾチームの結晶を観察した。図4〜図
7は、この結果を示すものである。図4は(1)、図5
は(2)、図6は(3)、図7は(4)のシリコン結晶
を用いたものにそれぞれ対応する。図から明らかなよう
に、結晶表面の欠陥の有無は、リゾチームの結晶核の形
成および結晶成長に全く影響を及ぼさないことがわか
る。
After storing in a cool dark place for 72 hours, the sample was taken out,
The crystals of lysozyme were observed by a microscope. 4 to 7 show the results. FIG. 4 shows (1) and FIG.
Corresponds to (2), FIG. 6 corresponds to (3), and FIG. 7 corresponds to (4) using the silicon crystal. As is clear from the figure, the presence or absence of defects on the crystal surface has no effect on the formation of crystal nuclei and crystal growth of lysozyme.

【0034】[溶液中で負に帯電する生体高分子のシリ
コン結晶表面における析出]上述と同様の濃度のリゾチ
ーム水溶液を用いて、以下の実験を行なった。シリコン
結晶として次に示すものを作製した。
[Deposition of biopolymer negatively charged in solution on silicon crystal surface] The following experiment was carried out using an aqueous lysozyme solution having the same concentration as described above. The following silicon crystals were produced.

【0035】(1) P型シリコンのサンプル 10〜20Ωcmの比抵抗のP型シリコンウェハで、イ
オン注入法によりホウ素をドーピングしたもの。
(1) P-type silicon sample A P-type silicon wafer having a specific resistance of 10 to 20 Ωcm and doped with boron by an ion implantation method.

【0036】(2) 高抵抗N型シリコンのサンプル 約100Ωcmの比抵抗のN型シリコンウェハ。(2) High-resistance N-type silicon sample N-type silicon wafer having a specific resistance of about 100 Ωcm.

【0037】(3) 表面が低抵抗のN型シリコンのサ
ンプル 約20Ωcmの比抵抗のN型シリコンウェハ上にイオン
注入法によってリン原子をドーピングしたサンプル。イ
オン注入後の表面の低抵抗N型シリコンの比抵抗は約
0.1Ωcmであり、リン濃度は約1017/cm3 であ
る。また、低抵抗N型シリコン層の厚みは約5μmであ
る。
(3) N-type silicon sample having a low resistance surface A sample obtained by doping phosphorus atoms by an ion implantation method on an N-type silicon wafer having a specific resistance of about 20 Ωcm. The specific resistance of the low resistance N-type silicon on the surface after ion implantation is about 0.1 Ωcm, and the phosphorus concentration is about 10 17 / cm 3 . The low resistance N-type silicon layer has a thickness of about 5 μm.

【0038】以上の(1)、(2)および(3)のシリ
コンを約2mm×5mm角のサイズに加工し、洗浄した
後、図1(a)に示す装置において、リゾチームの水溶
液3mlとともに透析チューブ内に封入した。外液の標
準緩衝溶液のpHは8.90とした。図8、図9および
図10に、10℃の冷暗所内に72時間保管した後のシ
リコン上におけるリゾチーム結晶成長の結果を示す。図
8は(1)、図9は(2)、図10は(3)のシリコン
結晶を用いたものにそれぞれ対応する。
The silicon of (1), (2) and (3) above was processed into a size of about 2 mm × 5 mm square, washed, and then dialyzed with 3 ml of an aqueous solution of lysozyme in the apparatus shown in FIG. 1 (a). It was enclosed in a tube. The pH of the external standard buffer solution was 8.90. FIG. 8, FIG. 9 and FIG. 10 show the results of lysozyme crystal growth on silicon after storage in a cool dark place at 10 ° C. for 72 hours. FIG. 8 corresponds to (1), FIG. 9 corresponds to (2), and FIG. 10 corresponds to (3) using the silicon crystal.

【0039】(1) P型シリコンのサンプル pH=8.90の緩衝溶液により透析を行なった場合、
ウェハ表面には、無秩序にリゾチームの結晶が大量に析
出することがわかる。
(1) P-type silicon sample When dialysis was performed with a buffer solution of pH = 8.90,
It can be seen that a large amount of lysozyme crystals are randomly deposited on the wafer surface.

【0040】(2) 高抵抗N型シリコンのサンプル pH=8.90の緩衝溶液により透析を行なった場合、
ウェハ表面上には、無秩序にリゾチームの結晶が大量に
析出することがわかる。
(2) Sample of high resistance N-type silicon When dialysis is performed with a buffer solution of pH = 8.90,
It can be seen that a large amount of lysozyme crystals are randomly deposited on the wafer surface.

【0041】(3) 表面を低抵抗N型にしたシリコン
のサンプル pH=8.90の緩衝溶液により透析を行なった場合に
は、リゾチームの結晶が散在して析出するのみで、高抵
抗N型シリコンのサンプルの場合と比較して析出量はは
るかに少ないことがわかる。
(3) Silicon sample whose surface has a low resistance N type When dialysis is performed with a buffer solution of pH = 8.90, only crystals of lysozyme are scattered and deposited, and a high resistance N type is formed. It can be seen that the amount of precipitation is much smaller than in the case of the silicon sample.

