KR101331710B1 - 플라즈마 증착된 미공성 분석물 검출 층 - Google Patents
플라즈마 증착된 미공성 분석물 검출 층 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101331710B1 KR101331710B1 KR1020087014918A KR20087014918A KR101331710B1 KR 101331710 B1 KR101331710 B1 KR 101331710B1 KR 1020087014918 A KR1020087014918 A KR 1020087014918A KR 20087014918 A KR20087014918 A KR 20087014918A KR 101331710 B1 KR101331710 B1 KR 101331710B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- analyte
- detection layer
- detection
- reflective
- Prior art date
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title abstract description 131
- 239000012491 analyte Substances 0.000 title abstract description 104
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 25
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 21
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 14
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 31
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 14
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 267
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 49
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 33
- 239000000463 material Substances 0.000 description 27
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 230000008859 change Effects 0.000 description 25
- YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N Ethylbenzene Chemical compound CCC1=CC=CC=C1 YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 16
- 230000004044 response Effects 0.000 description 16
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000003570 air Substances 0.000 description 15
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 14
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 11
- 239000010408 film Substances 0.000 description 10
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 10
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 6
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 6
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 6
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 4
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000985 reflectance spectrum Methods 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 3
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 3
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 3
- 150000001282 organosilanes Chemical class 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CZDYPVPMEAXLPK-UHFFFAOYSA-N tetramethylsilane Chemical compound C[Si](C)(C)C CZDYPVPMEAXLPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 3
- WZJUBBHODHNQPW-UHFFFAOYSA-N 2,4,6,8-tetramethyl-1,3,5,7,2$l^{3},4$l^{3},6$l^{3},8$l^{3}-tetraoxatetrasilocane Chemical compound C[Si]1O[Si](C)O[Si](C)O[Si](C)O1 WZJUBBHODHNQPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- SJKRCWUQJZIWQB-UHFFFAOYSA-N azane;chromium Chemical compound N.[Cr] SJKRCWUQJZIWQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- -1 ethylene, propylene, acetylene Chemical group 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000037452 priming Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 238000000391 spectroscopic ellipsometry Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- LZFDOBOWCCWDKN-UHFFFAOYSA-N 1,2,4-trimethyl-2,4-disilabicyclo[1.1.0]butane Chemical compound C[SiH]1C2[SiH](C)C12C LZFDOBOWCCWDKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XJUUEEGXLKEEFV-UHFFFAOYSA-N 1,3-dimethyl-2,4-disilabicyclo[1.1.0]butane Chemical compound CC12C([SiH2]1)([SiH2]2)C XJUUEEGXLKEEFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QHSJGVUXUKRCJF-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,4,4-pentamethyl-2,4-disilabicyclo[1.1.0]butane Chemical compound C[Si]1(C)C2(C)C1[Si]2(C)C QHSJGVUXUKRCJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MAOGYXKNTJIJKG-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4-tetramethyl-2,4-disilabicyclo[1.1.0]butane Chemical compound C[Si]1(C)C2C1[Si]2(C)C MAOGYXKNTJIJKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OPLQHQZLCUPOIX-UHFFFAOYSA-N 2-methylsilirane Chemical compound CC1C[SiH2]1 OPLQHQZLCUPOIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101710179738 6,7-dimethyl-8-ribityllumazine synthase 1 Proteins 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101710186608 Lipoyl synthase 1 Proteins 0.000 description 1
- 101710137584 Lipoyl synthase 1, chloroplastic Proteins 0.000 description 1
- 101710090391 Lipoyl synthase 1, mitochondrial Proteins 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- JSBOVJABZFDRGV-UHFFFAOYSA-N bis(dimethylsilyl)-dimethylsilane Chemical compound C[SiH](C)[Si](C)(C)[SiH](C)C JSBOVJABZFDRGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QLANAUMHLMSYDV-UHFFFAOYSA-N bis(dimethylsilyl)-methylsilane Chemical compound C[SiH](C)[SiH](C)[SiH](C)C QLANAUMHLMSYDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- JQZUMFHYRULBEN-UHFFFAOYSA-N diethyl(methyl)silicon Chemical compound CC[Si](C)CC JQZUMFHYRULBEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UCXUKTLCVSGCNR-UHFFFAOYSA-N diethylsilane Chemical compound CC[SiH2]CC UCXUKTLCVSGCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UBHZUDXTHNMNLD-UHFFFAOYSA-N dimethylsilane Chemical compound C[SiH2]C UBHZUDXTHNMNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UTUAUBOPWUPBCH-UHFFFAOYSA-N dimethylsilylidene(dimethyl)silane Chemical compound C[Si](C)=[Si](C)C UTUAUBOPWUPBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000004980 dosimetry Methods 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- XVSBWQYHSLNOCU-UHFFFAOYSA-N ethenyl(dimethyl)silicon Chemical compound C[Si](C)C=C XVSBWQYHSLNOCU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KCWYOFZQRFCIIE-UHFFFAOYSA-N ethylsilane Chemical compound CC[SiH3] KCWYOFZQRFCIIE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- NEXSMEBSBIABKL-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisilane Chemical compound C[Si](C)(C)[Si](C)(C)C NEXSMEBSBIABKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000005305 interferometry Methods 0.000 description 1
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 1
- 238000013532 laser treatment Methods 0.000 description 1
- UIUXUFNYAYAMOE-UHFFFAOYSA-N methylsilane Chemical compound [SiH3]C UIUXUFNYAYAMOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012229 microporous material Substances 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical compound N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920003223 poly(pyromellitimide-1,4-diphenyl ether) Polymers 0.000 description 1
- DNAJDTIOMGISDS-UHFFFAOYSA-N prop-2-enylsilane Chemical compound [SiH3]CC=C DNAJDTIOMGISDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- UIDUKLCLJMXFEO-UHFFFAOYSA-N propylsilane Chemical compound CCC[SiH3] UIDUKLCLJMXFEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000026041 response to humidity Effects 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002198 surface plasmon resonance spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- PQDJYEQOELDLCP-UHFFFAOYSA-N trimethylsilane Chemical compound C[SiH](C)C PQDJYEQOELDLCP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
- 238000003631 wet chemical etching Methods 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
- B32B3/10—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N21/7703—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator using reagent-clad optical fibres or optical waveguides
- G01N2021/7706—Reagent provision
- G01N2021/7723—Swelling part, also for adsorption sensor, i.e. without chemical reaction
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N21/7703—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator using reagent-clad optical fibres or optical waveguides
- G01N2021/7706—Reagent provision
- G01N2021/7726—Porous glass
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N2021/7793—Sensor comprising plural indicators
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
- G01N21/783—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour for analysing gases
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
Abstract
플라즈마 증착된 미공성 분석물 검출 층과, 분석물 검출 층을 형성하는 방법과, 분석물 검출 층을 포함하는 분석물 검출 센서가 개시된다. 분석물 센서는 기판과, 미공성 비정질 랜덤 공유 망상조직 층을 포함한다. 미공성 비정질 랜덤 공유 망상조직 층은 규소, 탄소, 수소 및 산소를 포함하며, 0.5 내지 10 나노미터 범위 내의 평균 기공 크기 및 0.2 내지 2 마이크로미터 범위 내의 광학 두께를 구비한다.
플라즈마, 증착, 미공성, 다공성, 분석물, 검출, 센서
Description
본 발명은 플라즈마 증착된 미공성 분석물 검출 층과, 분석물 검출 층을 형성하는 방법과, 분석물 검출 층을 포함하는 분석물 센서에 관한 것이다.
소정 범위의 분석물을 위한 확고한 화학 센서의 개발은 환경 감시, 제품 품질 제어, 및 화학 선량 측정과 같은 응용에 대한 중요한 시도로 남아있다. 화학적 감지를 위해 이용 가능한 많은 방법 중에서, 광범위한 기기 측정보다는, 사람의 눈이 신호 변환에 대해 사용될 수 있는 점에서 비색 기술(colorimetric technique)이 여전히 유리하다.
비색 센서가 현재 소정 범위의 분석물에 대해 존재하지만, 대부분은 검출을 위해 염료 또는 착색된 화학 지시자를 채용하는 것에 기초한다. 그러한 화합물은 전형적으로 선택적인데, 이는 다양한 부류의 화합물의 검출을 가능케 하기 위해 어레이(array)가 필요하다는 것을 의미한다. 또한, 많은 이러한 시스템은 광 탈색 또는 바람직하지 않은 부작용으로 인해 수명 제한 문제를 갖는다. 표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance) 및 스펙트럼 간섭법(spectral interferometry)과 같은 다른 광학 감지 기술은 응답을 제공하기 위해 실질적인 신호 변환 하드웨어를 요구하고, 따라서 간단한 시각적 표시에 대해 유용하지 않다.
발명의 개요
본 발명은 플라즈마 증착된 미공성 분석물 검출 층과, 분석물 검출 층을 형성하는 방법과, 분석물 검출 층을 포함하는 분석물 센서에 관한 것이다.
본 발명의 일 태양은 기판 및 미공성 비정질 랜덤 공유 망상조직 층을 갖는 분석물 센서를 포함한다. 미공성 비정질 랜덤 공유 망상조직 층은 규소, 탄소, 수소 및 산소를 포함하고, 0.3 내지 10 나노미터 범위 내의 평균 기공 크기와, 0.2 내지 2 마이크로미터 범위 내의 광학 두께와, 20％ 이상이 기공 체적인 총 체적을 갖는다.
본 발명의 다른 태양은 유기실란, 산소 및 탄화수소를 포함하는 가스 혼합물로부터 플라즈마를 형성하는 단계; 그리고 나서 기판 상에 플라즈마를 증착하여 비정질 랜덤 공유 망상조직 층을 형성하는 단계; 및 그리고 나서 비정질 공유 망상조직 층을 가열하여 미공성 비정질 랜덤 공유 망상조직 층을 형성하는 단계를 포함하는, 분석물 검출 층의 형성 방법을 포함한다.
상기 개요는 본 발명의 각각의 개시된 실시 형태 또는 모든 구현예를 설명하고자 하는 것은 아니다. 하기한 도면들, 상세한 설명 및 실시예는 이들 실시 형태를 더욱 구체적으로 예시한다.
본 발명은 첨부 도면과 관련하여 다양한 실시 형태에 대한 하기의 상세한 설명을 고려하면 보다 완전하게 이해될 수 있다.
도 1은 예시적인 분석물 센서의 개략 단면도.
도 2 내지 도 6은 실시예 3 내지 실시예 9에서 측정된 데이터의 그래프.
본 발명은 다양한 변형과 대안적인 형태를 따르고 있지만, 그 특정예는 예로서 도면에 도시되고 상세히 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 본 발명을 설명된 특정 실시 형태들로 제한하는 것이 아님을 알아야 한다. 오히려, 본 발명의 사상 및 범주 내에 속하는 모든 변형, 등가물 및 대안을 포함하고자 하는 것이다.
