專利名稱：多孔顆粒及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及納米技術(shù)領(lǐng)域，且特別涉及多孔顆粒及其制備方法。相關(guān)技術(shù)描述 多孔顆粒例如多孔硅顆粒和多孔二氧化硅顆粒具有包括用作藥物輸送載體在內(nèi)的許多應(yīng)用。例如，在下面文獻中披露了多孔硅顆粒及它們的制備方法美國專利no. 6， 355， 270和6， 107， 102 ;美國專利公開no. 2006/0251562 ;Cohen等，BiomedicalMicrodevices 5 :3，253-259，2003 ;Meade等，Advanced Materials,2004，16(20)，1811-1814 ;Thomas等，Lab Chip, 2006， 6， 782-787 ;Meade等，phys. stat. sol. (RRL) 1 (2)，R71_R_73(2007) ;Salo固等，Jo證alof Pharmaceutical Sciences 97 (2) ，2008，632_653 ;Salo體等，Journal of Controlled Release 2005， 108， 362_374。
存在對新型多孔顆粒及制備它們的新方法的需要。
概述 —個實施方案是包含由外表面限定的形體(body)的顆粒，其中所述形體包含第一多孔區(qū)域和第二多孔區(qū)域，該第二多孔區(qū)域在選自孔隙密度、孔隙尺寸、孔隙形狀、孔隙電荷、孔隙表面化學(xué)性質(zhì)(chemistry)和孔隙取向中的至少一種性能方面與第一區(qū)域不同。 另一個實施方案是包含多個顆粒的組合物，其中所述多個顆粒中的每個顆粒包含由外表面限定的形體，其中所述形體包含第一多孔區(qū)域和第二多孔區(qū)域，該第二多孔區(qū)域在選自孔隙密度、孔隙尺寸、孔隙形狀、孔隙電荷、孔隙表面化學(xué)性質(zhì)和孔隙取向中的至少一種性能方面與第一區(qū)域不同。 又一個實施方案中是包含由外表面限定的形體的顆粒，其中所述形體包含濕法蝕刻的多孔區(qū)域并且其中所述顆粒不包括與濕法蝕刻有關(guān)的成核層。 又一個實施方案是包含多個顆粒的組合物，所述多個顆粒各自具有由外表面限定的形體，其中所述形體包含濕法蝕刻的多孔區(qū)域并且其中所述顆粒不包括與濕法蝕刻有關(guān)的成核層。 并且又一個實施方案是制備多孔顆粒的方法，該方法包括提供具有表面的襯底；在該襯底中形成第一多孔層；在該襯底上圖案化出一個或多個顆粒；在襯底中形成比第一多孔層具有更大孔隙率的第二多孔層；和將圖案化出的一個或多個顆粒從襯底釋放，其中所述釋放包括將第二多孔層破碎(break)并且其中所述釋放的一個或多個顆粒包含至少部分第一多孔層。以及又一個實施方案是制備多孔顆粒的方法，該方法包括提供具有表面的襯底；通過濕法蝕刻在該襯底中形成第一多孔層；去除與濕法蝕刻有關(guān)的成核層；在襯底的表面上圖案化出一個或多個顆粒；和將圖案化出的一個或多個顆粒從襯底釋放，其中所述釋放的一個或多個顆粒包含至少部分第一多孔層。
附圖 圖l(A)-(B)示意性地說明了包括通過電拋光從襯底釋放顆粒的多孔顆粒制備方法。 圖2(A)-(B)示意性地說明了包括通過釋放多孔層的形成從襯底釋放顆粒的多孔顆粒制備方法。 圖3示意性地說明了多孔顆粒制備方法，其中在顆粒的圖案化之前在襯底上形成多孔層。 圖4示意性地說明了多孔顆粒制備方法，其中在顆粒的圖案化之前在襯底上形成多個多孔層。 圖5示意性地說明了多孔顆粒制備方法，其中在形成多個多孔層之前在襯底上圖案化出顆粒。 圖6是1. 2iim的多孔硅顆粒的底視圖的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。插圖顯示了顆粒中心區(qū)域中 30nm孔隙的近視圖。 圖7是具有橢圓形橫截面的3ym硅顆粒的頂視圖的SEM圖像。 圖8是具有半球形形狀的3. liim顆粒的SEM圖像。插圖顯示了具有< 10nm孔隙
的顆粒之一的表面的詳視圖。 圖9A-C展現(xiàn)了具有成核層的多孔硅膜(圖9A-B)和沒有成核層的多孔硅膜(圖9C)的SEM圖像。

圖10展現(xiàn)了具有通過硅RIE蝕刻形成的500nm溝槽的3. 2微米硅顆粒的SEM圖像。 圖11展現(xiàn)了具有通過硅蝕刻形成的1. 5 ii m溝槽的硅顆粒的SEM圖像。 圖12展現(xiàn)了兩個硅顆粒的SEM圖像左邊的圖像顯示了具有成核層的顆粒，而右
邊的圖像顯示了其上通過RIE除去了成核層的顆粒。 圖13是沿縱向具有兩個不同多孔區(qū)域的硅顆粒的SEM橫截面圖像。詳述 均通過引用以其全文并入本文的下面文獻對于理解本發(fā)明會是有用的1)2007年IO月25公開的PCT公開no. WO 2007/120248 ;2)美國專利申請公開no. 2003/0114366 ;3) 2006年12月20日提交的美國專利申請no. 11/641,970 ;4) 2007年10月10日提交的美國專利申請no. 11/870,777 ;5)2008年2月20日提交的美國專利申請no. 12/034,259 ;6)Tasciotti等，Nature Nanotechnology， vol. 3， 151-158， 2008。
6定義 除非另外規(guī)定，"a"或"an"表示一個或多個。"納米多孔"或"納米孔隙"是指具有小于1微米的平均尺寸的孔隙。"可生物降解"是指在生理介質(zhì)中可分解或降解的材料，或者可在生理條件下被生
理酶降解和/或被化學(xué)條件降解的可生物相容的聚合物材料。"可生物相容的"是指材料當(dāng)暴露于活細胞時，將促進細胞的合適細胞活性，而不 在細胞中造成不希望的作用例如細胞活性周期的改變、細胞增殖速率的改變和細胞毒性作 用。"微米顆粒"是指具有1微米-1000微米或者在一些實施方案中規(guī)定的1微米-100
微米的最大尺寸的顆粒。"納米顆粒"是指具有小于l微米的最大尺寸的顆粒。 本發(fā)明人開發(fā)了新的多孔顆粒和制備多孔顆粒的新方法。根據(jù)第一個實施方案，
顆粒可以包含由外表面限定的形體，使得該形體包括第一多孔區(qū)域和第二多孔區(qū)域，該第
二多孔區(qū)域的至少一種性能例如孔隙密度、孔隙尺寸、孔隙形狀、孔隙電荷、孔隙表面改性
或孔隙取向與第一區(qū)域不同。 如共同未決美國申請No. 11/836,004中所披露的，例如對于負載兩種不同分布 (population)的較小顆粒(所述較小顆?？砂辽僖环N活性劑例如治療劑或成像劑)， 可以使用具有兩個不同的多孔區(qū)域的顆粒。 在一些實施方案中，第一和第二多孔區(qū)域的至少一個可由多孔氧化物材料或多孔 蝕刻材料構(gòu)成。在某些實施方案中，第一和第二多孔區(qū)域均可由多孔氧化物材料或多孔蝕 刻材料構(gòu)成。多孔氧化物材料的例子包括但不限于多孔氧化硅、多孔氧化鋁、多孔氧化鈦和 多孔氧化鐵。術(shù)語"多孔蝕刻材料"是指其中通過濕法蝕刻技術(shù)例如電化學(xué)蝕刻引入孔隙的 材料。多孔蝕刻材料的例子包括多孔半導(dǎo)體材料例如多孔硅、多孔鍺、多孔GaAs、多孔InP、 多孔SiC、多孔Si,Ge卜"多孔GaP、多孔GaN。 在多個實施方案中，第一和第二多孔區(qū)包含多孔硅。在多個實施方案中，顆粒的至 少部分或整個形體由多孔硅構(gòu)成。 顆粒的形體在至少一個橫截面中或者在使用例如顯微技術(shù)如SEM從至少一個方 向觀察時可以具有規(guī)則即非隨意的形狀。這樣的規(guī)則形狀的非限制性例子包括半球形、碗 形、錐臺形、角錐形、盤形。 顆粒的尺寸不受特定限制并且取決于顆粒的應(yīng)用。例如，對于血管內(nèi)給藥，顆粒的
最大特征尺寸可小于最小毛細血管的半徑，人體中該半徑為約4-5微米。 在一些實施方案中，顆粒的最大特征尺寸可以小于約100微米、或小于約50微米、
或小于約20微米、或小于約10微米、或小于約5微米、或小于約4微米、或小于約3微米、或
小于約2微米、或小于約l微米。而在一些實施方案中，顆粒的最大特征尺寸可以為500nm-3
微米或700nm-2微米。而在一些實施方案中，顆粒的最大特征尺寸可以大于約2微米、或大