【0042】以上の実施例に示したように、表面を低抵
抗にしたN型シリコンのサンプルでは、P型シリコンの
サンプルや高抵抗N型シリコンのサンプルと比較して、
結晶成長抑制効果が顕著であり、溶液中で負に帯電する
高分子を含む環境下に適用すべきM&Nマシンを構成す
る材料として表面を低抵抗にしたN型シリコンがより適
切であることがわかる。
As shown in the above embodiments, the N-type silicon sample whose surface has a low resistance is compared with the P-type silicon sample and the high-resistance N-type silicon sample.
It can be seen that N-type silicon having a low surface is more suitable as a material constituting an M & N machine that should be applied in an environment containing a polymer that is negatively charged in a solution because of its remarkable crystal growth suppressing effect. .

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように、本発明により、マ
イクロマシンまたはナノマシン等の微少電子装置を構成
すれば、生体内および生体内と類似の環境下において、
生体構成物質である蛋白質等の分子が装置表面に吸着、
凝集することを抑制することができる。本発明に従う材
料を用いてM&Nマシン等の電子装置を作製することに
より、生体高分子等の生体構成成分の吸着および凝集が
抑制され、生体内において長時間機能させることができ
る装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention, when a microelectronic device such as a micromachine or a nanomachine is configured, in a living body and an environment similar to the living body,
Molecules such as proteins that are biological constituents are adsorbed on the device surface,
Agglomeration can be suppressed. By providing an electronic device such as an M & N machine using the material according to the present invention, it is possible to suppress the adsorption and aggregation of biological constituents such as a biopolymer, and to provide a device that can function for a long time in a living body. You can

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】生体高分子の析出実験を行なうための装置の具
体例を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a specific example of an apparatus for conducting a biopolymer deposition experiment.

【図2】本発明による電子装置用材料の具体例を示す概
略断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a specific example of a material for an electronic device according to the present invention.

【図3】本発明の材料を加工するためのプロセスの一例
を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a process for processing the material of the present invention.

【図4】実施例の実験において析出した結晶構造の顕微
鏡写真である。
FIG. 4 is a micrograph of a crystal structure deposited in an experiment of an example.

【図5】実施例の実験において析出した結晶構造の顕微
鏡写真である。
FIG. 5 is a micrograph of a crystal structure deposited in an experiment of an example.

【図6】実施例の実験において析出した結晶構造の顕微
鏡写真である。
FIG. 6 is a micrograph of a crystal structure deposited in an experiment of an example.

【図7】実施例の実験において析出した結晶構造の顕微
鏡写真である。
FIG. 7 is a micrograph of a crystal structure deposited in an experiment of an example.

【図8】実施例の実験において析出した結晶構造の顕微
鏡写真である。
FIG. 8 is a micrograph of a crystal structure deposited in an experiment of an example.

【図9】実施例の実験において析出した結晶構造の顕微
鏡写真である。
FIG. 9 is a micrograph of a crystal structure deposited in an experiment of an example.

【図10】実施例の実験において析出した結晶構造の顕
微鏡写真である。
FIG. 10 is a micrograph of a crystal structure deposited in an experiment of an example.

【図11】M&Nマシンセンサの一例を示す斜視図であ
る。
FIG. 11 is a perspective view showing an example of an M & N machine sensor.