본 발명은 플라즈마 증착된 미공성 분석물 검출 층과, 분석물 검출 층을 형성하는 방법과, 분석물 검출 층을 포함하는 분석물 센서를 제공한다. 이러한 센서는 비정질 랜덤 공유 망상조직 층(amorphous random covalent network layer)을 형성하도록 기상(gas phase)으로부터의 박막의 플라즈마 증착에 의해 형성될 수 있다. 고도의 다공성은 비정질 랜덤 공유 망상조직 층으로부터 탄화수소 및/또는 수소를 축출하도록 이러한 비정질 랜덤 공유 망상조직 층을 가열함으로써 달성된다. 많은 실시 형태에서, 이러한 분석물 검출 층은 낮은 농도에서도 유기 증기를 검출하도록 우수한 감지 특성을 갖는다.
하기의 정의된 용어에 있어서, 청구의 범위 또는 본 명세서의 다른 곳에서 상이한 정의가 주어지지 않는다면, 이들 정의가 적용될 것이다.
"분석물"이라는 용어는 검출되는 특정 성분을 의미한다.
"다공성 재료"라는 문구 또는 "다공성"이라는 용어는 그의 체적 전체에 걸쳐 기공(pore)들의 연속적인 망상조직을 포함하는 재료를 의미한다.
"기공 크기"라는 문구는 평균 기공 직경을 의미한다.
"미공성 재료"라는 문구는 그의 체적 전체에 걸쳐 기공들의 연속적인 망상조직을 포함하는 재료를 의미하는데, 여기서 기공은 0.3 내지 100 나노미터 범위 내의 평균 치수를 갖는다.
"실질적으로 연속적인"이라는 문구는 재료의 층이 비다공성이지만, 재료의 층을 통해 통로를 생성하는 균열, 결정립계(grain boundary), 또는 다른 구조를 가질 수 있음을 의미한다. "실질적으로 연속적인" 층은 비다공성이지만, 하나 이상의 분석물에 대해 투과성일 수 있다.
"불연속적인"이라는 용어는 사이에 빈 공간을 갖는 적어도 2개의 분리되고 이산된 섬(island)들을 갖는 재료의 층을 의미하는데, 사이에 빈 공간을 갖는 적어도 2개의 분리되고 이산된 섬들은 주어진 평면 내에 있다.
종점(endpoint)에 의한 수치 범위의 언급은 그 범위 내에 포함되는 모든 수를 포함한다(예를 들어, 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4 및 5를 포함함).
본 명세서 및 첨부된 청구의 범위에 사용될 때, 단수형은 그 내용이 명백하게 달리 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "층"을 포함하는 조성물에 대한 언급은 둘 이상의 층들을 포함한다. 본 명세서 및 첨부된 청구의 범위에 사용될 때, "또는"이라는 용어는 그 내용이 명백하게 달리 지시하지 않는 한 "및/또는"을 포함하는 의미로 일반적으로 이용된다.
달리 지시되지 않는 한, 명세서 및 청구의 범위에서 사용되는 성분의 양, 특성의 측정치 등을 표현하는 모든 수치는 모든 경우에 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 전술한 명세서 및 첨부된 청구의 범위에 기술된 수치적 파라미터는 근사치이며, 이 근사치는 본 발명의 교시 내용을 이용하는 당업자가 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 달라질 수 있다. 최소한, 그리고 청구의 범위의 범주에 대한 등가물의 원칙의 적용을 제한하려고 시도함이 없이, 각각의 수치적 파라미터는 적어도 보고된 유효 숫자의 수의 관점에서 그리고 통상의 반올림 기법을 적용하여 해석되어야 한다. 넓은 범주의 본 발명을 설명하는 수치적 범위 및 파라미터는 근사치이지만, 구체예에 설명된 수치 값은 가능한 한 정확하게 보고된다. 그러나, 임의의 수치 값은 그 개개의 시험 측정에서 발견되는 표준 편차로부터 필수적으로 생기는 특정 오차를 고유하게 포함한다.
분석물 센서의 일 실시 형태의 전반적인 도면이 도 1에 도시되어 있다. 예시적인 다층 막 센서(multi-layered film sensor, 10)는 기판(12) 층, 반사 층(14), 검출 층(16), 및 반반사(semi-reflective) 층(18)을 포함한다. 많은 실시 형태에서, 막 센서(10)는 분석물 또는 분석물들의 혼합물의 존재 및/또는 농도를 검출하기 위해 사용될 수 있다.
분석물은 예를 들어 기체(예를 들어, 증기) 또는 액체일 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 분석물은 분자이다. 분석물은 (예를 들어, 공기와 같은) 기체 매체 또는 (예를 들어, 물과 같은) 액체 매체 중에 존재할 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 분석물은 유기 분자 또는 유기 재료이다.
일 실시 형태에서, 분석물은 분석물에 대한 노출 시의 검출 층(16)의 광학 두께의 변화에 의해 검출된다. 분석물은 (존재한다면) 외측 반반사 층(18)을 통과하고, 검출 층(16)의 광학 두께를 변화시킨다. 일 실시 형태에서, 분석물은 검출 층(16)의 적어도 일부 내로 흡착된다. 흡착 시에, 센서(10)의 (종종 뚜렷한) 색상 변화가 분석물의 존재를 표시할 수 있다. 많은 실시 형태에서, 광학 두께의 변화는 가시광 범위 내에서 관찰될 수 있고, 육안에 의해 검출될 수 있다. 그러나, 센서(10)는 예를 들어 자외선(UV), 적외선(IR), 또는 근적외선(NIR)과 같은 다른 광원 또는 방사원에 처해진 때 광학 두께의 변화를 나타내도록 설계될 수 있다.
다양한 검출 메커니즘이 또한 사용될 수 있지만, 이는 요구되지 않는다. 적합한 검출 메커니즘의 예로는 분광 광도계, 광섬유 분광 광도계, 및 광 검출기, 예를 들어 전하 결합 소자(charge coupled device, ccd), 디지털 카메라 등을 들 수 있다.
몇몇 실시 형태에서, 센서(10)는 기판(12)을 포함한다. 기판(12)은 비색 센서(10)에 대한 지지 또는 다른 기능을 제공할 수 있는 하나 이상의 적합한 재료로 형성된다. 기판(12)은 가요성이거나 비가요성일 수 있다. 기판(12)은 투명, 불투명, 또는 반사성일 수 있다. 기판(12)은 분석물에 대해 투과성이거나 분석물이 기판(12)을 통해 확산하도록 허용할 수 있다. 기판 재료는 응용에 맞춤될 수 있다. 많은 실시 형태에서, 이는 진공 증착 공정에서 사용하기에 적합하다. 몇몇 실시 형태에서, 기판(12)은 기판(12)을 통한 분석물의 이송을 차단하거나 허용할 수 있다. 기판(12)을 통한 분석물의 이송을 허용하는 기판(12)의 예로는 무엇보다도, 직포 및 부직포 재료와, 후술하는 실시예 5에서 사용되는 산화알루미늄 디스크와 같은 투과성 (또는 천공되거나 다공성인) 고체를 들 수 있다.
몇몇 실시 형태에서, 센서(10)는 반사 층(14)을 포함한다. 반사 층(14)은 전반사 또는 반반사 층을 형성할 수 있는 임의의 재료를 포함할 수 있다. 많은 실시 형태에서, 재료는 관심 광 파장에 대해 약 20 내지 약 200 ㎚의 두께에서 완전(예를 들어, 90％, 95％ 또는 99％ 초과) 광 반사성이다. 더 얇거나 불연속적인 층이 반사 층(14)을 반반사성으로 만들기 위해 사용될 수 있다. 반사 층(14)은 습식 에칭, 반응성 이온 에칭, 레이저 제거 등에 의해 불연속적으로 만들어질 수 있다. 많은 실시 형태에서, 반사 층(14)은 (후술하는) 반반사 층(18)보다 더 반사성이도록 만들어지고, 때때로 반사 층(14)과 반반사 층(18)의 반사성을 동일하거나 유사하게 하여서, 분석물의 존재에 대한 응답을 센서(10)의 어느 측면으로부터라도 알 수 있는 것이 바람직하다.
반사 층(14)을 위한 적합한 재료의 일부 목록으로는 알루미늄, 크롬, 금, 니켈, 팔라듐, 백금, 티타늄, 규소, 및 은과 같은 금속 또는 반금속(semi-metal)을 들 수 있다. 금/팔라듐 또는 니켈/크롬과 같은 금속의 혼합물 또는 금속 합금이 또한 사용될 수도 있다. 다른 적합한 재료로는 예를 들어, 산화알루미늄, 산화크롬, 산화티타늄과 같은 금속 산화물과, 질화규소, 질화알루미늄, 질화티타늄, 질화크롬, 질화탄소와 같은 질화물 등을 들 수 있다.
몇몇 실시 형태에서, 반사 층(14)은 관심 광 파장에 대해, 적어도 90％ 반사성 또는 적어도 99％ 반사성이다. 다른 실시 형태에서, 반사 층(14)은 관심 광 파장에 대해, 20 내지 90％ 반사성 또는 30 내지 70％ 반사성인 반반사 층이다.
몇몇 실시 형태에서, 반사 층(14)은 내부에 패턴을 갖고, 반사 층(14)의 제1 영역은 반사 층(14)의 제2 영역보다 더 큰 광 반사율을 갖는다. 이러한 실시 형태에서, 반사 층(14) 상의 제1 및 제2 영역은 반사 층(14)의 상부 표면 상에서 또는 반사 층 내에서 패턴 또는 표지(indicia)를 형성한다. 패턴화된 반사 층(14)은 분석물에 대한 검출 층(16)의 노출 시에 착색된 이미지, 단어, 또는 메시지를 생성하도록 패턴 또는 표지를 포함할 수 있다. 그러한 패턴 또는 표지는 분석물에 대한 노출 시에 사용자에게 쉽게 식별 가능한 경고를 제공할 수 있다.
반사 층(14)의 투과성을 변경하고/하거나 반사 층(14) 상에 그리고 반사층 내에 패턴을 생성하기 위해 꽤 많은 방법이 사용될 수 있다. 적합한 방법은 반사 층(14)의 두께 또는 밀도를 변화시키기 위해 반사 층(14)의 증착 조건을 공간적으로 제어하는 것을 포함하지만 이로 한정되지 않는다. 예를 들어, 증착된 반사 층(14)의 두께가 상부 표면 상의 제1 위치로부터 제2 위치까지 변하도록, 증착원과 기판(12) 사이에 마스크가 위치될 수 있다. 반사 층(14) 상의 그리고 반사층 내의 패턴의 생성 및/또는 차등 투과성은 또한 반사 층(14)의 미세 구조를 변화시키거나 반사 층(14)의 일부를 제거하도록 레이저 처리와 같은 국부적인 에너지 입력에 의한 반사 층(14)의 후처리에 의해 생성될 수 있다. 적절한 마스킹과 함께 행해지는 반사 층(14)의 습식 화학 에칭 또는 반응성 이온 에칭은 반사 층(14)의 투과성을 공간적으로 변경하기 위한 다른 방식이다. 레이저 처리 또는 에칭 기술은 예를 들어 분석물이 투과하여 검출 층(16)과 상호 작용할 수 있게 하는 반사 층(14) 내의 구멍 또는 선들의 어레이를 생성하기 위해 사용될 수 있다.