于約5微米、或大于約10微米。 在一些實施方案中，第一多孔區(qū)域可以與第二多孔區(qū)域的孔隙尺寸不同，即第一 多孔區(qū)域的孔隙的孔隙尺寸可以大于第二區(qū)域中的孔隙尺寸，反之亦然。例如，第一和第 二多孔區(qū)域之一中的孔隙尺寸可以為第一和第二多孔區(qū)域之另一個中的孔隙尺寸的至少2 倍、或至少5倍、或至少10倍、或至少20倍、或至少50倍、或2-50倍、或5_50倍、或2_20倍、或5-20倍。 在多個實施方案中，第一和第二多孔區(qū)域的至少一個可為納米多孔區(qū)域。在某些 實施方案中，第一和第二多孔區(qū)域均可為納米多孔區(qū)域。 在一些實施方案中，第一和第二多孔區(qū)域的至少一個中的孔隙尺寸可以為約 lnm-約1微米、或約lnm-約800nm、或約lnm-約500nm、或約lnm-約300nm、或約lnm-約 200nm、或約2nm_約100nm。 在一些實施方案中，第一和第二多孔區(qū)域的至少一個具有的平均孔隙尺寸可不大 于1微米、或不大于800nm、或不大于500nm、或不大于300nm、或不大于200nm、或不大于 100nm、或不大于80nm、或不大于50nm。在某些實施方案中，第一和第二多孔區(qū)域它們各自 具有的平均孔隙尺寸均可不大于1微米、或不大于800nm、或不大于500nm、或不大于300nm、 或不大于200nm、或不大于100nm、或不大于80nm、或不大于50nm。在一些實施方案中，第一 和第二多孔區(qū)域的至少一個具有的平均孔隙尺寸可為約10-約60nm或約20-約40nm。
在一些實施方案中，第一和第二多孔區(qū)域的至少一個具有的平均孔隙尺寸可為約 lnm-約10nm、或約3nm-約10nm、或約3nm-約7nm。 在一些實施方案中，第一和第二多孔區(qū)之一具有的平均孔隙尺寸可為約10-約 60nm、或約20-約40nm，而第一和第二多孔區(qū)域之另一個具有的平均孔隙尺寸可為約 lnm-約10nm、或約3nm-約10nm、或約3nm-約7nm。 在一些實施方案中，第一多孔區(qū)域和第二多孔區(qū)域的孔隙可以具有相同或基本相 同的取向，然而具有不同的平均尺寸。 —般而言，可以使用包括N2吸附/脫附和顯微鏡檢查法例如掃描電子顯微鏡法的 許多技術(shù)測定孔隙尺寸。 在一些實施方案中，第一多孔區(qū)域和第二多孔區(qū)域可以具有不同的孔隙取向。例 如，顆粒的外表面可以包括平坦的次表面(subsurface)并且第一多孔區(qū)域的孔隙可以垂 直于或基本垂直于該次表面，而第二多孔區(qū)域的孔隙可以沿基本不同于所述垂直方向的方 向例如平行于該次表面的方向進行取向?？梢允褂蔑@微技術(shù)例如SEM測定孔隙取向。
在一些實施方案中，第一和第二多孔區(qū)域的至少一個的孔隙可以是線性孔隙。在 一些實施方案中，第一和第二多孔區(qū)域的孔隙均可以是線性孔隙。 在一些實施方案中，第一和第二多孔區(qū)域的至少一個的孔隙可以是海綿狀孔隙。 在一些實施方案中，第一和第二多孔區(qū)域的孔隙均可以是海綿狀孔隙。 在一些實施方案中，第一和第二多孔區(qū)域的至少一個的孔隙可以是線性孔隙，而 第一和第二多孔區(qū)域之另一個的孔隙可以是海綿狀孔隙。 在一些實施方案中，第一和第二多孔區(qū)域的孔隙可以具有不同的孔隙表面電荷。 例如，第一多孔區(qū)域的孔隙表面可以帶正電荷，而第二多孔區(qū)域的孔隙表面可以是中性的 或帶負電荷。 在一些實施方案中，第一和第二多孔區(qū)域的孔隙可以具有不同形狀。例如，第一和 第二多孔區(qū)域之一的孔隙可以是圓柱形孔隙，而第一和第二多孔區(qū)域之另一個的孔隙可以 是非圓柱形孔隙?？梢允褂蔑@微技術(shù)例如SEM測定孔隙形狀。 在一些實施方案中，第一和第二多孔區(qū)域的孔隙可以具有不同的表面化學(xué)性質(zhì)。 第一多孔區(qū)域的孔隙表面可以用第一表面基團進行化學(xué)改性，而第二多孔區(qū)域的孔隙表面可以不改性或者用不同于第一表面基團的第二表面基團進行化學(xué)改性。例如，第一多孔區(qū)
域的孔隙表面可以用氨基硅烷例如3-氨丙基三乙氧基硅烷進行硅烷化，而第二多孔區(qū)域
的孔隙表面可以用巰基硅烷例如3-巰基丙基三甲氧基硅烷進行硅烷化。 在一些實施方案中，第一和第二多孔區(qū)域的孔隙可以具有不同的孔隙密度。例如，
第一多孔區(qū)域可以具有較高的孔隙密度，反之亦然。 在一些實施方案中，第一和第二多孔區(qū)域的至少一個可以是可生物降解區(qū)域。在
一些實施方案中，第一和第二多孔區(qū)域均可以是可生物降解的。在一些實施方案中，整個顆 粒形體可以是可生物降解的。 —般而言，多孔硅取決于其孔隙率和孔隙尺寸可以是生物惰性、生物活性或可 生物降解的。多孔硅的生物降解速率或速度也可以取決于其孔隙率和孔隙尺寸，見例 如Canham， BiomedicalApplications of Silicon, Canham LT編 車茸。Properties of poroussilicon. EMIS datareview series No. 18. London :INSPEC. 371-376頁。生物降解 速率還可以取決于表面改性。因此，可以使得該顆粒的第一多孔區(qū)域具有第一生物降解速 率，而第二多孔區(qū)域具有與第一生物降解速率不同的第二生物降解速率。
在一些實施方案中，第一多孔和第二區(qū)域中的每一個可以具有大于200nm、或大于 250nm、或大于300nm的厚度或最小特征尺寸。 在一些實施方案中，顆?？梢詻]有或基本上沒有成核層，該成核層是不規(guī)則的多 孔層，其通常在電化學(xué)濕法蝕刻的初始階段即當(dāng)蝕刻溶液開始滲入襯底內(nèi)時形成。成核層 的厚度可以取決于蝕刻的襯底和電化學(xué)蝕刻工藝的參數(shù)。對于可用于制備納米尺度孔隙的 襯底和蝕刻的參數(shù)，成核層的厚度可為lnm-約200nm。 在一些實施方案中，顆粒的外表面可以具有與第一和第二多孔區(qū)域的至少一個的 表面化學(xué)性質(zhì)不同的表面化學(xué)性質(zhì)。然而，在一些實施方案中，顆粒的外表面可以具有與第 一和第二多孔區(qū)域的表面化學(xué)性質(zhì)均不同的表面化學(xué)性質(zhì)。 顆?？梢允亲皂斚蛳轮苽涞念w粒，即利用自頂向下微米加工或納米加工技術(shù)例如
光學(xué)光刻法(photolithography)、電子束光刻法、X射線光刻法、深紫外光刻法、納米壓印
光刻法(nanoimprintlithography)或蘸筆納米刻蝕法(dip-pen lithography)制得的顆
粒。這些制備方法可允許按比例放大制備尺寸均勻或基本相同的顆粒。 因此，本發(fā)明還提供了包含多個顆粒的組合物，其中所述多個顆粒中的每個顆粒
包含由外表面限定的形體，其中所述形體包含第一多孔區(qū)域和第二多孔區(qū)域，該第二多孔
區(qū)域在選自孔隙密度、孔隙尺寸、孔隙形狀、孔隙電荷、孔隙表面化學(xué)性質(zhì)和孔隙取向中的
至少一種性能方面與第一區(qū)域不同。 根據(jù)第二實施方案，顆粒可以包含由外表面限定的形體，其中所述形體包含濕法 蝕刻的多孔區(qū)域即通過濕法蝕刻技術(shù)例如電化學(xué)濕法蝕刻產(chǎn)生的多孔區(qū)域，并且其中所述 顆粒不包括與濕法蝕刻有關(guān)的成核層。
第二多孔區(qū) 域的性能相同。第二實施方案的顆粒的外表面可以與第二實施方案的顆粒的外表面具有相 同的性能。如第一實施方案的顆粒，第二實施方案的顆?？梢允亲皂斚蛳轮苽涞念w粒。
第二實施方案的顆?？梢允前鄠€顆粒的組合物的一部分，所述多個顆粒的尺寸均勻并且與第二實施方案的顆?；鞠嗤５谝缓偷诙嵤┓桨傅念w?？筛鶕?jù)下面詳述 的多孔顆粒制備方法制得。本發(fā)明的顆?？捎糜诎ㄋ幬镙斔驮趦?nèi)的各種應(yīng)用。在某些情 形中，可以將活性劑例如治療劑或成像劑直接負載在顆粒孔隙中。而在一些情形中，可以 將包含活性劑的較小尺寸顆粒進而負載在上述孔隙中，例如美國申請no. 11/836， 004披露 的。制備多孔顆粒的方法 制備多孔顆粒的方法可以包括提供襯底，在襯底表面上形成多孔層，在襯底上圖 案化出一個或多個顆粒和從該襯底釋放所述顆粒，使得個體被釋放的顆粒包括部分多孔 層?？梢园粗苯踊蛳喾错樞蜻M行多孔層形成和圖案化。換言之，在一些情形中，多孔層形成 可以在圖案化之前，而在一些其它實施方案中，多孔層形成可以接在圖案化之后。本發(fā)明的 方法利用微/納米制備技術(shù)，這些技術(shù)具有下面優(yōu)點1)制備具有包括但不限于球形、方形、 矩形和橢圓形的各種預(yù)定形狀的顆粒的能力；2)非常精確的尺寸控制；3)對孔隙率和孔隙 分布的控制；4)復(fù)雜表面改性是可能的。襯底 襯底可以由許多材料中的任一種或一些構(gòu)成。優(yōu)選地，襯底具有至少一個平坦表 面，在該表面上可圖案化出一個或多個顆粒。優(yōu)選地，襯底包含可濕法蝕刻的材料，即可通 過濕法蝕刻技術(shù)例如電化學(xué)蝕刻產(chǎn)生多孔性的材料。 在某些實施方案中，襯底可以是晶態(tài)襯底例如晶片。