本發(fā)明總體上涉及包括具有光學(xué)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)構(gòu)造的襯底的微流體裝置，尤其涉及一種光學(xué)驅(qū)動(dòng)的介電泳(dep)構(gòu)造。

背景技術(shù)：

微流體裝置可以是用于處理諸如生物細(xì)胞等微目標(biāo)的便利平臺(tái)。在微流體裝置中，可以通過在裝置中選擇性地產(chǎn)生局部電動(dòng)力來選擇和移動(dòng)微目標(biāo)。本申請中公開的發(fā)明的實(shí)施例包括對在微流體裝置中產(chǎn)生電動(dòng)力的改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一些實(shí)施例中，一種微流體裝置包括：外殼，具有微流體結(jié)構(gòu)和基體，基體包括公共電導(dǎo)體。微流體結(jié)構(gòu)和基體的外表面一起可以限定外殼內(nèi)的流動(dòng)路徑。基體可以包括晶體管結(jié)構(gòu)的陣列，陣列中的每個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)可以包括橫向雙極型晶體管，橫向雙極型晶體管將基體的外表面的對應(yīng)區(qū)域連接到公共導(dǎo)體。在一些實(shí)施例中，微流體裝置可以是系統(tǒng)的一部分，該系統(tǒng)包括控制微流體裝置的操作的控制設(shè)備。

在一些實(shí)施例中，一種使微流體裝置中的流體介質(zhì)中的微目標(biāo)移動(dòng)的方法可以包括：將偏置電力提供到偏置電極和基體的公共電導(dǎo)體。該方法還可以包括激活基體的外表面的第一區(qū)域處的第一晶體管結(jié)構(gòu)，在激活的第一晶體管結(jié)構(gòu)的附近產(chǎn)生足以使附近的微目標(biāo)在流體路徑中移動(dòng)的電動(dòng)力。

因此，在一方面，本發(fā)明提供的微流體裝置包括：外殼，具有微流體結(jié)構(gòu)和基體。微流體結(jié)構(gòu)和基體的外表面可以一起限定外殼內(nèi)的流動(dòng)路徑。在某些實(shí)施例中，基體可以包括公共導(dǎo)體和晶體管結(jié)構(gòu)的陣列，每個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)包括橫向雙極型晶體管，橫向雙極型晶體管將基體的外表面的對應(yīng)區(qū)域連接到公共導(dǎo)體。陣列中的每個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)還可以包括縱向雙極型晶體管，縱向雙極型晶體管連接基體的外表面的對應(yīng)區(qū)域。

陣列中的每個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)可以包括集電極區(qū)、基體區(qū)和發(fā)射極區(qū)。在某些實(shí)施例中，基體區(qū)可以圍繞發(fā)射極區(qū)，集電極區(qū)可以圍繞基體區(qū)。陣列中的每個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)可以與陣列中的其他晶體管結(jié)構(gòu)物理分離。例如，陣列中的每個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)通過溝槽與陣列中的其他晶體管結(jié)構(gòu)物理分離。

在某些實(shí)施例中，發(fā)射極區(qū)的縱向厚度可以為大約10nm至大約500nm或者大約50nm至大約150nm。在某些實(shí)施例中，發(fā)射極區(qū)包括n型摻雜劑。發(fā)射極區(qū)的n型摻雜劑可以選自由銻、砷和磷組成的組。

在某些實(shí)施例中，基體區(qū)的橫向?qū)挾瓤梢栽诖蠹s10nm與大約400nm之間(例如在大約200nm與大約300nm之間)。在相關(guān)的實(shí)施例中，基體區(qū)的縱向厚度可以等于或大于基體區(qū)的橫向?qū)挾?。例如，基體區(qū)的縱向厚度比基體區(qū)的橫向?qū)挾却蟠蠹s2倍至4倍，或者比基體區(qū)的橫向?qū)挾却蟠蠹s3倍至4倍(例如大大約3.5倍)?；w區(qū)可以包括p型摻雜劑，例如硼、鋁、鈹、鋅或鎘。

在某些實(shí)施例中，集電極區(qū)的橫向?qū)挾瓤梢栽诖蠹s100nm與大約1000nm之間，或者在大約600nm與大約750nm之間。此外，集電極區(qū)的縱向厚度可以等于或大于集電極區(qū)的橫向?qū)挾?。例如，集電極區(qū)的縱向厚度比集電極區(qū)的橫向?qū)挾却蟠蠹s2倍至10倍，或者比集電極區(qū)的橫向?qū)挾却蟠蠹s4倍至8倍(例如大約6倍大)。在某些實(shí)施例中，集電極區(qū)可以包括n型摻雜劑。n型摻雜劑可以選自由銻、砷和磷組成的群。在某些實(shí)施例中，集電極區(qū)的電阻率在大約5歐姆·厘米至大約10歐姆·厘米之間。

在某些實(shí)施例中，基體區(qū)的縱向厚度比可以是發(fā)射極區(qū)的橫向?qū)挾却蟠蠹s6倍至12倍。在某些實(shí)施例中，集電極區(qū)的縱向厚度可以比基體區(qū)的縱向厚度大大約3倍至6倍。

在某些實(shí)施例中，溝槽的縱向深度比集電極區(qū)、基體區(qū)和發(fā)射極區(qū)的組合縱向深度大至少10％。溝槽的縱向深度可以是例如大約2000nm至大約11000nm。溝槽的橫向?qū)挾瓤梢允谴蠹s100nm至大約1000nm。在某些實(shí)施例中，電絕緣材料可以設(shè)置在溝槽中。

在某些實(shí)施例中，陣列的晶體管結(jié)構(gòu)的節(jié)距是大約1000nm至大約20000nm、或者大約8000nm至大約12000nm、或者大約5000nm至大約10000nm。

在某些實(shí)施例中，公共導(dǎo)體可以包括n+半導(dǎo)體襯底，晶體管結(jié)構(gòu)的陣列置于在n+半導(dǎo)體襯底上。n+半導(dǎo)體襯底包括選自由銻、砷和磷組成的組的摻雜劑。在某些實(shí)施例中，n+硅襯底的電阻率可以在大約0.025歐姆·厘米至大約0.05歐姆·厘米。

在某些實(shí)施例中，介電邊界可以在陣列的相鄰對的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)之間設(shè)置在基體的外表面上。邊界與陣列的每個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)的發(fā)射極區(qū)的周邊部分疊置，但是具有暴露發(fā)射極區(qū)的內(nèi)部部分的開口(窗口)。介電邊界的窗口可以暴露陣列的每個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)的發(fā)射極區(qū)的內(nèi)部部分以直接接觸流動(dòng)路徑中的流體介質(zhì)。在某些實(shí)施例中，介電邊界的縱向厚度可以是大約750nm至大約2000nm。在某些實(shí)施例中，介電邊界與發(fā)射極區(qū)的外側(cè)的周邊部分疊置大約10nm至大約200nm。

在某些實(shí)施例中，微流體結(jié)構(gòu)和基體一起限定多個(gè)互連的流體結(jié)構(gòu)，流動(dòng)路徑是流體結(jié)構(gòu)之一。微流體結(jié)構(gòu)和基體一起進(jìn)一步限定至少一個(gè)保持欄。保持欄可以連接到流動(dòng)路徑。流動(dòng)路徑可以包括流體通道。

陣列的晶體管結(jié)構(gòu)可以將基體的外表面的不同區(qū)域連接到公共導(dǎo)體，基體的外表面的這些區(qū)域可以設(shè)置成直接接觸流動(dòng)路徑中的流體介質(zhì)。在某些實(shí)施例中，微流體裝置還可以包括偏置電極。流體路徑可以設(shè)置在偏置電極與基體的公共電導(dǎo)體之間。

