JPWO2019157397A5 - - Google Patents
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Description
開示された技術の上記および他の態様および実装形態は、図面、説明および特許請求の範囲でより詳細に説明される。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
オプトエレクトロニクス回路を有するデバイスであって、
基板と、
前記基板に係合され、かつ入力光を電気に変換するように構造化された光起電モジュールと、
前記基板に係合され、かつ前記光起電モジュールによって生成された前記電気から電力を受信するように結合されたセンサモジュールであって、前記センサモジュールが、標的物質に応答して応答を生成する感知素子を含むように構造化されており、前記センサモジュールが、前記感知素子からの前記応答に基づいて、前記標的物質の特性を示す電気センサ信号を生成するようにさらに構成されている、センサモジュールと、
前記基板に係合され、かつ前記光起電モジュールによって生成された前記電気から電力を受信し、前記センサモジュールから前記電気センサ信号を受信するように結合された発光モジュールであって、前記発光モジュールが、前記電気センサ信号を搬送するように変調される出力光を生成して、前記電気センサ信号を前記デバイスから無線でかつ光学的に送信するように構造化されている、発光モジュールと、を備える、デバイス。
（項目２）
前記発光モジュールを前記光起電モジュールおよび前記センサモジュールに電気的に接続するように構成された１つ以上の電気相互接続部をさらに備え、前記１つ以上の電気相互接続部が、１０ミクロン未満の寸法を有する、項目１に記載のデバイス。
（項目３）
前記オプトエレクトロニクス回路を有するデバイスが、１ｍｍ
３
未満の体積を有するように構造化されている、項目１に記載のデバイス。
（項目４）
前記基板に係合され、かつ前記光起電モジュールによって生成された前記電気から電力を受信するように結合された識別モジュールをさらに備え、前記識別モジュールが、前記デバイスの識別情報を示す電気識別信号を生成するように構成されており、前記発光モジュールが、前記電気識別信号を搬送するように変調される出力光を生成して、前記電気識別信号を前記デバイスから無線でかつ光学的に送信するように構成されている、項目１に記載のデバイス。
（項目５）
前記出力光が、パルス位置変調（ＰＰＭ）符号化方式を使用して変調される、項目４に記載のデバイス。
（項目６）
前記デバイスが、所定の入力光の受信時に、前記電気識別信号を搬送するように変調された前記出力光のみを出力するように構成されている、項目４に記載のデバイス。
（項目７）
前記所定の入力光が、所定の周波数を有する光を含む、項目６に記載のデバイス。
（項目８）
前記所定の入力光が、所定の一連の光パルスを含む、項目６に記載のデバイス。
（項目９）
前記センサモジュールが、ＣＭＯＳ回路を含み、
前記発光モジュールが、ＩＩＩ－Ｖ族またはＩＩ－ＶＩ族化合物半導体を含む、項目１に記載のデバイス。
（項目１０）
前記光起電モジュールが、ＳｉもしくはＡｌＧａＡｓ、または他のものを伴う、もしくは伴わないＳｉおよびＡｌＧａＡｓの組み合わせを含む、項目１に記載のデバイス。
（項目１１）
前記センサモジュールが、前記標的物質の温度を示す前記電気センサ信号を生成するように構造化されている、項目１に記載のデバイス。
（項目１２）
前記センサモジュールが、前記標的物質中の生物物質もしくは化学物質、または前記標的物質の電気的特性、または他のものを伴う、もしくは伴わない前記標的物質中の前記生物物質、前記標的物質中の前記化学物質、および前記標的物質の前記電気的特性のうちの任意の２つ以上を示す前記電気センサ信号を生成するように構造化されている、項目１に記載のデバイス。
（項目１３）
前記感知素子が、感知電極を含み、
前記センサモジュールが、前記感知電極を介して、前記標的物質としての１つ以上のニューロンと相互作用することから、前記電気センサ信号を生成するように構造化されている、項目１に記載のデバイス。
（項目１４）
前記センサモジュールが、前記感知素子を介して、前記標的物質としての流体と相互作用することから前記電気センサ信号を生成するように構造化されている、項目１に記載のデバイス。
（項目１５）
前記センサモジュールが、前記感知素子を介して、前記標的物質としての組織と相互作用することから前記電気センサ信号を生成するように構造化されている、項目１に記載のデバイス。
（項目１６）
前記光起電モジュール、前記センサモジュール、および前記発光モジュールをカプセル化して、前記デバイスが生体対象物に移植されることを可能にする、１つ以上のカプセル化構造体をさらに備える、項目１に記載のデバイス。
（項目１７）
前記基板に係合され、かつ前記デバイスの動作に関連付けられた情報を搬送する入力光通信信号を受信するように動作可能な光受信器をさらに備える、項目１に記載のデバイス。
（項目１８）
前記感知素子が、感知電極もしくは感知抵抗器もしくは感知ナノ構造体、または他のものを伴う、もしくは伴わない感知電極、感知抵抗器、および感知ナノ構造体のうちの任意の２つ以上の組み合わせを含む、項目１に記載のデバイス。
（項目１９）
オプトエレクトロニクス回路を有するデバイスであって、
基板と、
前記基板に係合され、かつ光を電気に変換するように構造化された光起電モジュールと、
前記基板に係合され、かつ前記光起電モジュールによって生成された前記電気から電力を受信するように結合された識別モジュールであって、前記識別モジュールが、前記デバイスの識別情報を示す電気識別信号を生成するように構成されている、識別モジュールと、
前記基板に係合され、かつ前記光起電モジュールによって生成された前記電気から電力を受信し、前記識別モジュールから前記電気識別信号を受信するように結合された発光モジュールであって、前記発光モジュールが、前記電気識別信号を搬送するように変調される出力光を生成して、前記電気識別信号を前記デバイスから無線でかつ光学的に送信するように構造化されている、発光モジュールと、を備える、デバイス。
（項目２０）
前記発光モジュールを前記光起電モジュールおよび前記識別モジュールに電気的に接続するように構成された１つ以上の電気相互接続部をさらに備え、前記１つ以上の電気相互接続部が、１０ミクロン未満の寸法を有する、項目１９に記載のデバイス。
（項目２１）
前記オプトエレクトロニクス回路を有するデバイスが、１ｍｍ
３
未満の体積を有する、項目１９に記載のデバイス。
（項目２２）
前記デバイスが、所定の入力光の受信時に、前記電気識別信号を搬送するように変調された前記光を出力するように構成されている、項目１９に記載のデバイス。
（項目２３）
前記デバイスが、前記出力光のスペクトルに基づいて識別される、項目１９に記載のデバイス。
（項目２４）
前記出力光が、パルス位置変調（ＰＰＭ）符号化方式を使用して変調される、項目１９に記載のデバイス。
（項目２５）
オプトエレクトロニクス回路を有するデバイスであって、
基板と、
