[發明專利]一種納米間隙電極的制備方法

無效

• 申請號: 200710062832.6
• 申請日: 2007-01-18
• 公開（公告）號: CN101226879A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: 劉云圻;魏大程;曹靈超;李祥龍;王鈺;張洪亮;石大川;于貴
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 周長興

技術領域

本發明涉及一種納米電極的制備方法，具體地涉及一種電子束誘導沉積法制備納米間隙電極。

背景技術

分子電子器件作為下一代電子器件，近十幾年始終是科學界研究的熱點。最近幾年取得了一系列重大進展，但是有些問題始終沒有得到有效地解決，阻礙著分子電子學的進一步發展。其中納米間隙電極的制備就是一個急需解決的難題。因為要實現分子電子學的第一步就是要制備分子間隙電極，使得電極的間隙恰好與所要連接分子的尺寸一致。很多研究人員都在研究如何解決這一難題，目前已經有一些比較成功的方法來制備這種可控間隙的納米電極，比如斷結法(break?junction?method，Reed?M.A.Zhou?C.Muller?C.J.Science?1997，127，193)，電化學沉積法(electrochemicaldeposition?method，Qing?Q.Chen?F.Li?P.G.Tang?W.H.Liu?Z.F.Angew.Chem.Int.Ed.2005，44，7771)，納米線模板法(nanowire?lithography，Qin?L.Park?S.Huang?L.Mirkin?C.A.Science?2005，309，113)等等。然而這些方法仍然沒有完全解決這一難題。目前還不能在制備納米電極的過程中實現原位實時的觀測，因此要精確地控制電極間隙地寬度仍然是很難實現的。

電子束誘導沉積法(EBID)是一種通過高密度電子束使掃描區域內的分子發生分解并在其掃描區域表面沉積出納米結構的方法。這種方法經常在微納加工領域使用，用來加工制備各種結構的納米圖案。同時這種方法也被用來連接和處理納米材料(Wang?M.Wang?J.Chen?Q.Peng?L-M.Adv.Funct.Mater.2005，15，1825)。電子束誘導沉積很多情況下都是在掃描電子顯微鏡或透射電子顯微鏡里進行的，因此在電子束誘導沉積過程中可以原位地觀察其進行情況。

發明內容

本發明的目的在于提供一種納米間隙電極的制備方法。

為實現上述目的，本發明提供的納米間隙電極制備方法，其具體步驟如下：

a)在不受電子束破壞的納米材料上制備具有較大間隙的電極對；

b)在電極對的表面吸附電子束誘導沉積的原料分子；

c)將電子束聚焦在電極對的間隙區域；

d)當電極間隙達到所需的寬度時，停止電子束照射，制備得到納米間隙電極。

所述的制備方法，其中，步驟a采用光刻技術、電子束曝光技術、電流燒蝕技術、斷結技術、電化學沉積技術、納米線模板技術或聚焦離子束燒蝕技術制備電極對。

所述的制備方法，其中，步驟a中不受電子束破壞的納米材料為金屬、無機半導體材料或導電性有機材料。

所述的制備方法，其中，不受電子束破壞的納米材料為金、銀、銅、鐵、鋁、硅、鍺、聚乙撐二氧噻吩或碳納米管。

所述的制備方法，其中，步驟c的電子束能量為0.1至1000千電子伏。

所述的制備方法，其中，步驟c的電子束密度為105至1010安培每平方米。

所述的制備方法，其中，步驟d的電極間隙為2至100納米。

本發明具有以下的特征和優點：

1)本發明首次實現了在納米間隙電極制備過程中的原位觀測，從而使得電極間隙的控制更加有效和精確。

2)本發明與傳統的方法相比，操作方便，簡易可行，成功率高，有利于提高納米間隙電極的制備效率。

3)本發明制備的納米間隙電極的間隙范圍很大，可以為2納米至100納米，這對于納米以及分子器件的制備和應用有非常重要的意義。

附圖說明

圖1為本發明中分布在兩個鈦金電極之間碳納米管的掃描電子顯微鏡照片。

圖2為本發明中在電流燒蝕后(a)，電子束照射2分鐘(b)，電子束照射4分鐘(c)，電子束照射6分鐘(d)的碳納米管電極的掃描電子顯微鏡照片。

圖3為本發明中制備的間隙為2納米的電極在DNA分子組裝前和組裝后的電流電壓曲線。

圖4為本發明中電子束誘導沉積前(a)和沉積后(b)的碳納米管電極的掃描電子顯微鏡照片。

具體實施方式

本發明制備納米間隙電極的方法是在掃描電子顯微鏡中通過電子束照射預先制備的電極，在電極上沉積導電的材料使得電極間隙減小，同時通過掃描電子顯微鏡原位的觀測電極間距，當達到所需的電極間距時停止電子束照射，從而可控地制備具有某一間隙寬度的納米間隙電極。