在某些實(shí)施例中，微流體裝置的基體包括第一部分和與第一部分電絕緣的第二部分。晶體管結(jié)構(gòu)的陣列可以是第一陣列的晶體管結(jié)構(gòu)和第二陣列的晶體管結(jié)構(gòu)，第一陣列的晶體管結(jié)構(gòu)可以位于基體的第一部分中，第二陣列的晶體管結(jié)構(gòu)可以位于基體的第二部分中。公共導(dǎo)體可以是第一陣列的晶體管結(jié)構(gòu)(例如，基體的第一部分的晶體管結(jié)構(gòu))共用的第一公共導(dǎo)體，而不是第二陣列的晶體管結(jié)構(gòu)(例如，基體的第二部分的晶體管結(jié)構(gòu))所共用。基體可以包括第二部分的晶體管結(jié)構(gòu)共用的第二公共導(dǎo)體，而不是第一部分的晶體管結(jié)構(gòu)共用的第二公共導(dǎo)體。

在另一方面，提供一種微流體設(shè)備，其具有第一微流體裝置和第二微流體裝置，每一個(gè)以描述的或者本文其他公開的微流體裝置中任意一個(gè)的方式而配置。第一微流體裝置的外殼可以與第二微流體裝置的外殼分離并且不同。第一微流體裝置的公共電導(dǎo)體和第二微流體裝置的公共電導(dǎo)體可以電連接。因此，可以存在第一微流體裝置和第二微流體裝置共用的電導(dǎo)體。

在另一方面，提供一種系統(tǒng)，其包括描述的或者本文其他公開的微流體裝置，以及用于控制微流體裝置的操作的控制設(shè)備?？刂圃O(shè)備可以包括用于控制流動(dòng)介質(zhì)在流動(dòng)路徑中的流量的流量控制器，和/或可以包括光源、空間光調(diào)制器和用于將所選擇的光的模式引導(dǎo)到外殼中的光路徑。替代地或另外地，控制設(shè)備可以包括用于捕獲外殼內(nèi)部的圖像的光學(xué)裝置?？刂圃O(shè)備可以包括用于控制微流體裝置的操作的處理器。

在另一方面，提供一種使微流體裝置中的流體介質(zhì)中的微目標(biāo)流動(dòng)的方法。微流體裝置可以是描述的或者本文其他公開的任意微流體裝置。所述方法可以包括下述步驟：將偏置電力提供到微流體裝置(例如，偏置電極和基體的公共電導(dǎo)體)；以及激活基體的外表面的第一區(qū)域處的第一晶體管結(jié)構(gòu)，由此在激活的第一晶體管結(jié)構(gòu)附近產(chǎn)生足以使附近的微目標(biāo)在微流體裝置的流體路徑中流動(dòng)的電動(dòng)力。在某些實(shí)施例中，激活第一晶體管結(jié)構(gòu)包括將光束引導(dǎo)至第一晶體管結(jié)構(gòu)的基體區(qū)上。光束可以具有大約0.1w/cm²至大約1000w/cm²的強(qiáng)度。

在某些實(shí)施例中，提供到微流體裝置的偏置電力的峰值電壓為大約1vppk至大約50vppk。在某些實(shí)施例中，偏置電力的頻率為大約100khz至大約10mhz。在某些實(shí)施例中，偏置電力具有方波形、正弦波形或三角波形。

在某些實(shí)施例中，激活第一晶體管結(jié)構(gòu)可以包括引起第一晶體管結(jié)構(gòu)的橫向雙極晶體管中的第一電流。第一電流可以在激活的第一晶體管結(jié)構(gòu)與偏置電極之間的流動(dòng)路徑中引起不均勻電場，不均勻電場可以產(chǎn)生電動(dòng)力。電動(dòng)力可以排斥附近的微目標(biāo)遠(yuǎn)離不均勻電場。因此，電動(dòng)力使附近的微目標(biāo)遠(yuǎn)離與激活的第一晶體管結(jié)構(gòu)對應(yīng)的基體的外表面的第一區(qū)域而移動(dòng)。

在某些實(shí)施例中，激活第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)可以包括在激活的第一晶體管結(jié)構(gòu)的縱向晶體管中引起第二電流流動(dòng)。第二電流流動(dòng)可以增強(qiáng)電動(dòng)力。例如，第二電流流動(dòng)可以將電動(dòng)力的幅值增大至少25％。在某些實(shí)施例中，橫向晶體管中的第一電流流動(dòng)的電流密度可以比激活的第一晶體管結(jié)構(gòu)的縱向晶體管中的第二電流流動(dòng)的電流密度大至少1.5倍。

在某些實(shí)施例中，微目標(biāo)可以是諸如聚苯乙烯珠或玻璃珠的珠。珠的直徑可以為大約1μm至大約50μm。在某些實(shí)施例中，微目標(biāo)可以是生物細(xì)胞。細(xì)胞可以選自由sp2、hela、胚胎、精子、卵母細(xì)胞和jurkat細(xì)胞組成的組。

在某些實(shí)施例中，微流體裝置的流動(dòng)路徑中的流體介質(zhì)選自由pbs、rpmi或dmem組成的組。微流體裝置的流動(dòng)路徑中的流體介質(zhì)可以具有大約10ms/m至大約2s/m的電導(dǎo)率。

在某些實(shí)施例中，所述方法包括保持流動(dòng)路徑中的流體介質(zhì)的溫度。所述溫度可以保持在大約5℃至大約55℃的溫度。

附圖說明

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的微流體裝置的示例，該微流體裝置配置成在該裝置內(nèi)部選擇性產(chǎn)生局部的電動(dòng)力。

圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的圖1的裝置的基體的示例配置的透視局部剖視圖。

圖3a是圖2的基體的側(cè)視剖視圖。

圖3b是圖3a的俯視圖。

圖3c是圖3b的沒有邊界結(jié)構(gòu)的俯視圖。

圖4是標(biāo)記了各種尺寸的圖3a的側(cè)視剖視圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的多個(gè)流體裝置的側(cè)視剖視圖，所述多個(gè)流體裝置共用同一公共電導(dǎo)體。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的流體裝置的側(cè)視剖視圖，所述多個(gè)流體裝置包括為該裝置的不同部分共用的多個(gè)電導(dǎo)體。

圖7是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的流體裝置的側(cè)視剖視圖，該流體裝置包括圖2的基體，并且示出了在該裝置中選擇性地移動(dòng)微目標(biāo)的示例。

圖8是圖7中示出的移動(dòng)微目標(biāo)的方法的示例。

圖9是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的制造圖2的基體的方法的示例。

圖10、圖11、圖12a、圖12b、圖13a、圖13b和圖14至16示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的通過圖9的方法形成的中間結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