在某些實施方案中，襯底可 以是半導(dǎo)體襯底，即包含一種或多種半導(dǎo)體材料的襯底。半導(dǎo)體材料的非限制性例子包括 Ge、 GaAs、 InP、 SiC、 Si,Ge卜x、 GaP和GaN。在多個實施方案中，可以優(yōu)選利用硅作為襯底的 材料?？蓪σr底的性能例如摻雜水平、電阻率和表面的結(jié)晶取向進行選擇以獲得所需的孔 隙性能。形成多孔層 可以使用許多技術(shù)在襯底上形成多孔層。優(yōu)選地，使用濕法蝕刻技術(shù)即通過將襯 底暴露于包含至少一種蝕刻劑例如強酸的蝕刻溶液來形成多孔層。特定的蝕刻劑可取決于 襯底的材料。例如，對于鍺襯底，這樣的蝕刻劑可以是鹽酸(HC1)，而對于硅襯底，蝕刻劑可 以是氟化氫蝕刻劑。優(yōu)選地，使用電化學(xué)蝕刻工藝進行多孔層的形成，其間使蝕刻電流穿過 襯底。例如在Salonen等，Journal ofPharmaceutical Sciences, 2008， 97 (2) ， 632中詳述 了硅襯底的電化學(xué)蝕刻以形成多孔硅層。對于硅襯底的電化學(xué)蝕刻，蝕刻溶液除HF還可以 包括水和/或乙醇。 在一些實施方案中，在電化學(xué)蝕刻處理期間，襯底可以充當(dāng)電極之一。例如，在硅 的電化學(xué)蝕刻期間，硅襯底可以充當(dāng)陽極，而陰極可以是惰性金屬例如Pt。在這樣的情形 中，在與惰性金屬陰極背向(facing away)的襯底側(cè)形成多孔層。而在一些其它實施方案 中，在電化學(xué)蝕刻期間，可以將襯底放置在兩個各自可以包含惰性金屬的電極之間。
可以在耐蝕刻劑的反應(yīng)器或槽中進行電化學(xué)蝕刻處理。例如，當(dāng)蝕刻劑是HF時， 可以在包含耐HF的材料的反應(yīng)器或槽中進行電化學(xué)蝕刻處理。耐HF的材料的例子包括含 氟聚合物例如聚四氟乙烯(polytetr即fruoroethylene)?？梢酝ㄟ^監(jiān)控在電極之一的電流 例如通過監(jiān)控陽極電流(恒電流)或電壓(恒電勢)進行電化學(xué)蝕刻。在一些實施方案中， 可以優(yōu)選以恒定電流密度進行電化學(xué)蝕刻，這可以允許所形成的多孔層性能的較好控制和 /或樣品間較好的重現(xiàn)性。 在一些實施方案中，如果需要形成兩個不同的穩(wěn)定的多孔區(qū)域，可以施加兩種不 同的恒定電流。例如，可以施加第一電流密度以形成第一穩(wěn)定多孔層，然后可以施加第二電流密度以形成孔隙尺寸和/或孔隙率可與第一穩(wěn)定多孔層不同的第二穩(wěn)定多孔層。 在一些實施方案中，可以通過選擇電化學(xué)蝕刻工藝的參數(shù)例如蝕刻溶液的濃度和
組成、施加的電流(和電壓)、蝕刻時間、溫度、攪拌條件、有無光照(和光照參數(shù)如強度和
波長)，以及蝕刻的襯底的參數(shù)例如襯底的組成、襯底的電阻率、襯底的結(jié)晶取向和襯底的
摻雜水平及類型，來調(diào)節(jié)所形成的多孔層的參數(shù)例如孔隙尺寸、孔隙率、厚度、孔隙分布和/
或孔隙形狀，并且因此調(diào)節(jié)制備的顆粒的各自參數(shù)。 在一些實施方案中，沿著所形成的多孔層的孔隙可以具有預(yù)定的縱向分布，其是
垂直或基本垂直于襯底表面的分布?？赏ㄟ^改變電化學(xué)蝕刻期間的電流密度產(chǎn)生這樣的縱
向分布。對于多孔層中的縱向孔隙，可以改變孔隙率和孔隙尺寸。因此，在一些實施方案中，
多孔層中和制備的多孔顆粒中分布的孔隙可以在頂部即在襯底的表面具有具有較小尺寸，
而在襯底的底部即較深處具有較大孔隙。而在一些實施方案中，多孔層中和制備的多孔顆
粒中分布的孔隙可以在頂部具有較大尺寸，而在底部具有小尺寸。在一些實施方案中，多孔
層中和制備的多孔顆粒中分布的孔隙還可以在頂部和在底部具有不同的孔隙率。 在多個實施方案中，電化學(xué)蝕刻可用短時間的較大電流脈沖來開始以防止或減少
成核層的形成。還可以通過在形成多孔層后蝕刻成核層來除去成核層。可以通過干法蝕刻
技術(shù)例如RI E進行這樣的蝕刻?？刹扇∵m當(dāng)措施來保護下面的區(qū)域。例如，可將光致抗
蝕劑置于表面上，并且可以通過焙燒進行平坦化，然后可以施加等離子體深蝕(etch-back)
以暴露襯底待蝕刻的表面部分。 對于電化學(xué)蝕刻，可以用導(dǎo)電層例如金屬層涂覆襯底的背側(cè)(backside)即與形 成多孔層的一側(cè)相對的襯底側(cè)，以確保電接觸?？梢允褂冒嵴舭l(fā)和濺射的許多技術(shù)涂 覆這樣的導(dǎo)電層。成核層 在電化學(xué)蝕刻期間，蝕刻溶液可通過成核層的形成開始其孔隙形成，所述成核層
是襯底的表面層并且其中的孔隙具有與多孔層的所需性能不同的性能。該成核層的特征可
以在于其孔隙性能和有關(guān)的表面粗糙度比孔隙尺寸更大程度的不規(guī)則性。 在許多應(yīng)用中，多孔顆粒表面上的成核層是不希望的。例如，在硅多孔顆粒用于將
較小尺寸顆粒負載于其內(nèi)部時，較大顆粒表面上的成核層可降低負載效率。 在在一些實施方案中，除去或防止形成成核層。在一些實施方案中，電化學(xué)蝕刻期
間，在施加電流以在多孔層中產(chǎn)生所需孔隙之前，可以施加較大的電流以防止成核層的形
成。而在一些實施方案中，在形成多孔層后，可以通過干法蝕刻例如RIE除去成核層。圖案
化 可以使用許多技術(shù)中的任一種或任一些在襯底表面上圖案化出一個或多個顆 粒。在多個實施方案中，使用光刻技術(shù)例如光學(xué)光刻法、X射線光刻法、深紫外光刻法、納 米壓印光刻法或蘸筆納米刻蝕法進行圖案化。光學(xué)光刻技術(shù)可例如為接觸對準(zhǔn)器光刻法 (contactaligner lithogr即hy)、掃描器光亥鵬(scanner lithogr即hy)或浸沒透鏡光亥lj 法(immersion lens lithography)。使用不同掩模(在光學(xué)光刻法情形中)或模具，有可能 設(shè)計具有許多預(yù)定規(guī)則形狀即非隨意形狀的顆粒，所述形狀例如球形、方形、矩形、橢圓形、 盤形和半球形。可以使用圖案化來限定顆粒的側(cè)面形狀和尺寸，即顆粒在平行于襯底表面 的橫截面的形狀和尺寸。當(dāng)在圖案化之前形成多孔層時，制備的顆粒的側(cè)面尺寸與圖案化 的輪廓(feature)的側(cè)面尺寸基本相同。當(dāng)在形成多孔層之前進行圖案化時，制備的顆粒的側(cè)面尺寸可以大于圖案化輪廓的側(cè)面尺寸。圖案化允許制備具有預(yù)定規(guī)則即非隨意的側(cè) 面形狀的顆粒。例如，在光學(xué)光刻圖案化中，可以使用各種形狀的掩模產(chǎn)生所需預(yù)定形狀， 而在納米壓印光刻法中，出于相同目的可以使用不同形狀的模具或印模。顆粒預(yù)定的非隨 意側(cè)面形狀不受特定限制。例如，顆?？梢跃哂袌A形、方形、多邊形和橢圓形的形狀。釋放
在一些實施方案中，在圖案化和多孔層形成步驟后通過電拋光可從晶片釋放顆 粒，所述電拋光可包括向晶片施加足夠大電流密度。而在一些實施方案中，顆粒從晶片釋放 可包括形成另外的多孔層，該多孔層比已形成的多孔層具有更大的孔隙率。這種較高孔隙 率的層可稱作釋放層。該釋放層可具有足夠大的孔隙率，從而使其在需要時可易于使用例 如機械技術(shù)如將襯底暴露于超聲能量來進行破碎。同時，釋放層可具有足夠強度以保持先 前形成的未被襯底觸及的多孔層。表面改性 可以使用許多技術(shù)中的任一種或一些對顆粒的表面性能即顆粒外表面的表面性 能和/或顆?？紫兜谋砻嫘阅苓M行改性。在許多實施方案中，在釋放顆粒之前，進行所制備 顆粒的表面改性并同時使顆粒仍不觸及襯底。顆粒的表面改性的類型可以包括但不限于 化學(xué)改性(包括聚合物改性和氧化)；等離子體處理；金屬或金屬離子涂覆；化學(xué)氣相沉積 (CVD)涂覆，原子層沉積；蒸發(fā)和濺射薄膜，以及離子注入。在一些實施方案中，對于生物醫(yī) 學(xué)靶向和控制降解，表面處理是生物的。 因為可以在將顆粒從襯底釋放之前進行顆粒的表面改性，所以不對稱表面改性也 是可能的。不對稱表面改性表示顆粒一側(cè)上的表面改性不同于顆粒另一側(cè)上的表面改性。 例如，顆粒表面的一側(cè)可以是改性的，而顆粒表面的另一側(cè)可以保持未改性。例如，顆粒的 孔隙可以用犧牲材料如犧牲性光致抗蝕劑全部或部分填充。因此，在表面改性期間僅將顆 粒外表面進行處理。在選擇性地除去犧牲材料后，僅顆粒外表面是改性的，即顆粒的孔隙表 面保持未改性。在一些實施方案中，可以通過例如光學(xué)光刻法將外表面圖案化，使得外表面 的一部分可以具有一種改性，而外表面的另一部分可以具有另一種改性。在文中將進一步 給出示例性的表面改性操作流程(protocol)。通過下面實施例(雖然絕非限于此)來進一 步描述這里所述的實施方式。實施例1 :多孔硅顆粒的制備。電拋光釋放。
