專利名稱：環(huán)境敏感器件的制作方法
環(huán)境敏感器件 關(guān)于聯(lián)邦資助的研究或開發(fā)的聲明
本發(fā)明是在由合同號為HR0011-09-3-0002的、來自國防部高級研究計劃局(DARPA)的補助金部分地支持的研究的過程中做出的。美國政府對本發(fā)明具有一定權(quán)利。
背景技術(shù)：
本公開內(nèi)容總體上涉及環(huán)境敏感器件。感測器件常常結(jié)合了納米結(jié)構(gòu)，其被利用以用于在分析物處于所述納米結(jié)構(gòu)上或其附近時檢測所述納米結(jié)構(gòu)的電和/或機械性質(zhì)的改變，或者用于在分析物處于所述納米結(jié)構(gòu)上或其附近并且暴露于光子時更改由所述分析物發(fā)出的光學(xué)信號。感測器件可以利用不同的感測技術(shù)，例如包括把分析物的吸附和/或解吸換能成可讀信號、光譜技術(shù)、或者其他合適的技術(shù)。拉曼光譜法是一種用于多種化學(xué)或生物感測應(yīng)用的有用技術(shù)。拉曼光譜法被用來研究在光子與分子相互作用時分子能態(tài)之間的躍遷，其導(dǎo)致散射光子的能量被偏移。分子的拉曼散射可以被視為兩個過程。處于特定能態(tài)的分子首先被入射光子激發(fā)到另一(虛擬或真實)能態(tài)，其通常處于光學(xué)頻域內(nèi)。受激發(fā)分子隨后在環(huán)境的影響下作為偶極子源進行輻射，其中所述受激發(fā)分子與激發(fā)光子相比處于可能相對較低(即斯托克斯散射)或可能相對較高(即反斯托克斯散射)的頻率。不同分子或物質(zhì)的拉曼光譜具有可以被用來識別物種的特征峰。粗糙金屬表面、各種類型的納米天線、以及波導(dǎo)結(jié)構(gòu)已經(jīng)被用來增強拉曼散射過程(即上面描述的激發(fā)和/或輻射過程)。這一領(lǐng)域通常被稱作表面增強拉曼光譜法(SERS)0


通過參照下面的詳細描述和附圖，所要求保護的主題的實例的特征和優(yōu)點將變得顯而易見，其中相同的附圖標記對應(yīng)于類似的(盡管可能不是完全相同的)部件。為了簡短起見，具有先前描述的功能的附圖標記或特征可能結(jié)合或者可能沒有結(jié)合所述附圖標記或特征出現(xiàn)于其中的其他附圖來描述。圖I是用于形成環(huán)境敏感器件的一個實例的方法的實例的流程圖2A到21是一起示出用于形成環(huán)境敏感器件的一個實例的方法的實例的示意 圖3A和3B是不同錐形結(jié)構(gòu)的掃描電子顯微照片；
圖4A、4B和4C是環(huán)境敏感器件的各種實例的示意性透視圖；以及圖5A、5B和5C—起示出包括環(huán)境敏感器件的一個實例的系統(tǒng)的實例的示意圖，并且還示出所述器件如何對不同外部刺激做出不同響應(yīng)。
具體實施例方式在這里公開了環(huán)境敏感器件的多個實例。這樣的器件包括一個或多個三維結(jié)構(gòu)， 每個在其上具有兩個不同的涂層。這樣的涂層被選擇成對不同外部刺激做出不同響應(yīng)。結(jié)果，在SERS應(yīng)用期間，可以取決于其所暴露于的外部刺激來控制所述三維結(jié)構(gòu)的位置?？刂聘鱾€結(jié)構(gòu)的位置的能力還有利地有助于在SERS應(yīng)用期間相對于所述結(jié)構(gòu)的表面控制入射激光的角度的能力。圖I示出用于形成環(huán)境敏感器件的一個實施例的方法的一個實施例。在這里將參照圖2A到21更詳細地討論圖I中所示的方法的各步驟。特別地，圖2A到21示出用于形成包括錐形結(jié)構(gòu)的器件的方法的一個實施例。