전술한 방법들 중 어느 방법도 반사 층(14) 상에 하나 이상의 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 주어지는 패턴 또는 패턴들의 선택은 관심 분석물 또는 분석물들, 사용되는 반반사 재료 또는 재료들, 존재한다면 사용자에게 표시되는 메시지, 또는 이들의 조합을 포함하지만 이로 한정되지 않는 많은 요인들에 의존할 수 있다.
추가의 예시적인 실시 형태에서, 반사 층(14)은 불연속적인 층이다. 이러한 실시 형태에서, 반사 층(14)의 조성은 반사 층(14)을 가로질러 실질적으로 일관될 수 있지만, 구역들이 반사 층(14)을 둘 이상의 불연속적인 영역들로 분리한다. 불연속적인 반사 층(14)은 노출 구역의 "바다(sea)" 내의 반반사 섬들의 임의의 패턴일 수 있다(즉, 검출 층(16)이 노출됨). 검출 층(16) 상의 반반사 섬들의 크기 및 밀도는 필요한 대로 변할 수 있고, 검출 층(16)의 상부 표면에 걸쳐서 균일하게 분산되거나 불균일하게 분산될 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 반반사 섬들은 검출 층(16)의 상부 표면에 걸쳐 균일하게 분산될 수 있고, 적어도 1 마이크로미터 또는 10 내지 100 마이크로미터의 적어도 하나의 치수(즉, 길이, 폭, 또는 직경)을 갖지만, 임의의 반반사 섬 크기, 형상, 및 밀도가 사용될 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 검출 층(16)의 노출된 구역은 1 내지 100 마이크로미터 범위의 적어도 하나의 치수(즉, 길이, 폭, 또는 직경)을 가질 수 있지만, 노출 구역은 임의의 치수를 가질 수 있다.
검출 층(16)에 걸쳐 불연속적인 반사 층(14)을 제공하기 위한 하나의 적합한 방법으로는 레이저 제거를 들 수 있다. 그 주제가 본 발명과 상충하지 않는 정도까지 본 명세서에 전체적으로 포함된 미국 특허 제6,180,318호 및 제6,396,616호에 설명된 바와 같이, 반사 층(14)의 일부를 레이저에 노출시킴으로써 그 일부가 제거될 수 있다. 불연속적인 반사 층(14)을 제작하기 위해 사용될 수 있는 다른 예시적인 방법은 예를 들어 광-이미지화 방법이다.
몇몇 실시 형태에서, 반사 층(14)은 또한 기판으로서 작용하여 센서(10)에 대한 지지를 제공한다. 반사 층(14)은 또한 전술한 바와 같이 구멍을 포함하거나 패턴화될 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 반사 층(14)은 하나 이상의 반사 층(14)을 포함한다. 많은 실시 형태에서, 반사 층(14)은 단지 하나의 반사 층(14)을 포함한다.
검출 층(16)은 원자들의 비정질 랜덤 공유 망상조직을 포함한다. 많은 실시 형태에서, 검출 층(16)은 분석물에 대한 노출 시에 광학 두께가 변화하는 원자들의 비정질 랜덤 공유 망상조직을 포함한다. 광학 두께의 변화는 검출 층(16)의 물리적 두께의 변화와 같은 치수 변화 또는 검출 층의 굴절률의 변화에 의해 야기될 수 있다. 검출 층(16)은 요구되는 대로, 하나의 색상으로부터 다른 색상으로, 유색에서 무색으로(예를 들어, 은색), 또는 무색(예를 들어, 은색)으로부터 유색으로 변화할 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 외양의 전이는 반사성, 금속성 또는 은색 외양으로부터/으로일 수 있다.
검출 층(16)은 다공성일 수 있다. 바꾸어 말하면, 검출 층(16)은 그의 체적 전체에 걸쳐 기공들의 연속적인 망상조직을 포함할 수 있다. 검출 층(16)은 예를 들어 0.3 내지 20 나노미터, 0.3 내지 10 나노미터, 또는 0.5 내지 5 나노미터와 같은 임의의 유용한 평균 기공 크기를 가질 수 있다. 많은 실시 형태에서, 평균 기공 크기는 검출될 분석물에 기초하여 선택될 수 있는데, 그 이유는 분석물이 기공을 충전하고 검출 층(16)의 물리적 특성을 바꿀 수 있기 때문이다.
검출 층(16)은 임의의 유용한 기공 체적을 가질 수 있다. 많은 실시 형태에서, 검출 층(16)은 적어도 0.1 cc/g 또는 적어도 0.3 cc/g 또는 적어도 0.5 cc/g의 기공 체적을 갖는다. 많은 실시 형태에서, 검출 층(16)의 체적의 적어도 20％가 기공 체적이거나, 검출 층(16)의 체적의 적어도 30％가 기공 체적이거나, 검출 층(16)의 체적의 적어도 40％가 기공 체적이다. 본 출원 전체에 걸쳐, "미공성"이라는 용어는 "나노 다공성(nanoporous)"으로서 또한 설명될 수도 있는 재료를 광범위하게 포함하고자 하는 것이다.
검출 층(16)은 플라즈마 증착을 통해 형성될 수 있다. 플라즈마 증착은 원자들의 비정질 랜덤 공유 망상조직을 실질적으로 균일한 층으로 형성한다. 많은 실시 형태에서, 비정질 랜덤 공유 망상조직 박막은 규소, 탄소, 산소 및 수소 원자 또는 분자의 혼합물을 포함하는 플라즈마로부터 증착된다. 이러한 비정질 공유 망상조직 박막은 그 다음 미공성 분석물 검출 층(16)을 형성하도록 탄화수소 및/또는 수소를 가열하여 축출하기 위한 열 처리에 처해진다. 몇몇 실시 형태에서, 플라즈마는 비정질 Si:C:H:O 박막을 제작하도록 유기실란, 산소, 및 탄화수소의 혼합물을 공급받고, 그 다음 미공성 분석물 검출 층(16)을 제작하도록 가열된다.
유기실란의 예로는 테트라메틸실란, 메틸실란, 다이메틸실란, 트라이메틸실란, 에틸실란, 테트라에틸오르토실리케이트(TEOS), 테트라메틸사이클로테트라실록산(TMCTS), 다이실라노메탄, 비스(메틸실라노)메탄, 1,2-다이실라노에탄, 1,2-비스(메틸실라노)에탄, 2,2-다이실라노프로판, 다이에틸실란, 다이에틸메틸실란, 프로필실란, 비닐메틸실란, 다이비닐다이메틸실란, 1,1,2,2-테트라메틸다이실란, 헥사메틸다이실란, 1,1,2,2,3,3-헥사메틸트라이실란, 1,1,2,3,3-펜타메틸트라이실란, 다이메틸다이실라노에탄, 다이메틸다이실라노프로판, 테트라메틸다이실라노에탄, 테트라메틸다이실라노프로판 등을 들 수 있지만 이로 한정되지 않는다.
탄화수소의 예로는 탄소 원자수 2 내지 10인 직쇄 또는 분지쇄 알칸, 알켄, 알카인, 및 환형 탄화수소를 들 수 있지만 이로 한정되지 않는다. 적합한 탄화수소로는 예를 들어 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 벤젠, 사이클로헥산, 톨루엔, 에틸렌, 프로필렌, 아세틸렌, 및 부타디엔과 같은, (C1-C10)알칸 또는 (C1-C10)알카인을 들 수 있다.
임의의 적합한 플라즈마 반응기가 본 명세서에 설명되는 비정질 공유 망상조직 박막을 형성하기 위해 이용될 수 있다. 하나의 적합한 플라즈마 반응기 장치는 RF 공급원에 의해 급전되는 적어도 하나의 전극 및 적어도 하나의 접지 전극을 구비한 용량 결합형 시스템을 갖는 반응 챔버를 제공한다. 하나의 적합한 반응 챔버는 소기 가능하며, 플라즈마 처리를 발생시키는 조건을 유지할 수 있다. 즉, 챔버는 무엇보다도 압력, 다양한 불활성 및 반응성 가스의 유동, 급전 전극(powered electrode)에 공급되는 전압, 이온 시스(ion sheath)를 가로지른 전기장의 강도, 반응 화학종을 함유하는 플라즈마의 형성, 이온 충격의 세기, 및 반응 화학종으로부터의 비정질 공유 망상조직 박막의 증착 속도의 제어를 허용하는 환경을 제공한다. 하나의 장치에서, 알루미늄이 챔버 재료인데, 그 이유는 알루미늄이 챔버 표면으로부터 매우 적은 오염이 발생함을 의미하는 낮은 스퍼터율(sputter yield)을 갖기 때문이다. 그러나, 그래파이트, 구리, 유리 또는 스테인레스강과 같은 다른 적합한 재료가 사용될 수 있다. 전극 시스템은 대칭 또는 비대칭일 수 있다. 몇몇 플라즈마 장치에서, 비대칭 시스템에 대한 접지 전극과 급전 전극 사이의 전극 표면적 비는 2:1 내지 4:1 또는 3:1 내지 4:1이다. 급전 전극은 예를 들어 물로 냉각될 수 있다.
챔버 내에서 가스로부터 생성되는 플라즈마는 적어도 하나의 전극에 (예를 들어, 0.001 내지 100 ㎒ 범위 내의 주파수로 동작하는 RF 발전기로부터) 전력을 공급함으로써 발생되고 지속된다. RF 전원은 0.01 내지 50 ㎒의 범위 또는 13.56 ㎒ 또는 이의 임의의 정수배(예를 들어, 1, 2, 또는 3배)의 전형적인 주파수로 전력을 제공한다. RF 전원은 13.56 ㎒ 발진기와 같은 RF 발전기일 수 있다. 효율적인 전력 결합(즉, 반사 전력이 입사 전력의 작은 부분임)을 얻기 위해, 전원은 동축 전송 라인을 통해 RF 전력을 효과적으로 전송하도록 전원의 임피던스를 (보통 50 오옴 반응성인) 전송 라인의 임피던스와 정합시키도록 작용하는 네트워크를 거쳐 전극에 연결될 수 있다. 2개의 가변 커패시터 및 하나의 인덕터를 포함하는 정합 네트워크의 하나의 유형은 미국 뉴욕주 크레슨 소재의 알에프 파워 프로덕츠(RF Power Products)로부터 모델 # AMN 3000으로 입수가능하다. 전력 결합의 전통적인 방법은 급전 전극과 전원 사이의 임피던스 정합 네트워크 내에서의 차단 커패시터의 사용을 수반한다. 이러한 차단 커패시터는 DC 바이어스 전압이 전기 회로의 나머지 부분으로 분기되는 것을 방지한다. 대조적으로, DC 바이어스 전압은 접지 전극으로 분기된다. RF 전원으로부터의 허용 가능한 주파수 범위는 더 작은 전극 상에서 큰 음의 DC 자기 바이어스(self bias)를 형성하기에 충분히 높을 수 있지만, 플라즈마 처리에 대해 비효율적인, 생성된 플라즈마 내의 정재파(standing wave)를 생성할 정도로 높지 않아야 한다.