【図12】M&Nマシンアクチュエータの一例を示す
(a)概略断面図および(b)概略平面図である。
FIG. 12 is (a) a schematic sectional view and (b) a schematic plan view showing an example of an M & N machine actuator.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 生体高分子および/または生体組織を含
む環境下で用いる電子装置を構成するための材料であっ
て、 前記環境下における前記生体高分子および/または前記
生体組織の有する実効静電荷に応じて価電子制御された
表面を有し、それにより、前記表面に対する前記生体高
分子および/または前記生体組織の吸着および凝集が抑
制されることを特徴とする、電子装置用材料。
1. A material for constructing an electronic device used in an environment containing a biopolymer and / or a biological tissue, the effective electrostatic charge of the biopolymer and / or the biological tissue in the environment. A material for an electronic device, which has a surface whose valence electrons are controlled according to the above, thereby suppressing adsorption and aggregation of the biopolymer and / or the biological tissue on the surface.
【請求項2】 前記電子装置用材料は、所定の材料に前
記価電子制御のための不純物元素を添加したものであ
り、かつ前記所定の材料における前記不純物元素の濃度
が、前記所定の材料の内部よりも、前記生体高分子およ
び/または前記生体組織と接触すべき表面部分において
高くされていることを特徴とする、請求項1に記載の電
子装置用材料。
2. The electronic device material is a predetermined material to which an impurity element for controlling the valence electrons is added, and the concentration of the impurity element in the predetermined material is equal to that of the predetermined material. 2. The electronic device material according to claim 1, wherein the surface portion to be brought into contact with the biopolymer and / or the biological tissue is made higher than the inside thereof.
【請求項3】 前記電子装置が、マイクロマシンまたは
ナノマシンであることを特徴とする、請求項1または2
に記載の電子装置用材料。
3. The electronic device according to claim 1, wherein the electronic device is a micromachine or a nanomachine.
A material for an electronic device according to.
【請求項4】 不純物元素がドーピングされた半導体結
晶からなることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか
1項に記載の電子装置用材料。
4. The electronic device material according to claim 1, wherein the electronic device material comprises a semiconductor crystal doped with an impurity element.
【請求項5】 前記実効静電荷が負の場合は第V族元素
がドーピングされた表面を有するシリコン結晶からな
り、 前記実効静電荷が正の場合は第III族元素がドーピン
グされた表面を有するシリコン結晶からなることを特徴
とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電子装置
用材料。
5. A silicon crystal having a surface doped with a Group V element when the effective electrostatic charge is negative, and a surface doped with a Group III element when the effective electrostatic charge is positive. The material for an electronic device according to any one of claims 1 to 4, which is made of a silicon crystal.
【請求項6】 前記実効静電荷が負の場合、前記生体高
分子および/または前記生体組織と接触すべき表面部分
が内部よりも電気抵抗値が低くなるよう不純物元素がド
ーピングされたN型シリコン結晶からなり、 前記実効静電荷が正の場合は、前記生体高分子および/
または前記生体組織と接触すべき表面部分が内部よりも
電気抵抗値が低くなるよう不純物元素がドーピングされ
たP型シリコン結晶からなることを特徴とする、請求項
1〜5のいずれか1項に記載の電子装置用材料。
6. N-type silicon doped with an impurity element such that when the effective electrostatic charge is negative, the surface portion of the biopolymer and / or the biological tissue to be contacted has a lower electric resistance value than the inside. If the effective electrostatic charge is positive, the biopolymer and / or
Alternatively, the surface portion to be brought into contact with the biological tissue is made of a P-type silicon crystal doped with an impurity element so that the electric resistance value thereof is lower than that of the inside thereof. The electronic device material described.
JP6938696A 1995-05-19 1996-02-28 Material for electronic device Pending JPH0940934A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6938696A JPH0940934A (en) 1995-05-19 1996-02-28 Material for electronic device

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14550495 1995-05-19
JP7-145504 1995-05-19
JP6938696A JPH0940934A (en) 1995-05-19 1996-02-28 Material for electronic device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0940934A true JPH0940934A (en) 1997-02-10

Family

ID=26410588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6938696A Pending JPH0940934A (en) 1995-05-19 1996-02-28 Material for electronic device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0940934A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3094880B2 (en) Method for controlling crystallization of organic compound and solid state element for controlling crystallization used therein
US6174365B1 (en) Apparatus for crystal growth and crystal growth method employing the same
CN103958397B (en) For the application of the method and this method that manufacture and be aligned nano wire
CN1935632B (en) Method of manufacturing a nanowire device
US6258331B1 (en) Apparatus for growing crystals
WO1997049845A1 (en) Crystal-growing method and solid element and device for crystal growth used in the method
WO2006052104A1 (en) Method for aligning or assembling nano-structure on solid surface
Seyedhosseini et al. Self-assembly of organic ferroelectrics by evaporative dewetting: A case of β-Glycine
Puiggalí-Jou et al. Confinement of a β-barrel protein in nanoperforated free-standing nanomembranes for ion transport
Jun et al. Programmable growth of branched silicon nanowires using a focused ion beam
JP3166623B2 (en) Bio-related polymer immobilization device
US20060003401A1 (en) Method for preparing a water-soluble carbon nanotube wrapped with self-assembly materials
JPH0940934A (en) Material for electronic device
JP3147787B2 (en) Nucleic acid processing equipment
JP2001213699A (en) Crystal preparation equipment, crystal preparation method, and its equipment kit
JP3146985B2 (en) Crystal growth method and solid state element for crystal growth
JP3146990B2 (en) Solid state element for crystal growth, crystal growth apparatus and crystal growth method
WO2001086037A1 (en) Crystal growth apparatus and crystal growth method
JP3360616B2 (en) Crystal growth method and crystal growth apparatus
JP3146984B2 (en) Crystal growth method, crystal growth solid state element and crystal growth apparatus
CN111217321B (en) Preparation method of rotating structure and rotating structure
CN115275003B (en) Liquid-liquid interface type memristor and excitation type nerve synapse device
JP3297702B2 (en) Equipment for crystal growth
Chandra et al. Fabrication process and Performance analysis of Ion Sensitive Field Effect transistor Sensor (ISFET)
US10744091B2 (en) Amphiphilic molecules layers

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20030408