更一般來說，所述三維結(jié)構(gòu)可以是具有圓形或多邊形周界底面的任何三維幾何形狀，或者從圓形或多邊形周界底面錐化到更尖銳的尖部(例如尖端或頂點)的任何三維幾何形狀。所述形狀取決于所使用的圖案(pattern)以及在形成器件期間的蝕刻條件。三維形狀的非限制性實例包括錐體、圓柱體、或者具有在一個尖部相交的至少三個面的多面體(例如棱錐體)等等。如在這里所使用的術(shù)語“錐形”或“錐體形狀”描述具有從圓形周界底面錐化到尖銳的尖部(例如尖端或頂點)的三維幾何形狀的突起。在圖3A、3B和4A中示出所述錐形結(jié)構(gòu)的實例。此外，如在這里所使用的術(shù)語“圓柱 形”或“圓柱體形狀”描述從底面到尖部具有基本上一致的周界的突起(例如參見圖4B);以及術(shù)語“多面體形”或“多面體形狀”描述具有從多邊形周界底面錐化到尖銳的尖部的三個或更多個面的突起(例如參見圖4C)?，F(xiàn)在將參照圖I和2A到21討論用于形成包括錐形三維結(jié)構(gòu)的環(huán)境敏感器件的方法的實施例。雖然在圖2A到21中示出的方法導(dǎo)致形成三個結(jié)構(gòu)，但是應(yīng)當理解，可以形成單個結(jié)構(gòu)，或者可以形成包括多于三個結(jié)構(gòu)的陣列?？梢孕纬傻慕Y(jié)構(gòu)的數(shù)目的上限至少部分地取決于所使用的基板(substrate)的尺寸、所使用的圖案、以及所使用的制造過程。一般來說，可以對于特定最終用途按照期望按比例擴大在這里所公開的實施例。如圖2A中所示,示出底座(support) 12。在一個實施例中，底座12包括基板14。合適基板14材料的非限制性實例包括單晶硅、聚合材料(丙烯酸樹脂、聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酰亞胺、聚(乙炔)、聚(吡咯)、聚(噻吩)、聚苯胺、聚(苯硫醚)、以及聚(對苯乙炔)(PPV)等等)、金屬(鋁、銅、不銹鋼、合金等等)、石英、陶瓷、藍寶石、氮化硅、玻璃、絕緣體上硅(SOI)、或者類金剛石碳膜。在另一實施例中(如圖2A中所示)，底座12可以包括具有建立在其上的絕緣層16的基板14。對于絕緣層16，可以使用任何合適的絕緣材料。在一個非限制性示例實施例中，絕緣層16是氧化物(例如二氧化硅)。對于絕緣層16的其他合適材料的非限制性實例包括氮化物(例如氮化硅)、氮氧化物等等或其組合。可以利用任何合適的生長或沉積技術(shù)來建立絕緣層16。可以通過硅(例如基板14)的部分氧化形成熱氧化物絕緣體層，這是在硅上形成二氧化硅?？梢酝ㄟ^沉積技術(shù)建立各種氧化物和氮化物材料，所述沉積技術(shù)包括但不限于低壓化學(xué)汽相沉積(LPCVD)、等離子增強的化學(xué)汽相沉積(PECVD)、大氣壓化學(xué)汽相沉積(APCVD)、或者任何其他合適的化學(xué)或物理汽相沉積技術(shù)。在一個實施例中，所述絕緣層的厚度是lOOnm。在一個實施例中，所述厚度的范圍是從大約IOnm到大約3iim。應(yīng)當理解，雖然在圖2A到21中示出的方法包括絕緣層16，但是也可以在沒有這樣的層16的情況下執(zhí)行所述過程。所述過程基本上將是相同的，除了將消除涉及絕緣層16、16’的模制(pattern)和/或去除的任何步驟。作為一個實例，參照圖2F示出并討論的絕緣層16的模制將不被執(zhí)行。圖2B示出建立在絕緣層16上的抗蝕劑18。當不利用絕緣層16時，直接在基板14上建立抗蝕劑18。合適抗蝕劑18的一個非限制性實例是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。然而應(yīng)當理解，對于抗蝕劑18，可以利用能夠充當電子束(E-beam)或X射線光刻抗蝕劑的任何材料。