비정질 공유 망상조직 막은 소기 가능한 챔버 내에서 형성되거나 이를 통과한다. 몇몇 실시 형태에서, 다수의 비정질 공유 망상조직 막들이 공정 중에 플라즈마에 의해 동시에 형성될 수 있다. 별개의 평탄한 용품들에 대해, 플라즈마 증착은 예를 들어 용품을 비대칭 구성의 더 작은 전극과 직접 접촉하도록 위치시킴으로써 달성될 수 있다. 이는 용품이 급전 전극과 용품 사이의 용량성 결합으로 인해 전극으로서 작용하도록 허용한다.
플라즈마 증착된 비정질 랜덤 공유 망상조직 박막의 가열 조건의 선택은 생성된 미공성 분석물 검출 층(16)의 맞춤을 허용한다. 예를 들어, 생성된 미공성 분석물 검출 층(16)은 선택된 가열 조건에 따라 소수성 또는 친수성일 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 소수성 미공성 분석물 검출 층(16)은 플라즈마 증착된 비정질 랜덤 공유 망상조직 박막을 불활성 (또는 환원) 분위기 내에서 그리고/또는 대기압 미만의 압력에서 가열함으로써 형성될 수 있다. 다른 실시 형태에서, 친수성 미공성 분석물 검출 층(16)은 플라즈마 증착된 비정질 공유 망상조직 박막을 공기, 산소 또는 수증기와 같은 산화 분위기 내에서 그리고 대기압 이상의 압력에서 가열함으로써 형성될 수 있다.
검출 층(16)은 하나 이상의 하위 층(sub-layer)들을 포함할 수 있다. 이러한 하위 층들 중 하나 이상은 불연속적이거나 패턴화될 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 하위 층은 상이한 재료들을 포함할 수 있거나 상이한 처리 조건으로 형성될 수 있고, 상이한 분석물들을 흡착하고/하거나 하나 이상의 분석물들에 대한 상이한 감도를 가질 수 있다. 하위 층들은 다양한 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 하위 층들은 요구되는 대로, 둘 이상의 층의 적층체를 형성하도록 적층될 수 있거나 나란한 구성으로 동일 층 내에 위치될 수도 있다. 몇몇 실시 형태에서, 적어도 하나의 하위 층은 예를 들어 광학 간섭에 의해 색상을 생성하기 위해 적절한 두께의 투명한 금속 산화물, 질화물 및 산질화물과 같은 무기 재료를 포함할 수 있다. 적합한 무기 재료의 구체적인 예로는 산화규소, 질화규소, 산질화규소, 산화알루미늄, 산화티타늄, 질화티타늄, 산질화티타늄, 산화주석, 산화지르코늄, 및 이들의 조합을 들 수 있다. 제올라이트와 같은 다른 무기 재료가 또한 하위 층(들) 내에서 사용하기에 적합하다. 선택적인 하위 층(들)은 미공성, 다공성, 또는 나노 다공성일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 적어도 하나의 하위 층이 다공성 유기 중합체를 포함할 수 있다. 많은 본질적으로 미공성인 중합체가 공지되어 있다. 예를 들어, 문헌[Chemical Communications, 2004, pp. 230-231]에서, 버드(Budd) 등은 강성 및/또는 비틀린 단량체 빌딩 블록(monomeric building block)들 사이에서 다이벤조다이옥산 결합을 포함하는 일련의 본질적으로 미공성인 재료를 보고하고 있다. 추가의 적합한 본질적으로 미공성인 중합체가 예를 들어 문헌[Journal of Materials Chemistry, 2005, Vol. 15, pp. 1977-1986 ]에서 버드 등에 의해 그리고 문헌[Chemistry, A European Journal, 2005, Vol. 11, 2610 - 2620]에서 맥
(McKeown)에 의해 그리고 PCT 국제특허공개 WO 2005/012397 A2호(맥
등)에서 보고된 바와 같이 당업계에 공지되어 있다.
많은 실시 형태에서, 검출 층(16)은 분석물에 대한 노출 시에 착색되는 이미지, 단어, 또는 메시지를 생성하도록 패턴 또는 표지를 포함한다. 몇몇 실시 형태에서, 층 또는 하위 층은 특정 분석물에 대해 반응성인 하나 이상의 부분 및 동일한 분석물에 대해 비반응성인 하나 이상의 부분을 가짐으로써 패턴화된다. 다른 실시 형태에서, 반응성 재료의 패턴이 더 큰 비반응성 하위 층 상에 증착되거나 그 내부에 형성될 수 있다. 비반응성 하위 층 상에 형성되면, 분석물이 흡착될 때까지 광학 두께의 차이가 명백하지 않도록 패턴화된 층을 매우 얇게 만드는 것이 바람직하다. 패턴화는 분석물에 대한 노출 시에 사용자에게 쉽게 식별 가능한 경고를 제공할 수 있다.
검출 층(16)을 패턴화하는 적합한 방법은 검출 층(16)의 두께 또는 밀도를 변경하기 위해 검출 층(16)의 증착 조건을 공간적으로 제어하는 것을 포함하지만 이로 한정되지 않는다. 예를 들어, 증착된 검출 층(16)의 두께가 상부 표면 상의 제1 위치로부터 제2 위치까지 변하도록, 증착원과 기판 사이에 마스크가 위치될 수 있다. 검출 층(16) 상의 또는 검출 층 내의 패턴의 생성 및/또는 차등 투과성은 또한 검출 층(16)의 미세 구조를 변화시키도록 레이저 처리와 같은 국부적인 에너지 입력에 의한 검출 층(16)의 후처리에 의해 생성될 수 있다.
많은 응용에 대해, 검출 층(16)이 소수성인 것이 바람직하다. 이는 수증기 (또는 액체 물)이 검출 층(16)의 광학 두께의 변화를 일으켜서, 예를 들어 유기 용제 증기의 검출 시에 분석물의 검출을 방해할 가능성을 감소시킬 것이다.
검출 층(16)은 임의의 필요한 총 두께를 가질 수 있다. 많은 실시 형태에서, 검출 층(16)은 약 100 내지 약 1000 나노미터 또는 200 내지 2000 나노미터의 범위에서와 같은, 약 50 나노미터 초과의 총 두께를 갖는다. 일 실시 형태에서, 검출 층(16)은 검출 층(16) 전체에 걸쳐 실질적으로 동일한 층 두께를 갖는다.
많은 실시 형태에서, 반반사 층(18)이 검출 층(16) 위에 배치된다. 반반사 층(18)은 투과성 반반사 층을 형성할 수 있으며 검출 층과는 다른 굴절률을 갖는 임의의 재료를 포함할 수 있다. 많은 실시 형태에서, 재료는 5 내지 10 나노미터 범위 내의 두께에서 반반사성인데, 그 이유는 이러한 두께에서 대부분의 분석물이 이러한 층을 통해 검출 층(16)으로 투과할 수 있을 것이기 때문이다. 필요한 두께는 이러한 층(18)을 형성하기 위해 사용되는 재료, 검출될 분석물, 및 분석물을 운반할 매체에 의존할 것이다.
적합한 반반사 층(18) 재료로는 예를 들어 알루미늄, 크롬, 금, 니켈, 팔라듐, 백금, 티타늄, 규소, 및 은과 같은 금속 및 반금속을 들 수 있다. 금/팔라듐 또는 니켈/크롬과 같은 금속의 혼합물 또는 금속 합금이 또한 사용될 수도 있다. 반반사 층 내에 포함될 수 있는 다른 적합한 재료로는 산화알루미늄, 산화티타늄, 및 산화크롬과 같은 산화물과, 질화규소, 질화알루미늄, 질화티타늄, 질화크롬과 같은 질화물 등을 들 수 있다.
반반사 층(18)은 실질적으로 연속적인 층 또는 불연속적인 층일 수 있다. 반반사 층(18)은 하나 이상의 반반사 층을 포함할 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 반반사 층(18)은 실질적으로 연속적이거나 불연속적인 단일 반반사 층이다.
하나의 예시적인 실시 형태에서, 반반사 층(18)은 실질적으로 연속적인 층이다. 이러한 실시 형태에서, 반반사 층(18)의 구성 및 조성은 반반사 층(18)의 상부 표면을 가로질러 그리고 반반사 층 전체에 걸쳐 실질적으로 일관될 수 있다. 대안적으로, 반반사 층(18)의 구성 및/또는 조성은 반반사 층(18)의 상부 표면을 가로질러 그리고 반반사 층 전체에 걸쳐 변할 수 있다. 예를 들어, 반반사 층(18)은 반반사 층(18)이 반반사 층(18)의 상부 표면 상의 제1 위치에서 주어진 분석물에 대해 더 높은 분석물 투과성을 그리고 상부 표면 상의 제2 위치에서 동일한 분석물에 대해 더 낮은 분석물 투과성을 갖도록, 차등 투과성을 가질 수 있다. 반반사 층(18)의 상부 표면 상의 제1 및 제2 위치들은 서로에 대해 랜덤하게 위치될 수 있거나, 상부 표면 상에서 패턴 또는 표지를 형성할 수도 있다.
실질적으로 연속적인 반반사 층(18)은 또한 내부에 패턴을 가질 수 있고, 반반사 층(18)의 제1 영역은 반반사 층(18)의 제2 영역보다 더 큰 광 반사율을 갖는다. 반반사 층(18) 상의 제1 및 제2 영역들은 반반사 층(18)의 표면 상에서 또는 반반사 층 내에서 패턴 또는 표지를 형성할 수 있다. 전술한 패턴화된 검출 층(16)처럼, 패턴화된 반반사 층(18)은 하부에 놓인 검출 층(16)의 분석물에 대한 노출 시에 착색되는 이미지, 단어, 또는 메시지를 생성하도록 패턴 또는 표지를 포함할 수 있다. 반반사 층(18)은 분석물에 대한 노출 시에 사용자에게 쉽게 식별 가능한 경고를 제공할 수 있다.
