一種大面積氧化鋅納微發(fā)電機的制造方法
【專利摘要】一種大面積ZnO納微發(fā)電機的制造方法，在襯底上沉積Au電極；旋涂光刻膠，形成Y方向的光刻膠納微米線結(jié)構(gòu)；通過離子束刻蝕刻蝕掉沒有光刻膠保護的Au電極材料，然后沉積硬掩膜材料氧化鋁，刻蝕掉側(cè)壁的氧化鋁材料，以暴露光刻膠；用丙酮剝離掉光刻膠及上面的Al2O3，利用溶膠凝膠法沉積ZnO薄膜；用離子束刻蝕和丙酮進行光刻膠剝離形成ZnO納米線；旋涂光刻膠，經(jīng)曝光和成型后露出兩端的ZnO納米線；利用電子束蒸發(fā)沉積Pt電極；用丙酮剝離掉光刻膠，刻蝕去除Al2O3，壓電納米發(fā)電機結(jié)構(gòu)；暴露壓電納米發(fā)電機到振動源，產(chǎn)生壓電轉(zhuǎn)換和納微壓電發(fā)電。達到低成本、高機械能-電能轉(zhuǎn)化納米發(fā)電機的大面積可控生產(chǎn)和加工。
【專利說明】一種大面積氧化鋅納微發(fā)電機的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米材料與納米器件制造領(lǐng)域，具體涉及一種大面積氧化鋅納微發(fā)電機的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]壓電納米發(fā)電是傳感網(wǎng)中傳感器微電源的解決方案?；瘜W(xué)合成的氧化鋅豎直壓電納米線，能將振動機械能轉(zhuǎn)化成電能，實現(xiàn)峰值電壓I. 26 V和峰值功率2. 7 mff/cm3的輸出。壓電納米線的優(yōu)勢是高靈敏度，能夠從足夠小的天然資源中提取能源。雖然在其他非氧化鋅納米線上同樣能觀察到大的壓電電勢，但是同時具有半導(dǎo)體以及壓電特性的氧化鋅納米線能完成機械能到電能的高效轉(zhuǎn)變。常規(guī)的壓電材料，如PZT等，通常為絕緣體。盡管將它們彎曲或壓縮也能產(chǎn)生電勢變化，但由于它們無法與金屬形成具有單向?qū)щ娦再|(zhì)的肖特基壘，因而無法完成電荷積累到釋放這一轉(zhuǎn)變的充放電過程。
[0003]制備C-軸擇優(yōu)取向的高質(zhì)量ZnO納米線是獲得高輸出壓電勢的關(guān)鍵。在目前化學(xué)方法合成的ZnO納米線中不能產(chǎn)生高質(zhì)量的具有C-軸擇優(yōu)取向的ZnO。同樣用化學(xué)方法直接合成的ZnO納米線僅有40%的納米線能對外輸出電壓,這意味約60%的納米線在化學(xué)制造過程中喪失功能，必須探索新的材料合成方法來提高納米線的成品率。真空物理制備方法如高等離子能量的激光物理沉積（PLD)和磁控濺射可用來制備ZnO。PLD高的等離子體能量可提高原子沿襯底表面的遷移能，薄膜從而擇優(yōu)選澤C-軸方向生長但是沉積面積小。磁控濺射能實現(xiàn)大面積壓電材料的制備但設(shè)備昂貴。因此需要新的大面積、高質(zhì)量的壓電薄膜沉積和納米線形成方法以實現(xiàn)集成納米發(fā)電機低成本的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供一種大面積氧化鋅納微發(fā)電機的制造方法，該方法利用溶膠凝膠法先制備得C-軸擇優(yōu)取向的高質(zhì)量大面積ZnO薄膜，然后結(jié)合微納結(jié)構(gòu)制造技術(shù)制造氧化鋅納微發(fā)電機，利用薄膜的化學(xué)合成的溶膠凝膠法來沉積大面積ZnO薄膜和從上到下（Top-down)微納加工技術(shù)來人工制造ZnO納米線，能極大的提高納米線的成品率，從而達到低成本、高機械能-電能轉(zhuǎn)化納米發(fā)電機的大規(guī)模、大面積可控生產(chǎn)和加工。