此外，可以通過任何合適的方法沉積抗蝕劑18,比如通過旋涂。在一個實施例中，抗蝕劑18的厚度的范圍是從大約IOnm到大約 3 u m。如在圖I的附圖標記100處所述并且如圖2C中所示，與電子束(e-beam)或X射線光刻相結(jié)合地使用具有在其中集成地形成的一個或多個幾何圖案G的掩模20，以把抗蝕劑18模制成使得任何剩余的抗蝕劑18’限定所述(多個)幾何圖案G。在一個實施例中，掩模20被配置成使得幾何圖案G在模制完成之后被轉(zhuǎn)移到抗蝕劑18的被去除的部分(即剩余的部分不呈現(xiàn)幾何圖案G本身，而是限定所述圖案G)。圖2C中所示的掩模20 (其被旋轉(zhuǎn)以便于理解圖案G)可以被用來在抗蝕劑18中形成三個圓形形狀。應(yīng)當理解，在模制之后，絕緣層16 (或者基板14，如果不存在絕緣層16的話)的一些部分被暴露，并且這樣的暴露的部分23類似于幾何圖案G。幾何圖案G可以是任何形狀(例如圓形、橢圓形、正方形、三角形、矩形、五邊形等等)。每個幾何圖案G的外邊緣21基本上決定對應(yīng)的最終形成的三維結(jié)構(gòu)的周界形狀。“基本上決定”是指，幾何圖案G的外邊緣21的形狀與所述三維結(jié)構(gòu)的底面的形狀匹配，其中考慮到由于蝕刻或其他處理條件而導(dǎo)致的較小變化。每個幾何圖案G的尺寸可以至少部分地取決于所期望的最終三維結(jié)構(gòu)的形狀而改變。在一個實施例中，幾何圖案G是具有等于或小于200nm的直徑D的圓形。在另一實施例中，幾何圖案G是具有處于從大約IOOnm到大約200nm的范圍的直徑D的圓形。在又一實施例中，幾何圖案G是具有處于從大約IOnm到大約IOOOnm的范圍的直徑D的圓形。應(yīng)當理解，處于所陳述的范圍內(nèi)的任何數(shù)字或范圍也被設(shè)想為適用于在這里所公開的實施例。此外，對于直徑D所提供的數(shù)字和范圍也可以適用于其他幾何結(jié)構(gòu)的外邊緣21的一個或多個尺寸(例如正方形幾何圖案的外邊緣21的每邊)。現(xiàn)在參照圖2D和圖I的附圖標記102，在絕緣層16的所模制抗蝕劑18’上和所暴露部分23上建立掩模層22。當不利用絕緣層16時，應(yīng)當理解，掩模層22被建立在基板14的所模制抗蝕劑18’上和所暴露部分上。掩模層22的一個非限制性實例是鉻或任何其他金屬。掩模層22的厚度通常處于從大約IOnm到大約300nm的范圍，并且可以通過任何合適的技術(shù)建立掩模層22,比如派射、e-beam光刻、或者熱蒸發(fā)。隨后可以對所建立的掩模層22進行模制以去除掩模層22的建立在所模制抗蝕劑18’上的那些部分以及底層的所模制抗蝕劑18’(參見圖I的附圖標記104和圖2E)。該模制步驟將幾何圖案G (或者類似于幾何圖案G的略小形狀)轉(zhuǎn)移到掩模層22。如圖2E中所示，所模制掩模層22’本身呈現(xiàn)圖案G的幾何形狀。該步驟形成所模制掩模層22’，并且還暴露出絕緣層16 (或者當不存在絕緣層16時是基板14)的其他部分25。仍然參照圖I的附圖標記104，但是現(xiàn)在還參照圖2F，現(xiàn)在模制絕緣層16的其他所暴露部分25 (即作為模制掩模層22的結(jié)果而暴露出的那些部分)。該模制步驟將幾何圖案G (或者類似于幾何圖案G的略小形狀)轉(zhuǎn)移到絕緣層16。如圖2F中所示，所模制掩模層22’和所模制絕緣層16’都具有轉(zhuǎn)移到其上的幾何圖案G。該步驟形成所模制絕緣層16’，并且還暴露出基板14的部分27。如前所述，如果不存在絕緣層16，則不執(zhí)行圖2F中所示的模制步驟。