在圖1A和1B示意性地說明的方法中，顆粒圖案化是在多孔層形成之前并且通過 電拋光進行顆粒的釋放。該制備可在獲得硅晶片101的情況下來開始?？扇芜x地通過處理 例如KOH浸沒或反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)將晶片101的表面粗糙化。表面粗糙化可以有助于 除去或防止表面上成核層的形成。然后可以在晶片101的至少一個表面上沉積保護層102 以保護晶片在HF基溶液中不受到電化學(xué)蝕刻。保護層102可為在HF溶液中抵抗電化學(xué)蝕 刻的材料。這樣的材料的例子包括氮化硅或光致抗蝕劑。 然后可以將保護層102圖案化。圖1A和1B說明了該保護層通過光刻技術(shù)進行圖 案化。如圖1Ac和圖1Bc，將抗性材料層103沉積在保護層102上方。該抗性材料可以是在 保護層被除去的條件下不被除去的材料。這樣的材料的一個例子是光致抗蝕劑。見圖1Ac 和圖1Bc，可以除去晶片前表面上的保護層102的不需要的區(qū)域以及晶片背側(cè)上的保護層。 見圖1Ad，還可以除去抗性材料103?？梢詫⒈Ｗo層圖案化以使得保護層的圖案化區(qū)域110 之間的空間限定所制備的顆粒的形狀和尺寸。 在一些情形中，如圖lBd中所說明，可以在保護層的圖案化區(qū)域110之間的空間 104中形成溝槽?？梢酝ㄟ^例如干法蝕刻技術(shù)如RIE形成溝槽?？梢岳脺喜鄣纳疃群托?br> 12狀來限定顆粒垂直于襯底表面的橫截面且因此限定顆粒的形狀。溝槽的深度和形狀還可以 控制所制備的顆粒的機械和/或多孔性能。 見圖1Af和1Bf，多孔層106可以形成在不受保護層的圖案化區(qū)域IIO保護的空間 內(nèi)及周圍。為形成多孔層106，可以直流電流下，將晶片暴露于可包括HF和任選地包括表面 活性劑例如乙醇的溶液，可以對所述電流的值進行選擇以產(chǎn)生所需尺寸的孔隙。見圖1Ae， 如果成核層105是不希望的，可以在施加對應(yīng)于所需孔隙尺寸的直流電流之前施加較大的 直流電流。 所形成的多孔層106在不受圖案化區(qū)域110保護的區(qū)域和在保護層區(qū)域110下的 襯底區(qū)域可以具有兩種不同的孔隙取向。前者可以具有垂直于或基本垂直于襯底表面取向 的孔隙，而后者可以具有平行于襯底表面取向的孔隙或與該表面成基本不同于90。的角度 的孔隙。 見圖1Ag， h和1Bg， h，可以通過電拋光釋放顆粒108或109，其可在多孔層106下 面形成間隙107。然后可以除去剩余的保護層。可以通過包括過濾的許多技術(shù)將顆粒收集 在溶液中。顆粒109具有形成在它們之中的可限定它們的形狀和它們的機械及多孔性能的 溝槽。例如，溝槽下的顆粒109的部分具有的孔隙尺寸和孔隙率可以與顆粒109的側(cè)部即 顆粒109的無溝槽部分的孔隙尺寸和孔隙率不同。實施例2.多孔硅顆粒的制備。通過第 二多孔層的形成進行釋放。 在圖2A和2B示意性地說明的方法中，顆粒圖案化在多孔層形成之前并且通過形 成第二多孔層進行顆粒的釋放。該制備方法可在獲得硅晶片201的情況下來開始。如在先 前的操作流程中，可以通過例如KOH浸沒或R I E將晶片201的表面粗糙化。如在實施例 1中，然后可在晶片上沉積保護層202以保護晶片在HF基溶液中不受到電化學(xué)蝕刻，見圖 2Aa。如在實施例1中，然后可使用例如光刻技術(shù)將保護膜202圖案化，見圖2Ab，c和2Bb， c。如在實施例l中，圖案化可以包括沉積抗性膜203，見圖2Bb和2Ab。可以除去晶片前側(cè) 上保護膜的不需要區(qū)域，以及晶片201的背側(cè)上的保護膜，見圖2Bc和2Ac。如在實施例1 中，可以將保護層202圖案化以使得圖案化區(qū)域210之間的空間限定所制備的顆粒的形狀 和尺寸。 在一些情形中，如圖2Bd中所說明，可以在保護層的圖案化區(qū)域210之間的空間中 形成溝槽204?？梢酝ㄟ^干法蝕刻技術(shù)如RIE形成溝槽?？梢岳脺喜鄣纳疃群托螤顏硐?定顆粒垂直于襯底表面的橫截面且因此限定顆粒的形狀。溝槽的深度和形狀還可用于控制 所形成的顆粒的機械和多孔性能。 見圖2Ae， f和2Bf，多孔層206可以形成在不受保護層的圖案化區(qū)域210所保護 的空間內(nèi)及周圍。為形成多孔層206，可以在直流電流下，將晶片暴露于可包括HF和任選地 包括表面活性劑的溶液，可以對所述電流的值進行選擇以產(chǎn)生所需尺寸的孔隙。如果成核 層是不希望的，可以在施加對應(yīng)于所需孔隙尺寸的直流電流之前施加較大的直流電流。
所形成的多孔層206在不受圖案化區(qū)域210保護的區(qū)域和在保護層區(qū)域210下的 襯底區(qū)域可以具有兩種不同的孔隙取向。前者可以具有垂直于或基本垂直于襯底表面取向 的孔隙，而后者可以具有平行于襯底表面取向的孔隙或與襯底表面成基本不同于90°的角 度的孔隙。 在多孔層206形成后，可以施加較大的電流以形成比第一層具有更大孔隙率的第二多孔層207，見圖2Bf和2Af ?？蓪υ撦^大電流進行選擇使得第二多孔層207對于機械破 壞是足夠脆的，但是仍可將顆粒保持在原處。 如果沒有較早除去成核層，可以在該階段使用干法蝕刻技術(shù)例如RIE將其除去。 然后除去保護膜的圖案化區(qū)域210，見圖2Ag和2Bg。如果需要，然后可將被第二多孔層207 保持在晶片201中的顆?；瘜W(xué)改性。 可以通過破碎掉第二多孔層207而在溶液中將顆粒208或209從晶片201釋放， 這可通過機械方法例如將晶片暴露于超聲振動來進行，見圖2Ah和2Bh。顆粒209具有形 成在它們之中的、可限定它們的形狀和它們的機械及多孔性能的溝槽。例如，溝槽下的顆粒 209的部分具有的孔隙尺寸和孔隙率可以與顆粒209的側(cè)部即顆粒209的無溝槽部分的孔 隙尺寸和孔隙率不同。 實施例1和2中制備的顆粒的形狀根據(jù)蝕刻條件可以為半球形、碗形、錐臺形等。 例如，對于碗形形狀，碗形體的深度可取決于在化學(xué)濕法蝕刻之前形成到顆粒圖案內(nèi)的溝 槽的深度。實施例3.多孔硅顆粒的制備 在圖3示意性地說明的方法中，多孔層形成在顆粒圖案化之前。該方法可在獲得 硅晶片301的情況下來開始。為形成多孔層302，然后可在直流電流下，將晶片暴露于可包 含HF和任選地包含表面活性劑的溶液，可以對所述電流的值進行選擇以在層302中獲得所 需孔隙尺寸，見圖3a。可隨后施加較大的電流以在第一多孔層下面的襯底301中形成第二 多孔層303。可對該較大電流進行選擇使得第二多孔層303比第一多孔層302具有更大的 孔隙率，見圖3b。優(yōu)選地，可對該較大電流進行選擇使得多孔層303對于必要時的機械破壞 是足夠脆的，但同時仍可將形成的顆粒原地保持在晶片內(nèi)。 在形成第二多孔層后，可以將顆粒圖案化。例如，可將光致抗蝕劑層沉積到多孔硅 膜301上。然后可將該光致抗蝕劑層圖案化以限定出顆粒。例如，在圖3中，光致抗蝕劑層 的圖案化區(qū)域304(圖3c)限定出顆粒?？赏ㄟ^例如干法蝕刻如RIE除去多孔硅層302的 不需要區(qū)域即多孔層302未被光致抗蝕劑層的圖案化區(qū)域304覆蓋的區(qū)域，見圖3d。然后 可除去光致抗蝕劑層的圖案化區(qū)域304。 如果需要，可將被第二多孔層303保持在晶片301中的顆粒(見圖3e)進行化學(xué) 改性?？梢栽谌芤褐型ㄟ^破碎掉第二多孔層302將顆粒306從晶片301釋放，這例如可通 過機械方法如將晶片暴露于超聲振動來進行，見圖3f。實施例4.多孔硅顆粒I的高產(chǎn)率制 備 可以將實施例3的方法轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄬臃椒ǎ摲椒梢栽试S產(chǎn)生高產(chǎn)率制備的顆 粒。該方法可以在獲得硅晶片401的情況下開始。然后可將晶片401暴露于HF/表面活性 劑溶液，并且可以施加直流電流一定時間以形成第一多孔硅層402，見圖4a。然后可以施加 較大電流以形成具有更大孔隙率的第二多孔層403作為釋放層。可對該較大電流進行選擇 使得第二多孔層403對于機械破壞是足夠脆的，但同時可將顆粒保持在晶片401內(nèi)。
可以重復(fù)形成穩(wěn)定多孔層例如第一多孔層402和形成易破碎釋放多孔層例如第 二多孔層403的步驟，以形成周期性分層結(jié)構(gòu)。例如，圖4b顯示了這樣的周期性結(jié)構(gòu)，其中 穩(wěn)定多孔層402被易破碎的釋放層403間隔開。然后可以進行顆粒的圖案化。