반반사 층(18)의 투과성을 변경하고/하거나 반반사 층(18) 상에 그리고 반반사층 내에 패턴을 생성하기 위해 꽤 많은 방법이 사용될 수 있다. 적합한 방법은 반반사 층(18)의 두께 또는 밀도를 변화시키기 위해 반반사 층(18)의 증착 조건을 공간적으로 제어하는 것을 포함하지만 이로 한정되지 않는다. 예를 들어, 증착된 반반사 층(18)의 두께가 상부 표면 상의 제1 위치로부터 제2 위치까지 변하도록, 증착원과 기판 사이에 마스크가 위치될 수 있다. 반반사 층(18) 상의 그리고 반반사층 내의 패턴의 생성 및/또는 차등 투과성은 또한 반반사 층(18)의 미세 구조를 변화시키거나 번반사 층의 부분을 제거하도록 레이저 처리와 같은 국부적인 에너지 입력에 의한 반반사 층(18)의 후처리에 의해 생성될 수 있다. 적절한 마스킹과 함께 행해지는 반반사 층(18)의 습식 화학 에칭 또는 반응성 이온 에칭은 반반사 층(18)의 투과성을 공간적으로 변경하기 위한 다른 방식이다. 레이저 처리 또는 에칭 기술은 예를 들어 분석물이 투과하여 검출 층(16)과 상호 작용할 수 있게 하는 반반사 층(18) 내의 구멍 또는 선들의 어레이를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 전술한 방법들 중 어느 방법도 반반사 층(18) 상에 하나 이상의 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 주어지는 패턴 또는 패턴들의 선택은 관심 분석물 또는 분석물들, 사용되는 반반사 재료 또는 재료들, 존재한다면 사용자에게 표시되는 메시지, 또는 이들의 조합을 포함하지만 이로 한정되지 않는 많은 요인들에 의존할 수 있다.
추가의 예시적인 실시 형태에서, 반반사 층(18)은 불연속적인 층이다. 이러한 실시 형태에서, 반반사 층(18)의 조성은 반반사 층(18)을 가로질러 실질적으로 일관될 수 있지만, 구역들이 반반사 층(18)을 둘 이상의 불연속적인 영역들로 분리한다. 불연속적인 반반사 층(18)은 노출 구역의 "바다" 내의 반반사 섬들의 임의의 패턴을 포함할 수 있다(즉, 검출 층(16)이 노출됨). 검출 층(16) 상의 반반사 섬들의 크기 및 밀도는 필요한 대로 변할 수도 있고, 검출 층(16)의 상부 표면에 걸쳐서 균일하게 분산되거나 불균일하게 분산될 수도 있다. 반반사 섬들은 검출 층(16)의 상부 표면에 걸쳐 균일하게 분산될 수 있고, 적어도 5 ㎚ 또는 10 내지 1000 ㎚ 또는 1 내지 10 마이크로미터의 적어도 하나의 치수(즉, 길이, 폭, 또는 직경)을 갖지만, 임의의 반반사 섬 크기, 형상, 및 밀도가 사용될 수도 있다. 몇몇 실시 형태에서, 검출 층(16)의 노출된 구역은 1 내지 100 마이크로미터 범위의 적어도 하나의 치수(즉, 길이, 폭, 또는 직경)을 가질 수 있지만, 노출된 구역은 임의의 치수를 가질 수도 있다.
검출 층(16)에 걸쳐 불연속적인 반반사 층(18)을 제공하기 위한 하나의 적합한 방법으로는 레이저 제거를 들 수 있다. 그 주제가 본 발명과 상충하지 않는 정도까지 본 명세서에 전체적으로 포함된 미국 특허 제6,180,318호 및 제6,396,616호에 설명된 바와 같이, 반반사 층(18)의 일부를 레이저에 노출시킴으로써 그 일부가 제거될 수 있다. 불연속적인 반반사 층(18)을 제작하기 위해 사용될 수 있는 다른 예시적인 방법은 예를 들어 광-이미지화 방법이다.
일 실시 형태에서, 불연속적인 반반사 층(18)은 검출 층(16)의 상부 표면에 걸쳐 균일하게 분산된 다수의 반반사 섬들을 포함하고, 각각의 반반사 섬은 적어도 1 마이크로미터 또는 10 내지 100 마이크로미터의 길이, 폭, 또는 직경을 갖는 정사각형 또는 원의 형상인 상부 표면 구역을 갖는다. 각각의 반반사 섬은 삼각형, 직사각형, 별 형상, 다이아몬드 형상 등을 포함하지만 이로 한정되지 않는 다양한 형상의 상부 표면 구역과, 적어도 1 마이크로미터 또는 10 내지 100 마이크로미터의 하나 이상의 치수를 가질 수 있음을 이해해야 한다. 아울러, 각각의 반반사 섬은 하나 이상의 분석물에 대해 투과성이거나 불투과성일 수 있음을 이해해야 한다. 반반사 섬들이 하나 이상의 분석물에 대해 투과성일 때, 비색 센서는 하나 이상의 분석물이 노출된 구역을 통해 직접적으로 그리고 반반사 섬을 통해 간접적으로 검출 층(16)과 접촉하도록 허용한다.
개시된 검출 층(16) 또는 센서(10)는 하나 이상의 분석물의 존재 및/또는 농도를 검출하기 위해 단독으로 사용될 수 있거나 장치의 일부일 수 있다. 일 실시 형태에서, 검출 층(16) 또는 센서(10)는 하우징에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인다. 하우징은 반반사 층(18) 또는 검출 층(16) 위에 위치된 적어도 하나의 개구를 포함할 수 있어, 반반사 층(18) 또는 검출 층(16)이 적어도 하나의 개구를 통해 보일 수 있도록 한다. 몇몇 실시 형태에서, 하우징은 적어도 하나의 개구를 포함하고, 개구는 시야각으로 인한 센서의 관찰 가능한 색상의 임의의 잠재적인 변화 (및 센서 판독에 관한 사용자의 혼란)를 최소화하기 위해 반반사 층(18) 또는 검출 층(16)의 상부 표면의 제한된 관찰을 제공한다. 몇몇 실시 형태에서, 제한된 관찰은 수직 관찰(즉, 반반사 층(18) 또는 검출 층(16)의 외측 표면에 직각인 위치로부터의 관찰)으로부터 ±30도 또는 ±15도의 각도 내에서의 반반사 층(18) 또는 검출 층(16)의 상부 표면의 관찰을 허용한다.
본 명세서에서 설명되는 센서(10)는 센서(10), 광원, 및 선택적으로 색상의 변화에 대해 센서(10)를 모니터링하는 수단(장치)을 포함하는 시스템 내에서 사용될 수 있다. 광원은 자연 및/또는 인공 광원일 수 있다. 모니터링은 다양한 방식으로 이루어질 수 있다. 이는 광 검출기로 또는 다른 적합한 수단에 의해 시각적으로 이루어질 수 있다.
검출 층(16)에 의해 검출될 분석물은 증기 또는 액체 매체 내에 존재할 수 있다. 예를 들어, 분석물은 대기 중에 또는 액체 용매 중에 존재할 수 있다. 각각의 경우에, 많은 실시 형태에서, 분석물의 적어도 일부가 센서(10)의 반반사 층(18)(존재하는 경우)을 통해 투과하여 검출 층(16)과 상호 작용한다.
둘 이상의 센서(10)가 어레이를 형성하도록 함께 사용될 수 있다. 어레이는 임의의 적합한 구성일 수 있다. 예를 들어, 어레이는 둘 이상의 센서(10)들을 나란하게 포함할 수 있거나, 센서(10)들이 기판의 대향 측면들에 부착되거나 대향 측면들 상에서 구성될 수 있다. 주어진 어레이 내의 센서(10)들은 동일한 유형의 것일 수 있거나 상이할 수 있다. 센서(10)들의 어레이는, 화학 제제의 존재만을 검출하는 것에 반하여, 전체적인 어레이로부터의 고유한 응답 신호에 기초하여, 분석물의 식별에 유용할 것이다.
센서(10)는 많은 유용한 응용, 예를 들어 광범위한 유기 증기의 검출 응용을 가질 수 있다. 센서(10)는 용액 또는 가스 내에서의 주어진 분석물의 존재 및/또는 농도를 검출하기 위해 사용될 수 있다. 센서 어레이는 용액 또는 가스 내에서의 하나 이상의 분석물의 존재 및/또는 농도를 검출하기 위해 사용될 수 있다.
많은 실시 형태에서, 사용 전에, 본 발명의 다층 막 센서는 검출될 분석물이 실질적으로 없다. 사용 전의 "미노출" 센서(10)는 반반사 층(18)(존재하는 경우)을 통해 보았을 때 제1 색상을 표시하거나 무색(은색)일 수 있다. 검출될 하나 이상의 검출물에 대한 노출 시에, "미노출" 센서(10)는 분석물 함유 비색 센서로 변환된다. 분석물 함유 비색 센서는 (i) 제1 색상과 다른 제2 색상을 표시하거나, (ii) 제1 색상으로부터 은색(또는 무색) 상태로의 색상 변화를 겪는다.
본 명세서에서 설명되는 플라즈마 처리된 미공성 분석물 검출 막은 하기의 바람직한 특성들 중 하나 이상을 갖는다: 기체상 화학적 성질의 선택에 의한 제어된 조성, 고도의 다공성, 가열 시의 광학 두께의 큰 변화, 가열 조건에 따라 친수성 및 소수성일 수 있음, 및/또는 골격의 큰 굴절률(1.9). 이러한 플라즈마 증착 공정은 간단하고 확고하며, 하기의 이점들 중 하나 이상을 갖는다: 독성 화합물을 사용하지 않는 건식의 깨끗한 합성 방법, 일관된 색상의 균일한 막의 합성, 연속적인 단일 통과 처리를 용이하게 받을 수 있음, 레이저 방사에 의한 가열 또는 다른 패턴화된 가열 수단에 의해 광학 특성을 공간적으로 조절하는 능력을 가짐, 및/또는 가열 단계 후에 친수성, 소수성, 친유성, 소유성 등을 주기 위한 H2, CH4, CF4, O2 와 같은 가스 내에서의 플라즈마 처리. 본 명세서에서 설명되는 분석물 센서는 하기의 것 중 하나 이상을 포함하는 극적으로 개선된 센서 특성들의 조합을 갖는다: 분석물 검출 층의 소수성, 다수의 유전성 또는 다공성 층들에 반해 단일 유전성 또는 다공성 층을 요구하는 간단한 구성(단일 층 구성은 단일 층 구성이 유기 증기의 검출에 대해 양호한 감도를 제공할 수 있음을 입증함), 빠른 응답 시간, 낮은 농도에서의 빠른 응답 상승, 및/또는 습한 조건 하에서의 유기 증기에 대한 우수한 응답.