當使用絕緣層16時，可以通過剝離過程來模制掩模層22和絕緣層16。雖然層22和16的模制被顯示為順序的過程，但是應(yīng)當理解，也可以同時模制這些層16、22。圖2G示出錐形三維結(jié)構(gòu)24的形成。如在附圖標記106處所示，基板14的位于所暴露部分27下方的部分被干蝕刻(例如通過HBr蝕刻或者任何其他活性離子蝕刻過程)。在蝕刻期間，所模制掩模層22’以及當存在時的絕緣層16’被消耗，并且在基板14中形成錐體形狀結(jié)構(gòu)24。當幾何圖案G是圓形并且具有所期望的直徑D時，并且當蝕刻時間被控制成對應(yīng)于幾何圖案G的尺寸時，可以實現(xiàn)所期望的錐形結(jié)構(gòu)24。這樣，幾何圖案G的起始尺寸就至少部分地決定被用來在基板14中形成所期望的三維結(jié)構(gòu)(在該例中是錐形底面結(jié)
構(gòu)24)的蝕刻時間。作為一個非限制性實例，當使用IOOnm直徑圓形圖案時，進行大約2. 5分鐘的蝕刻以實現(xiàn)錐形結(jié)構(gòu)24。在圖3A中示出利用IOOnm圓形圖案和2. 5分鐘蝕刻時間形成的錐形結(jié)構(gòu)24。作為另一非限制性實例，當使用200nm直徑圓形圖案時，進行大約5分鐘的蝕刻以實現(xiàn)錐形結(jié)構(gòu)24。在圖3B中示出利用200nm圓形圖案和5分鐘蝕刻時間形成的錐形結(jié)構(gòu)24。應(yīng)當理解，可以進一步調(diào)節(jié)原始幾何圖案G和/或蝕刻時間以改動錐形結(jié)構(gòu)24的特征尺寸(例如直徑、高度等等)。特別地，隨著蝕刻繼續(xù)，尖部26可以變得越來越小。在一個實施例中，錐形結(jié)構(gòu)24處于納米尺度(即最大直徑(即在結(jié)構(gòu)24的底面處)等于或小于IOOOnm)。如圖2G中所示，干蝕刻過程去除基板的圍繞錐形結(jié)構(gòu)24的部分，并且基板14的剩余部分充當用于結(jié)構(gòu)24的底座?，F(xiàn)在參照圖2H和21并且參照圖I的附圖標記108和110，在每個結(jié)構(gòu)24的不同部分P1J2上建立第一和第二涂層28、30。一旦建立了涂層28、30，就形成感測器件10的一個實施例。在圖21和4A中分別示出器件10的該實施例的剖面圖和透視圖。用于涂層28、30的材料被選擇成使得，每個涂層28、30由在暴露于預(yù)定外部刺激(例如溫度或具有預(yù)定偏振的入射光)時做出不同響應(yīng)的不同材料形成。第一和第二涂層28、30可以由具有不同熱膨脹系數(shù)的金屬或不同硫?qū)倩锊牧闲纬?。一般來說，對于相應(yīng)涂層28、30選擇的金屬是具有不同熱膨脹系數(shù)的拉曼活性材料。合適的拉曼活性材料包括其等離子體頻率落在可見域內(nèi)并且損耗(即導(dǎo)致電能的不合期望的衰減或耗散)不太高的那些金屬。等離子體頻率取決于金屬中自由電子的密度，并且對應(yīng)于電子海(如果自由電子從平衡空間分布進行位移的話)的振蕩的頻率。這樣的拉曼活性材料的非限制性實例包括諸如金、銀、鉬和鈀之類的貴金屬，或者諸如銅和鋅之類的其他金屬。在一個非限制性實例中，對于其中一個涂層28選擇銅(具有大約16. 5(10- -1)的熱膨脹系數(shù))，并且對于另一涂層30選擇鋅(具有大約30. 2 (KT6IT1)的熱膨脹系數(shù))。在另一非限制性實例中，對于其中一個涂層28選擇鉬(具有大約8. 8 (10- -1)的熱膨脹系數(shù))，并且對于另一涂層30選擇銀(具有大約18. 9(10- -1)的熱膨脹系數(shù))。在這里所提供的非限制性實例中，結(jié)構(gòu)24的高度大于寬度或厚度，并且因此可以利用線性膨脹系數(shù)。在其他實例中，可能更期望應(yīng)對面積膨脹系數(shù)。