例如，可以將掩模層如金屬膜沉積在頂部第一多孔層402上。可將光致抗蝕劑層 置于該掩膜的頂部。在不沉積金屬掩膜的情形中，可以將光致抗蝕劑直接置于頂部第一多孔層402上。然后，可以應(yīng)用光刻技術(shù)以將光致抗蝕劑層圖案化。如圖4c中所示，圖案化的 光致抗蝕劑層可以包括圖案化的光致抗蝕劑區(qū)域，該區(qū)域可以限定出所制備顆粒的形狀和 尺寸。然后可除去周期性多孔結(jié)構(gòu)的不需要的區(qū)域，即該周期性結(jié)構(gòu)未被圖案化的光致抗 蝕劑區(qū)域404覆蓋的區(qū)域，以形成頂部為圖案化光致抗蝕劑區(qū)域404的疊層406，見圖4d。 然后，見圖4e，通過使用例如piranha溶液(1體積H202和2體積H2S04)，可以從疊層406的 頂部除去光致抗蝕劑膜和/或掩膜。如果需要，由部分穩(wěn)定多孔層形成并且被可釋放多孔 層保持在疊層406中的顆粒405然后可進行化學(xué)改性。通過機械方法例如將晶片401與疊 層406 —起暴露于超聲振動來進行顆粒405從疊層406到溶液中的釋放，見圖4f 。實施例 5.多孔硅顆粒II的高產(chǎn)率制備 本實施例給出了用于高產(chǎn)率制備多孔硅顆粒的備選方法。從硅晶片501開始，可 以在晶片上沉積保護層以保護晶片不遭受各向異性蝕刻例如深RIE。該保護層可例如為二 氧化硅膜或光致抗蝕劑膜?？蓪⒃摫Ｗo膜圖案化以形成保護層的圖案化區(qū)域502，該區(qū)域限 定出待制備的顆粒的橫截面形狀和尺寸，見圖5a?？砂搭愃朴趫D1A(a)-(d)中所說明的保 護層的圖案化進行該保護層的這種初始圖案化。 然后可以將各向異性蝕刻技術(shù)應(yīng)用于晶片的未保護區(qū)域以在保護膜的圖案化區(qū) 域502的下面形成柱形物503，見圖5b。然后可以除去柱形物503頂部上的保護膜502。然 后，可以在柱形物503上方和在柱形物503之間的蝕刻區(qū)域508中沉積第二保護層504，見 圖5c。第二保護層504可使得其能夠保護晶片在HF基溶液中不受到電化學(xué)蝕刻。例如，第 二保護層504可為氮化硅膜或光致抗蝕劑膜。然后通過用例如蝕刻或平坦化除去部分第二 保護層504，將柱形物503的頂部暴露。優(yōu)選地，在這樣的去除后，第二保護層504在側(cè)面上 和在蝕刻區(qū)域508的底部保持不被觸及，見圖5d。 之后，可在施加的直流電流下將具有圖案化的柱形物的晶片暴露于HF基溶液以 形成第一多孔層505，該多孔層是可由其形成顆粒的穩(wěn)定多孔層?？蓪λ┘拥闹绷麟娏?進行選擇以在顆粒中形成具有所需尺寸的孔隙。之后，可施加較大電流以形成第二多孔層 506，該多孔層是比第一多孔層505具有更大孔隙率的釋放多孔層?？蓪υ撦^大電流進行選
擇，使得在一方面該釋放多孔層對于機械破壞是足夠脆的，和在另一方面對于將顆粒在釋 放之前保持在原處是足夠強的?？芍貜?fù)形成穩(wěn)定多孔層例如層505和形成釋放層例如層 506的步驟所需次數(shù)以在柱形物503中形成周期性分層結(jié)構(gòu)。例如，圖5(e)顯示由交替的 穩(wěn)定多孔層505和釋放多孔層506形成的周期性結(jié)構(gòu)509。在形成周期性疊層結(jié)構(gòu)509時， 可以除去剩余的第二保護層504，見圖5f。 如果需要，可將由部分穩(wěn)定多孔層505形成且被可釋放多孔層506保持在周期性 疊層結(jié)構(gòu)509中的顆粒507進行化學(xué)改性?？梢酝ㄟ^機械方法例如將晶片501與疊層509 一起暴露于超聲振動來進行顆粒507從疊層509到溶液的釋放，見圖5g。
在上述方法中，可用電拋光替代形成大孔隙率釋放層的步驟。在這種情形中，形成 的周期性結(jié)構(gòu)可以包括交替的穩(wěn)定多孔層和通過電拋光形成的間隙而不是釋放多孔層。該 穩(wěn)定多孔層可由剩余的第二保護層504保持不被晶片觸及。在這樣的情形中，可通過除去 剩余的第二保護層進行所形成的顆粒從穩(wěn)定多孔層的釋放。在釋放之前，顆粒可進行化學(xué) 改性并同時仍不被晶片觸及。表面改性操作流程 下面提供了示例性操作流程，該操作流程可用于通過氧化、硅烷化和連接目標(biāo)部
15分例如抗體將硅顆粒進行表面改性。硅微粒的氧化 可在保持于加熱板(80-90°C )上的玻璃燒杯內(nèi)將IPA中的硅微粒干燥?？稍?piranha溶液(1體積H202和2體積H2S04)中將硅顆粒氧化。在加入H202后可將顆粒進行 超聲處理并然后可加入酸?？蓪腋◇w加熱至100-ll(TC保持2小時并同時進行間歇超聲 處理以分散顆粒。然后可在去離子水中洗滌懸浮體直到懸浮體的pH為約5. 5-6。然后可將 顆粒轉(zhuǎn)移到合適的緩沖液、IPA(異丙醇)中或者貯存在水中且進行冷藏直到下一步使用。 硅烷化 氧化。在硅烷化處理之前，可在1. 5M HN03酸中將氧化的顆粒羥基化約1. 5小時 (室溫)?？稍谌ルx子水中將顆粒洗滌3-5次(洗滌可包括懸浮在水中和離心分離，接著是 上清液的去除和該工序的重復(fù))。 APTES處理。可通過在IPA洗滌顆粒兩次而將該顆粒懸浮在IPA (異丙醇)中。然 后可在室溫下將顆粒懸浮在含有0.5% (v/v)APTES(3-氨基丙基三乙氧基硅烷)的IPA溶 液中45分鐘。然后可通過離心分離用IPA洗滌顆粒4-6次并將其貯存在冷藏的IPA中。作 為替代方案，可將顆粒進行等分(aliquot)、干燥并且在真空和干燥劑下貯存直到下一步使 用。 MPTMS處理?？墒褂门c上述相同的工序在HN03中將顆粒羥基化。在用水和IPA洗 滌后，可在IPA中用MPTMS(3-巰基丙基三甲氧基硅烷)0. 5% v/v和0. 5% v/v將顆粒硅烷 化4小時。然后可用IPA將顆粒洗滌4-6次，并然后將其貯存在冷藏的IPA中或者進行等 分、干燥和在真空及干燥劑下貯存。 抗體的綴合?？砂瓷鲜鲇肁PTES和/或MPTMS將微顆粒改性?？墒褂没腔鵖MCC、 4-N-馬來酰亞胺基甲基環(huán)己烷-l-羧酸琥珀酰亞胺酯(SMCC)交聯(lián)劑的水溶性類似物將顆 粒與抗VEGFR2抗體交聯(lián)。用于將APTES和MPTMS顆粒二者與抗VEGFR2綴合的顆粒總數(shù)可 為約7. 03X 106?？上礈爝@些顆粒并且用含有0. 5% Triton X-100的磷酸鹽緩沖液離心分 離6次，接著用普通(plain)磷酸鹽緩沖液洗滌4次，然后在酶標(biāo)儀(plate reader)上讀 出。 在實驗上證明了抗體例如IgG、 EGFR、 VEGFR到納米多孔硅顆粒的固定，其通過表 面硅烷化(sialinization)、接著隨后是交聯(lián)方法經(jīng)由化學(xué)支架進行固定，所述交聯(lián)方法涉 及能夠共價聯(lián)結(jié)這些抗體的易于獲得的蛋白質(zhì)交聯(lián)劑。用APTES進行表面改性
在示例性的表面改性中，可在1.5M HN03中將多孔硅顆粒羥基化1小時。通過在 室溫下用在異丙醇(IPA)中包含O. 5% v/v 3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)的溶液進行 硅烷化30分鐘在表面上引入胺基?？稍贗PA中使用0.5X v/v 3-巰基丙基三甲氧基硅烷 (MPTMS)和0. 5% v/v H20將硫醇基涂布在表面上?？蓪PTES涂布和MPTMS涂布的顆粒 懸浮在磷酸鹽緩沖鹽水(ssline) (PBS)中并且在室溫下將其與如下交聯(lián)劑反應(yīng)1小時lmM N-琥珀酰亞胺基-S-乙酰硫代乙酸酯(SATA) 、 ImM 4- (N_馬來酰亞胺基甲基)環(huán)己烷_1_羧 酸磺基琥珀酰亞胺酯(磺基SMCC)、lmM[4-碘乙?；鵠氨基苯甲酸N-琥珀酰亞胺酯(磺基 SIAB)或lmM 6-(3-[2-吡啶二硫基]-丙酰氨基)己酸琥珀酰亞胺酯(SPDP)。然后可將抗 體生物綴合在所述顆粒上。實施例6 :"大孔"硅顆粒的制備 圖6顯示了按如下制備的1.2iim硅多孔顆粒的掃描電子圖像。使用具有 0. 005 Q-cm(ohm-cm)電阻率的重摻雜p++型(100)晶片(Silicon Quest Inc)作為襯底。通過低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)系統(tǒng)沉積200nm的氮化硅層。用EVG 620對準(zhǔn)器(真空接觸)，使用標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)光刻法圖案化出lym的圓形顆粒圖案。然后通過反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)選擇性地除去氮化硅。通過RIE除去晶片背側(cè)上的氮化硅。將300nm的硅溝槽蝕刻到暴露的顆粒圖案中的硅內(nèi)。用piranha溶液(H2S04 : H202 = 3 : l，體積)除去光致蝕刻劑。將