前記基板に係合され、かつ光を電気に変換するように構造化されたフォトエレクトロニクスモジュールと、
前記基板に係合され、かつ前記フォトエレクトロニクスモジュールによって生成された前記電気から電力を受信するように結合された識別モジュールであって、前記識別モジュールが、前記デバイスの識別情報を示す電気識別信号を生成するように構成されている、識別モジュールと、を備え、
前記フォトエレクトロニクスモジュールが、前記識別モジュールから前記電気識別信号を受信し、前記電気識別信号を搬送するように変調される出力光を生成して、前記電気識別信号を前記デバイスから無線でかつ光学的に送信するように構成されている、デバイス。
（項目２６）
前記フォトエレクトロニクスモジュールを前記識別モジュールに電気的に接続するように構成された１つ以上の電気相互接続部をさらに備え、前記１つ以上の電気相互接続部が、１０ミクロン未満の寸法を有する、項目２５に記載のデバイス。
（項目２７）
前記オプトエレクトロニクス回路を有するデバイスが、１ｍｍ
３
未満の体積を有する、項目２５に記載のデバイス。
（項目２８）
前記デバイスが、所定の入力光の受信時に、前記電気識別信号を搬送するように変調された前記光を出力するように構成されている、項目２５に記載のデバイス。
（項目２９）
前記デバイスが、前記出力光のスペクトルに基づいて識別される、項目２５に記載のデバイス。
（項目３０）
オプトエレクトロニクス回路を有するデバイスであって、
基板と、
前記基板に係合され、かつ入力光を電気に変換するように構造化された光起電モジュールであって、前記光起電モジュールが、標的物質に応答して応答を生成する感知素子を含むように構造化されており、前記光起電モジュールが、前記感知素子からの前記応答に基づいて、前記標的物質の特性を示す電気センサ信号を生成するようにさらに構成されている、光起電モジュールと、
前記基板に係合され、かつ前記光起電モジュールによって生成された前記電気から電力を受信し、前記光起電モジュールから前記電気センサ信号を受信するように結合された発光モジュールであって、前記発光モジュールが、前記電気センサ信号を搬送するように変調される出力光を生成して、前記電気センサ信号を前記デバイスから無線でかつ光学的に送信するように構造化されている、発光モジュールと、を備える、デバイス。
（項目３１）
前記発光モジュールを前記光起電モジュールに電気的に接続するように構成された１つ以上の電気相互接続部をさらに備え、前記１つ以上の電気相互接続部が、１０ミクロン未満の寸法を有する、項目３０に記載のデバイス。
（項目３２）
前記オプトエレクトロニクス回路を有するデバイスが、１ｍｍ
３
未満の体積を有する、項目３０に記載のデバイス。
（項目３３）
オプトエレクトロニクス回路を有するデバイスであって、
基板と、
前記基板に係合され、かつ入力光を電気に変換するように構造化された光起電モジュールと、
前記基板に係合され、かつ前記光起電モジュールによって生成された前記電気から電力を受信するように構造化された光電気信号変換モジュールであって、前記光電気信号変換モジュールが、標的物質に応答して前記標的物質の特性を示す電気センサ信号を生成し、前記光電気信号変換モジュールが、前記電気センサ信号を搬送するように変調される出力光を生成して、前記電気センサ信号を前記デバイスから無線でかつ光学的に送信するように構造化されている、光電気信号変換モジュールと、を備える、デバイス。
（項目３４）
前記発光モジュールを前記光起電モジュールに電気的に接続するように構成された１つ以上の電気相互接続部をさらに備え、前記１つ以上の電気相互接続部が、１０ミクロン未満の寸法を有する、項目３３に記載のデバイス。
（項目３５）
前記オプトエレクトロニクス回路を有するデバイスが、１ｍｍ
３
未満の体積を有する、項目３３に記載のデバイス。
（項目３６）
オプトエレクトロニクス回路を有するデバイスを構築するための方法であって、
第１の半導体基板上に半導体剥離層を形成することと、
前記半導体剥離層上にフォトエレクトロニクス半導体構造体を製造することと、
前記半導体剥離層上の前記製造されたフォトエレクトロニクス半導体構造上にポリマー層を形成して、前記製造されたフォトエレクトロニクス半導体構造体を前記形成されたポリマー層に埋め込むことと、
前記ポリマー層および前記ポリマー層に埋め込まれた前記製造されたフォトエレクトロニクス半導体構造体から前記半導体剥離層を除去するためのエッチング処理を実施し、これにより前記ポリマー層および前記ポリマー層に埋め込まれた前記製造されたフォトエレクトロニクス半導体構造体が絶縁された集合体になるようにすることと、
前記ポリマー層および前記ポリマー層に埋め込まれた前記製造されたフォトエレクトロニクス半導体構造体を第２の半導体基板に転写することと、を含む、方法。
（項目３７）
前記半導体剥離層を除去するための前記エッチング処理を実施する前に、キャリア基板［ＡＪＣｌ］に剥離層を形成して、前記半導体剥離層がエッチングされた後に前記製造されたフォトエレクトロニクス半導体構造体を一時的に保持することをさらに含む、項目３６に記載の方法。
（項目３８）
前記製造されたフォトエレクトロニクス半導体構造体が、近赤外線ＧａＡｓレーザ、または赤色ＡｌＩｎＰ発光ダイオード、またはＡｌＧａＡｓ光起電、または赤外線ＩｎＰレーザ、またはＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）、または他のものを伴う、もしくは伴わない近赤外線ＧａＡｓレーザ、赤色ＡｌＩｎＰ発光ダイオード、ＡｌＧａＡｓ光起電、赤外線ＩｎＰレーザ、およびＨＥＭＴのうちの任意の２つ以上の組み合わせを含む、項目３６に記載の方法。
（項目３９）
前記製造されたフォトエレクトロニクス半導体構造体が、ＡｌＧａＡｓヘテロ構造体を含み、
前記剥離層が、Ａｌ
ｙ
Ｇａ
１－ｙ
Ａｓを含み、式中、ｙは０～１である、項目３６に記載の方法。
（項目４０）
前記第１の半導体基板がＧａＡｓを含む、項目３９に記載の方法。
（項目４１）
前記第２の半導体基板が、前記製造されたフォトエレクトロニクス半導体構造体の前記転写の前に、回路で製造されたシリコン基板または絶縁体オンシリコン基板を含み、
前記方法が、前記回路を前記製造されたフォトエレクトロニクス半導体構造体に結合して、前記第２の基板上にデバイスを形成することをさらに含む、項目３６に記載の方法。
（項目４２）
前記第２の基板上に形成された前記デバイスが、
前記新しい基板に係合され、かつ光を電気に変換するように構造化された光起電モジュールと、
前記新しい基板に係合され、かつ前記光起電モジュールによって生成された前記電気から電力を受信するように結合されたセンサモジュールであって、前記センサモジュールが、標的物質に応答して応答を生成する感知素子を含むように構造化されており、前記センサモジュールが、前記感知素子からの前記応答に基づいて、前記標的物質の特性を示す電気センサ信号を生成するように構成されている、センサモジュールと、