由具有不同熱膨脹系數(shù)的金屬形成的涂層28、30使得結(jié)構(gòu)24對于溫度改變敏感。這樣，器件10所暴露于的外部溫度將決定結(jié)構(gòu)24如何受到影響。不同的膨脹迫使所述結(jié)構(gòu)在被加熱的情況下朝一個方向彎曲，并且在冷卻到其正常溫度以下的情況下朝相反方向彎曲。具有更高熱膨脹系數(shù)的涂層28、30在結(jié)構(gòu)24被加熱時處于彎曲曲線的外側(cè)，以及在被冷卻時處于內(nèi)側(cè)。參照圖5A到5C討論該特定實例?！銇碚f，對于相應(yīng)涂層28、30選擇的硫?qū)倩锊牧鲜菍τ诰哂刑囟ㄆ竦墓饷舾械牟牧稀：线m的硫?qū)倩锊牧系姆窍拗菩詫嵗ˋs2S3、Se、B-As5tlSe5tl、或者AS4(lSxSe6(l_x(0〈x〈60)。由不同硫?qū)倩锊牧闲纬傻耐繉?8、30使得結(jié)構(gòu)24對于光偏振改變敏感。這樣，器件10所暴露于的外部光的偏振將決定結(jié)構(gòu)24如何受到影響(例如結(jié)構(gòu)24將在哪個方向上彎曲)。當被暴露于一種偏振的光時，涂層28將使得結(jié)構(gòu)24朝一個方向彎曲，并且當被暴露于另一種偏振的光時，涂層30將使得結(jié)構(gòu)24朝另一方向彎曲。這樣，對于涂層28、30所選擇的材料將至少部分地取決于所得到的器件10中對于涂層28、30所期望的偏振敏感性。在其上分別沉積涂層28、30的部分P1I2通常是結(jié)構(gòu)24的相對的側(cè)或區(qū)域。如圖21中所示，在結(jié)構(gòu)24的一個區(qū)域上建立涂層28，并且在結(jié)構(gòu)24的相對區(qū)域上建立另一涂 層30。當結(jié)構(gòu)24包括多個面時(例如參見圖4C)，涂層28和30可以被沉積來促進結(jié)構(gòu)24在其被暴露于特定外部刺激時所期望的物理移動(例如彎曲)。在一個實施例中，可以通過電子束(e-beam)蒸發(fā)、角度沉積、聚焦離子或電子束誘發(fā)的氣體注射沉積、或者激光誘發(fā)的沉積在相應(yīng)的所期望部分Pp P2上選擇性地沉積涂層28、30。然而應(yīng)當理解，可以使用其他的選擇性沉積過程。涂層28、30分別具有其范圍從大約IOnm到大約200nm的厚度。應(yīng)當理解，涂層28、30可以在涂層28、30的界面處輕微地重疊和/或混合。一般來說，選擇性地建立其中一個涂層28、30，并且隨后選擇性地建立另一涂層30、28?，F(xiàn)在參照圖4A到4C，分別描繪出環(huán)境感測器件10、10’、10’’的不同實施例。每個器件10、10’、10’’包括在其上具有不同涂層28、30的結(jié)構(gòu)24、24’、24’’的陣列。應(yīng)當理解，可以使用涂層28、30的任何組合以便實現(xiàn)所期望的環(huán)境改變誘發(fā)的響應(yīng)。如前所述，圖4A中的器件10包括具有在相對區(qū)域上建立的涂層20和30的錐形結(jié)構(gòu)24?，F(xiàn)在具體參照圖4B，示出包括圓柱形/柱形結(jié)構(gòu)24’的器件10’的一個實例。在該實施例中，在圖2C中示出的具有圓形幾何圖案G的掩模20可以被用來形成三維圓柱形結(jié)構(gòu)24’。應(yīng)當理解，可以通過類似于在這里參照圖2A到21所描述的方法的方法形成這樣的圓柱形/柱形結(jié)構(gòu)24’，除了使用更具方向性的蝕刻方法。可以在相對側(cè)面上選擇性地沉積涂層28和30 (如前所述)以形成環(huán)境敏感器件10’?，F(xiàn)在參照圖4C，示出包括棱錐形結(jié)構(gòu)24’ ’的器件10’ ’的另一實例。