鋁膜涂覆在晶片的背側(cè)。然后將該晶片置于自制的Tef 1on⑧槽中用以電化學(xué)蝕刻。隨著
施加80mA/ci^的電流密度25秒鐘，在氫氟酸(HF)和乙醇(3 : 7v/v)的混合物中形成納米孔隙。通過施加400mA/cm2的電流密度6秒鐘形成釋放高孔隙率層。在用HF除去氮化物層后，通過暴露于超聲波1分鐘將顆粒釋放在IPA中。收集并貯存包含多孔硅顆粒的IPA。
使用LEO 1530掃描電子顯微鏡測定硅顆粒的形貌。將IPA中的顆粒直接置于鋁SEM樣品臺上并進行干燥。將具有該顆粒的SEM臺裝入LEO 1530樣品室內(nèi)。電子束的加速電壓為10kV，工作距離為約5mm。 圖6中的SEM圖像顯示了具有平行于晶片表面的圓形(直徑為1.2iim)形狀的顆粒的底視圖，即制備期間遠距離晶片的前表面的側(cè)部的視圖。圖6中顆粒的整體3維形狀為半球形。圖6中的圖像顯示了區(qū)域601和602，這些區(qū)域分別對應(yīng)于平行于表面或與表面成角度的孔隙以及垂直于表面的孔隙。顆粒中心的孔隙尺寸為約30nm。所得顆粒比初始圖案大，這是因為在電化學(xué)蝕刻期間多孔層可穿透到下面并且進入襯底的受保護區(qū)域。實施例7.橢圓形"大孔"硅顆粒的制備 圖7顯示了具有橢圓形橫截面的硅顆粒的SEM圖像。該顆粒按如下制備。使用具有O. 005Q-cm電阻率的重摻雜。++型(100)晶片(Silicon Quest Inc)作為襯底。通過低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)系統(tǒng)沉積200nm的氮化硅層。使用EVG 620對準(zhǔn)器，利用標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)光刻法圖案化出2ym的橢圓形顆粒。然后通過反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)選擇性地除去該氮化物。通過RIE除去晶片背側(cè)上的氮化硅。將600nm的硅溝槽蝕刻到暴露的顆粒圖案中的硅內(nèi)。用piranha溶液(H2S04 : H202 = 3 : 1，體積)除去光致蝕刻劑。然后將晶
片置于自制的Tef 1on⑧槽中用以電化學(xué)蝕刻。蝕刻溶液是氫氟酸(HF)與乙醇的混合物
(3 : 7v/v)。施加400mA/ci^的高密度電流l秒鐘以除去成核層。然后隨著施加80mA/cm2的電流密度25秒鐘形成納米孔隙。通過施加400mA/cm2的電流密度6秒鐘形成高孔隙率釋放層。在用HF除去氮化物層后，通過超聲處理1分鐘將顆粒釋放在IPA中。收集并貯存包含多孔硅顆粒的IPA溶液。將含有制備的顆粒的IPA溶液滴直接置于鋁SEM樣品臺上并進行干燥。使用LEO 1530掃描電子顯微鏡測定SEM圖像。電子束的加速電壓為10kV，工作距離為約5mm。圖7中的SEM圖像顯示了所得顆粒的頂視圖。該顆粒具有區(qū)域701，在該區(qū)域中孔隙平行于表面或與表面成角度，和區(qū)域702，在該區(qū)域中孔隙垂直于表面。實施例8 :"小？L"硅顆粒的制備 圖8是顯示具有半球形形狀的3. liim顆粒的SEM圖像。按如下制備該顆粒。使用具有O. 005 0- 11電阻率的重摻雜。++型(100)晶片(Silicon Quest Inc)作為襯底。通過低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)系統(tǒng)在襯底上沉積200-350nm的氮化硅層。使用光學(xué)光刻法來圖案化出2ym的圓形顆粒圖案。然后通過反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)選擇性地除去該氮化物。通過RIE除去晶片背側(cè)的氮化硅。用piranha溶液(H2S04 : H202 = 3 : l，體積)除去光致蝕刻劑。然后將晶片置于自制的Teflon⑧槽中用以電化學(xué)蝕刻。隨著施加6mA/cn^的電流密度1分45秒鐘在氫氟酸(HF)和乙醇(1 : lv/v)的混合物中形成納米孔隙。通過在氫氟酸(HF)和乙醇(2 : 5v/v)的混合物中施加320mA/cm2的較高電流密度6秒鐘形成高孔隙率釋放層。在用HF除去氮化物層后，通過將襯底暴露于超聲振動1分鐘將顆粒釋放。將在IPA中含有顆粒的液滴直接置于鋁SEM樣品臺上并進行干燥。使用LEO 1530掃描電子顯微鏡測定SEM圖像。電子束的加速電壓為10kV，工作距離為約5mm。圖8中的SEM圖像顯示了制備的顆粒。插圖證實所制備的顆粒具有小于10nm的孔隙尺寸。實施例9 :"大孔"硅顆粒的制備 圖10顯示了具有500nm溝槽的3. 2iim硅顆粒的SEM圖像。按如下制備該顆粒。使用具有O. 005 0-011電阻率的重摻雜。++型(100)晶片(Silicon Quest Inc)作為襯底。通過低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)系統(tǒng)沉積lOOnm的低應(yīng)力氮化硅層。用EVG 620對準(zhǔn)器，使用標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)光刻法圖案化出2ym的圓形顆粒圖案。然后通過反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)選擇性地除去該氮化物。通過RIE除去晶片背側(cè)的氮化硅。通過RIE將500nm的硅溝槽蝕刻到暴露的顆粒圖案上的硅內(nèi)。用piranha溶液(H2S04 : H202 = 3 : l，體積)除去光致蝕刻
齊U。然后將晶片置于自制的Tef 1on⑧槽中用以電化學(xué)蝕亥iJ。隨著施加16mAA^的電流密
度105秒鐘在氫氟酸(HF)和乙醇(1 : 3v/v)的混合物中形成納米孔隙。通過施加220mA/cm2的電流密度6秒鐘形成較高孔隙率釋放層。在用HF除去氮化物層后，通過將晶片暴露于超聲振動1分鐘將顆粒釋放在IPA中。收集并貯存含有多孔硅顆粒的I PA溶液。
將在I PA中含有顆粒的液滴直接置于鋁SEM樣品臺上并進行干燥。使用LEO 1530掃描電子顯微鏡測定SEM圖像。電子束的加速電壓為lOkV，工作距離為約5mm。圖10中的SEM圖像顯示了所得的碗形顆粒。該顆粒在碗形的底部具有約30nm的孔隙，而在側(cè)部具有較小的孔隙。實施例10 :以深溝槽蝕刻制備"大孔"硅顆粒 圖11顯示了制備的具有通過硅蝕刻形成的1. 5 m深溝槽的硅顆粒的SEM圖像。該顆粒按如下制備。 使用具有O. 005Q-cm電阻率的重摻雜。++型(100)晶片(Silicon Quest Inc)作為襯底。通過低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)系統(tǒng)沉積lOOnm的低應(yīng)力氮化硅層。使用EVG620對準(zhǔn)器，利用標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)光刻法圖案化出2ym的圓形顆粒圖案。然后通過反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)選擇性地除去該氮化物。通過RIE除去晶片背側(cè)上的氮化硅。將1500nm的硅溝槽蝕刻到暴露的顆粒圖案上的硅內(nèi)。用piranha溶液(H2S04 : H202 = 3 : l，體積)除去光致蝕刻劑。然后將晶片置于自制的Teflon⑧槽中用以電化學(xué)蝕亥lJ。通過施加16mA/cm2的電流密度105秒鐘在氫氟酸(HF)和乙醇(1 : 3v/v)的混合物中形成納米孔隙。通過施加220mA/cm2的電流密度6秒鐘形成高孔隙率釋放層。在用HF除去氮化物層后，通過將晶片暴露于超聲振動1分鐘將顆粒釋放在IPA中。收集并貯存含有多孔硅顆粒的IPA溶液。
將在IPA中含有顆粒的液滴直接置于鋁SEM樣品臺上并進行干燥。使用LEO 1530掃描電子顯微鏡測定SEM圖像。電子束的加速電壓為lOkV，工作距離為約5mm。圖11中的SEM圖像顯示了制得的彈頭形顆粒。彈頭形物的尖端1101具有約30nm的孔隙，而該彈頭形物的主體1102具有較小的孔隙。實施例11 :通過RIE除去成形層來制備"大？L"硅顆粒