前記新しい基板に係合され、かつ前記光起電モジュールによって生成された前記電気から電力を受信し、前記センサモジュールから前記電気センサ信号を受信するように結合された発光モジュールであって、前記発光モジュールが、前記電気センサ信号を搬送するように変調される出力光を生成して、前記電気センサ信号を前記デバイスから無線でかつ光学的に送信するように構造化されている、発光モジュールと、を含む、項目３６に記載の方法。
（項目４３）
前記感知素子が、感知電極もしくは感知抵抗器もしくは感知ナノ構造体、または他のものを伴う、もしくは伴わない感知電極、感知抵抗器、および感知ナノ構造体のうちの任意の２つ以上の組み合わせを含む、項目４２に記載の方法。
（項目４４）
前記半導体剥離層を除去するための前記エッチング処理を実施する前に、前記半導体基板を除去するための第１のエッチング処理を実施することを含む、項目３６に記載の方法。
（項目４５）
標的対象物を感知するための方法であって、
前記センサへの物理的接続を有することなく、標的対象物にセンサを移植することと、
前記センサ内の光起電モジュールに前記センサを動作させるための電力を生成させるために、前記標的対象物に移植された前記センサに照明光を方向付けることであって、これにより、前記生成された電力が、（１）前記標的対象物に対して感知動作を実施して、前記標的対象物の特性を示す電気センサ信号を生成するセンサモジュールと、（２）前記センサモジュールから前記電気センサ信号を受信するように結合され、前記電気センサ信号を搬送するように変調される出力光を生成するように動作可能である発光モジュールとに電力供給するようになる、方向付けることと、
前記出力光を使用して、前記デバイスから前記電気センサ信号を無線でかつ光学的に送信することによって、前記標的対象物の前記特性を示す情報を受信することと、を含む、方法。
（項目４６）
前記センサの動作に関連付けられた情報を前記光通信信号を介して前記センサに無線でかつ光学的に送信するために、前記光通信信号を前記センサに方向付けること、を含む、項目４５に記載の方法。
（項目４７）
前記光通信信号の光波長が、前記照明光の光波長とは異なる、項目４６に記載の方法。
（項目４８）
前記光通信信号の光波長が、前記発光モジュールによって生成された前記出力光の光波長とは異なる、項目４７に記載の方法。
（項目４９）
前記センサモジュールが、ナノスケール材料に対して感知動作を実施するように動作される、項目４５に記載の方法。
（項目５０）
前記ナノスケール材料が、金属電極、トンネル接合部、カーボンナノチューブ、またはグラフェン構造体を含む、項目４９に記載の方法。
（項目５１）
前記センサによって感知される前記標的対象物の前記特性が、前記標的対象の、またはその中の流体の生物学的特性、化学的特性、温度、または流動特性を含む、項目４５に記載の方法。
（項目５２）
オプトエレクトロニクス回路を有するデバイスであって、
基板と、
入射光学波長での入射光を電気に変換し、前記入射光学波長とは異なる出力光波長を出力光を放出するために、パターン化された半導体層を含むように前記基板上に形成されたヘテロ構造体モジュールと、
前記基板に係合され、かつ前記ヘテロ構造体モジュールによって生成された前記電気から電力を受信するように結合されたセンサモジュールであって、前記センサモジュールが、標的物質に応答して応答を生成する感知素子を含むように構造化されており、前記センサモジュールが、前記感知素子からの前記応答に基づいて、前記標的物質の特性を示す電気センサ信号を生成するようにさらに構成されている、センサモジュールと、
前記ヘテロ構造体モジュールおよび前記センサモジュールに結合された回路であって、前記ヘテロ構造体モジュールによって生成された前記電気から前記ヘテロ構造体モジュールに電力を供給して、前記出力光の放出を引き起こし、かつ前記センサモジュールから前記電気センサ信号を受信するように動作可能であり、前記ヘテロ構造体モジュールが、前記電気センサ信号を搬送するように変調される出力光を生成して、前記電気センサ信号を前記デバイスから無線でかつ光学的に送信するように構造化されている、回路と、を備える、デバイス。
（項目５３）
前記ヘテロ構造体モジュールが、前記動作時間の大部分の間に入射光を電気に変換する一方、前記動作時間の小部分の間に出力光を放出するように、前記回路によって制御される、項目５２に記載のデバイス。
（項目５４）
オプトエレクトロニクス回路を有するデバイスであって、
基板と、
前記基板に係合され、かつ光を電気に変換するように構造化された光起電モジュールと、
前記基板に係合され、かつ前記光起電モジュールによって生成された前記電気から電力を受信するように結合されたセンサモジュールであって、前記センサモジュールが、標的物質に応答して応答を生成する感知素子を含むように構造化されており、前記センサモジュールが、前記感知素子からの前記応答に基づいて、前記標的物質の特性を示す電気センサ信号を生成するようにさらに構成されている、センサモジュールと、
前記基板に係合され、かつ前記光起電モジュールによって生成された前記電気から電力を受信し、前記センサモジュールから前記電気センサ信号を受信するように、１０ミクロン未満の寸法を有する電気的な１つ以上の相互接続部を通じて前記光起電モジュールおよび前記センサモジュールに結合された発光モジュールであって、前記発光モジュールが、前記電気センサ信号を搬送するように変調される出力光を生成して、前記電気センサ信号を前記デバイスから無線でかつ光学的に送信するように構造化されている、発光モジュールと、を備える、デバイス。
（項目５５）
前記センサモジュールが、前記標的物質の温度を示す前記電気センサ信号を生成するように構造化されている、項目５４に記載のデバイス。
（項目５６）
前記センサモジュールが、前記標的物質内の生物物質を示す前記電気センサ信号を生成するように構造化されている、項目５４に記載のデバイス。
（項目５７）
前記センサモジュールが、前記標的物質内の化学物質を示す前記電気センサ信号を生成するように構造化されている、項目５４に記載のデバイス。
（項目５８）
前記センサモジュールが、前記標的物質の電気的特性を示す前記電気センサ信号を生成するように構造化されている、項目５４に記載のデバイス。
（項目５９）
光無線センサデバイスであって、
電磁放射線を電気に変換するように構造化された光起電モジュールと、
前記光起電モジュールによって生成された前記電力を受信するために前記光起電モジュールに結合され、かつ感知素子および通信素子を含むように構造化されたセンサモジュールであって、前記感知素子が、標的物質に応答して応答を生成し、前記通信素子が、前記感知素子からの前記応答に基づいて、前記標的物質の特性を示す電気センサ信号を生成するように構成されている、センサモジュールと、
前記電気を受信するように前記光起電モジュールに結合され、かつ前記電気センサ信号を受信し、前記電気センサ信号を変換して、前記標的物質の前記特性を示す電磁放射線を出力するように前記センサモジュールに結合された発光モジュールと、を備える、光無線センサデバイス。
（項目６０）
前記光起電モジュールによって生成される前記電気が、前記センサモジュールおよび前記発光モジュールに電力を供給するために使用される、項目５９に記載のデバイス。
（項目６１）