在該實施例中，可以使用具有正方形幾何圖案G的掩模來形成三維棱錐形結(jié)構(gòu)24’ ’。在這里所描述的沉積和蝕刻技術(shù)可以被利用來形成結(jié)構(gòu)10’ ’的各種元件，并且可以改動蝕刻條件以獲得所期望的結(jié)構(gòu)24’’。這樣的棱錐形結(jié)構(gòu)24’’具有錐化以形成尖部26的四個面。這樣的結(jié)構(gòu)24’’的底面類似于所使用掩模的正方形圖案?？梢栽谄渖线x擇性地沉積涂層28、30 (如前所述)。雖然在陣列中的每個結(jié)構(gòu)24、24’、24’’上示出相同的涂層28和30，但是應(yīng)當理解，利用選擇性沉積，每個結(jié)構(gòu)24、24’、24’’可以具有與陣列中的每個其他結(jié)構(gòu)24、24’、24”不同的涂層28、30。現(xiàn)在參照圖5A到5C，在暴露于不同的外部環(huán)境之前(圖5A)和之后(圖5B和5C)示出器件10的一個實施例。在該實施例中，涂層28和30是具有不同熱膨脹系數(shù)的不同金屬，并且因此結(jié)構(gòu)24在被暴露于不同溫度時做出不同反應(yīng)。在圖5A到5C中所示的實例中，涂層28具有高于涂層30的熱膨脹系數(shù)。不同的膨脹迫使結(jié)構(gòu)24在被加熱(例如溫度I)的情況下朝一個方向彎曲，并且在被冷卻到其正常溫度以下(例如溫度2)的情況下朝相反方向彎曲。外部刺激可以被直接地施加到器件10 (例如針對器件10的熱和/或光)，或者可以把器件10放置在其中存在外部刺激的環(huán)境中(例如在烤爐中)。圖5B示出在暴露于加熱之后的器件10。如所描繪的，具有更高熱膨脹系數(shù)的涂層28在結(jié)構(gòu)24被加熱時處于曲線的外側(cè)。類似地，圖5C示出在暴露于冷卻到其正常溫度以下之后的器件10。如所描繪的，具有更高熱膨脹系數(shù)的涂層28在結(jié)構(gòu)24被冷卻時處于曲線的內(nèi)側(cè)。圖5B還示出用于利用器件10執(zhí)行拉曼光譜法的系統(tǒng)100的各部件。這樣的系統(tǒng)100包括器件10、刺激/激發(fā)光源32、以及檢測器34。應(yīng)當理解，在一些實施例中，系統(tǒng)100 還可以包括位于光源32與器件10之間的光學(xué)部件(未不出，例如光學(xué)顯微鏡)。所述光學(xué)部件把來自光源32的光聚焦到器件10的所期望區(qū)域，并且隨后再次收集拉曼散射光并且將這樣的散射光傳遞到檢測器34。分析物分子(未示出)可以被引入到拉曼活性結(jié)構(gòu)24上，在該處其可以被暴露于來自光源32的刺激/激發(fā)波長，并且可以由拉曼檢測單元34檢測所得到的信號。在特定實施例中，檢測器34還可以被可操作地耦合到計算機(未示出)，所述計算機可以處理、分析、存儲和/或發(fā)送關(guān)于存在于樣本中的分析物的數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)24在特定方向上的彎曲使得能夠?qū)?來自源32的)刺激/激發(fā)光與結(jié)構(gòu)24接觸的角度進行附加的控制。在不受限于任何理論的情況下，認為在特定受控角度引導(dǎo)入射光在一些實例中可以最大化對于SERS信號的增強。雖然已經(jīng)詳細描述了幾個實施例，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言下述將是顯而易見的，即可以對所公開的實施例進行修改。