圖12顯示了具有500nm硅溝槽蝕刻的所制備的3. 2m硅顆粒的SEM橫截面圖像，并且左邊為具有成核層、右邊為通過RIE除去成核層。該顆粒按如下制備。使用具有0. 005 0-011電阻率的重摻雜。++型(100)晶片(Silicon Quest Inc)作為襯底。通過低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)系統(tǒng)在襯底上沉積lOOnm的低應(yīng)力氮化硅層。用EVG620對準(zhǔn)器，使用標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)光刻法圖案化出2ym的圓形顆粒圖案。然后通過反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)選擇性地除去該氮化物。還通過RIE除去晶片背側(cè)上的氮化硅。將500nm的硅溝槽蝕刻到暴露的顆粒圖案上的硅內(nèi)。用piranha溶液(H2S04 : H202 = 3 : l，體積)除去光致蝕刻劑。然后將晶片置于自制的Tef 1on⑧槽中用以電化學(xué)蝕亥lj。通過施加16mA/cm2的電流密度105秒鐘在氫氟酸(HF)和乙醇(1 : 3v/v)的混合物中形成納米孔隙。通過施加220mA/cm2的電流密度6秒鐘形成高孔隙率釋放層。然后施加短時間CF4 RIE以除去成核層。
對于橫截面研究，未將顆粒從晶片釋放。而是在用HF除去氮化物層后，將晶片裂開(cleave)并且堆垛在45度鋁SEM樣品臺上。使用LEO 1530掃描電子顯微鏡測得SEM圖像。電子束的加速電壓為10kV，工作距離為約5mm。將圖12中的SEM圖像與所得的具有成核層的顆粒和除去成核層后的顆粒的橫截面進行對比。具有成核層的顆粒在頂部區(qū)域1201中具有小于10nm的孔隙，在成核層1202的下面具有約30nm的孔隙，而沒有成核層的顆粒在頂部區(qū)域1203和頂部下面的區(qū)域1204中均具有約30nm的孔隙。實施例12 :沿孔隙方向具有兩種不同孔隙率的"大孔"硅顆粒的制備 圖13顯示了沿孔隙方向具有兩種不同多孔區(qū)域的多孔顆粒的SEM圖像。該顆粒按如下制備使用具有0.005 Q-cm電阻率的重摻雜。++型(100)晶片(Silicon Quest Inc)作為襯底。通過低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)系統(tǒng)在襯底上沉積lOOnm的低應(yīng)力氮化硅層。用EVG620對準(zhǔn)器，使用標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)光刻法圖案化出2 m的圓形顆粒圖案。然后通過反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)選擇性地除去該氮化物。還通過RIE除去晶片背側(cè)上的氮化硅。將500nm的硅溝槽蝕刻到暴露的顆粒圖案上的硅內(nèi)。用piranha溶液(H2S04 : H202 = 3 : l，體積)除去光致蝕刻劑。然后將晶片置于自制的Tef 1011@槽中用以電化學(xué)蝕刻。通過施加16mA/cm2的電流密度50秒鐘和37mA/cm2的電流密度22秒鐘在氫氟酸(HF)和乙醇(1 : 3v/v)的混合物中形成納米孔隙。 對于橫截面研究，未將顆粒從晶片釋放。而是在用HF除去氮化物層后，將晶片裂開并且堆垛在45度鋁SEM樣品臺上。使用LE01530掃描電子顯微鏡測得SEM圖像。電子束的加速電壓為10kV，工作距離為約5mm。圖13中的SEM圖像除成核層1303還顯示了所得的沿縱向具有兩個不同孔隙率區(qū)域1301和1302的顆粒。1301和1302兩個區(qū)域中的孔隙均垂直于表面。區(qū)域1301比區(qū)域1302具有更大的孔隙率。實施例13 :多孔硅膜的制備
圖9顯示了兩個多孔硅膜的圖像，一個具有成核層(圖9A-B)而一個不具有成核層(圖9C)。所述膜按如下制備 使用具有O. 005Q-cm電阻率的重摻雜。++型(100)晶片(Silicon Quest Inc)
作為襯底。然后將該晶片置于自制的Tef 1on⑧槽中用以電化學(xué)蝕刻。蝕刻溶液是氫氟酸
(HF)和乙醇(2 : 5v/v)的混合物。施加320mA/ci^的高密度電流l秒鐘以除去成核層。隨著施加80mA/cm2的電流密度25秒鐘形成納米孔隙。雖然前文指特定的優(yōu)選實施方案，但應(yīng)理解本發(fā)明不受此限制。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對公開的實施方案作出各種修改并
且這樣的修改規(guī)定為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。 —些特定實施方案包括如下。制備納米多孔硅顆粒的方法，包括提供包含表面的硅襯底；在所述表面上形成多孔層；在所述襯底上以光刻方式圖案化多個顆粒，所述顆粒包含所述多孔層；和從所得包含圖案化多孔顆粒的襯底釋放所述顆粒。在一些實施方案中，在所述表面上形成所述多孔區(qū)域之前進行光刻圖案化。
在一些實施方案中，釋放所述顆粒包括從光刻圖案化的多孔顆粒機械釋放所述顆粒。在一些實施方案中，其中形成所述多孔層包括形成第一多孔層和形成第二多孔層，其中所述第二層的孔隙率大于第一層的孔隙率。在一些實施方案中，在所述襯底上施加保護層。在某些實施方案中，保護層包含氮化硅或光致抗蝕劑膜。在一些實施方案中，從所述襯底釋放所述顆粒包括除去所述保護層的非需要區(qū)域。 根據(jù)上述方法的一些實施方案，圖案化包括就所得顆粒限定出預(yù)定形狀。在一些
實施方案中，所述預(yù)定形狀選自球形、方形、矩形、橢圓形、盤形和半球形。 根據(jù)一些實施方案，形成所述多孔層包括調(diào)節(jié)所得硅顆粒的性能。在某些實施方
案中，所述性能包括所述所得硅顆粒的孔隙率、孔隙尺寸和孔隙分布。在某些實施方案中，
所述形成所述多孔層包括電化學(xué)處理所述襯底。在某些實施方案中，其中電化學(xué)處理所述
襯底包括用含有氫氟酸和表面活性劑的溶液處理。在某些實施方案中，調(diào)節(jié)所述硅顆粒的
性能包括選擇所述溶液的濃度、選擇電流、選自蝕刻時間和選擇摻雜的硅襯底以提供具有
預(yù)定性能的硅顆粒。 根據(jù)上述方法的一些實施方案，所述硅顆粒包含外表面和多孔的內(nèi)部，并且所述方法還包括將至少部分所述顆粒官能化。在某些實施方案中，所述官能化包括通過應(yīng)用選自如下的至少一種處理將所述顆粒的至少所述外表面進行改性化學(xué)品、生物化學(xué)品、聚合物、氧化、等離子體處理、金屬或金屬離子涂覆、CVD膜涂覆、原子層沉積、蒸發(fā)膜、濺射膜和離子注入。在某些實施方案中，在所述官能化之前將犧牲性聚合物施加到所述顆粒的多孔內(nèi)部。在某些實施方案中，在所述硅顆粒的所述釋放之前進行所述官能化。
根據(jù)本發(fā)明的實施方案還提供了上述方法中任一種方法的產(chǎn)品。在某些實施方案中，該產(chǎn)品包含約1-3微米的硅基納米多孔顆粒。 認(rèn)為本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要另外的詳細描述即可通過本文的描述最大程度地利用本發(fā)明。本文描述的實施方案理解為說明性的而絕非理解為以任何方式限制本發(fā)明的其
余部分。雖然顯示和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對其作出多種改變和修改而不背離本發(fā)明的精神和教導(dǎo)。因此，本發(fā)明的保護范圍不受上文給出的描述限制，而僅受權(quán)利要求(包括權(quán)利要求主題的所有等效形式)限制。本文引用的所有專利、專利申請和出版物的公開內(nèi)容通過引用并入本文，其并入的程度使得它們提供符合和補充本文給出的內(nèi)容的那些程序上或其它的細節(jié)。
權(quán)利要求
包含由外表面限定的形體的顆粒，其中所述形體包含第一多孔區(qū)域和第二多孔區(qū)域，該第二多孔區(qū)域在選自孔隙密度、孔隙尺寸、孔隙形狀、孔隙電荷、孔隙表面化學(xué)性質(zhì)和孔隙取向中的至少一種性能方面與第一區(qū)域不同。
2. 權(quán)利要求l的顆粒，其中第一區(qū)域的孔隙尺寸大于第二區(qū)域的孔隙尺寸。
3. 權(quán)利要求l的顆粒，其中第一區(qū)域和第二區(qū)域的至少一個是可生物降解的區(qū)域。
4. 權(quán)利要求l的顆粒，其中第一多孔區(qū)域和第二區(qū)域的至少一個是納米多孔區(qū)域。