本說明書描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例和應(yīng)用。然而，本發(fā)明不限于這些示例性實(shí)施例和應(yīng)用，也不限于在本文中描述的方式或者示例性實(shí)施例和應(yīng)用運(yùn)行的方式。而且，附圖可示出簡化或局部視圖，并且附圖中的元件尺寸可以被夸大或者可以不按比例。此外，當(dāng)在本文中使用“在…上”、“附接到”、“聯(lián)接到”、“耦接到”或類似的詞語時(shí)，一個(gè)元件(例如，材料、層、襯底等)可以“在另一個(gè)元件上”、“附接到另一個(gè)元件”、“聯(lián)接到另一個(gè)元件”、或“耦接到另一個(gè)元件”，而不管該一個(gè)元件直接在另一個(gè)元件上、附接、聯(lián)接或耦接到該另一個(gè)元件，還是有一個(gè)或更多個(gè)中間元件在該一個(gè)元件和該另一個(gè)元件之間。此外，如果提供的話，方向(例如，在上面、在下面、頂部、底部、側(cè)面、上、下、在…下方、在…上方、上部、下部、水平、垂直、“x”、“y”、“z”等)是相對的并且僅作為示例提供，以便于說明和討論并且不作為限制。此外，在對一系列元件(例如元件a、b、c)進(jìn)行描述的情況下，這些描述旨在包括所列出的元件自身的任何一個(gè)、少于全部所列出的元件的任何組合和/或全部所列出的元件的組合。

如本文所使用的，“基本上”、“一般”或“大約”是指足以達(dá)到預(yù)期目的。術(shù)語“基本上”、“一般”或“大約”因此允許對絕對或完美狀態(tài)、尺寸、測量、結(jié)果等進(jìn)行諸如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以預(yù)期，但對總體性能沒有顯著影響的等小的、不重要的變型。當(dāng)針對數(shù)值或者可以被表示為數(shù)值的參數(shù)或特征使用時(shí)，“基本上”或“一般”是指在百分之十內(nèi)。術(shù)語“多個(gè)”是指多于一個(gè)。在術(shù)語“設(shè)置”之內(nèi)涵蓋“位于”的含義。

如本文所使用的，關(guān)于數(shù)值、尺寸或參數(shù)，下面的縮寫這樣定義：“nm”表示納米；“μm”表示微米；“w/cm”表示瓦特每厘米；“w/cm2”表示瓦特每平方厘米；“khz”表示千赫茲；“mhz”表示兆赫茲；“vppk”表示峰值電壓；以及“ms/m”表示豪西門子每米。符號(hào)“/”表示數(shù)學(xué)相除。

如本文所使用的，“微流體裝置”或“微流體設(shè)備”是這樣的裝置，其包括配置成保持流體的一個(gè)或多個(gè)分離的微流體回路，每個(gè)微流體回路包括流體互連的回路元件，回路元件包括但不限于一個(gè)或多個(gè)區(qū)域、流動(dòng)路徑、通道、和/或欄。某些微流體裝置(例如，包括蓋的那些)將進(jìn)一步包括至少兩個(gè)端口，所述端口配置為允許流體(可選地，存在于流體中的微目標(biāo)或液滴)流入和/或流出微流體裝置。微流體裝置的一些微流體回路將包括至少一個(gè)微流體通道和/或至少一個(gè)腔室。一些微流體回路將保持的流體體積小于約1ml，例如小于約750μl、500μl、250μl、200μl、150μl、100μl、75μl、50μl、25μl、20μl、15μl、10μl、9μl、8μl、7μl、6μl、5μl、4μl、3μl或2μl。在某些實(shí)施例中，微流體回路保持約1μl-2μl、1μl-3μl、1μl-4μl、1μl-5μl、2μl-5μl、2μl-8μl、2μl-10μl、2μl-12μl、2μl-15μl、2μl-20μl、5μl-20μl、5μl-30μl、5μl-40μl、5μl-50μl、10μl-50μl、10μl-75μl、10μl-100μl、20μl-100μl、20μl-150μl、20μl-200μl、50μl-200μl、50μl-250μl或50μl-300μl的流體。

如本文所使用的，“納米流體裝置”或“納米流體設(shè)備”是具有微流體回路的一種微流體裝置，微流體回路包括至少一個(gè)回路元件，該回路元件配置成保持體積小于約1μl的流體，例如小于約750nl、500nl、250nl、200nl、150nl、100nl、75nl、50nl、25nl、20nl、15nl、10nl、9nl、8nl、7nl、6nl、5nl、4nl、3nl、2nl、1nl或更少。通常，納米流體裝置將包括多個(gè)回路元件(例如至少2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)、6個(gè)、7個(gè)、8個(gè)、9個(gè)、10個(gè)、15個(gè)、20個(gè)、25個(gè)、50個(gè)、75個(gè)、100個(gè)、150個(gè)、200個(gè)、250個(gè)、300個(gè)、400個(gè)、500個(gè)、600個(gè)、700個(gè)、800個(gè)、900個(gè)、1000個(gè)、1500個(gè)、2000個(gè)、2500個(gè)、3000個(gè)、3500個(gè)、4000個(gè)、4500個(gè)、5000個(gè)、6000個(gè)、7000個(gè)、8000個(gè)、9000個(gè)、10,000個(gè)或更多個(gè))。在某些實(shí)施例中，至少一個(gè)回路元件中的一個(gè)或多個(gè)(例如，全部)配置成保持大約100pl至1nl、100pl至2nl、100pl至5nl、250pl至2nl、250pl至5nl、250pl至10nl、500pl至5nl、500pl至10nl、500pl至15nl、750pl至10nl、750pl至15nl、750pl至20nl、1nl至10nl、1nl至15nl、1nl至20nl、1nl至25nl、或者1nl至50nl的流體體積。在其他實(shí)施例中，至少一個(gè)回路元件中的一個(gè)或多個(gè)(例如全部)配置成保持大約100nl至200nl、100nl至300nl、100nl至400nl、100nl至500nl、200nl至300nl、200nl至400nl、200nl至500nl、200nl至600nl、200nl至700nl、250nl至400nl、250nl至500nl、250nl至600nl、或者250nl至750nl的流體體積。

本文所用的“微流體通道”或“流動(dòng)通道”是指長度明顯長于水平尺寸(和垂直尺寸，如果微流體裝置包括蓋)的微流體裝置的流動(dòng)區(qū)域。例如，流動(dòng)通道可以是水平(或垂直)尺寸的長度的至少5倍，例如長度的至少10倍，長度的至少25倍，長度的至少100倍，長度的至少200倍，長度的至少500倍，長度的至少1000倍，長度的至少5000倍或更長。在一些實(shí)施例中，流動(dòng)通道的長度在約100,000微米至約500,000微米的范圍內(nèi)，包括其間的任何范圍。在一些實(shí)施例中，水平尺寸在約100微米至約1000微米的范圍內(nèi)(例如約150微米至約500微米)，并且如果存在垂直尺寸，垂直尺寸在約25微米至約200微米的范圍內(nèi)，例如約40微米至約150微米。應(yīng)當(dāng)注意，流動(dòng)通道在微流體裝置中可以具有各種不同的空間構(gòu)造，因此不限于完美的線性元件。例如，流動(dòng)通道可以是或包括具有以下構(gòu)造的一個(gè)或多個(gè)部分：曲線、彎曲、螺旋、傾斜、下降、叉(例如多個(gè)不同的流動(dòng)路徑)以及其任何組合。此外，流動(dòng)通道沿其路徑可以具有不同的橫截面積，擴(kuò)大和收縮以在其中提供所需的流體流動(dòng)。

在一些實(shí)施例中，微流體裝置可以包括具有外部表面的基體，該基體是用于容納流體介質(zhì)的一個(gè)或多個(gè)外殼的一部分。該基體可以包括可獨(dú)立控制的晶體管結(jié)構(gòu)的陣列，每個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)可以包括橫向晶體管和縱向晶體管，它們都可以是光電晶體管。每個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)可以被激活以創(chuàng)建從基體外表面的區(qū)域(以及由此在外殼中的流體介質(zhì))到公共電導(dǎo)體的臨時(shí)電氣連接。該臨時(shí)電氣連接可以引起基本上在該區(qū)域的局部電動(dòng)力，其可以足夠強(qiáng)以使附近的微目標(biāo)在外殼中移動(dòng)。