因此，前述的描述應(yīng)當被認為是示例性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)境敏感器件(10，10’，10’’)，包括 基板(14); 建立在所述基板(14)上的三維結(jié)構(gòu)(24，24，，24，，); 建立在所述三維結(jié)構(gòu)(24，24’，24’ ’)的第一部分(P1)上的第一涂層(28)；以及 建立在所述三維結(jié)構(gòu)(24，24’，24’ ’)的第二部分(P2)上的第二涂層(30)，所述第一和第二涂層(28，30)是被配置成在被暴露于預(yù)定外部刺激時做出不同響應(yīng)的不同材料。
2.如權(quán)利要求I所限定的環(huán)境敏感器件(10，10’，10’’)，其中，所述預(yù)定外部刺激是從溫度和具有預(yù)定偏振的入射光中選擇的。
3.如權(quán)利要求I或2的任一項所限定的環(huán)境敏感器件(10，10’，10’’)，其中，所述第一和第二涂層(28，30)是具有不同熱膨脹系數(shù)的金屬或者不同的硫?qū)倩锊牧稀?br> 4.如權(quán)利要求I到3的任一項所限定的環(huán)境敏感器件(10，10’，10’’)，其中，所述第一涂層(28)是鋅，并且其中所述第二涂層(30)是銅。
5.如權(quán)利要求I到4的任一項所限定的環(huán)境敏感器件(10，10’，10’’)，其中，所述三維結(jié)構(gòu)(24，24 ’，24 ’ ’)具有從錐體形狀(24 )、圓柱體形狀(24 ’)、以及具有朝向尖部(26 )成角度的至少三個面的多面體形狀(24’’)中選擇的形狀。
6.如權(quán)利要求I到5的任一項所限定的環(huán)境敏感器件(10，10’，10’’)，還包括 建立在所述基板(14)上的多個其他三維結(jié)構(gòu)(24，24’，24’ ’)； 建立在所述多個三維結(jié)構(gòu)(24，24’，24’’)中的每個的第一部分(P1)上的第一涂層(28);以及 建立在所述多個三維結(jié)構(gòu)(24，24’，24’’)中的每個的第二部分(P2)上的第二涂層(30)。
7.如權(quán)利要求6所限定的環(huán)境敏感器件(10，10’，10’，)，其中，每個三維結(jié)構(gòu)(24，24’，24’ ’)與所述基板(14) 一起被集成地形成。
8.一種使用如權(quán)利要求I所限定的環(huán)境敏感器件(10，10’，10’ ’)的方法，所述方法包括 將所述三維結(jié)構(gòu)(24，24’，24’ ’)暴露于所述預(yù)定外部刺激，從而使得所述三維結(jié)構(gòu)(24，24’，24’ ’)按照預(yù)定方式彎曲；以及 在相對于彎曲的三維結(jié)構(gòu)(24，24’，24’ ’)的表面的預(yù)定角度，將激發(fā)波長的光暴露于所述表面的預(yù)定部分。
9.一種溫度敏感器件(10，10’，10’’)，包括: 基板(14); 建立在所述基板(14)上的多個三維結(jié)構(gòu)(24，24’，24’’)，每個三維結(jié)構(gòu)(24，24’，24’ ’ )具有從由錐體形狀(24)、圓柱體形狀(24’)、以及具有朝向尖部(26)成角度的至少三個面的多面體形狀(24’ ’ )構(gòu)成的組中選擇的形狀； 建立在所述多個三維結(jié)構(gòu)(24，24’，24’’)中的每個的第一部分(P1)上的第一金屬(28)涂層；以及 建立在所述多個三維結(jié)構(gòu)(24，24’，24’ ’)中的每個的第二部分(P2)上的第二金屬(30)涂層，所述第一和第二金屬涂層(28，30)具有不同的熱膨脹系數(shù)。
10.如權(quán)利要求9所限定的溫度敏感器件(10，10’，10’’)，其中，所述第一涂層(28)是鋅，并且其中所述第二涂層(30)是銅。