前記光起電モジュールによって生成される前記電気が、前記センサモジュールおよび前記発光モジュールを制御するための電気制御信号を生成するために使用される、項目５９に記載のデバイス。
The above and other aspects and implementations of the disclosed techniques are described in more detail within the scope of the drawings, description and claims.
The present specification also provides, for example, the following items.
(Item 1)
A device with an optoelectronic circuit
With the board
An electromotive module engaged with the substrate and structured to convert input light into electricity.
A sensor module that is engaged to the substrate and coupled to receive power from the electricity generated by the photovoltaic module, wherein the sensor module produces a response in response to the target material. A sensor that is structured to include a sensing element and the sensor module is further configured to generate an electrical sensor signal indicating the characteristics of the target material based on the response from the sensing element. Module and
A light emitting module that is engaged with the substrate and is coupled so as to receive power from the electricity generated by the photovoltaic module and receive the electric sensor signal from the sensor module. A light-emitting module, which is structured to generate output light modulated to carry the electrical sensor signal and transmit the electrical sensor signal wirelessly and optically from the device. A device to prepare.
(Item 2)
Further comprising one or more electrical interconnects configured to electrically connect the light emitting module to the photovoltaic module and the sensor module, the one or more electrical interconnects being less than 10 microns. The device of item 1, having the dimensions of.
(Item 3)
The device according to item 1, wherein the device having the optoelectronic circuit is structured so as to have a volume of less than 1 mm 3 .
(Item 4)
Further comprising an identification module engaged with the substrate and coupled to receive power from the electricity generated by the photovoltaic module, the identification module is an electrical identification signal indicating identification information of the device. The light emitting module generates an output light that is modulated to carry the electrical identification signal and wirelessly and optically transmits the electrical identification signal from the device. The device according to item 1, which is configured as follows.
(Item 5)
The device of item 4, wherein the output light is modulated using a pulsed position modulation (PPM) coding scheme.
(Item 6)
The device of item 4, wherein the device is configured to output only the output light modulated to carry the electrical identification signal upon reception of a predetermined input light.
(Item 7)
Item 6. The device according to item 6, wherein the predetermined input light includes light having a predetermined frequency.
(Item 8)
6. The device of item 6, wherein the predetermined input light comprises a predetermined series of optical pulses.
(Item 9)
The sensor module includes a CMOS circuit.
The device according to item 1, wherein the light emitting module comprises a III-V group or II-VI group compound semiconductor.
