專利名稱：一種制作單根納米線微電極的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種使用裸金屬網(wǎng)作為掩膜，制備用于測量單根納米線電學(xué)性能電極的方法。發(fā)明背景 電輸運(yùn)性能是ー維納米材料的研究重點之一，如何簡單方便的測量單根納米線的電學(xué)性能一直是人們追求的目標(biāo)?，F(xiàn)在測量單根納米線電學(xué)性能的方法分兩大類。第一類是利用高精度機(jī)械臂控制的金屬針尖(一般是鎢探針)接觸ー維材料的兩端，在兩探針間加電壓測電流；第二類是利用光刻或者納米掩膜方法，在納米線兩端制備電扱。對于第一類方法，需要在電子顯微鏡中操縱精度較高的機(jī)械臂來完成，所需的設(shè)備較復(fù)雜且無法保證探針尖與納米線之間的歐姆接觸。第二類方法中，光刻法制備電極是現(xiàn)在用于測量納米材料電學(xué)性能的主流方法，因為該方法不僅可以制備兩電極，還可以制備四電極以消除接觸電阻的影響，但是該方法需要昂貴的設(shè)備和材料。納米掩膜方法制備電極相對光刻法來說操作相對簡單，但是，其掩膜也是需要用光刻來制備。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供用于測量單根納米線電學(xué)性能的微電極的制作方法。本發(fā)明方法是將裸金屬網(wǎng)和不銹鋼網(wǎng)依次置于分散有單根納米線的襯底之上作為掩膜，使用磁控濺射或其他蒸鍍金屬的方法，在襯底上沉積金屬，由于掩膜的限制，只會在襯底部分區(qū)域鍍到金屬，以此作為電極測量相應(yīng)ー維納米材料的電輸運(yùn)性能。本發(fā)明方法的具體步驟是
步驟(I).將納米線擴(kuò)散在酒精中，超聲分散后將分散有納米材料的酒精滴加或旋涂到襯底表面，酒精揮發(fā)后，納米線即分散到襯底表面。步驟(2).將金屬網(wǎng)置于襯底表面，納米線分布在襯底表面與金屬網(wǎng)之間，然后將不銹鋼網(wǎng)覆在金屬網(wǎng)上；襯底、金屬網(wǎng)和不銹鋼網(wǎng)組成電極制作構(gòu)件，其中金屬網(wǎng)作為掩膜，不銹鋼網(wǎng)壓在金屬網(wǎng)上，保證金屬網(wǎng)與襯底的充分接觸。由于金屬網(wǎng)硬度較差容易彎曲，不易與襯底緊密接觸，所以用不銹鋼網(wǎng)壓在上方使其與襯底更緊密的接觸，最大程度的減少金屬鍍膜時金屬原子的擴(kuò)散，提高制備得到的電極質(zhì)量。所述的金屬網(wǎng)為100 5000目無碳膜支撐的裸金屬網(wǎng)；
所述的不銹鋼網(wǎng)的網(wǎng)孔是邊長為10 200微米的正方形微孔，微孔深度為10 1000微米，不銹鋼網(wǎng)的肋寬為5 50微米；不銹鋼網(wǎng)的肋寬即相鄰兩個微孔的間隔長度。步驟(3).在電極制作構(gòu)件上表面進(jìn)行金屬鍍膜，金屬膜厚度控制為50 500納米，金屬膜附著在不銹鋼網(wǎng)表面、部分金屬網(wǎng)表面、部分納米線表面以及部分襯底表面。在電極制作構(gòu)件上表面進(jìn)行金屬鍍膜的方法采用磁控濺射方法、電子束蒸發(fā)方法或熱蒸發(fā)方法。步驟(4).依次取下不銹鋼網(wǎng)和金屬網(wǎng)，大量正方形的金屬膜方塊在襯底上呈矩陣分布，利用電子顯微鏡在襯底上搜索兩端分別在相鄰兩個金屬膜方塊下的納米線，將該相鄰兩個金屬膜方塊作為該納米線的兩個電扱。由于金屬網(wǎng)網(wǎng)格的限制作用，只有在未被網(wǎng)格線遮擋的部分才會沉積到金屬。納米線無序的分布在襯底上，如果得到的兩個金屬膜方塊恰好位于同一跟納米線兩端，則這兩個電極即可用來測量該納米線的電學(xué)性能。本發(fā)明制備單根納米線微電極的步驟少，操作簡單，所用掩膜為廉價的金屬網(wǎng)和不銹鋼網(wǎng)，可重復(fù)使用，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，免去了光刻法制備電極所需的繁瑣步驟和昂貴成本。由于通過本方法可以在分散有納米線的襯底上制備得到大量周期性分布的高質(zhì)量金屬膜方塊，一 次電極制備，可以搜索得到很多兩端分別在相鄰兩個金屬膜方塊下的納米線，從而測量多根納米線的電輸運(yùn)性能，提高實驗的可重復(fù)性和可信度。
圖I為本發(fā)明方法制得的單根納米線微電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式ー種制作單根納米線微電極的方法，具體步驟如下
步驟(I).將納米線擴(kuò)散在酒精中，超聲分散后將分散有納米材料的酒精滴加或旋涂到襯底表面，酒精揮發(fā)后，納米線即分散到襯底表面；