11.如權(quán)利要求9或10的任一項所限定的溫度敏感器件(10，10’，10’’)，其中，每個三維結(jié)構(gòu)(24，24’，24’ ’)與所述基板(14) 一起被集成地形成。
12.一種制造環(huán)境敏感器件(10，10，，10” )的方法，包括 模制抗蝕劑(18)，使得幾何圖案(G)由任何剩余的抗蝕劑(18’)來限定，所述抗蝕劑(18)被建立在至少包括基板(14)的底座(12)上； 在所模制抗蝕劑(18’)上沉積掩模層(22)； 模制所述掩模層(22)的一部分，使得所模制抗蝕劑(18’)被去除、所述幾何圖案(G)被轉(zhuǎn)移到所述掩模層(22’)、并且所述基板(14)的至少一部分(27)被暴露； 將所述基板(14)的所暴露部分(27)干蝕刻預(yù)定時間，以形成具有對應(yīng)于所述幾何圖案(G)的形狀的周界形狀的三維結(jié)構(gòu)(24，24’，24’’)； 在所述三維結(jié)構(gòu)(24，24’，24’ ’)的第一部分(P1)上選擇性地建立第一涂層(28)；以及在所述三維結(jié)構(gòu)(24，24’，24’ ’)的第二部分(P2)上選擇性地建立第二涂層(30)，所述第一和第二涂層(28，30)由被配置成在被暴露于預(yù)定外部刺激時做出不同響應(yīng)的不同材料形成。
13.如權(quán)利要求12所限定的方法，其中，通過電子束蒸發(fā)實現(xiàn)選擇性地建立第一和第二涂層(28，30)。
14.如權(quán)利要求12或13的任一項所限定的方法，還包括對于所述第一和第二涂層(28，30)選擇不同的材料，使得每個涂層(28，30)在被暴露于溫度時或者在被暴露于具有預(yù)定偏振的入射光時做出不同響應(yīng)。
15.如權(quán)利要求12到14的任一項所限定的方法，還包括 模制所述抗蝕劑(18)，使得多個幾何圖案(G)由任何剩余的抗蝕劑(18’)來限定； 模制所述掩模層(22)的部分，使得所模制抗蝕劑(18’)被去除、所述幾何圖案(G)被轉(zhuǎn)移到所述掩模層(22’)、并且所述基板(14)的多個部分(27)被暴露； 將所述基板(14)的所暴露部分(27)干蝕刻預(yù)定時間，以形成分別具有對應(yīng)于其中一個幾何圖案(G)的形狀的周界形狀的多個三維結(jié)構(gòu)(24，24’，24’ ’)； 在每個三維結(jié)構(gòu)(24，24’，24’ ’)的第一部分(P1)上選擇性地建立第一涂層(28)；以及 在每個三維結(jié)構(gòu)(24，24 ’，24 ’ ’)的第二部分(P2)上選擇性地建立第二涂層(30 )。
全文摘要
一種環(huán)境敏感器件(10，10’，10’’)被公開。所述器件(10，10’，10’’)包括基板；建立在所述基板上的三維結(jié)構(gòu)(24，24’，24’’)；建立在所述三維結(jié)構(gòu)(24，24’，24’’)的第一部分(P1)上的第一涂層(28)；以及建立在所述三維結(jié)構(gòu)(24，24’，24’’)的第二部分(P2)上的第二涂層(30)。所述第一和第二涂層(28，30)包含被配置成在被暴露于預(yù)定外部刺激時做出不同響應(yīng)的不同材料。
文檔編號G01N21/65GK102712466SQ201080062528
公開日2012年10月3日 申請日期2010年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月29日
發(fā)明者F.S.區(qū), H.P.擴, M.胡, Z.李 申請人:惠普發(fā)展公司，有限責(zé)任合伙企業(yè)