圖1示出微流體系統(tǒng)的示例，該微流體系統(tǒng)包括微流體裝置100和控制和監(jiān)測系統(tǒng)170。微流體裝置100可以包括一個(gè)或多個(gè)外殼102，其可以包括一個(gè)或多個(gè)微流體回路元件104(例如微流體通道142和微流體腔室144)。外殼102和微流體回路元件104可以被配置為容納一種或多種流體介質(zhì)(未示出)。例如，介質(zhì)(未示出)可以設(shè)置在外殼102的內(nèi)表面112上。微流體回路元件104可以互連以形成到一個(gè)或多個(gè)微流體回路。如圖所示，外殼102的內(nèi)表面112可以包括配置成引起足夠強(qiáng)的選擇性局部電動(dòng)力以移動(dòng)外殼102中的微目標(biāo)(未示出)的電動(dòng)元件。電動(dòng)力的示例是介電泳(dep)力。

盡管外殼102可以以各種方式配置，但外殼102在圖1中示出為包括電動(dòng)配置的基體110(以下稱為“ek配置基體”)、微流體結(jié)構(gòu)140和蓋板150?；w110、微流體結(jié)構(gòu)140和蓋板150可以彼此附接。例如，微流體結(jié)構(gòu)140可以設(shè)置在基體110上，蓋板150可以設(shè)置在微流體結(jié)構(gòu)140上?；w110、微流體結(jié)構(gòu)140和蓋板150可以限定外殼102，從而限定微流體回路元件104。一個(gè)或多個(gè)端口152可以提供從外殼102的入口和/或出口。可以有一個(gè)以上的端口152，每個(gè)端口可以是入口、出口或入口/出口?？蛇x地，可以有一個(gè)端口152，其可以是入口/出口。例如，一個(gè)或多個(gè)端口152可以包括通路通道、閥門等。

ek配置基體110可以包括襯底或可以互連的多個(gè)襯底。例如，ek配置基體110可以包括一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體襯底。ek配置基體110還可以包括印刷電路板組件(“pcba”)。例如，一個(gè)或多個(gè)襯底可以安裝在pcba上。如上所述，微流體結(jié)構(gòu)140可以設(shè)置在基體110上。外殼102的內(nèi)表面112可以包括基體110的外表面，于是該外表面可以提供外殼102的一些壁(例如地板壁)和微流體回路元件104。表面112可以包括電動(dòng)元件114，其可以被單獨(dú)控制以選擇性地引起外殼102中的微目標(biāo)(未示出)上的局部電動(dòng)力?？梢钥吹剑總€(gè)電動(dòng)元件114可以包括晶體管結(jié)構(gòu)，其包括橫向晶體管和縱向晶體管，兩者都可以是光電晶體管。微流體裝置100可以包括偏置電極160、162，偏置電源164可以與偏置電極連接為電動(dòng)元件114供電。如圖所示，外殼102可以直接設(shè)置在偏置電極160、162之間。偏置電極160、162可以各自包括一個(gè)或多個(gè)電導(dǎo)體(例如導(dǎo)電板、跡線等)。偏置電極160、162的電導(dǎo)體/導(dǎo)電板可以單獨(dú)尋址。可單獨(dú)尋址的電導(dǎo)體/導(dǎo)電板可以電連接到ek配置基體110的不同區(qū)域，從而提供具有分立的ek配置區(qū)域的ek配置基體110。例如，對于包含多個(gè)襯底的ek配置基體110，每個(gè)襯底可以電連接到偏置電極162的單個(gè)可單獨(dú)尋址導(dǎo)電板?？蓡为?dú)尋址的電導(dǎo)體/導(dǎo)電板可以經(jīng)由對應(yīng)的晶體管開關(guān)連接到一個(gè)或多個(gè)ac電壓源。

微流體結(jié)構(gòu)140可以包括空腔等，其提供外殼102的一些壁以及由此提供微流體回路元件104的壁。微流體結(jié)構(gòu)140可以提供微流體回路元件104的側(cè)壁。微流體結(jié)構(gòu)140可以包括柔性和/或彈性材料，例如橡膠、塑料、彈性體、硅樹脂(例如可光刻的硅樹脂或“pps”)、聚二甲基硅氧烷(“pdms”)等，任何一種都是可以透氣的。可以組成微流體結(jié)構(gòu)140的材料的其他示例包括諸如模制玻璃、可蝕刻的材料如硅、光致抗蝕劑(例如su8)等的剛性材料。上述材料可以是基本上不可透氣的。在圖1中示出的微流體回路元件104的示例包括微流體通道142(流動(dòng)路徑的示例)，微流體腔室144(例如保持欄)流體連接到微流體通道142。微流體回路元件104的其他示例包括微流體儲(chǔ)存器(未示出)、微流體井(未示出)等。

蓋板150可以設(shè)置在微流體結(jié)構(gòu)140上并且可以提供外殼102的一些壁(例如頂壁)以及由此提供微流體回路元件的壁。在一些實(shí)施例中，蓋板150可以包括基本剛性的材料。一個(gè)或多個(gè)端口152可以提供穿過偏置電極162和蓋板150進(jìn)入外殼102的通道。因此，可以將流體介質(zhì)(未示出)通過端口152輸入到外殼102或從外殼102提取。盡管在圖1中，蓋板150設(shè)置在微流體結(jié)構(gòu)140上面，上述方位可以是不同的。例如，基體110可以設(shè)置在微流體結(jié)構(gòu)140上面，微流體結(jié)構(gòu)140可以在蓋板150上面。

圖1還示出了用于控制和監(jiān)測微流體裝置100的控制和監(jiān)測系統(tǒng)170的示例。如圖所示，系統(tǒng)170可以包括控制器172和控制/監(jiān)測設(shè)備178。盡管在圖1中分離地示出，但是可控光投射系統(tǒng)180可以被認(rèn)為是控制/監(jiān)測設(shè)備178的一部分?？刂破?72可以被配置為直接控制和監(jiān)測裝置100和/或通過控制/監(jiān)控設(shè)備178來控制和監(jiān)測裝置100。

控制器172可以包括數(shù)字處理器174和數(shù)字存儲(chǔ)器176。處理器174可以是例如數(shù)字處理器、計(jì)算機(jī)等，數(shù)字存儲(chǔ)器176可以是用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和機(jī)器可執(zhí)行指令(例如軟件、硬件、代碼等)作為非暫態(tài)數(shù)據(jù)或信號(hào)的數(shù)字存儲(chǔ)器。處理器174可以配置為根據(jù)在存儲(chǔ)器176中存儲(chǔ)的這樣的機(jī)器可執(zhí)行指令進(jìn)行操作。替代地或另外地，處理器174可以包括硬連線數(shù)字電路和/或模擬電路。因此，控制器172可以被配置為執(zhí)行這里所討論的任何方法(例如，圖8的方法800)、這種方法的步驟、功能、動(dòng)作等?？刂破?72或控制器172的任何部分有時(shí)在本文中被稱為“電路”或“多個(gè)電路”，而不管處理器174是否被配置為根據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器176中的機(jī)器可執(zhí)行指令進(jìn)行操作，和/或包括硬連線數(shù)字邏輯電路和/或模擬電路。

可控光投射系統(tǒng)180可以包括光源(例如，諸如高壓汞燈的汞燈、氙弧燈等)、空間光調(diào)制器(例如數(shù)字鏡器件(dmd)、微快門陣列系統(tǒng)(msa)、透射式液晶顯示器(lcd)、硅基液晶(lcos)器件、硅基鐵電液晶(flcos)、掃描激光器等)和將選擇的光模式引導(dǎo)到外殼102中的光路(例如，光學(xué)列)。例如，控制器172可以使光投射系統(tǒng)180將光的變化模式投射進(jìn)入到外殼102中。