步驟(2).將金屬網(wǎng)置于襯底表面，納米線分布在襯底表面與金屬網(wǎng)之間，然后將不銹鋼網(wǎng)覆在金屬網(wǎng)上；襯底、金屬網(wǎng)和不銹鋼網(wǎng)組成電極制作構(gòu)件；
所用的金屬網(wǎng)為1000目無碳膜支撐的裸金屬網(wǎng)；
所用的不銹鋼網(wǎng)的網(wǎng)孔是邊長為50微米的正方形微孔，微孔深度為100微米，不銹鋼網(wǎng)的肋寬為20微米；
步驟(3).在電極制作構(gòu)件上表面進(jìn)行金屬鍍膜，所鍍金屬膜厚度為100納米，金屬膜附著在不銹鋼網(wǎng)表面、部分金屬網(wǎng)表面、部分納米線表面以及部分襯底表面；
步驟(4).依次取下不銹鋼網(wǎng)和金屬網(wǎng)，如圖I所示，大量正方形的金屬膜方塊2在襯底I上呈矩陣分布，利用電子顯微鏡在襯底I上搜索兩端分別在相鄰兩個金屬膜方塊下的納米線3，將該相鄰兩個金屬膜方塊4-1和4-2作為該納米線3的兩個電扱。在電極制備完成之后，在掃描電子顯微鏡中，控制兩根鎢探針分別接觸兩電極即可測定納米線的電學(xué)性能，有必要時亦可加入背電極形成三電極用以測定場效應(yīng)特性。步驟⑵中所用的金屬網(wǎng)還可以采用100目、200目、500目、1500目、2000目、3000目、4000目或5000目無碳膜支撐的裸金屬網(wǎng)，電極的具體制作步驟與前述實施例相同。步驟⑵中所用的不銹鋼網(wǎng)還可以采用網(wǎng)孔邊長20微米、網(wǎng)孔孔深50微米、肋寬10微米的不銹鋼網(wǎng)，或網(wǎng)孔邊長10微米、網(wǎng)孔孔深10微米、肋寬5微米的不銹鋼網(wǎng)，或網(wǎng)孔邊長100微米、網(wǎng)孔孔深300微米、肋寬30微米的不銹鋼網(wǎng)，或網(wǎng)孔邊長150微米、網(wǎng)孔孔深500微米、肋寬40微米的不銹鋼網(wǎng)，或網(wǎng)孔邊長200微米、網(wǎng)孔孔深1000微米、肋寬50微米的不銹鋼網(wǎng)，電極的具體制作步驟與前述實施例相同。步驟(3)中在電極制作構(gòu)件上表面進(jìn)行金屬鍍膜，所鍍金屬膜厚度還可以是50納米、150納米、200納米、250納米、300納米、400納米或500納米，電極的具體制作步驟與前述實施例相同。
在 電極制作構(gòu)件上表面進(jìn)行金屬鍍膜的方法可以采用磁控濺射方法、電子束蒸發(fā)方法或熱蒸發(fā)方法。
權(quán)利要求
1.一種制作單根納米線微電極的方法，其特征在于該方法的具體步驟是 步驟(I).將納米線擴(kuò)散在酒精中，超聲分散后將分散有納米材料的酒精滴加或旋涂到襯底表面，酒精揮發(fā)后，納米線即分散到襯底表面； 步驟(2).將金屬網(wǎng)置于襯底表面，納米線分布在襯底表面與金屬網(wǎng)之間，然后將不銹鋼網(wǎng)覆在金屬網(wǎng)上；襯底、金屬網(wǎng)和不銹鋼網(wǎng)組成電極制作構(gòu)件； 所述的金屬網(wǎng)為100 5000目無碳膜支撐的裸金屬網(wǎng)； 所述的不銹鋼網(wǎng)的網(wǎng)孔是邊長為10 200微米的正方形微孔，微孔深度為10 1000微米，不銹鋼網(wǎng)的肋寬為5 50微米； 步驟(3).在電極制作構(gòu)件上表面進(jìn)行金屬鍍膜，金屬膜厚度控制為50 500納米；步驟(4).依次取下不銹鋼網(wǎng)和金屬網(wǎng)，大量正方形的金屬膜方塊在襯底上呈矩陣分布，利用電子顯微鏡在襯底上搜索兩端分別在相鄰兩個金屬膜方塊下的納米線，將該相鄰兩個金屬膜方塊作為該納米線的兩個電極。
2.如權(quán)利要求I所述的一種制作單根納米線微電極的方法，其特征在于步驟(3)中在電極制作構(gòu)件上表面進(jìn)行金屬鍍膜的方法采用磁控濺射方法、電子束蒸發(fā)方法或熱蒸發(fā)方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制作單根納米線微電極的方法?，F(xiàn)有方法所需的設(shè)備較復(fù)雜，制作成本高。本發(fā)明方法是將裸金屬網(wǎng)和不銹鋼網(wǎng)依次置于分散有單根納米線的襯底之上作為掩膜，使用磁控濺射或其他蒸鍍金屬的方法，在襯底上沉積金屬，由于掩膜的限制，只會在襯底部分區(qū)域鍍到金屬，利用電子顯微鏡在襯底上搜索兩端分別在相鄰兩個金屬膜方塊下的納米線，將該相鄰兩個金屬膜方塊作為該納米線的兩個電極。本發(fā)明方法可以廉價和方便的制備金屬電極，適用范圍廣，且作為掩膜的裸金屬網(wǎng)和不銹鋼網(wǎng)可以重復(fù)利用。
文檔編號G01N27/30GK102621201SQ201210068469
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月15日
發(fā)明者方彥俊, 沙健, 王業(yè)伍, 顧林 申請人:浙江大學(xué)