5. 權(quán)利要求4的顆粒，其中第一多孔區(qū)域和第二多孔區(qū)域均是納米多孔區(qū)域。
6. 權(quán)利要求4的顆粒，其中納米多孔區(qū)域具有大于200nm的厚度。
7. 權(quán)利要求1的顆粒，其中所述第一多孔區(qū)域和第二多孔區(qū)域的至少一個是蝕刻的多孔區(qū)域。
8. 權(quán)利要求7的顆粒，其中所述蝕刻的多孔區(qū)域不包括成核層。
9. 權(quán)利要求l的顆粒，其中第一多孔區(qū)域和第二多孔區(qū)域包含多孔硅。
10. 權(quán)利要求1的顆粒，其中第一多孔區(qū)域是形體外部區(qū)域，第二多孔區(qū)域是形體內(nèi)部區(qū)域。
11. 權(quán)利要求l的顆粒，該顆粒是微米加工的顆粒。
12. 權(quán)利要求l的顆粒，其中形體具有選自半球形、碗形、錐臺形和角錐形的形狀。
13. 權(quán)利要求1的顆粒，其中顆粒的外表面包含第一表面和第二表面，并且其中第一表面和第二表面的至少一個是平坦表面。
14. 權(quán)利要求13的顆粒，其中所述外表面還包含與第一表面一起在所述形體中限定出溝槽的第三表面。
15. 權(quán)利要求14的顆粒，其中至少部分第一表面在顆粒的形體中限定出第一多孔區(qū)域，且至少部分第三表面在顆粒的形體中限定出第二多孔區(qū)域。
16. 權(quán)利要求l的顆粒，其中外表面的表面化學(xué)性質(zhì)不同于第一和第二多孔區(qū)域的孔隙的表面化學(xué)性質(zhì)。
17. 權(quán)利要求1的顆粒，其中第一和第二多孔區(qū)域各自具有不大于100nm的平均孔隙尺寸。
18. 包含多個顆粒的組合物，其中所述多個顆粒中的每個顆粒包含由外表面限定的形體，其中所述形體包含第一多孔區(qū)域和第二多孔區(qū)域，該第二多孔區(qū)域在選自孔隙密度、孔隙尺寸、孔隙形狀、孔隙電荷、孔隙表面化學(xué)性質(zhì)和孔隙取向中的至少一種性能方面與第一區(qū)域不同。
19. 權(quán)利要求18的組合物，其中所述多個顆粒是多個基本相同的顆粒。
20. 包含由外表面限定的形體的顆粒，其中所述形體包含濕法蝕刻的多孔區(qū)域并且其中所述顆粒不包括與該濕法蝕刻有關(guān)的成核層。
21. 包含多個各自具有由外表面限定的形體的顆粒的組合物，其中所述形體包含濕法蝕刻的多孔區(qū)域并且其中所述顆粒不包括與該濕法蝕刻有關(guān)的成核層。
22. 權(quán)利要求21的組合物，其中所述多個顆粒是多個基本相同的顆粒。
23. 制備多孔顆粒的方法，該方法包括提供具有表面的襯底；在該襯底中形成第一多孔層；在該襯底上圖案化出一個或多個顆粒；在襯底中形成比第一多孔層具有更大孔隙率的第二多孔層；禾口將圖案化出的一個或多個顆粒從襯底釋放，其中所述釋放包括將第二多孔層破碎并且其中所述釋放的一個或多個顆粒包含至少部分第一多孔層。
24. 權(quán)利要求23的方法，其中襯底是半導(dǎo)體襯底。
25. 權(quán)利要求23的方法，其中襯底是硅襯底。
26. 權(quán)利要求23的方法，其中在圖案化之前形成第一多孔層。
27. 權(quán)利要求23的方法，其中在圖案化之后形成第一多孔層。
28. 權(quán)利要求23的方法，其中形成第一多孔層包括對襯底進行濕法蝕刻。
29. 權(quán)利要求28的方法，其中所述濕法蝕刻以電化學(xué)方式進行。
30. 權(quán)利要求29的方法，其中形成第二多孔層包括對襯底以電化學(xué)方式進行濕法蝕刻。
31. 權(quán)利要求29的方法，其中襯底是硅襯底并且濕法蝕刻包括將襯底暴露于包含HF的溶液。
32. 權(quán)利要求31的方法，其中溶液還包含水或乙醇中的至少一種。
33. 權(quán)利要求29的方法，還包括防止形成與所述濕法蝕刻有關(guān)的成核層。
34. 權(quán)利要求33的方法，其中所述的防止包括施加高密度電流。
35. 權(quán)利要求29的方法，還包括除去與所述濕法蝕刻有關(guān)的成核層。
36. 權(quán)利要求23的方法，其中將所述形成第一多孔層和所述形成第二多孔層進行多于一次。
37. 權(quán)利要求23的方法，其中所述圖案化以光刻方式進行。
38. 權(quán)利要求23的方法，其中一個或多個顆粒中的個體顆粒的平行于襯底表面的最大尺寸不大于5微米。
39. 權(quán)利要求23的方法，其中一個或多個顆粒中的個體顆粒的垂直于襯底表面的最大尺寸不大于5微米。
40. 權(quán)利要求23的方法，其中一個或多個顆粒中的個體顆粒的平行于襯底表面的橫截面具有預(yù)定規(guī)則形狀。
41. 權(quán)利要求40的方法，其中所述預(yù)定規(guī)則形狀是橢圓形。
42. 權(quán)利要求23的方法，其中一個或多個顆粒中的個體顆粒的垂直于襯底表面的橫截面具有預(yù)定規(guī)則形狀。
43. 權(quán)利要求42的方法，其中所述預(yù)定規(guī)則形狀是半圓形或半橢圓形。
44. 權(quán)利要求23的方法，還包括在一個或多個顆粒中的個體顆粒中形成溝槽。
45. 權(quán)利要求44的方法，其中釋放的個體顆粒包含該顆粒的形成有溝槽的部分中的第一多孔區(qū)域，和該顆粒的未形成有溝槽的部分中的第二多孔區(qū)域，其中該第二多孔區(qū)域在選自孔隙密度、孔隙尺寸、孔隙形狀、孔隙電荷、孔隙表面化學(xué)性質(zhì)和孔隙取向中的至少一種性能方面與第一區(qū)域不同。
46. 權(quán)利要求23的方法，還將一個或多個顆粒的表面化學(xué)改性。
47. 權(quán)利要求46的方法，其中所述化學(xué)改性在所述釋放之前進行。
48. 權(quán)利要求47的方法，其中所述化學(xué)改性將一個或多個顆粒中的個體顆粒的表面不對稱地改性。
49. 權(quán)利要求48的方法，其中所述化學(xué)改性包括用犧牲材料填充第一多孔層的至少部分孔隙。
50. 權(quán)利要求48的方法，其中所述化學(xué)改性包括硅烷化、氧化和抗體綴合中的至少一種。
51. 權(quán)利要求23的方法，其中第一多孔層是納米多孔層。
52. 權(quán)利要求23的方法，其中第一多孔層中的孔隙尺寸不大于100nm。
53. 權(quán)利要求23的方法，其中一個或多個釋放的顆粒中的個體顆粒包含第一多孔區(qū)域和第二多孔區(qū)域，該第二多孔區(qū)域在選自孔隙密度、孔隙尺寸、孔隙形狀、孔隙電荷、孔隙表面化學(xué)性質(zhì)和孔隙取向中的至少一種性能方面與第一區(qū)域不同。
54. 權(quán)利要求23的方法，其中所述形成第一多孔層包括調(diào)節(jié)第一多孔層的選自厚度、孔隙尺寸、孔隙率、孔隙取向和孔隙形狀中的至少一個參數(shù)。
55. 權(quán)利要求54的方法，其中所述調(diào)節(jié)包括選擇襯底的材料組成、選擇襯底的電阻率、選擇襯底的結(jié)晶取向、選擇蝕刻電流、選擇蝕刻溶液的化學(xué)組成、選擇蝕刻濃度和選擇蝕刻時間中的至少一種。
56. 權(quán)利要求23的方法，其中所述形成第一多孔層包括在所述第一多孔層中形成預(yù)定分布的孔隙。
57. 權(quán)利要求23的方法，其中所述釋放包括將襯底暴露于超聲波。
58. 權(quán)利要求23的方法，還包括在襯底表面上沉積保護層。
59. 制備多孔顆粒的方法，該方法包括提供具有表面的襯底；通過電化學(xué)濕法蝕刻在該襯底中形成第一多孔層；去除與該電化學(xué)濕法蝕刻有關(guān)的成核層；在襯底的表面上圖案化出一個或多個顆粒；禾口將圖案化出的一個或多個顆粒從襯底釋放，其中所述釋放的一個或多個顆粒包含至少部分第一多孔層。
60. 權(quán)利要求59的方法，其中所述去除包括在形成第一多孔層之前施加有效地防止形成成核層的大電流密度。
61. 權(quán)利要求59的方法，其中所述去除包括在形成第一多孔層后對成核層進行干法蝕刻。
全文摘要
提供了包括第一多孔區(qū)域和不同于該第一多孔區(qū)域的第二多孔區(qū)域的顆粒。還提供了具有濕法蝕刻的多孔區(qū)域并且具有與該濕法蝕刻有關(guān)的成核層的顆粒。還提供了制備多孔顆粒的方法。
文檔編號C01B33/12GK101778796SQ200880022019
公開日2010年7月14日 申請日期2008年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月27日
發(fā)明者M·費拉里, 劉學(xué)武, 鄭明正 申請人:得克薩斯大學(xué)體系董事會;俄亥俄州立大學(xué)研究基金會