본 발명은 본 명세서에 기재된 특정 실시예로 제한되는 것으로 여겨져서는 안되며, 오히려 첨부된 청구의 범위에 분명하게 기재된 것과 같은 본 발명의 모든 태양을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명이 적용될 수 있는 다수의 구조 뿐만 아니라 다양한 변형, 등가의 방법들이 본 명세서의 개관시 본 발명이 속한 기술 분야의 숙련자에게 쉽게 명백해질 것이다.
시험 방법
분광계(미국 플로리다주 더니든 소재의 오션 옵틱스(Ocean Optics)로부터의 USB-2000) 및 이분된 광섬유 다발을 사용하여 수직 입사 반사 측정법에 의해 광학 두께를 측정하였다. 텅스텐 할로겐 광원(미국 플로리다주 더니든 소재의 오션 옵틱스로부터의 모델 LS-1)으로부터의 백색 광을 이분된 케이블의 다리들 중 하나를 사용하여 수직 입사로 도입하였고, 반사 프로브를 기판 표면에 매우 근접하게(수 밀리미터) 위치시켰다. 반사 광 강도를 분광계에 의해 모니터링하였다. 반사 극한값의 피크 위치를 사용하여, 연구 간행물[S.V. Babu, Moses David and Ramesh C. Patel, Applied Optics (30) 1991 pp 839-846]에 설명된 절차에 따라 광학 두께를 계산하였다.
플라즈마 반응기
플라즈마 증착된 비정질 랜덤 공유 망상조직 층을 평탄 RF 플라즈마 시스템 내에서 증착하였다. 건식 펌핑 스테이션(에드워즈 루츠 펌프(Edwards roots pump) EH1200 및 iQDP80 건식 기계식 펌프)에 의해 지원되는 터보 분자 펌프(turbomolecular pump)(발저스(Balzers), 모델 PTH2000)에 의해 시스템을 펌핑하였다. 가스 유량을 MKS 디지털 유동 제어기에 의해 제어하였다. RF 전력을 3 kW RFPP 전원(어드밴스트 에너지(Advanced Energy) 모델 RF30H)으로부터 정합 네트워크를 통해 13.56 ㎒의 주파수로 전달하였다. 비정질 공유 망상조직 층의 증착 이전의 챔버 내의 기본 압력은 1E-3 ㎩었다. 기판 샘플을 캡톤 테이프로 전극에 테이핑하였다.
실시예 1 (TMS/부타디엔/O2 혼합물로부터의
플라즈마
층의 증착)
규소 기판 샘플을 급전 전극 상으로 테이핑했고, 기판을 45초 동안 1.07 ㎩(8 mTorr)의 압력 및 1000 와트의 RF 전력에서 400 sccm의 아르곤 가스로 프라이밍했다. 아르곤 프라이밍 단계 동안의 기판 상의 DC 자기 바이어스는 -860 볼트였다. 프라이밍 단계 직후에, 테트라메틸실란, 1,3 부타디엔 및 산소를 함유하는 가스 혼합물을 진공 챔버 내로 공급하였다. 플라즈마를 후술하는 조건 하에서 유지하여, 1.061 마이크로미터 비정질 랜덤 공유 망상조직 막을 제작하였다:
실시예 2 (미공성
비정질
공유 망상조직 층의 합성)
상기 실시예 1에서 제작된 비정질 공유 망상조직 막을 다양한 유형의 가열 조건에 처하게 하여 미공성 분석물 검출 막을 제작하였다. 상이한 가열 조건들은 하기의 표 1에 요약되어 있다:
상기 표로부터, 검출 층 광학 두께 변화는 가열 시간의 양과 함께 점진적으로 증가하고, 이러한 변화는 상당히 클 수 있다(1440분 동안 섭씨 450 도에서의 공기 분위기 내에서의 장시간 가열에 대해 44％ 변화)고 보인다. 비교 가능한 가열 시간에 있어서, 질소 또는 진공 가열은 검출 층 광학 두께의 더 작은 변화를 생성하는 것으로 보인다.
실시예 3 (미공성 층의 반사율 스펙트럼)
본 실시예는 박막 간섭 효과에 의해 야기되는 반사율 변동의 피크 위치가 공기, 진공 및 질소 가열된 막의 가열 거동의 차이를 예시하는 가열 공정에 의해 어떻게 변이(shift)되는지를 입증한다.
상기 실시예 1에서 제작된 비정질 공유 망상조직 층의 반사율을 가열 전후에 측정하였고, 결과를 각각 공기 및 질소 내에서의 가열에 대해 도 2에 도시하였다.
도 2로부터, 모든 가열된 막 내에 생성된 다공성으로 인해 이들 막에 대해 피크 위치의 현저한 변이가 보이며, 피크 위치의 변이는 질소 및 진공 가열된 막과 비교할 때 공기 가열된 막에 대해 더 크고, 반사율 변동의 진폭은 진공 및 질소 가열된 막에 대해 파장의 감소에 따라 감소하는 것으로 보인다. 진폭 감소는 질소 가열된 막에 대해 가장 우세한 것으로 보인다. 이러한 진폭 감소는 가열된 막이 파장의 감소에 따라 증가하는 흡수 수준을 가져서, 전자기 스펙트럼의 청색 및 자외선 영역을 향해 이동하는 것을 의미하는 것으로 보인다.
실시예 4 (미공성 층의 분광 타원 해석(spectroscopic ellipsometry))
본 실시예는 가열 공정으로 인해 미공성 비정질 랜덤 공유 망상조직 층 내에서 생성되는 광학 상수 및 다공성의 크기를 입증한다. 실시예 1에 따라 증착된 비정질 랜덤 공유 망상조직 층을 공기 중에서 가열하였고, 생성된 미공성 비정질 공유 망상조직 층을 가열 전후의 비정질 랜덤 공유 망상조직 층의 다공성 및 광학 상수를 측정하기 위해 가변 각도 분광 타원 해석(Variable Angle Spectroscopic Ellipsometry, VASE)을 사용하여 분석하였다. 증착된 상태의 막(as-deposited film)의 두께 및 다공성을 각각 453 나노미터 및 0％인 것으로 측정하였고, 반면에 공기 가열된 비정질 랜덤 공유 망상조직 층의 두께 및 다공성은 각각 361 나노미터 및 47％인 것으로 측정하였다. 2개의 층들의 굴절률은 광 파장이 350으로부터 1000 나노미터로 증가함에 따라 유사한 곡선으로 감소했지만, 가열된 (미공성) 비정질 랜덤 공유 망상조직 층은 350으로부터 1000 나노미터까지의 각각의 파장에서 증착된 상태의 막보다 약 25％ 더 큰 굴절률을 가졌다.
실시예 5 (톨루엔 증기에 대한 노출 시의
미공성
층의 색상 변이)
본 실시예는 톨루엔 증기를 검출하기 위한 기판 상의 미공성 랜덤 비정질 공유 망상조직 층의 능력을 입증한다. 본 실시예를 위한 기판은 먼저 알루미늄 반사 막으로 코팅된 다공성 산화알루미늄 디스크였다. 그리고 나서, 플라즈마 층을 실시예 1에서 설명된 방식으로 알루미늄 층의 상부에 증착하였다. 비다공성 비정질 공유 망상조직 층을 형성하기 위해 플라즈마 증착된 비정질 랜덤 공유 망상조직 층을 실시예 2에서와 같이 30분 동안 섭씨 450도에서 공기 중에서 가열하였다. 가열 단계 후에, 간섭 색상을 생성하기 위해 알루미늄의 반반사 막을 미공성 비정질 공유 망상조직 층 상으로 스퍼터링하였다. 이러한 착색된 센서 용품의 반사율 스펙트럼을 톨루엔의 상이한 노출 수준(50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 4000 ppm)에서 측정하여 기록하였다.
결과는 센서 용품이 상이한 톨루엔 농도에서 톨루엔 증기에 노출된 때 상이한 파장에서의 센서 용품의 반사율이 어떻게 변화하는지를 나타내는 것으로 보인다. 결과로부터, 농도가 50 ppm만큼 낮을 때에도 반사율에 뚜렷하고 빠른 변화가 있는 것으로 보인다. 또한, 빠르고 뚜렷한 변화는 각각 100, 200, 500, 1000, 2000 및 4000 ppm의 모든 다른 농도 변화에서 명백한 것으로 보인다. 이러한 결과는 낮은 농도에서도, 유기 증기를 검출하기 위한 수단으로서의 미공성 비정질 공유 망상조직 층 시스템의 유효성을 입증한다.
실시예 6 (가열 조건에 대한 검출 층의 MEK 응답)
본 실시예는 가열 조건에 대해 미공성 분석물 검출 층의 감도를 맞추는 능력을 입증한다. 분석물 검출 막을 실시예 1 및 2에서 설명된 절차에 따라 규소 기판 상에서 준비하여 상이한 조건 하에서 가열하였다. 얻어진 용품을 상이한 농도 하에서 메틸 에틸 케톤(MEK) 증기에 노출시켰고, 색상 변이를 MEK 농도의 함수로서 측정하여 도 3에 도시하였다.
도 3으로부터, 검출 층의 감도는 가열 조건의 강한 함수인 것으로 보인다. 진공 또는 N2 가열된 것으로 표시된 것들을 제외한 곡선들 모두는 공기 분위기 중에서 가열하였다. 이러한 공기 가열된 용품에 대해, 감도는 가열 시간의 직접적인 함수인 것으로 보인다. MEK의 50 ppm 농도에서의 파장 변이는 가열 시간이 2분으로부터 24시간으로 증가함에 따라 1.2로부터 27.8로 점진적으로 증가한 것으로 보인다. 또한, 최대 변화는 최초 50 ppm 내에서 발생하는 것으로 보이며, 이는 크기가 1 ㎚ 미만인 매우 작은 기공들의 큰 비율을 표시한다. 진공 및 질소 가열 응답은 이러한 가열 연구에서 시도된 60분의 가열 시간에 대해 적당한 것으로 보인다. 50 ppm 농도의 유기 증기에 대한 27.8 ㎚의 파장 변이는 매우 높은 것으로 보이고, 사람의 눈에 의해 쉽게 구별될 수 있다.
실시예 7 (가열 조건에 대한 검출 층의 톨루엔 응답)
본 실시예는 가열 조건에 대해 미공성 분석물 검출 층의 감도를 맞추는 능력을 입증한다. 분석물 검출 막을 실시예 1 및 2에서 설명된 절차에 따라 규소 기판 상에서 준비하여 상이한 조건 하에서 가열하였다. 얻어진 용품을 상이한 농도 하에서 톨루엔 증기에 노출시켰고, 색상 변이를 톨루엔 농도의 함수로서 측정하여 도 4에 도시하였다.
