JPWO2016147908A1 - 物理・化学センサ、物理・化学センサアレイおよび物理・化学センシングデバイス - Google Patents
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Abstract
Description
物理・化学センサに係る第2の実施形態による透過スペクトルについて、シミュレーションした。ここでは、受光素子としてフォトダイオードを使用し、受光面には、シリコン酸化膜を膜厚50nmで積層し、その表面にさらに第2の導電膜として銀を膜厚30nmで積層したものとした。さらに、空隙部の間隙を400nmとし、可動膜は、基礎膜としてパリレン(登録商標)Cを450nm、第1の導電膜として銀を30nm、分子固定膜としてdiX(登録商標)AMを100nmの膜厚で各層を積層した構成とした。
次に、導電膜に電圧を印加したときの可動膜の変化により、空隙部の間隙の変化状態を実験した。実験用のファブリペロー干渉計を図9に示す。この実験用干渉計は、可動膜としてパリレン(登録商標)Cを膜厚450nmとし、その表面に第1の導電膜として銀を30nmの膜厚で積層した。また、第1の導電膜をグラウンド接続し、第2の導電膜に代えて、シリコン基板中のn+拡散層を使用し、この拡散層に電圧を印加した。印加電圧を0V(印加なし)から5V、7V、9Vおよび10Vへ増加させたときの反射スペクトルを測定した。その結果を図10(a)に示す。また、空隙部の間隙が0nm(プルイン状態)、100nm、200nmおよび300nmとしたときの反射スペクトルをシミュレーションした。その結果を図10(b)に示す。
次に、パリレン(登録商標)による可動膜と、導電膜との弾性変形能について実験した。実験に使用した装置は、前述の図9に示したものと同様である。この装置を使用し、印加電圧を増加させたとき、および減少させたときの両方について、可動膜の位置を計測した。その結果を図11に示す。なお、図中の縦軸(Valley position of reflection spectrum)は、図10に示した反射スペクトルにおける谷の位置であり、谷の位置の短波長側へのシフトから膜が基板側に接近していることを示唆するものである。プルイン時において波長480nmの位置に谷がシフトしていることが観察されている。
2,102,202 可動膜
3 空隙部
4,104,204 第1の導電膜(ハーフミラー)
5,105,205 第2の導電膜(ハーフミラー)
6 分子固定膜
7,107 可変電源
8 犠牲層
9 シリコン酸化膜
10 基板
11 受光面
12 絶縁層
21 基礎膜
41,51,141,151 配線
100 検出用センサ
200 参照用センサ
AB 抗体
AG 抗原
BK ブロッキング剤
L 光源
Claims (10)
- 受光素子の受光面に、空隙部を形成しつつ該受光面に対向して設けられた可動膜を備え、該可動膜は、少なくとも外側表面に分子固定能を有し、前記受光面とともにファブリペロー干渉計を形成するように構成された物理・化学センサにおいて、
前記可動膜の表面もしくは裏面または中間層に導電性を有する材料によって形成される第1の導電膜と、前記受光面の表面に絶縁層を介して導電性を有する材料によって形成される第2の導電膜とを備え、前記第1および第2の導電膜は適宜電圧の印加を受ける電源に接続されていることを特徴とする物理・化学センサ。 - 前記第1の導電膜は、前記可動膜の中央を含む一部領域、中央部付近を除く環状領域、または該可動膜が変位する範囲の全体領域のいずれかに形成され、前記第2の導電膜は、前記第1の導電膜に対向する領域に形成されている請求項1に記載の物理・化学センサ。
- 前記可動膜は、気体または液体に含まれる分子を固定する分子固定能を有する材料で形成され、前記第1の導電膜は、前記可動膜の裏面側に形成されている請求項1または2に記載の物理・化学センサ。
- 前記可動膜は、柔軟な基礎膜と、該基礎膜の表面に分子固定能を有する材料を積層した分子固定膜とを備え、前記第1の導電膜は、前記基礎膜と分子固定膜の中間に積層されている請求項1ないし3のいずれかに記載の物理・化学センサ。
- 前記第1の導電膜は、金属材料によって弾性変形可能に形成され、前記ファブリペロー干渉計の第1のハーフミラーを構成するものであり、前記第2の導電膜は、金属材料によって形成され、前記ファブリペロー干渉計の第2のハーフミラーを構成するものである請求項1ないし4のいずれかに記載の物理・化学センサ。
- 前記受光素子は、フォトダイオードであり、第2の導電膜は、前記フォトダイオードを構成する拡散層との間において蓄積状態となるような極性の電圧が印加されるものである請求項1ないし5のいずれかに記載の物理・化学センサ。
- 前記電源による印加電圧を可変とし、前記空隙部のクリアランスを調整可能とした請求項1ないし6のいずれかに記載の物理・化学センサ。
- 請求項1ないし7のいずれかに記載の物理・化学センサを使用するセンサアレイであって、前記物理・化学センサを同一基板上に複数形成してなることを特徴とする物理・化学センサアレイ。
- 請求項1ないし7に記載の物理・化学センサを使用するセンシングデバイスであって、
基板上に複数の前記物理・化学センサを配置し、その一部を参照用とし、残りの一部または全部を検出用とし、該物理・化学センサの全部または一部について、前記電源による電圧を印加することにより、可動膜を所定方向へ誘導可能とすることを特徴とする物理・化学現象センシングデバイス。 - 請求項7に記載の物理・化学センサを使用するセンシングデバイスであって、
基板上に複数の前記物理・化学センサを配置し、その一部を参照用とし、残りの一部または全部を検出用とし、該物理・化学センサごとに、前記電源による印加電圧を調整することにより、各物理・化学センサの空隙部の初期値を設定可能とすることを特徴とする物理・化学現象センシングデバイス。
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