(Item 10)
The device of item 1, wherein the photovoltaic module comprises a combination of Si and AlGaAs with or without Si or AlGaAs, or something else.
(Item 11)
The device of item 1, wherein the sensor module is structured to generate the electrical sensor signal indicating the temperature of the target substance.
(Item 12)
The biological substance or chemical substance in the target substance, or the biological substance in the target substance, the biological substance in the target substance, the said in the target substance, with or without the electrical properties of the target substance, or the like. The device of item 1, wherein the device is structured to generate the electrical sensor signal indicating any two or more of the chemicals and the electrical properties of the target substance.
(Item 13)
The sensing element includes a sensing electrode and includes a sensing electrode.
The device of item 1, wherein the sensor module is structured to generate the electrical sensor signal from interacting with one or more neurons as the target substance via the sensing electrode. ..
(Item 14)
The device of item 1, wherein the sensor module is structured to generate the electrical sensor signal from interacting with the fluid as the target substance via the sensing element.
(Item 15)
The device of item 1, wherein the sensor module is structured to generate the electrical sensor signal from interacting with the tissue as the target substance via the sensing element.
(Item 16)
Item 1 further comprises one or more encapsulating structures that encapsulate the photovoltaic module, the sensor module, and the light emitting module to allow the device to be implanted in a biological object. Described device.
(Item 17)
The device of item 1, further comprising an optical receiver engaged with the substrate and capable of operating to receive an input optical communication signal that carries information associated with the operation of the device.
(Item 18)
The sensing element may be any combination of any two or more of sensing electrodes or resistors or sensing nanostructures with or without sensing electrodes or resistors or sensing nanostructures. The device according to item 1, including.
(Item 19)
A device with an optoelectronic circuit
With the board
An electromotive module engaged with the substrate and structured to convert light into electricity.
An identification module that is engaged to the substrate and coupled to receive power from the electricity generated by the photovoltaic module, wherein the identification module indicates an electrical identification signal indicating identification information of the device. The identification module, which is configured to generate
A light emitting module that is engaged with the substrate and is coupled so as to receive electric power from the electricity generated by the photovoltaic module and receive the electric identification signal from the identification module. A light-emitting module, which is structured to generate output light modulated to carry the electrical identification signal and transmit the electrical identification signal wirelessly and optically from the device. A device to prepare.
(Item 20)
Further comprising one or more electrical interconnects configured to electrically connect the light emitting module to the photovoltaic module and the identification module, the one or more electrical interconnects being less than 10 microns. 19. The device of item 19.
(Item 21)
19. The device of item 19, wherein the device having the optoelectronic circuit has a volume of less than 1 mm 3 .
(Item 22)
19. The device of item 19, wherein the device is configured to output the light modulated to carry the electrical identification signal upon reception of a predetermined input light.
(Item 23)
19. The device of item 19, wherein the device is identified based on the spectrum of the output light.
(Item 24)
19. The device of item 19, wherein the output light is modulated using a pulsed position modulation (PPM) coding scheme.
(Item 25)
A device with an optoelectronic circuit
With the board
A photoelectronic module that is engaged to the substrate and structured to convert light into electricity.
An identification module that is engaged to the substrate and coupled to receive power from the electricity generated by the photoelectronics module, wherein the identification module provides an electrical identification signal indicating identification information of the device. Equipped with an identification module, which is configured to generate,
The photoelectronics module receives the electrical identification signal from the identification module, generates output light modulated to carry the electrical identification signal, and wirelessly and optically transfers the electrical identification signal from the device. A device that is configured to send to.
(Item 26)
Further comprising one or more electrical interconnects configured to electrically connect the photoelectronic module to the identification module, the one or more electrical interconnects having dimensions less than 10 microns. The device according to item 25.
(Item 27)
25. The device of item 25, wherein the device having the optoelectronic circuit has a volume of less than 1 mm 3 .
(Item 28)
25. The device of item 25, wherein the device is configured to output the light modulated to carry the electrical identification signal upon reception of a predetermined input light.
(Item 29)
25. The device of item 25, wherein the device is identified based on the spectrum of the output light.
(Item 30)
A device with an optoelectronic circuit
With the board
A photovoltaic module that is engaged to the substrate and structured to convert input light into electricity, wherein the photovoltaic module comprises a sensing element that produces a response in response to a target material. The photovoltaic module is further configured to generate an electrical sensor signal indicating the characteristics of the target substance based on the response from the sensing element. Module and
A light emitting module that is engaged with the substrate and is coupled so as to receive power from the electricity generated by the photovoltaic module and receive the electrical sensor signal from the photovoltaic module. With a light emitting module, the light emitting module is structured to generate output light modulated to carry the electrical sensor signal and transmit the electrical sensor signal wirelessly and optically from the device. , A device.
(Item 31)
Further comprising one or more electrical interconnects configured to electrically connect the light emitting module to the photovoltaic module, the one or more electrical interconnects having dimensions of less than 10 microns. , Item 30.
(Item 32)
30. The device of item 30, wherein the device having the optoelectronic circuit has a volume of less than 1 mm 3 .
(Item 33)
A device with an optoelectronic circuit
With the board
An electromotive module engaged with the substrate and structured to convert input light into electricity.
An opto-electric signal conversion module engaged with the substrate and structured to receive power from the electricity generated by the opto-electromotive module, wherein the opto-electric signal conversion module serves as a target material. In response, an electrical sensor signal indicating the characteristics of the target material is generated, the opto-electrical signal conversion module generates an output light modulated to carry the electrical sensor signal, and the electrical sensor signal is transmitted to the electric sensor signal. A device comprising an opto-electrical signal conversion module, which is structured to transmit wirelessly and optically from the device.
(Item 34)
Further comprising one or more electrical interconnects configured to electrically connect the light emitting module to the photovoltaic module, the one or more electrical interconnects having dimensions of less than 10 microns. , Item 33.
(Item 35)
33. The device of item 33, wherein the device having the optoelectronic circuit has a volume of less than 1 mm 3 .
(Item 36)
A method for building devices with optoelectronic circuits,
Forming a semiconductor release layer on the first semiconductor substrate and
Manufacturing a photoelectronic semiconductor structure on the semiconductor peeling layer,
A polymer layer is formed on the manufactured photoelectronics semiconductor structure on the semiconductor peeling layer, and the manufactured photoelectronics semiconductor structure is embedded in the formed polymer layer.
The polymer layer and the manufactured photoelectronic semiconductor structure embedded in the polymer layer are subjected to an etching process for removing the semiconductor peeling layer, whereby the polymer layer and the polymer layer embedded in the polymer layer are subjected to an etching process. To ensure that the manufactured photoelectronic semiconductor structures are insulated aggregates,
A method comprising transferring the polymer layer and the manufactured photoelectronic semiconductor structure embedded in the polymer layer to a second semiconductor substrate.
(Item 37)
Before performing the etching process for removing the semiconductor peeling layer, a peeling layer is formed on the carrier substrate [AJCl], and the manufactured photoelectronic semiconductor structure is formed after the semiconductor peeling layer is etched. 36. The method of item 36, further comprising holding temporarily.
(Item 38)
The manufactured photoelectronic semiconductor structure is a near-infrared GaAs laser, or a red AlInP light emitting diode, or an AlGaAs photovoltaic, or an infrared InP laser, or an AlGaAs / GaAs high electron mobility transistor (HEMT), or something else. 36. The method of item 36, comprising any combination of any two or more of near-infrared GaAs lasers, red AlInP light emitting diodes, AlGaAs photovoltaics, infrared InP lasers, and HEMTs with or without.
(Item 39)
The manufactured photoelectronic semiconductor structure comprises an AlGaAs heterostructure.
36. The method of item 36, wherein the exfoliated layer comprises Al y Ga 1-y As, where y is 0-1 in the formula.
(Item 40)
39. The method of item 39, wherein the first semiconductor substrate comprises GaAs.
(Item 41)
The second semiconductor substrate comprises a silicon substrate or insulator-on-silicon substrate manufactured in a circuit prior to the transfer of the manufactured photoelectronic semiconductor structure.
36. The method of item 36, wherein the method further comprises coupling the circuit to the manufactured photoelectronic semiconductor structure to form a device on the second substrate.
(Item 42)
The device formed on the second substrate is
An electromotive module engaged with the new substrate and structured to convert light into electricity.
A sensor module that is engaged to the new substrate and coupled to receive power from the electricity generated by the photovoltaic module, wherein the sensor module produces a response in response to the target material. The sensor is structured to include a sensing element, and the sensor module is configured to generate an electrical sensor signal indicating the characteristics of the target material based on the response from the sensing element. Module and
A light emitting module engaged with the new substrate and coupled to receive power from the electricity generated by the photovoltaic module and to receive the electrical sensor signal from the sensor module, the light emitting module. A light emitting module in which the module is structured to generate output light modulated to carry the electrical sensor signal and transmit the electrical sensor signal wirelessly and optically from the device. 36. The method of item 36.
(Item 43)
The sensing element may be any combination of any two or more of sensing electrodes or resistors or sensing nanostructures with or without sensing electrodes or resistors or sensing nanostructures. 42. The method of item 42.
(Item 44)
36. The method of item 36, comprising performing a first etching process for removing the semiconductor substrate before performing the etching process for removing the semiconductor stripping layer.
(Item 45)
A method for sensing a target object,
Implanting the sensor on a target object without having a physical connection to the sensor.
To direct the illumination light to the sensor implanted in the target object in order for the photovoltaic module in the sensor to generate power to operate the sensor, thereby being generated. The generated electric power (1) performs a sensing operation on the target object to generate an electric sensor signal indicating the characteristics of the target object, and (2) the electric sensor signal from the sensor module. Is directed to power a light emitting module that is coupled to receive and is capable of producing an output light that is modulated to carry the electrical sensor signal.
A method comprising receiving information indicating the characteristic of the target object by wirelessly and optically transmitting the electrical sensor signal from the device using the output light.
(Item 46)
45. Item 45, comprising directing the optical communication signal to the sensor in order to wirelessly and optically transmit information associated with the operation of the sensor to the sensor via the optical communication signal. the method of.
(Item 47)
The method according to item 46, wherein the optical wavelength of the optical communication signal is different from the optical wavelength of the illumination light.
(Item 48)
47. The method of item 47, wherein the optical wavelength of the optical communication signal is different from the optical wavelength of the output light generated by the light emitting module.
(Item 49)
45. The method of item 45, wherein the sensor module is operated to perform a sensing operation on a nanoscale material.
(Item 50)
49. The method of item 49, wherein the nanoscale material comprises a metal electrode, a tunnel junction, a carbon nanotube, or a graphene structure.
(Item 51)
45. The method of item 45, wherein the properties of the target object sensed by the sensor include biological, chemical, temperature, or flow properties of the fluid of or in the target.
(Item 52)
A device with an optoelectronic circuit
With the board
A hetero formed on the substrate to include a patterned semiconductor layer in order to convert incident light at the incident optical wavelength into electricity and emit output light at an output light wavelength different from the incident optical wavelength. Structure module and
A sensor module that is engaged to the substrate and coupled to receive power from the electricity generated by the heterostructure module, wherein the sensor module produces a response in response to the target material. A sensor that is structured to include a sensing element and the sensor module is further configured to generate an electrical sensor signal indicating the characteristics of the target material based on the response from the sensing element. Module and
A circuit coupled to the heterostructure module and the sensor module, the electricity generated by the heterostructure module supplies power to the heterostructure module to cause emission of the output light. The heterostructure module can operate to receive the electrical sensor signal from the sensor module, and the heterostructure module generates output light modulated to carry the electrical sensor signal to generate the electrical sensor signal. A device comprising a circuit, which is structured to transmit wirelessly and optically from the device.
(Item 53)
An item controlled by the circuit such that the heterostructure module converts incident light into electricity during most of the operating time while emitting output light during a small portion of the operating time. 52.
(Item 54)
A device with an optoelectronic circuit
With the board
An electromotive module engaged with the substrate and structured to convert light into electricity.
A sensor module that is engaged to the substrate and coupled to receive power from the electricity generated by the photovoltaic module, wherein the sensor module produces a response in response to the target material. A sensor that is structured to include a sensing element and the sensor module is further configured to generate an electrical sensor signal indicating the characteristics of the target material based on the response from the sensing element. Module and
An electrical 1 with dimensions less than 10 microns such that it receives power from the electricity generated by the photovoltaic module and is engaged with the substrate and receives the electrical sensor signal from the sensor module. A light emitting module coupled to the photovoltaic module and the sensor module through one or more interconnects, wherein the light emitting module produces output light that is modulated to carry the electrical sensor signal. A device comprising a light emitting module, which is structured to transmit the electrical sensor signal wirelessly and optically from the device.
(Item 55)
54. The device of item 54, wherein the sensor module is structured to generate the electrical sensor signal indicating the temperature of the target substance.
(Item 56)
54. The device of item 54, wherein the sensor module is structured to generate the electrical sensor signal indicating the biological material within the target material.
(Item 57)
54. The device of item 54, wherein the sensor module is structured to generate the electrical sensor signal indicating a chemical substance within the target substance.
(Item 58)
54. The device of item 54, wherein the sensor module is structured to generate the electrical sensor signal indicating the electrical properties of the target substance.
(Item 59)
An optical wireless sensor device
A photovoltaic module structured to convert electromagnetic radiation into electricity,
A sensor module that is coupled to the photovoltaic module to receive the power generated by the photovoltaic module and is structured to include a sensing element and a communication element, wherein the sensing element is: A sensor module configured to generate a response in response to a target substance and the communication element to generate an electrical sensor signal indicating the characteristics of the target substance based on the response from the sensing element. ,
It is coupled to the photovoltaic module to receive the electricity, receives the electrical sensor signal, converts the electrical sensor signal, and outputs electromagnetic radiation exhibiting the characteristics of the target material. An optical wireless sensor device comprising a light emitting module coupled to a sensor module.
(Item 60)
58. The device of item 59, wherein the electricity generated by the photovoltaic module is used to power the sensor module and the light emitting module.
(Item 61)
58. The device of item 59, wherein the electricity generated by the photovoltaic module is used to generate an electrical control signal for controlling the sensor module and the light emitting module.
Claims (20)
基板と、
前記基板に係合され、かつ入力光を電気に変換するように構造化された光起電モジュールと、
前記基板に係合され、かつ前記光起電モジュールによって生成された前記電気から電力を受信するように結合されたセンサモジュールであって、前記センサモジュールが、標的物質に応答して応答を生成する感知素子を含むように構造化されており、前記センサモジュールが、前記感知素子からの前記応答に基づいて、前記標的物質の特性を示す電気センサ信号を生成するようにさらに構成されている、センサモジュールと、
前記基板に係合され、かつ前記光起電モジュールによって生成された前記電気から電力を受信し、前記センサモジュールから前記電気センサ信号を受信するように結合された発光モジュールであって、前記発光モジュールが、前記電気センサ信号を搬送するように変調される出力光を生成して、前記電気センサ信号を前記デバイスから無線でかつ光学的に送信するように構造化されている、発光モジュールと、を備える、デバイス。 A device with an optoelectronic circuit
With the board
An electromotive module engaged with the substrate and structured to convert input light into electricity.
A sensor module that is engaged to the substrate and coupled to receive power from the electricity generated by the photovoltaic module, wherein the sensor module produces a response in response to the target material. A sensor that is structured to include a sensing element and the sensor module is further configured to generate an electrical sensor signal indicating the characteristics of the target material based on the response from the sensing element. Module and
A light emitting module that is engaged with the substrate and is coupled so as to receive power from the electricity generated by the photovoltaic module and receive the electric sensor signal from the sensor module. A light-emitting module, which is structured to generate output light modulated to carry the electrical sensor signal and transmit the electrical sensor signal wirelessly and optically from the device. A device to prepare.
前記センサモジュールが、前記感知電極を介して、前記標的物質としての１つ以上のニューロンと相互作用することから、前記電気センサ信号を生成するように構造化されている、請求項１に記載のデバイス。 The sensing element includes a sensing electrode and includes a sensing electrode.
The first aspect of claim 1, wherein the sensor module is structured to generate the electrical sensor signal because it interacts with one or more neurons as the target substance via the sensing electrode. device.
基板と、
前記基板に係合され、かつ光を電気に変換するように構造化された光起電モジュールと、
前記基板に係合され、かつ前記光起電モジュールによって生成された前記電気から電力を受信するように結合された識別モジュールであって、前記識別モジュールが、前記デバイスの識別情報を示す電気識別信号を生成するように構成されている、識別モジュールと、
前記基板に係合され、かつ前記光起電モジュールによって生成された前記電気から電力を受信し、前記識別モジュールから前記電気識別信号を受信するように結合された発光モジュールであって、前記発光モジュールが、前記電気識別信号を搬送するように変調される出力光を生成して、前記電気識別信号を前記デバイスから無線でかつ光学的に送信するように構造化されている、発光モジュールと、を備える、デバイス。 A device with an optoelectronic circuit
With the board
An electromotive module engaged with the substrate and structured to convert light into electricity.