[0005]本發(fā)明的采用的技術(shù)手段為：
溶膠凝膠法制備大面積ZnO薄膜，包括如下步驟：
1)溶膠溶液的配制：將二水合醋酸鋅與乙二醇甲醚混合，再加入乙醇胺，60°C攪拌2小時，然后在室溫下陳化24小時，得到溶膠溶液；其中二水合醋酸鋅與乙醇胺的摩爾比為I: 1-3, 二水合醋酸鋅與乙二醇甲醚混合，得到的二水合醋酸鋅的乙二醇甲醚溶液，濃度為
O.35——O. 85 mol/L ；
2)襯底的清洗：將襯底(半導(dǎo)體，玻璃，金屬，高分子等）用丙酮溶液在超聲清洗器中清洗30min，再用乙醇超聲30min，再去離子水超聲15min，然后再用HF :去離子水=1 ：10 (體積比）配制的稀氫氟酸溶液浸泡襯底lOmin，去離子水沖洗干凈，放入無水乙醇中保存； 3)涂膜:設(shè)置好旋涂速度和旋涂時間，低速500rpm旋轉(zhuǎn)8s，高速旋轉(zhuǎn)3000rpm旋轉(zhuǎn)30s，將襯底通過真空吸附在襯底臺上，在低轉(zhuǎn)速時滴加溶膠溶液旋轉(zhuǎn)，使溶膠溶液均勻涂覆在襯底上形成薄膜；滴加速度為10mL/min。
[0006]4)預(yù)熱處理:設(shè)置預(yù)熱處理溫度為300°C，預(yù)熱時間為lOmin，使薄膜中的溶劑揮發(fā)，1min后取出襯底冷卻到室溫，重復(fù)步驟3)和步驟4)進行6次涂膜，后進行退火；
5)退火:退火溫度設(shè)置為650°C，退火時間為lh，退火形成干燥的固態(tài)ZnO薄膜，X-射線衍射顯示，得到的ZnO薄膜具有小于3% (3-sigma)的均勻性，C-軸擇優(yōu)取向高。被生長的薄膜具有高的(002)峰值取向，即C-軸擇優(yōu)取向高。
[0007]預(yù)處理溫度為300°C時不論是半高寬還是晶粒尺寸都比較好，雖然200°C的晶粒尺寸大但是有可能是副產(chǎn)物沒有完全分解蒸發(fā)還殘留在薄膜內(nèi)造成的。如果溫度過高的話，ZnO薄膜在由濕凝膠轉(zhuǎn)為干凝膠時，由于溶劑蒸發(fā)過快，導(dǎo)致應(yīng)力變大，從而使薄膜產(chǎn)生缺陷。因為當干燥到一定程度后，凝膠的結(jié)構(gòu)以變?yōu)閯傂裕@時如果毛細管力過大導(dǎo)致框架受到破壞，那么ZnO薄膜的取向性就會變?nèi)酢?br> [0008]隨著退火溫度的升高，晶粒尺寸變大，半高寬變小。但我們也可以發(fā)現(xiàn)，當溫度過低時，晶粒的成核生長會沿不同的方向生長，這樣也不利于(002)方向的定向生長，最后導(dǎo)致薄膜多晶生長；而如果退火溫度過高的話，那么其他晶面的衍射峰也有可能會快速增長，這樣也會造成結(jié)晶質(zhì)量下降。所以，只有在適宜的溫度下，才可以得到結(jié)晶性能好，c軸取向好的薄膜。
[0009]由于溶膠-凝膠工藝是從溶液反應(yīng)開始的，得到的材料可達到原子級、分子級均勻，這對于控制材料的物理性能及化學(xué)性能至關(guān)重要；步驟I)中控制反應(yīng)物的比例關(guān)系在一定范圍內(nèi)(二水合醋酸鋅與乙醇胺的摩爾比為1:1到1:3)，可以嚴格控制最終合成材料的成分，這對于精細電子陶瓷材料來說是非常關(guān)鍵的；
重復(fù)步驟3)和步驟4)涂膜的目的是得到不同厚度的ZnO薄膜，重復(fù)次數(shù)根據(jù)需要的厚度選擇。
[0010]一種大面積ZnO納微發(fā)電機的制造方法，包括如下步驟:
1)對襯底進行清洗后，用電子束蒸發(fā)沉積方法在襯底上沉積Au電極；
2)旋涂光刻膠，經(jīng)曝光和成型后形成Y方向的光刻膠納微米線結(jié)構(gòu)；
3)通過離子束刻蝕刻蝕掉沒有光刻膠保護的Au電極材料，在有光刻膠保護的區(qū)域形成納微米線Au/光刻膠納微米線結(jié)構(gòu)。離子束刻蝕條件為:真空度:5.0 X 10_4 mbar，樣品臺溫度:6°C，入射角:θ=15°，MFCl (質(zhì)量流量計):4.16，陰極電流:13 (IA，陽極電壓:60V，屏級電壓:500V，加速電壓:300V,中和電流:10.2A，偏置:1.20，輸入電壓:220V，刻蝕速率2nm/s工作時間(對10nm厚的薄膜需要的刻蝕時間時間為50s)
4)然后利用原子層沉積技術(shù)沉積硬掩膜材料氧化鋁，在有光刻膠保護的區(qū)域形成Au/光刻膠/氧化鋁納微米線結(jié)構(gòu)，在沒有光刻膠保護的區(qū)域形成氧化鋁/襯底結(jié)構(gòu)，具體原子層沉積技術(shù)條件為:前驅(qū)體脈沖時間:0.03s，暴露時間:5s，清掃時間:30s，溫度:150°C，沉積速率Inm/分鐘；
5)采用離子束刻蝕，刻蝕掉側(cè)壁的氧化鋁材料，以暴露光刻膠；
6)用丙酮剝離掉光刻膠及上面的Al2O3，在有光刻膠保護的區(qū)域形成Au微米線結(jié)構(gòu)，在沒有光刻膠保護的區(qū)域形成氧化鋁/襯底結(jié)構(gòu)7)利用上述溶膠凝膠法沉積ZnO薄膜；
8)旋涂光刻膠，經(jīng)曝光和成型后形成X方向的光刻膠納微米線結(jié)構(gòu)，用離子束刻蝕和丙酮進行光刻膠剝離形成ZnO納米線；
9)旋涂光刻膠，經(jīng)曝光和成型后露出兩端的ZnO納米線；
10)利用電子束蒸發(fā)沉積Pt電極；
11)用丙酮剝離掉光刻膠，在沒有光刻膠保護的區(qū)域形成Pt納微米結(jié)構(gòu)，在有光刻膠保護的區(qū)域剝離掉光刻膠/Pt ；
12)利用Al2O3濕法刻蝕去除Al2O3，形成最終的懸空ZnO納米線和壓電納米發(fā)電機結(jié)
構(gòu)；
13)暴露壓電納米發(fā)電機到振動源，產(chǎn)生壓電轉(zhuǎn)換和納微壓電發(fā)電。
[0011]步驟I)和步驟10)所述電子束蒸發(fā)沉積條件為：速率為3埃每秒，高壓為600V，電流為300~350 mA,功率180瓦。
[0012]步驟2 )、步驟8)和步驟9)中所述旋涂光刻膠的條件為：將光刻膠在勻膠機上低轉(zhuǎn)速500rpm,旋轉(zhuǎn)5s,高轉(zhuǎn)速3000rpm,旋轉(zhuǎn)30s,利用光刻機曝光8s,光強15mw/cm2。
[0013]有益效果：
溶膠凝膠方法具有合成溫度低、化學(xué)計量比準確、工藝簡單、成本低和成膜面積大等特點。本發(fā)明采用不同的旋涂工藝條件和不同的熱處理方法來獲得優(yōu)良性能的ZnO薄膜的優(yōu)化工藝參數(shù)，制備得到的ZnO薄膜具有高的C-軸擇優(yōu)取向和小于3% (3-sigma)的均勻性，能夠滿足于壓電發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0014]利用薄膜的化學(xué)合成的溶膠凝膠法來沉積大面積ZnO薄膜和從上到下(Top-down)微納加工技術(shù)來人工制造ZnO納米線，能極大的提高納米線的成品率，從而達到低成本、高機械能-電能轉(zhuǎn)化納米發(fā)電機的大規(guī)模、大面積可控生產(chǎn)和加工。
[0015]結(jié)合溶膠-凝膠技術(shù)和納微米結(jié)構(gòu)形成可實現(xiàn)高的成品率和峰值電壓IOOmv的輸出。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖I是溶膠凝膠法合成ZnO薄膜流程圖；
圖2是ZnO橫向納米線微納制造的制作流程。
[0017]圖3是納米發(fā)電機在模擬人在步行時的壓力和頻率所產(chǎn)生的電壓輸出，結(jié)果表明本發(fā)明的大面積ZnO納米線能產(chǎn)生足以驅(qū)動大多數(shù)微傳感器和微照明所需要的功率。
【具體實施方式】
[0018]實施例1溶膠凝膠法制備大面積ZnO薄膜 溶膠凝膠法制備大面積ZnO薄膜，包括如下步驟：
1)溶膠溶液的配制：將3.8412g 二水合醋酸鋅與50ml乙二醇甲醚混合，得到濃度為
O.35mol/L的二水合醋酸鋅乙二醇甲醚溶液，再加入I. 4ml乙醇胺，用磁力攪拌器在60°C水浴條件下充分攪拌2小時，溶液呈無色透明狀。在室溫下陳化24小時，得到溶膠溶液；
2)襯底的清洗：：6寸Si硅片用丙酮溶液在超聲清洗器中清洗30min，再用乙醇超聲30min，再去離子水超聲15min，然后再用HF:去離子水=1 ：10 (體積比）配制的稀氫氟酸溶液浸泡襯底lOmin，去離子水沖洗干凈，放入無水乙醇中保存；
3)涂膜:設(shè)置好旋涂速度和旋涂時間，低速500rpm旋轉(zhuǎn)8s，高速旋轉(zhuǎn)3000rpm旋轉(zhuǎn)30s，將襯底通過真空吸附在襯底臺上，在低轉(zhuǎn)速時滴加溶膠溶液旋轉(zhuǎn)，使溶膠溶液均勻涂覆在襯底上形成薄膜；滴加速度為10mL/min。
[0019]4)預(yù)熱處理:設(shè)置預(yù)熱處理溫度為200-700°C，預(yù)熱時間為lOmin，使薄膜中的溶劑揮發(fā)，1min后取出襯底冷卻到室溫，重復(fù)步驟3)和步驟4)進行6次涂膜，后進行退火；
5)退火:退火溫度設(shè)置為30(T80(TC，退火時間為lh，退火形成干燥的固態(tài)ZnO薄膜。
[0020]預(yù)熱處理溫度范圍在200-700°C之間，預(yù)處理溫度為300°C時不論是半高寬還是晶粒尺寸都比較好，雖然200°C的晶粒尺寸大但是有可能是副產(chǎn)物沒有完全分解蒸發(fā)還殘留在薄膜內(nèi)造成的。如果溫度過高(>650°C)，Zn0薄膜在由濕凝膠轉(zhuǎn)為干凝膠時，由于溶劑蒸發(fā)過快，導(dǎo)致應(yīng)力變大，從而使薄膜產(chǎn)生缺陷。因為當干燥到一定程度后，凝膠的結(jié)構(gòu)以變?yōu)閯傂?，這時如果毛細管力過大導(dǎo)致框架受到破壞，那么ZnO薄膜的取向性就會變?nèi)酢?br> [0021]退火溫度的范圍在300-800°C。隨著燒結(jié)溫度的升高，晶粒尺寸變大，半高寬變小。當溫度過低時(<400°C)，晶粒的成核生長會沿不同的方向生長，這樣也不利于(002)方向的定向生長，最后導(dǎo)致薄膜多晶生長；而如果退火溫度過高(>700°C )，其他晶面的衍射峰也有可能會快速增長，這樣也會造成結(jié)晶質(zhì)量下降。所以，只有在適宜的溫度下(650°C)，才可以得到結(jié)晶性能好，c軸取向好的薄膜。通過不同的旋涂工藝條件和不同的熱處理方法來獲得優(yōu)良性能的ZnO薄膜的優(yōu)化工藝參數(shù)。
[0022]設(shè)置預(yù)熱處理溫度為300°C，退火溫度設(shè)置為650°C，得到的ZnO薄膜具有小于3%(3-sigma)的均勻性，C-軸擇優(yōu)取向高。被生長的薄膜具有高的(002)峰值取向，即c_軸擇優(yōu)取向高。
[0023]實施例2大面積ZnO納微發(fā)電機的制造方法，其特征在于包括如下步驟:
第I步，在清洗好的6英寸Si (100)襯底上用電子束蒸發(fā)沉積方法沉積Au電極；設(shè)置速率為3埃每秒，高壓選擇為600V，電流設(shè)置為300-350mA，功率180瓦；
第2步，旋涂光刻膠，將蘇州瑞紅RZJ-304正性光刻膠在勻膠機上低轉(zhuǎn)速500rpm旋轉(zhuǎn)5s,高轉(zhuǎn)速3000rpm,時間為30s。利用ABM光刻機通過曝光8s,光強15mw/cm2 ;光刻膠顯影時間視顯影效果而定，，顯影時間視顯影效果而定，一般在8-15秒之間，形成Y方向的側(cè)壁結(jié)構(gòu)；
第3步，通過離子束刻蝕(IBE，IBE350,購自沈陽科學(xué)儀器))刻蝕掉沒有光刻膠保護的Au，在有光刻膠保護的區(qū)域形成Au/光刻膠納微米結(jié)構(gòu)。離子束刻蝕的條件為:真空度:5.0 X 10_4 mbar，樣品臺溫度:6°C，入射角:Θ =15°，MFCl (質(zhì)量流量計):4.16，陰極電流:13.0A,陽極電壓:60V，屏級電壓:500V，加速電壓:300V，中和電流:10.2A，偏置:1.20，輸入電壓:220V，刻蝕速率2nm/s，刻蝕工作時間視薄膜厚度而定，如薄膜厚度10nm時間為50s。
[0024]第4步，然后利用原子層沉積技術(shù)(Atom Layer Deposit1n (ALD))沉積硬掩膜材料氧化鋁(Al2O3),具體ALD工藝為:前驅(qū)體脈沖時間:0.03s，暴露時間:5s，清掃時間:30s，溫度:150°C，沉積速率Inm/分鐘。
[0025]第5步，離子束刻蝕(IBE)大角度刻蝕掉側(cè)壁的氧化鋁材料，暴露光刻膠。離子束刻蝕的條件為:真空度:5.0 X 10_4 mbar，樣品臺溫度:6°C，入射角:Θ =65。，MFCl:4.16，陰極電流:13.0A，陽極電壓:60V，屏級電壓:500V，加速電壓:300V，中和電流:10.2A，偏置:1.20，輸入電壓:220V，刻蝕速率2nm/s，
第6步，用丙酮剝離掉光刻膠及上面的Al2O3，在有光刻膠保護的區(qū)域形成Au微米線結(jié)構(gòu)，在沒有光刻膠保護的區(qū)域形成氧化鋁/襯底結(jié)構(gòu)。
[0026]第7步，溶膠溶液的配制:根據(jù)所需稱量前驅(qū)體、溶劑和穩(wěn)定劑，然后將3.8412g二水合醋酸鋅與50ml乙二醇甲醚混合，再加入1.4ml乙醇胺，用磁力攪拌器在60°C水浴條件下充分攪拌2小時，溶液呈無色透明狀。在室溫下陳化24小時。
[0027]第8步，襯底的清洗:6寸Si硅片，用丙酮溶液在超聲清洗器中清洗30min，再用乙醇超聲30min，再去離子水超聲15min。然后再用HF:去離子水=1:10 (體積比)配制的稀氫氟酸溶液浸泡襯底lOmin，去離子水沖洗干凈，最后放入無水乙醇中保存。
[0028]第9步，涂膜:設(shè)置好旋涂速度和旋涂時間，低速500rpm旋轉(zhuǎn)8s，高速旋轉(zhuǎn)3000rpm旋轉(zhuǎn)30s。通過真空吸附在襯底臺上，滴加溶膠后旋轉(zhuǎn)，滴加速度為10mL/min，使其均勻涂覆在第6步中形成的帶有Au電極和Al2O3材料的襯底上。
[0029]第10步，預(yù)熱處理:預(yù)熱處理溫度設(shè)置為300°C，預(yù)熱時間為lOmin，通過干燥和熱處理使薄膜中的溶劑揮發(fā)，1min后取出襯底冷卻到室溫，然后重復(fù)步驟9)和步驟10)進行6次涂層，后進行退火。
[0030]第11步，退火和結(jié)晶:退火溫度設(shè)置為650°C，退火時間為lh，形成干燥的固態(tài)ZnO薄膜。15點的X射線衍射的測試結(jié)果顯示在6英寸Si片上制備的大面積ZnO薄膜具有高的C-軸擇優(yōu)取向和小于3% (3-sigma)的均勻性。
[0031]第12步，旋涂光刻膠，將蘇州瑞紅RZJ-304正性光刻膠在勻膠機上低轉(zhuǎn)速500rpm旋轉(zhuǎn)5s,高轉(zhuǎn)速3000rpm時間為30s。利用ABM光刻機通過曝光8s,光強15mw/cm2 ;顯影時間視顯影效果而定，形成X方向的納微米線光刻膠結(jié)構(gòu)。以后應(yīng)用離子束刻蝕和丙酮光刻膠剝離形成ZnO納米線。離子束刻蝕條件與第三步相同。；
第13步，旋涂光刻膠(條件同第2步)，通過光刻(條件同第2步)露出兩端的ZnO納米
線.第14步,利用電子束蒸發(fā)沉積(條件同第I步)100nm厚Pt電極；
第15步，用丙酮進行光刻膠進行剝離；
第16步，利用Al2O3濕法刻蝕去除Al2O3，形成最終的懸空ZnO納米線和壓電納米發(fā)電機結(jié)構(gòu)。
[0032]第17步，如果暴露到振動源下，壓電納米發(fā)電機能產(chǎn)生壓電轉(zhuǎn)換和發(fā)電。示波器顯示ZnO微納壓電納米發(fā)電機在外界的IHz頻率的輕微敲擊下(模擬人體走路時的壓力和頻率)能產(chǎn)生正向75mV和反向10mV的電壓輸出。
【權(quán)利要求】
1.溶膠凝膠法制備大面積ZnO薄膜，其特征在于包括如下步驟:. 1)溶膠溶液的配制:將二水合醋酸鋅與乙二醇甲醚混合，再加入乙醇胺，60°C攪拌2小時，然后在室溫下陳化24小時，得到溶膠溶液；其中二水合醋酸鋅與乙醇胺的摩爾比為.1:1~3 ； .2)襯底的清洗:將襯底用丙酮溶液在超聲清洗器中清洗30min，再用乙醇超聲30min，再去離子水超聲15min，然后再用HF:去離子水=1:10 (體積比)配制的稀氫氟酸溶液浸泡襯底lOmin，去離子水沖洗干凈，放入無水乙醇中保存； . 3)涂膜:設(shè)置好旋涂速度和旋涂時間，低速500rpm旋轉(zhuǎn)8s，高速旋轉(zhuǎn)3000rpm旋轉(zhuǎn).30s，將襯底通過真空吸附在襯底臺上，然后滴加溶膠溶液旋轉(zhuǎn)，使溶膠溶液均勻涂覆在襯底上形成薄膜； .4)預(yù)熱處理:設(shè)置預(yù)熱處理溫度為300°C，預(yù)熱時間為lOmin，使薄膜中的溶劑揮發(fā)，.1min后取出襯底冷卻到室溫，重復(fù)步驟3)和步驟4)進行6次涂膜，后進行退火； .5)退火:退火溫度設(shè)置為650°C，退火時間為lh，退火形成干燥的固態(tài)ZnO薄膜。
2.權(quán)利要求1溶膠凝膠法制備得到的大面積ZnO薄膜，其特征在于:X-射線衍射顯示，得到的大面積ZnO薄膜具有小于3%的均勻性，C-軸擇優(yōu)取向高。
3.一種大面積ZnO納微發(fā)電機的制造方法，其特征在于包括如下步驟:. 1)對襯底進行清洗后，用電子束蒸發(fā)沉積方法在襯底上沉積Au電極；. 2)旋涂光刻膠，經(jīng)曝光和成型后形成Y方向的光刻膠納微米線結(jié)構(gòu)； .3)通過離子束刻蝕刻蝕掉沒有光刻膠保護的Au電極材料，在有光刻膠保護的區(qū)域形成納微米線Au/光刻膠納微米線結(jié)構(gòu)；離子束刻蝕條件為:真空度:5.0
x 10 4 mbar, 樣品臺溫度:6°C，入射角:Θ =15。，MFCl:4.16，陰極電流:13.0A,陽極電壓:60V，屏級電壓:500V，加速電壓:300V，中和電流:10.2A，偏置:1.20，輸入電壓:220V，刻蝕速率2nm/s ； . 4)然后利用原子層沉積技術(shù)沉積硬掩膜材料氧化鋁，在有光刻膠保護的區(qū)域形成Au/光刻膠/氧化鋁納微米線結(jié)構(gòu)，在沒有光刻膠保護的區(qū)域形成氧化鋁/襯底結(jié)構(gòu)，具體原子層沉積技術(shù)條件為:前驅(qū)體脈沖時間:0.03s，暴露時間:5s，清掃時間:30s，溫度:150°C，沉積速率Inm/分鐘； .5)采用離子束刻蝕，刻蝕掉側(cè)壁的氧化鋁材料，以暴露光刻膠； .6)用丙酮剝離掉光刻膠及上面的Al2O3，在有光刻膠保護的區(qū)域形成Au微米線結(jié)構(gòu)，在沒有光刻膠保護的區(qū)域形成氧化鋁/襯底結(jié)構(gòu)； . 7)利用權(quán)利要求1溶膠凝膠法沉積ZnO薄膜； . 8)旋涂光刻膠，經(jīng)曝光和成型后形成X方向的光刻膠納微米線結(jié)構(gòu)，用離子束刻蝕和丙酮進行光刻膠剝離形成ZnO納米線； . 9)旋涂光刻膠，經(jīng)曝光和成型后露出兩端的ZnO納米線； . 10)利用電子束蒸發(fā)沉積Pt電極； . 11)用丙酮剝離掉光刻膠，在沒有光刻膠保護的區(qū)域形成Pt納微米結(jié)構(gòu)，在有光刻膠保護的區(qū)域剝離掉光刻膠/Pt ； . 12)利用Al2O3濕法刻蝕去除Al2O3，形成最終的懸空ZnO納米線和壓電納米發(fā)電機結(jié)構(gòu)； 。13 )暴露壓電納米發(fā)電機到振動源，產(chǎn)生壓電轉(zhuǎn)換和納微壓電發(fā)電。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述大面積ZnO納微發(fā)電機的制造方法，其特征在于:步驟I)和步驟10)所述電子束蒸發(fā)沉積條件為:速率為3埃每秒，高壓為600V，電流為30(T350 mA，功率180瓦。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述大面積ZnO納微發(fā)電機的制造方法，其特征在于:步驟2)、步驟。8)和步驟9)中所述旋涂光刻膠的條件為:將光刻膠在勻膠機上低轉(zhuǎn)速500rpm，旋轉(zhuǎn)5s，高轉(zhuǎn)速3000rpm,旋轉(zhuǎn)3 0s,利用光刻機曝光8s,光強15mw/cm2。
【文檔編號】H01L41/39GK104037320SQ201410229816
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】章偉, 高志強, 王瑞, 秦薇薇, 李濤, 許泳, 楊楠, 蔡依晨, 李雨桐, 徐玫瑰 申請人:南京益得冠電子科技有限公司, 南京工業(yè)大學(xué)