도 4로부터, 검출 층의 감도는 가열 조건의 강한 함수인 것으로 보인다. 진공 또는 질소 가열된 것으로 표시된 것을 제외한 곡선들 모두는 공기 분위기 중에서 가열하였다. 이러한 공기 가열된 용품에 대해, 감도는 가열 시간의 직접적인 함수인 것으로 보인다. 톨루엔의 50 ppm 농도에서의 파장 변이는 가열 시간이 2분으로부터 24시간으로 증가함에 따라 0으로부터 21.4로 점진적으로 증가한 것으로 보인다. 또한, 최대 변화는 최초 50 ppm 내에서 발생하는 것으로 보이며, 이는 크기가 1 ㎚ 미만인 매우 작은 기공들의 큰 비율을 표시한다. 진공 및 질소 가열된 용품은 또한 톨루엔 증기에 대한 우수한 응답을 나타낸다.
실시예 8a (가열 조건에 대한 검출 층의 고 습도 에틸벤젠 응답)
본 실시예는 가열 조건에 대해 미공성 분석물 검출 층의 고 습도 감도를 맞추는 능력을 입증한다. 분석물 검출 막을 실시예 1 및 2에서 설명된 절차에 따라 규소 기판 상에서 준비하여 상이한 조건 하에서 가열하였다. 얻어진 용품을 72％ 상대 습도(RH)의 매우 습한 조건 하에서 (50, 100, 200, 500, 1000, 2000 ppm의) 에틸벤젠 증기에 노출시켰고, 반사율 스펙트럼을 에틸벤젠 농도의 함수로서 측정하였다.
결과는 (72％ RH까지의) 높은 수준의 수분의 존재 시에도 에틸벤젠 증기를 검출하는 분석물 검출 막의 능력을 입증하는 것으로 보인다. 결과는 분석물 검출 막이 24％ RH로부터 72％ RH까지의 증가하는 습도 수준에 노출될 때 스펙트럼의 피크 위치의 무시할 만한 변이가 있고, 반면에 이러한 다양한 습도 조건 하에서 에틸벤젠 증기의 심지어 50 ppm에 노출된 때에도 현저한 변이가 있음을 나타내는 것으로 보인다. 또한, 가장 현저한 파장 변이는 에틸벤젠의 최소 농도(50 ppm)에 대해 발생한 것으로 보이며, 이는 분석물 검출 막의 기공 구조가 유기 증기의 검출에 대해 1 ㎚ 미만의 매우 작은 기공 크기로 적합하게 됨을 표시한다.
실시예 8b (가열 조건에 대한
분석물
검출 층의 고 습도 응답):
본 실시예는 매우 습한 조건 하에서 낮은 농도의 유기 증기를 검출하고, 또한 가열 조건을 제어함으로써 분석물 검출 층의 감도를 맞추는 분석물 검출 층의 능력을 입증한다. 분석물 검출 막을 실시예 1 및 2에서 설명된 절차에 따라 규소 기판 상에서 준비하여 상이한 조건 하에서 가열하였다. 얻어진 용품을 72％ RH의 습한 조건 하에서 상이한 수준의 에틸벤젠에 노출시켰고, 색상 변이를 에틸벤젠 농도의 함수로서 측정하여 도 5에 도시하였다.
도 5는 가열 조건에 대한 분석물 검출 층의 응답의 현저한 차이를 나타내는 것으로 보인다. 공기 중에서 가열함으로써 제작된 모든 분석물 검출 층은 매우 습한 조건 하에서 에틸벤젠에 대해 현저하게 감소된 수준의 감도를 나타내는 것으로 보인다. 반면에, 질소 또는 진공 중에서 가열된 분석물 검출 층은 매우 습한 조건 하에서 50 ppm의 농도에서도 에틸벤젠에 대해 우수한 응답을 나타낸다. 질소 및 진공 가열된 용품은 50 ppm의 농도에서 각각 20.4 및 23.8 ㎚의 파장 변이를 나타내는 것으로 보인다. 이러한 결과는 유기 증기의 감지를 위한 확고한 층으로서의 분석물 검출 층의 유용성을 입증하는 것으로 보인다.
실시예 8c (72％
RH
에서의 에틸벤젠에 대한
분석물
검출 층의 색상 시뮬레이션)
본 실시예는 매우 습한 조건 하에서 낮은 농도의 유기 증기에 노출된 때 시각적으로 인식되는 색상 변화를 표시하는 분석물 검출 층의 능력을 입증한다. 분석물 검출 막을 실시예 1 및 2에서 설명된 바와 같이 질소 하에서 가열함으로써 규소 웨이퍼 상에서 준비하였다. 그 다음, 분석물 검출 층을 높은 습도에 그리고 나서 증가하는 농도의 에틸벤젠에 노출시켰다. 그리고 나서, 반사율 스펙트럼을 측정하여 기록하였다.
결과로부터, 뚜렷한 색상 변화가 낮은 농도의 유기 증기 하에서도 사람의 눈에 의해 판별되는 것으로 보인다. 이러한 색상 변화는 유기 증기에 대한 노출 시에 최대 변화를 수행하기 위해 적합한 초기 색상을 설계함으로써 더욱 최적화될 수 있다.
실시예 9 (가열 조건에 대한
분석물
검출 층의 고 습도 응답)
본 실시예는 가열 조건의 선택에 의해 분석물 검출 층의 친수성 및 소수성을 맞추는 능력을 입증한다. 분석물 검출 막을 실시예 1 및 2에서 설명된 절차에 따라 규소 기판 상에서 준비하여 상이한 조건 하에서 가열하였다. 얻어진 용품을 24％ 내지 72％ 범위 내의 상이한 수준의 상대 습도에 노출시켰고, 색상 변이를 퍼센트 상대 습도(％RH)의 함수로서 측정하였다. 이러한 측정의 결과를 도 6에 도시하였다.
모든 공기 가열된 용품은 20％ RH 내지 72％ RH의 범위 내의 습도에 대해 현저한 응답을 나타내는 것으로 보이고, 반면에 질소 및 진공 가열된 용품은 습도에 대해 매우 낮은 응답을 나타내는 것으로 보인다. 따라서, 분석물 검출 용품의 친수성 또는 소수성은 상이한 응용을 위한 가열 조건의 선택에 의해 제어될 수 있다.
본 발명은 본 발명의 몇몇 실시 형태를 참조하여 설명되었다. 상기 상세한 설명 및 실시예는 단지 명확한 이해를 위해 제공되었고, 이로부터 불필요한 제한이 이해되어서는 안된다. 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이, 설명된 실시 형태에 대해 많은 변경이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범주는 본 명세서에서 설명된 조성 및 구조의 정확한 상세 사항으로 제한되어서는 안되며, 오히려 하기의 청구의 범위의 언어에 의해 제한되어야 한다. 본 명세서에서 인용된 특허, 특허 문헌 및 간행물의 완전한 개시 내용은 마치 각각이 개별적으로 포함된 것처럼 전체적으로 참고로 포함되어 있다. 임의의 상충이 있는 경우에는, 정의를 포함한 본 명세서가 지배적이어야 한다.
Claims (23)
- 기판; 및규소, 탄소, 수소 및 산소를 포함하는 미공성 비정질 랜덤 공유 망상조직 층을 포함하며,미공성 비정질 공유 망상조직 층은 0.5 내지 10 나노미터 범위 내의 평균 기공 크기와, 0.2 내지 2 마이크로미터 범위 내의 광학 두께와, 20％ 이상이 기공 체적인 총 체적을 갖는 분석물 센서.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US11/275,277 | 2005-12-21 | ||
| US11/275,277 US8293340B2 (en) | 2005-12-21 | 2005-12-21 | Plasma deposited microporous analyte detection layer |
| PCT/US2006/047958 WO2007075443A1 (en) | 2005-12-21 | 2006-12-15 | Plasma deposited microporous analyte detection layer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20080078682A KR20080078682A (ko) | 2008-08-27 |
| KR101331710B1 true KR101331710B1 (ko) | 2013-11-20 |
Family
ID=38174065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020087014918A KR101331710B1 (ko) | 2005-12-21 | 2006-12-15 | 플라즈마 증착된 미공성 분석물 검출 층 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8293340B2 (ko) |
| EP (1) | EP1963850A4 (ko) |
| JP (1) | JP5319300B2 (ko) |
| KR (1) | KR101331710B1 (ko) |
| CN (1) | CN101341404B (ko) |
| BR (1) | BRPI0620330A2 (ko) |
| WO (1) | WO2007075443A1 (ko) |
Families Citing this family (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7887889B2 (en) * | 2001-12-14 | 2011-02-15 | 3M Innovative Properties Company | Plasma fluorination treatment of porous materials |
| CN101836108B (zh) * | 2007-10-05 | 2013-05-29 | 3M创新有限公司 | 具有等离子体沉积微孔层的有机化学传感器及其制备和使用方法 |
| KR101544633B1 (ko) * | 2008-06-30 | 2015-08-17 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 | 노출 표시 장치 |
| JP5662945B2 (ja) * | 2008-12-23 | 2015-02-04 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 微多孔性有機ケイ酸塩材料を有する有機化学センサ |
| KR101821936B1 (ko) * | 2008-12-23 | 2018-01-24 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 | 미세다공성 유기실리케이트 재료를 갖는 유기 화학적 센서 |
| EP2414816A4 (en) * | 2009-03-30 | 2015-01-21 | 3M Innovative Properties Co | OPTOELECTRONIC METHODS AND DEVICES FOR DETECTION OF ANALYTES |
| US8365723B2 (en) * | 2009-05-22 | 2013-02-05 | 3M Innovative Properties Company | Filter cartridge having cone of visibility for end-of-service-life-indicator (ESLI) |
| US8225782B2 (en) * | 2009-05-22 | 2012-07-24 | 3M Innovative Properties Company | Filter cartridge having location-registered view window for end-of-service-life-indicator (ESLI) |
| US8336543B2 (en) * | 2009-05-22 | 2012-12-25 | 3M Innovative Properties Company | Filter cartridge having cover for masking service life indicator |
| JP5769703B2 (ja) * | 2009-05-22 | 2015-08-26 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 多層比色センサ |
| WO2010135417A2 (en) * | 2009-05-22 | 2010-11-25 | 3M Innovative Properties Company | Multilayer colorimetric sensor arrays |
| US10516182B2 (en) | 2009-08-21 | 2019-12-24 | Iucf-Hyu (Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University) | Polymer ion exchange membrane and method of preparing same |
| KR20110020186A (ko) * | 2009-08-21 | 2011-03-02 | 한양대학교 산학협력단 | 고분자 전해질형 연료 전지용 고분자 전해질 막, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 고분자 전해질형 연료 전지 시스템 |
| JP6071873B2 (ja) | 2010-04-02 | 2017-02-01 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 検体センサ光学式読み取り装置のためのアライメント位置合わせ機構 |
| KR20130014564A (ko) * | 2010-04-02 | 2013-02-07 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 | 패턴화된 광학 분석물 센서 및 광학 판독기를 포함하는 필터 시스템 |
| EP2553436B1 (en) | 2010-04-02 | 2020-03-04 | 3M Innovative Properties Company | Filter systems including optical analyte sensors and optical readers |
| CN103069269B (zh) | 2010-06-15 | 2016-08-03 | 3M创新有限公司 | 可变电容传感器及其制造方法 |
| CN103154714A (zh) | 2010-09-30 | 2013-06-12 | 3M创新有限公司 | 传感器元件及其制备方法和包括所述传感器元件的传感器装置 |
| US9295934B2 (en) | 2010-10-01 | 2016-03-29 | 3M Innovative Properties Company | Portable monitor for end of service life indication |
| US9291484B2 (en) | 2010-10-01 | 2016-03-22 | 3M Innovative Properties Company | Method for correlating a monitoring device to the end of service life of a filter cartridge |
| TWI427288B (zh) * | 2010-10-11 | 2014-02-21 | Univ Nat Chiao Tung | 垂直式感測器 |
| WO2012141925A1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-10-18 | 3M Innovative Properties Company | Method of detecting volatile organic compounds |
| JP5968421B2 (ja) | 2011-04-13 | 2016-08-10 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 吸収性センサ素子の使用方法 |
| KR20140026469A (ko) | 2011-04-13 | 2014-03-05 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 | 일체형 가열을 갖는 센서 요소를 포함하는 증기 센서 |
| LU91841B1 (en) | 2011-07-15 | 2013-01-16 | Ct De Rech Public Gabriel Lippmann | Method for forming gas sensing layers |
| IN2014CN04300A (ko) | 2011-12-12 | 2015-09-04 | 3M Innovative Properties Co | |
| CN105102103B (zh) | 2013-03-15 | 2017-08-18 | 3M创新有限公司 | 用于分层滤筒的使用寿命终点指示系统 |
| EP3036544A4 (en) * | 2013-08-23 | 2017-03-29 | Pregtech Pty Ltd. | Methods and sensors for detecting a biological parameter |