An identification module that is engaged to the substrate and coupled to receive power from the electricity generated by the photovoltaic module, wherein the identification module indicates an electrical identification signal indicating identification information of the device. The identification module, which is configured to generate
A light emitting module that is engaged with the substrate and is coupled so as to receive electric power from the electricity generated by the photovoltaic module and receive the electric identification signal from the identification module. A light-emitting module, which is structured to generate output light modulated to carry the electrical identification signal and transmit the electrical identification signal wirelessly and optically from the device. A device to prepare.
第１の半導体基板上に半導体剥離層を形成することと、
前記半導体剥離層上にフォトエレクトロニクス半導体構造体を製造することと、
前記半導体剥離層上の前記製造されたフォトエレクトロニクス半導体構造上にポリマー層を形成して、前記製造されたフォトエレクトロニクス半導体構造体を前記形成されたポリマー層に埋め込むことと、
前記ポリマー層および前記ポリマー層に埋め込まれた前記製造されたフォトエレクトロニクス半導体構造体から前記半導体剥離層を除去するためのエッチング処理を実施し、これにより前記ポリマー層および前記ポリマー層に埋め込まれた前記製造されたフォトエレクトロニクス半導体構造体が絶縁された集合体になるようにすることと、
前記ポリマー層および前記ポリマー層に埋め込まれた前記製造されたフォトエレクトロニクス半導体構造体を第２の半導体基板に転写することと、を含む、方法。 A method for building devices with optoelectronic circuits,
Forming a semiconductor release layer on the first semiconductor substrate and
Manufacturing a photoelectronic semiconductor structure on the semiconductor peeling layer,
A polymer layer is formed on the manufactured photoelectronics semiconductor structure on the semiconductor peeling layer, and the manufactured photoelectronics semiconductor structure is embedded in the formed polymer layer.
The polymer layer and the manufactured photoelectronic semiconductor structure embedded in the polymer layer are subjected to an etching process for removing the semiconductor peeling layer, whereby the polymer layer and the polymer layer embedded in the polymer layer are subjected to an etching process. To ensure that the manufactured photoelectronic semiconductor structures are insulated aggregates,
A method comprising transferring the polymer layer and the manufactured photoelectronic semiconductor structure embedded in the polymer layer to a second semiconductor substrate.
前記方法が、前記回路を前記製造されたフォトエレクトロニクス半導体構造体に結合して、前記第２の基板上にデバイスを形成することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。 The second semiconductor substrate comprises a silicon substrate or an insulator-on-silicon substrate manufactured in a circuit prior to the transfer of the manufactured photoelectronic semiconductor structure.
13. The method of claim 13 , wherein the method further comprises coupling the circuit to the manufactured photoelectronic semiconductor structure to form a device on the second substrate.
前記新しい基板に係合され、かつ光を電気に変換するように構造化された光起電モジュールと、
前記新しい基板に係合され、かつ前記光起電モジュールによって生成された前記電気から電力を受信するように結合されたセンサモジュールであって、前記センサモジュールが、標的物質に応答して応答を生成する感知素子を含むように構造化されており、前記センサモジュールが、前記感知素子からの前記応答に基づいて、前記標的物質の特性を示す電気センサ信号を生成するように構成されている、センサモジュールと、
前記新しい基板に係合され、かつ前記光起電モジュールによって生成された前記電気から電力を受信し、前記センサモジュールから前記電気センサ信号を受信するように結合された発光モジュールであって、前記発光モジュールが、前記電気センサ信号を搬送するように変調される出力光を生成して、前記電気センサ信号を前記デバイスから無線でかつ光学的に送信するように構造化されている、発光モジュールと、を含む、請求項１３に記載の方法。 The device formed on the second substrate is
An electromotive module engaged with the new substrate and structured to convert light into electricity.
A sensor module that is engaged to the new substrate and coupled to receive power from the electricity generated by the photovoltaic module, wherein the sensor module produces a response in response to the target material. The sensor is structured to include a sensing element, and the sensor module is configured to generate an electrical sensor signal indicating the characteristics of the target material based on the response from the sensing element. Module and
A light emitting module engaged with the new substrate and coupled to receive power from the electricity generated by the photovoltaic module and to receive the electrical sensor signal from the sensor module, the light emitting module. A light emitting module in which the module is structured to generate output light modulated to carry the electrical sensor signal and transmit the electrical sensor signal wirelessly and optically from the device. 13. The method of claim 13 .
前記センサが、前記センサへの物理的接続を有することなく、標的対象物に移植されるように構成され、
照明光が、前記センサ内の前記光起電モジュールに前記センサを動作させるための電力を生成させるために、前記標的対象物に移植された前記センサに方向付けられ、これにより、前記生成された電力が、（１）前記標的対象物に対して感知動作を実施して、前記標的対象物の特性を示す電気センサ信号を生成する前記センサモジュールと、（２）前記センサモジュールから前記電気センサ信号を受信するように結合され、前記電気センサ信号を搬送するように変調される出力光を生成するように動作可能である前記発光モジュールとに電力供給するようになり、
前記標的対象物の前記特性を示す情報が、前記出力光を使用して、デバイスから前記電気センサ信号を無線でかつ光学的に送信することによって受信される、センサ。 A sensor for sensing a target object, wherein the sensor includes a photovoltaic module, a sensor module, and a light emitting module.
The sensor is configured to be implanted in a target object without having a physical connection to the sensor.
Illumination light is directed at the sensor implanted in the target object in order to cause the photovoltaic module in the sensor to generate power to operate the sensor, thereby producing the sensor. The generated electric power (1) performs a sensing operation on the target object to generate an electric sensor signal indicating the characteristics of the target object, and (2) the electric sensor from the sensor module. It now powers the light emitting module, which is coupled to receive a signal and is operational to generate an output light that is modulated to carry the electrical sensor signal.
A sensor in which information indicating the characteristics of the target object is received by wirelessly and optically transmitting the electrical sensor signal from the device using the output light.
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- 2020-08-10 US US16/947,626 patent/US20210133528A1/en active Pending
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