除了包括可控光投影系統(tǒng)180之外，控制/監(jiān)測設(shè)備178可以包括多種不同類型的設(shè)備中的任何一種，這些設(shè)備用于控制或監(jiān)測微流體裝置100和用微流體裝置100執(zhí)行的方法。例如，設(shè)備178可以包括向微流體裝置100供電的電源(未示出)、為微流體裝置100提供流體介質(zhì)或從微流體裝置100接收流體介質(zhì)的流體介質(zhì)源(未示出)、用于控制外殼102中介質(zhì)的流量的流量控制器(未示出)、諸如用于捕獲外殼102內(nèi)部的圖像(例如微目標(biāo)的圖像)的光學(xué)裝置(未示出)等的圖像捕獲機(jī)構(gòu)(未示出)、用于將能量引導(dǎo)到外殼101中以激勵(lì)反應(yīng)的激勵(lì)機(jī)構(gòu)(未示出)等。

外殼102的全部或部分可以設(shè)置在電極160、電極162之間。例如，如圖所示，偏置電極160可以設(shè)置在蓋板150上，并且偏置電極162可以設(shè)置在基體110上。偏置電源164的示例包括交流(ac)電源。圖2-圖4示出了圖1的ek配置基體110的示例構(gòu)造200，其中電動(dòng)元件114被具體實(shí)現(xiàn)為晶體管結(jié)構(gòu)206，每個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)206包括橫向晶體管252和縱向晶體管254。因此，ek配置基體200可以代替圖1中的基體110和/或本文中的任何討論的基體。圖2中的基體200的外表面214相當(dāng)于圖1中的外殼102的內(nèi)表面112。外殼102中的流體介質(zhì)(未示出)可以直接在基體200的外表面214上，并且因此直接與外表面214的特征(諸如與通過邊界210中的開口208暴露的表面214的邊界210和區(qū)域202)等接觸。在圖2中，ek配置基體200被示為設(shè)置在偏置電極162上。

如圖所示，ek配置基體200可以包括晶體管結(jié)構(gòu)206的陣列，每個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)可以被激活以選擇性地將基體200的外表面214的單獨(dú)區(qū)域202連接到公共導(dǎo)體(例如支撐襯底204和/或偏置電極162)?？梢钥闯?，這可以基本上在該區(qū)域202之上暫時(shí)產(chǎn)生設(shè)置在外殼102中的外表面上的流體介質(zhì)(未示出)中的局部電動(dòng)力。設(shè)置在外殼102中的這樣的介質(zhì)(未示出)可以與區(qū)域202直接接觸。盡管在圖2中示出了晶體管結(jié)構(gòu)206的陣列是行和列的規(guī)則模式，但晶體管結(jié)構(gòu)206可以以包括不規(guī)則模式的其他模式設(shè)置。因此，晶體管結(jié)構(gòu)206的陣列可以是規(guī)則或不規(guī)則的陣列。

晶體管結(jié)構(gòu)206可以設(shè)置(例如擱置)在支撐層204上。介電邊界層210和電絕緣阻擋件212可物理上將晶體管結(jié)構(gòu)206分離。邊界層210可以設(shè)置在外表面214上，因此被認(rèn)為是外表面214的一部分。邊界層210可以提供相鄰晶體管之間的外部介電邊界，而且可以為晶體管結(jié)構(gòu)206單獨(dú)地提供開口208。阻擋件212可以從邊界層210延伸到支撐層204中，并物理地將基體200內(nèi)的相鄰晶體管結(jié)構(gòu)206分離。如圖所示，可以將開口208的尺寸設(shè)成使得邊界層210與晶體管結(jié)構(gòu)206的發(fā)射極區(qū)240的外側(cè)面246的外周邊疊置。在下文中，與發(fā)射極區(qū)240的周邊部分疊置的邊界層210的部分稱為疊置部分并在圖3a中標(biāo)記為256。邊界層210可以包括電介質(zhì)材料，其示例包括氧化硅。阻擋件212可以包括電絕緣材料。

如最好地在圖3a-圖3c中看到的，每個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)206可以包括發(fā)射極區(qū)240、基體區(qū)域230和集電極區(qū)220。如圖所示，發(fā)射極區(qū)240可以設(shè)置在基體區(qū)230中，基體區(qū)230可以設(shè)置在集電極區(qū)220中。阻擋件212可以從邊界結(jié)構(gòu)210充分延伸到基體200中以物理地將一個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)206的發(fā)射極區(qū)240、基體區(qū)230和集電極區(qū)220與相鄰的晶體管結(jié)構(gòu)206的發(fā)射極區(qū)240、基體區(qū)230和集電極區(qū)220分離。

如圖所示，發(fā)射極區(qū)240可以包括外側(cè)面246、內(nèi)側(cè)面244和縱向側(cè)面242，外側(cè)面包括外表面214的一部分，內(nèi)側(cè)面244與外側(cè)面246相對?；w200的外表面214的區(qū)域202可以是通過邊界210中的開口208暴露的發(fā)射極區(qū)240的外側(cè)面246的內(nèi)部部分。

基體區(qū)230和集電極區(qū)220可以包括橫向部分232、222和縱向部分234、224。如圖3a所示，基體區(qū)230的橫向部分232可以設(shè)置在發(fā)射極區(qū)240的橫向側(cè)面242和集電極區(qū)220的橫向部分222之間。集電極區(qū)220的橫向部分222可以設(shè)置在基體區(qū)230的橫向部分232和縱向部分234與阻擋件212之間，阻擋件212將晶體管結(jié)構(gòu)206與相鄰的晶體管結(jié)構(gòu)206分離。

基體區(qū)230的縱向部分234可以設(shè)置在發(fā)射極區(qū)240的內(nèi)側(cè)面244與集電極區(qū)220的縱向部分224之間。類似地，集電極區(qū)220的縱向部分224可以設(shè)置在基體區(qū)230的縱向部分234與支撐層204之間。

每個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)206可以包括多個(gè)晶體管。例如，晶體管結(jié)構(gòu)206可以包括橫向晶體管252(例如雙極結(jié)型晶體管)，該橫向晶體管252包括發(fā)射極區(qū)240、基體區(qū)230的橫向部分232和集電極區(qū)220的橫向部分222。當(dāng)激活時(shí)，前述的橫向晶體管252可以提供從發(fā)射極區(qū)240的外側(cè)面246(由此是基體200的外表面214的區(qū)域202)到支撐層204和偏置電極162的橫向傳導(dǎo)路徑270如下：橫向傳導(dǎo)路徑270可以是從發(fā)射極區(qū)240的外側(cè)面242通過發(fā)射極區(qū)240的橫向側(cè)面242進(jìn)入到基體區(qū)230的橫向部分232，并且通過基體區(qū)230的橫向部分232進(jìn)入到集電極區(qū)220的橫向部分222，通過集電極區(qū)220的橫向部分222再進(jìn)入到集電極區(qū)220的縱向部分224，通過集電極區(qū)220的縱向部分224進(jìn)入到支撐層204，通過支撐層204進(jìn)入到偏置電極162。

晶體管結(jié)構(gòu)206還可以包括縱向結(jié)型晶體管254(例如另一種雙極結(jié)型晶體管)，該縱向結(jié)型晶體管254可以包括發(fā)射極區(qū)240、基體區(qū)230的縱向部分234和集電極區(qū)220的縱向部分224。當(dāng)激活時(shí)，前述的縱向晶體管254可以提供從基體200的外表面214的區(qū)域202(包括發(fā)射極區(qū)240的外側(cè)面246)到支撐層204和偏置電極162的縱向傳導(dǎo)路徑272如下：縱向傳導(dǎo)路徑270可以從發(fā)射極區(qū)240的外側(cè)面246通過發(fā)射極區(qū)的內(nèi)側(cè)面244進(jìn)入到基體區(qū)230的縱向部分234，并且通過基體區(qū)230的縱向部分234進(jìn)入到集電極區(qū)220的縱向部分224，通過集電極區(qū)220的縱向部分224進(jìn)入到支撐層204，然后通過支撐層204進(jìn)入到偏置電極162。因此，當(dāng)激活時(shí)，晶體管結(jié)構(gòu)206可以提供通過橫向晶體管252的橫向傳導(dǎo)路徑270和通過縱向晶體管254的橫向傳導(dǎo)路徑274，從基體200的外表面214的區(qū)域202(包括發(fā)射極區(qū)240的外側(cè)面246)到支撐層204和偏置電極162?？梢钥吹降氖?，支撐層204和偏置電極162可以是導(dǎo)電的，并且兩者之一或兩者都是公共導(dǎo)體的示例。

基體200可以包括半導(dǎo)體襯底。例如，基體200可以包括硅襯底、砷化鎵襯底等。支撐層204、集電極區(qū)220、基體區(qū)230和發(fā)射極區(qū)240可以包括半導(dǎo)體襯底的摻雜區(qū)域。例如，支撐層204、集電極區(qū)220和發(fā)射極區(qū)240可以摻雜有第一類型的摻雜劑，并且基體區(qū)230可以摻雜有相反類型的摻雜劑。因此，例如，支撐層204、集電極區(qū)220和發(fā)射極區(qū)240可以摻雜有n型摻雜劑，基體區(qū)230可以摻雜有p型摻雜劑。作為另一示例，支撐層204、集電極區(qū)220和發(fā)射極區(qū)24可以摻雜有p型摻雜劑，基體區(qū)230可以摻雜有n型摻雜劑。

摻雜相同類型摻雜劑的區(qū)域可以摻雜不同濃度的摻雜劑。例如，支撐層204、集電極區(qū)220和/或發(fā)射極區(qū)240中的一個(gè)或多個(gè)可以被摻雜為所稱的n⁺區(qū)域，這些區(qū)域中的其它一個(gè)或多個(gè)區(qū)域被摻雜為n區(qū)域，其中⁺表示n型摻雜劑的濃度更大。類似地，如果支撐層204、集電極區(qū)220和發(fā)射極區(qū)240是p型摻雜的，這些區(qū)域中的一個(gè)或多個(gè)可以被摻雜為p⁺區(qū)域。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，n⁺和n^-摻雜區(qū)域可以包括p型摻雜劑，倘若n型摻雜劑比p型摻雜劑的量大得多，并且支配該區(qū)域的整體電特性。類似地，p⁺和p^-摻雜區(qū)域可以包括n型摻雜劑，倘若p型摻雜劑比n型摻雜劑的量大得多，并且支配該區(qū)域的整體電特性。n摻雜劑可以是負(fù)載流子(例如電子)的任何來源。合適的n或n⁺摻雜劑的示例包括磷、砷、銻等。p摻雜劑可以是負(fù)載流子(例如空穴)的任何來源。合適的p或p⁺摻雜劑的示例包括硼、鋁、鈹、鋅、鎘、銦等。

支撐層204可以是重?fù)诫s的，例如是n⁺區(qū)域，其電阻率在約0.025歐姆·厘米至約0.050歐姆·厘米之間。集電極區(qū)220和/或發(fā)射極區(qū)240可以是輕摻雜的，例如是n區(qū)域，其電阻率在約5歐姆·厘米至約10歐姆·厘米之間?？蛇x地，發(fā)射極區(qū)240可以是重?fù)诫s的。例如，發(fā)射極區(qū)240的摻雜密度可以在大約10¹⁸cm^-3至大約10²¹cm^-3的范圍中?；w區(qū)230的摻雜密度可以在大約10¹⁶cm^-3至大約10¹⁸cm^-3的范圍中。提供的前述數(shù)值和范圍僅是示例性的，而不是限制性的。

圖4確定基體200的某些尺寸。示出的尺寸的合適大小的示例包括以下。邊界210的厚度402可以在大約750nm與大約2000nm之間，或者大約750nm與850nm之間。在發(fā)射極區(qū)240的周邊之上的邊界210的疊置部分256的長度404可以在大約10nm與大約200nm之間。集電極區(qū)220的橫向部分222的寬度406可以是如下：在大約100nm與大約1000nm之間，或者在大約600nm與大約750nm之間?；w區(qū)230的橫向部分232的寬度410可以在大約10nm與大約400nm之間，或者在大約200nm與大約300nm之間。發(fā)射極區(qū)240的厚度434可以是如下：在大約10nm與大約500nm之間，或者在大約50nm與大約150nm之間?；w區(qū)230的縱向部分234的厚度430相對于橫向部分232的寬度410可以是如下任意一種：大于或等于、大2倍至4倍、大3倍至4倍或大3.5倍。集電極區(qū)220的縱向部分224的厚度426相對于橫向部分222的寬度406可以是如下任意一種：大于或等于、大2倍至10倍、大4倍至8倍或大6倍?；w區(qū)230的縱向部分234的厚度434可以比發(fā)射極區(qū)240的厚度434大6倍至12倍。集電極區(qū)220的縱向部分224的厚度426可以比基體區(qū)230的縱向部分234的厚度430大3倍至6倍。提供的前述數(shù)值和范圍僅是示例性的，而不是限制性的。

從邊界210進(jìn)入到基體200的阻擋件212的縱向長度414可以是如下：在大約2000nm與11000nm之間，或者比發(fā)射極區(qū)240、基體區(qū)230的縱向部分234和集電極區(qū)220的縱向部分224的組合厚度434、430和426大至少10％。阻擋件212的節(jié)距(例如，相鄰阻擋件212的縱向中心軸之間的距離)(也就是晶體管結(jié)構(gòu)206的節(jié)距)可以是如下：在大約1000nm與大約20000nm之間，在大約8000nm與大約12000nm之間，或者在大約5000nm與大約10000nm之間。阻擋件212的寬度422可以在大約100nm與大約1000nm之間。提供的前述數(shù)值和范圍僅是示例性的，而不是限制性的。

在圖2至圖4中示出的ek配置基體200是示例性的并且可以考慮變化。例如，在一個(gè)或多個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)206中，區(qū)域240可以是集電極區(qū)域，區(qū)域220可以是發(fā)射極區(qū)域。作為另一示例，橫向晶體管252和/或縱向晶體管254中的一個(gè)或兩個(gè)可以是結(jié)型晶體管之外的其他類型的晶體。橫向晶體管252和/或縱向晶體管254中的一個(gè)或兩個(gè)可以是場效應(yīng)晶體管。圖5和圖6示出其他變化的示例。

圖5示出了多個(gè)微流體裝置502、504(示出了兩個(gè)但是可以有更多)，其中的每一個(gè)可以類似于圖1的裝置100，用圖2至圖4的基體200代替基體110。如圖所示，微流體裝置502、504可以是不同的并且互相分離，但是共用同一公共電連接器512，另外，公共電連接器512可以類似于圖1的偏置電極162。

圖6描繪了微流體裝置600，該微流體裝置600包括基體602，基體602包括互相電絕緣的多個(gè)部分604、606。基體602的第一部分604可以類似圖2至圖4中的基體200，包括被阻擋件212分離的晶體管結(jié)構(gòu)206的陣列。第二部分606也可以類似基體200，包括被另一阻擋件212分離的其它晶體管結(jié)構(gòu)206的陣列。盡管部分604、606是基體602的一部分，但是部分604、606可以例如通過電絕緣分離件608互相電絕緣。如圖所示，第一部分604包括連接到第一部分604的晶體管結(jié)構(gòu)206因此被第一部分604的晶體管結(jié)構(gòu)206共用的第一公共電導(dǎo)體612，但是第一公共電導(dǎo)體612沒有連接到第二部分606的晶體管結(jié)構(gòu)206因此不被第二部分606的晶體管結(jié)構(gòu)206共用。類似地，第二部分606包括連接到第二部分606的晶體管結(jié)構(gòu)206因此被第二部分606的晶體管結(jié)構(gòu)206共用的第二公共電導(dǎo)體614，但是第二公共電導(dǎo)體614沒有連接到第一部分604的晶體管結(jié)構(gòu)206因此不被第一部分604的晶體管結(jié)構(gòu)206共用。

圖7示出圖1的裝置100的局部剖視側(cè)視圖，其中圖2至圖4的ek配置基體200代替基體110。示出的微目標(biāo)702設(shè)置在通道142中的流體介質(zhì)742中。如圖所示，晶體管結(jié)構(gòu)206b中的一個(gè)可以被激活，使其橫向晶體管252和縱向晶體管254導(dǎo)通。這會(huì)導(dǎo)致沿著橫向電流路徑270(如圖3所示)的橫向電流724和沿著縱向電流路徑272(也在圖3a中示出)的縱向電流722。這可以引起偏置電極160與激活的晶體管結(jié)構(gòu)206b的發(fā)射極區(qū)240的外側(cè)面246之間的局部不均勻電場714。不均勻電場714可以通常在基體200的表面214的區(qū)域202上方的外殼中對應(yīng)于激活的晶體管結(jié)構(gòu)206b的外側(cè)面246產(chǎn)生局部電動(dòng)力706(例如dep力)。

橫向電流724和縱向電流722的組合可以增強(qiáng)電動(dòng)力706的強(qiáng)度超過僅有電流722、724中的一個(gè)所產(chǎn)生的力。認(rèn)為橫向電流724可以將電動(dòng)力706增加至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％或更多，超過僅由縱向電流產(chǎn)生的電動(dòng)力。在一些實(shí)施例中，橫向電流724可以至少比縱向電流722大至少1.5倍。

不均勻電場714所產(chǎn)生的力706可以是排斥力(如圖7所示)，它可以足夠強(qiáng)，以將附近的一個(gè)微目標(biāo)702從激活的晶體管結(jié)構(gòu)206b推離，例如推到未被激活的晶體管結(jié)構(gòu)206b?？蛇x地，雖然在圖7中未示出，但是由不均勻電場714產(chǎn)生的力706可以是將微目標(biāo)702拉到不均勻電場714的吸引力。力706是排斥力或吸引力取決于很多參數(shù)，包括介質(zhì)742的電導(dǎo)率、偏置電力(例如由偏置電源164(參見圖1)提供的)的頻率等。

晶體管結(jié)構(gòu)206可以配置為以許多方式中的任何方式被激活。例如，晶體管結(jié)構(gòu)206可以通過激活其基極區(qū)域230而被激活，這可導(dǎo)致上述的電流722、724。在一些實(shí)施例中，晶體管結(jié)構(gòu)206可以是光電晶體管結(jié)構(gòu)，其配置為通過被引導(dǎo)到基極區(qū)域230上的光束而被激活。例如，如圖7所示，晶體管結(jié)構(gòu)206b可以通過將光束712引導(dǎo)到其基體區(qū)域230的橫向部分232上而被激活。替代地或另外地，晶體管結(jié)構(gòu)206b可以通過將光束(未示出)引導(dǎo)到其基體區(qū)域230的縱向部分232上而被激活。偏置電極160和蓋板150可以基本上對光透明或處于為光束(例如712)提供路徑的位置。邊界201的厚度可以足夠薄以允許光束712穿透到基體區(qū)230的橫向部分232，和/或發(fā)射極區(qū)240的厚度可以足夠薄以允許光束穿透到基體區(qū)230的縱向部分234。以上提供了邊界210和發(fā)射極區(qū)240的合適厚度的示例。

還如圖7所示，在沒有光束的情況下，晶體管結(jié)構(gòu)206a未被激活。因此，在晶體管結(jié)構(gòu)206的陣列中晶體管結(jié)構(gòu)206可以單獨(dú)通過將單獨(dú)的光束712引導(dǎo)到晶體管結(jié)構(gòu)206的基體區(qū)230上被激活，通過移除光束712而被去激活。如上所述，控制器172可以控制和改變由可控光投影系統(tǒng)180引導(dǎo)至外殼102中的光的模式，由此控制和改變類似圖7中的晶體管結(jié)構(gòu)206而配置的ek元件114的相應(yīng)激活和模式。

可選地，一個(gè)或多個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)206可以配置成以光之外的其他方式被激活。例如，可以將各個(gè)電引線(未示出)提供到一個(gè)或多個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)206的基體區(qū)230，一個(gè)或多個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)206可以通過將激活信號(hào)通過引線施加到基體區(qū)230而被激活，通過去除激活信號(hào)而被去激活。

圖8是將微目標(biāo)(類似702)從一個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)206移動(dòng)到另一個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)206的方法800的示例。在步驟802中，晶體管結(jié)構(gòu)被激活。例如，如圖7所示，晶體管結(jié)構(gòu)206b可以如上所述被激活(例如采用光束712)。在步驟804中，激活的晶體管結(jié)構(gòu)(例如圖7中的206b)引起橫向電流和縱向電流(例如圖7中的722、724)，它們基本上在激活的晶體管結(jié)構(gòu)上方產(chǎn)生局部不均勻電場(例如714)。在步驟806中，不均勻電場可以引起對附近的微目標(biāo)的電動(dòng)力(例如圖7中的706)，足以將微目標(biāo)移動(dòng)到所述力，或遠(yuǎn)離所述力，同樣如上所述。例如，如圖7所示，力706可以是將微目標(biāo)702從激活的晶體管結(jié)構(gòu)206b推到相鄰的未激活的晶體管結(jié)構(gòu)206a的排斥力。

如上所述，圖1中的電動(dòng)元件114可以分別被配置為晶體管結(jié)構(gòu)206。可以通過重復(fù)步驟802至步驟806將微目標(biāo)(例如類似圖7中的702)從電動(dòng)元件114移動(dòng)到電動(dòng)元件114，以按需求以移動(dòng)外殼102中的微目標(biāo)702的模式選擇性地激活和去激活電動(dòng)元件114中的多個(gè)。盡管未示出，電動(dòng)元件114的模式可以同時(shí)被激發(fā)以在所需的方向推動(dòng)微目標(biāo)。

微目標(biāo)702可以是任何類型的無生命微目標(biāo)或生物微目標(biāo)。例如，微目標(biāo)702可以是微珠(例如直徑在大約1μm與50μm之間的聚苯乙烯珠或玻璃珠)、微柱等。生物微目標(biāo)的示例包括細(xì)胞，諸如sp2、hela細(xì)胞或jurkat細(xì)胞等，以及胚胎、精子、卵母細(xì)胞等。

在一些實(shí)施例中，流體介質(zhì)742可以具有大約10ms/m與大約2s/m之間的電導(dǎo)率。流體介質(zhì)的示例包括鹽溶液(例如pbs等)和細(xì)胞培養(yǎng)介質(zhì)(例如rpmidmem等)。方法900可以包括將介質(zhì)742保持在約5℃與約55℃之間的溫度。

可以由偏置電源164提供到偏置電極160、162的偏置電力的示例包括以下。峰值電壓在大約1vppk與大約50vppk之間的和/或頻率在大約100khz與大約10mhz之間的交流(ac)偏置電力。偏置電力可以是方波形、正弦波形或三角波形。光束712可以具有大約0.1w/cm²與大約1000w/cm²之間的強(qiáng)度。

圖9的方法900示出了制造圖2至圖4中示出的ek配置基體200的示例。圖10至圖16示出在方法900中生產(chǎn)的中間結(jié)構(gòu)的示例。

在步驟902中，方法900可以獲得包括摻雜支撐層的半導(dǎo)體襯底。圖10示出包括摻雜支撐層1002的半導(dǎo)體襯底1000的示例。襯底1000的外表面在圖10至圖16中以1006標(biāo)記。半導(dǎo)體襯底1000可以包括上述確認(rèn)的用于基體200的任意半導(dǎo)體材料?？梢钥吹降氖?，摻雜支撐層1002可以基體200中支撐層204的基礎(chǔ)，并且可以因此摻雜任意材料，并且根據(jù)上述確認(rèn)的用于支撐層204的任意參數(shù)摻雜?？蛇x地，可以在步驟902獲得襯底1000而無需摻雜支撐層1002，可以在執(zhí)行方法900的方法期間或者在執(zhí)行方法900之后形成摻雜支撐層1002。

在步驟904中，方法900可以形成襯底中的集電極摻雜層，該集電極摻雜層可以摻雜有與摻雜支撐層相同類型的摻雜劑。圖11示出在襯底1000中形成緊鄰摻雜支撐層1002的集電極摻雜層1102。集電極摻雜層1102可以摻雜有任意的材料，并且根據(jù)以上確認(rèn)的用于集電極區(qū)220的任意參數(shù)摻雜。

在步驟906中，方法900可以在步驟902中獲得的襯底中形成電絕緣阻擋件212(參見圖2至圖4)。如圖12a和12b所示，溝槽1202可以形成在襯底1000中，從外表面1006穿過集電摻雜區(qū)1102進(jìn)入到摻雜支撐層1002。襯底1000被溝槽1202包圍(例如圍繞)的部分限定出要形成晶體管結(jié)構(gòu)206(參見圖2至圖4)的晶體管結(jié)構(gòu)位置1206。由此，可以在襯底1000中的需要晶體管206的位置周圍形成溝槽1202。還如圖12a和圖12b所示，溝槽1202可以填充有電絕緣材料1204。

在步驟908中，方法900可以在襯底上形成掩模，掩模在晶體管結(jié)構(gòu)位置處具有開口。圖13a和圖13b示出在襯底1000的表面1006上形成具有開口1304的掩模1302。如圖所示，掩模1302可以具有厚度1312，每個(gè)開口1304可以小于其對應(yīng)的晶體管結(jié)構(gòu)位置1206，使得掩模1302與溝槽1202疊置，并且從溝槽1202向晶體管結(jié)構(gòu)位置1206中延伸距離1306。在圖13a和圖13b中，開口1304的尺寸以1314和1316標(biāo)記。

可以看出，掩模1302起到掩模的作用，通過該掩模將在每個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)位置1206處形成基體區(qū)230和發(fā)射極區(qū)240。在一些實(shí)施例中，前述的就是掩模1302的僅有的功能，在執(zhí)行步驟910和步驟912之后去除掩模。在另一些實(shí)施例中，掩模1302也是邊界210。在這樣的實(shí)施例中，掩模1302可以包括任意的材料并且可以具有以上確認(rèn)的用于邊界201的任意尺寸和參數(shù)。可以在步驟908形成具有這些尺寸和參數(shù)的掩模1302。可選地，可以在步驟908形成具有不同參數(shù)的掩模1302，然后在執(zhí)行步驟910、912之后進(jìn)行修改以具有邊界210的期望尺寸和參數(shù)。例如，可也在步驟908中以有助于執(zhí)行步驟910的厚度形成掩模1302。在執(zhí)行步驟910和步驟912之后，可以將厚度1312減小到邊界210的所需厚度402(參見圖4)。

在步驟910中，方法900可以通過在晶體管位置處的掩模中的開口形成集電極摻雜層中的基極摻雜區(qū)。圖14示出在晶體管位置1206處的集電極摻雜層1102中形成基極摻雜區(qū)1402的示例?？梢钥刂茡诫s方法的參數(shù)使得從襯底1000的表面106到集電極層1102的基極摻雜區(qū)1402的深度1414是圖4中示出的所需尺寸430和434的總和。類似地，可以控制摻雜方法的參數(shù)使得在掩模1302下方的基極摻雜區(qū)1402的下凹部(underlap)1412是圖4中示出的所需尺寸410和404的總和。在步驟910中的摻雜可以用任意材料并且根據(jù)以上確認(rèn)的用于晶體管結(jié)構(gòu)206的基體區(qū)230的任意參數(shù)摻雜。

在步驟912中，方法900可以通過在晶體管位置處的掩模中的開口形成基極摻雜區(qū)中的發(fā)射極摻雜區(qū)。圖15示出在基極摻雜區(qū)1402中形成發(fā)射極摻雜區(qū)1502的示例。可以控制摻雜方法的參數(shù)使得從襯底1000的表面106到基極摻雜區(qū)1402的發(fā)射極摻雜區(qū)1502的深度1514是圖4中示出的所需尺寸434。類似地，可以控制摻雜方法的參數(shù)使得在掩模130下方的發(fā)射極摻雜區(qū)1502的下凹部1512是圖4中的所需尺寸404。在步驟912中的摻雜可以用任意材料并且根據(jù)以上確認(rèn)的用于晶體管結(jié)構(gòu)206的發(fā)射極區(qū)240的任意參數(shù)摻雜。

在步驟914中，可以提供邊界210。如上所述，掩模1302可以用作邊界210，在這種情況下，掩模1302可以根據(jù)需要被修改并且保留在原處作為掩模210。否則，作為步驟914的一部分，可以去除掩模1302并且可以在襯底的外表面1006上形成邊界210。

圖16示出作為方法900的結(jié)果在晶體管位置1206中的一個(gè)處形成的晶體管結(jié)構(gòu)206(參見圖2至圖4)。填充溝槽1202是阻擋件212。摻雜支撐層1002是支撐層202。減去基極摻雜區(qū)1402和發(fā)射極摻雜區(qū)1502的填充溝槽1202之間的集電極摻雜層1102是集電極區(qū)220?；鶚O摻雜區(qū)1402減去發(fā)射極摻雜區(qū)1502是基體區(qū)230，發(fā)射極摻雜區(qū)域1502是發(fā)射極區(qū)240。圖10-圖16僅示出通過方法900在襯底1000中形成晶體管結(jié)構(gòu)206的許多晶體管位置1206中之一。因此，可以通過方法900在襯底1000上形成許多這樣的晶體管結(jié)構(gòu)206。例如，通過方法900在襯底1000上形成可以彼此相鄰(例如行列陣列)的多個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)206。

盡管已經(jīng)在本說明書中描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例和應(yīng)用，但是這些實(shí)施例和應(yīng)用僅是示例性的，可以有很多變化。