| DE102014112972A1 (de) * | 2013-09-12 | 2015-03-12 | Endress + Hauser Conducta Gesellschaft für Mess- und Regeltechnik mbH + Co. KG | Messmembran für einen optochemischen oder amperometrischen Sensor |
| CN106404860A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-02-15 | 济南大学 | 一种氮化碳修饰三维石墨电极的制备方法及电致化学发光传感应用 |
| FR3066603B1 (fr) * | 2017-05-22 | 2019-07-05 | Universite D'aix-Marseille | Dispositif optique de detection et de quantification de composes volatils |
| DE102018116345A1 (de) * | 2018-07-05 | 2020-01-09 | Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg | Sensormembran, Sensorkappe und Verfahren zum Aufbringen einer Sensormembran |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040175957A1 (en) | 2003-03-04 | 2004-09-09 | Lukas Aaron Scott | Mechanical enhancement of dense and porous organosilicate materials by UV exposure |
| JP2004274052A (ja) | 2003-03-04 | 2004-09-30 | Air Products & Chemicals Inc | Ｕｖ照射による高密度及び多孔質有機ケイ酸塩材料の機械的強化 |
| WO2005111588A1 (en) | 2004-03-24 | 2005-11-24 | 3M Innovative Properties Company | Colorimetric sensor |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4685940A (en) * | 1984-03-12 | 1987-08-11 | Abraham Soffer | Separation device |
| JPS62224299A (ja) * | 1985-12-06 | 1987-10-02 | Fuji Photo Film Co Ltd | γ―グルタミルトランスフェラーゼ活性測定用試薬シート及び一体型多層分析要素 |
| JPH03231142A (ja) * | 1990-02-07 | 1991-10-15 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光化学センサー |
| US5015843A (en) * | 1990-02-15 | 1991-05-14 | Polysense, Inc. | Fiber optic chemical sensors based on polymer swelling |
| GB9014903D0 (en) * | 1990-07-05 | 1990-08-22 | Unilever Plc | Assays |
| AT403746B (de) * | 1994-04-12 | 1998-05-25 | Avl Verbrennungskraft Messtech | Optochemischer sensor sowie verfahren zu seiner herstellung |
| JPH08184560A (ja) | 1994-12-28 | 1996-07-16 | Hoechst Japan Ltd | 有機溶剤蒸気を検出するための光センサ装置 |
| US5763836A (en) * | 1995-06-21 | 1998-06-09 | C & M Corporation Of Connecticut | Retractable multiconductor coil cord |
| EP0904195B1 (en) * | 1996-05-15 | 2004-02-18 | Hyperion Catalysis International, Inc. | Rigid porous carbon structures, methods of making, methods of using and products containing same |
| US6416938B1 (en) * | 1996-06-25 | 2002-07-09 | Ronald M. Kubacki | Photosensitive organosilicon films |
| CN1174916C (zh) * | 1999-04-21 | 2004-11-10 | 张震 | 碳毫微管的形成方法 |
| US6180318B1 (en) * | 1999-05-19 | 2001-01-30 | 3M Innovative Properties Company | Method of imaging an article |
| US6297293B1 (en) * | 1999-09-15 | 2001-10-02 | Tda Research, Inc. | Mesoporous carbons and polymers |
| US6396616B1 (en) * | 2000-10-10 | 2002-05-28 | 3M Innovative Properties Company | Direct laser imaging system |
| GB0120202D0 (en) * | 2001-08-18 | 2001-10-10 | Psimedica | Body fluid collection and analysis |
| US6878419B2 (en) * | 2001-12-14 | 2005-04-12 | 3M Innovative Properties Co. | Plasma treatment of porous materials |
| JP2004026547A (ja) | 2002-06-24 | 2004-01-29 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 断熱合わせガラス |
| AU2003261238A1 (en) * | 2002-07-22 | 2004-02-09 | Aspen Aerogels, Inc. | Polyimide aerogels, carbon aerogels, and metal carbide aerogels and methods of making same |
| US20040062682A1 (en) * | 2002-09-30 | 2004-04-01 | Rakow Neal Anthony | Colorimetric sensor |
| GB0317557D0 (en) | 2003-07-26 | 2003-08-27 | Univ Manchester | Microporous polymer material |
| US7524455B2 (en) * | 2003-11-24 | 2009-04-28 | General Electric Company | Methods for deposition of sensor regions onto optical storage media substrates and resulting devices |
| US7033667B2 (en) * | 2003-12-18 | 2006-04-25 | 3M Innovative Properties Company | Printed circuits on shrink film |
| JP2007523321A (ja) * | 2003-12-31 | 2007-08-16 | ユニヴァーシティー オブ サウスカロライナ | 気体及び他の流体のための薄層多孔光センサ |
| JP2005300528A (ja) * | 2004-03-18 | 2005-10-27 | Fuji Photo Film Co Ltd | 検体の検査方法に使用する分析要素。 |
-
2005
- 2005-12-21 US US11/275,277 patent/US8293340B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-12-15 CN CN2006800483439A patent/CN101341404B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2006-12-15 KR KR1020087014918A patent/KR101331710B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2006-12-15 JP JP2008547356A patent/JP5319300B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2006-12-15 EP EP06845568A patent/EP1963850A4/en not_active Withdrawn
- 2006-12-15 WO PCT/US2006/047958 patent/WO2007075443A1/en active Application Filing
- 2006-12-15 BR BRPI0620330-2A patent/BRPI0620330A2/pt not_active Application Discontinuation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040175957A1 (en) | 2003-03-04 | 2004-09-09 | Lukas Aaron Scott | Mechanical enhancement of dense and porous organosilicate materials by UV exposure |
| JP2004274052A (ja) | 2003-03-04 | 2004-09-30 | Air Products & Chemicals Inc | Ｕｖ照射による高密度及び多孔質有機ケイ酸塩材料の機械的強化 |
| WO2005111588A1 (en) | 2004-03-24 | 2005-11-24 | 3M Innovative Properties Company | Colorimetric sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2009521679A (ja) | 2009-06-04 |
| CN101341404B (zh) | 2013-07-17 |
| JP5319300B2 (ja) | 2013-10-16 |
| EP1963850A4 (en) | 2011-03-02 |
| CN101341404A (zh) | 2009-01-07 |
| WO2007075443A1 (en) | 2007-07-05 |
| US8293340B2 (en) | 2012-10-23 |
| US20070141580A1 (en) | 2007-06-21 |
| KR20080078682A (ko) | 2008-08-27 |
| EP1963850A1 (en) | 2008-09-03 |
| BRPI0620330A2 (pt) | 2011-11-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101331710B1 (ko) | 플라즈마 증착된 미공성 분석물 검출 층 | |
| US7901776B2 (en) | Plasma deposited microporous carbon material | |
| Gao et al. | Porous-silicon vapor sensor based on laser interferometry | |
| KR101194470B1 (ko) | 비색 센서 | |
| US20030146109A1 (en) | Porous thin film time-varying reflectivity analysis of samples | |
| KR20090051212A (ko) | 침투성 나노입자 반사기 | |
| WO2005114298A3 (en) | Optical sensor with layered plasmon structure for enhanced detection of chemical groups by sers | |
| KR101821936B1 (ko) | 미세다공성 유기실리케이트 재료를 갖는 유기 화학적 센서 | |
| US20120184047A1 (en) | Nanoplasmonic device | |
| JP2009521675A (ja) | 光化学センサ及びその製造方法 | |
| Sansierra et al. | Detection of organic vapors using tamm mode based devices built from mesoporous oxide thin films | |
| Jang et al. | Multi-encoded rugate porous silicon as nerve agents sensors | |
| US20130063717A1 (en) | Laminated structure for measuring reflected light intensity, device containing laminated structure for measuring reflected light intensity, and method for measuring film thickness and/or mass and/or viscosity of thin film | |
| Rochotzki et al. | Plasma modification of polymer films studied by ellipsometry and infrarot spectroscopy | |
| JP2009133787A (ja) | 局在プラズモン共鳴センサーユニット、およびその製造方法 | |
| CN110462380B (zh) | 氢检测用元件、氢检测用元件的制造方法以及氢检测装置 | |
| Vernhes et al. | Fabrication and testing of nanoporous Si3N4 optical filters for gas sensing applications | |
| Sohn | Chemical Sensors Based on Distributed Bragg Reflector Porous Silicon Smart Particles | |
| Toma et al. | Effect of Arrangement of Ag Nanodomes on Performance of Plasmonic Sensor. | |
| Um et al. | Adsorption and Desorption Characteristics of Gradient Distributed Bragg Reflector Porous Silicon Layers | |
| Haibach et al. | Extended spectral range surface-modified sol-gel coated infrared waveguide sensors | |
| Wang et al. | Return-path ellipsometry in gas sensing | |
| Sohn | Fabrication and characterization of optically encoded porous silicon smart particles | |
| Woo et al. | Chemical and Biological Sensors Based on Porous Silicon Nanomaterials | |
| Jang et al. | Porous silicon interferometric sensors for the detection of nerve agent mimics using various light sources |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161019 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |