[發(fā)明專利]納米微電極及制作方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810033265.6
• 申請日: 2008-01-30
• 公開（公告）號: CN101306794A
• 公開（公告）日: 2008-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李剛;周洪波;孫曉娜;朱壯暉;姚源;趙建龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號: B81B7/02
• 分類號: B81B7/02;B81C1/00;G01N27/30
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所
• 代理人: 余明偉

1.一種納米微電極，其特征在于包括：

具有位點窗口的第一絕緣層，且自所述位點窗口延伸出一簇絲狀結(jié)構(gòu)的納米電極；

在所述第一絕緣層的一表面形成有包含所述納米電極的金屬連接線和金屬焊接位點的圖形化金屬層，所述圖形化金屬層與所述納米電極分別形成于所述第一絕緣層的不同表面；

在所述圖形化金屬層上形成有包含焊點窗口的第二絕緣層，其中，所述焊點窗口處于所述金屬焊接位點處以暴露出所述金屬焊接位點。

2.如權(quán)利要求1所述的納米微電極，其特征在于：所述絲狀結(jié)構(gòu)的直徑在10nm至500nm范圍內(nèi)，長度在30nm至2000nm范圍內(nèi)。

3.如權(quán)利要求1所述的納米微電極，其特征在于：所述絲狀結(jié)構(gòu)呈柱狀、錐狀或者火山口狀。

4.如權(quán)利要求1所述的納米微電極，其特征在于：所述納米電極的材料為鉑、金、銀、銅以及碳納米管中的一種。

5.一種納米微電極的制作方法，其特征在于包括步驟：

1)在經(jīng)過清洗拋光的鋁片的一表面通過旋涂光敏性聚合物或氣相沉積絕緣材料，并結(jié)合光刻以形成具有用于制作納米電極的位點窗口的第一絕緣層；

2)以具有第一絕緣層的鋁片作為陽極，以鉑作為陰極，將位點窗口部浸于電解液中，并在所述陽極及陰極間施加相應(yīng)電壓對所述鋁片的位點窗口部的鋁進行一次氧化；

3)將經(jīng)過氧化的所述鋁片再置入腐蝕液中去除一次氧化所形成的氧化膜；

4)將去除氧化膜的所述鋁片采用電解液對所述位點窗口部的鋁進行二次氧化以在所述位點窗口形成規(guī)則排列的氧化鋁納米孔；

5)通過電子束蒸發(fā)、熱蒸發(fā)、濺射、電鍍或結(jié)晶生長法在所述氧化鋁納米孔中填充導(dǎo)電材料以形成納米電極；

6)在填充有導(dǎo)電材料的所述鋁片的第一絕緣層表面通過Lift-off方法或圖形化腐蝕方法制作金屬層，并進而形成包含所述納米電極的金屬連接線和金屬焊接位點的圖形化金屬層；

7)通過旋涂光敏性聚合物或氣相沉積絕緣材料并結(jié)合光刻在所述圖形化金屬層上形成具有焊點窗口的第二絕緣層，其中，所述焊點窗口處于所述金屬焊接位點處以暴露出所述金屬焊接位點；

8)通過化學(xué)腐蝕或電化學(xué)腐蝕法腐蝕所述鋁片以形成由絕緣材料、金屬、及絕緣材料組成的三層結(jié)構(gòu)的納米微電極。

6.如權(quán)利要求5所述的納米微電極的制作方法，其特征在于：步驟2)中采用濃度在0.3至0.5mol/l內(nèi)的草酸電解液，并施加處于30至55伏電壓范圍內(nèi)的一電壓，在0至10℃溫度范圍內(nèi)氧化所述鋁片20分鐘至2小時。

7.如權(quán)利要求5所述的納米微電極的制作方法，其特征在于：步驟2)中采用濃度在0.3至0.4mol/1內(nèi)的硫酸電解液，并施加處于10至25伏電壓范圍內(nèi)的一電壓，在0至10℃溫度范圍內(nèi)氧化所述鋁片20分鐘至2小時。

8.如權(quán)利要求5所述的納米微電極的制作方法，其特征在于：步驟2)中采用濃度在0.3至0.4mol/1內(nèi)的磷酸電解液，并施加處于140至190伏電壓范圍內(nèi)的一電壓，在0至10℃溫度范圍內(nèi)氧化所述鋁片20分鐘至2小時。

9.如權(quán)利要求5所述的納米微電極的制作方法，其特征在于：步驟3)中采用1.8％鉻酸和5％磷酸1∶1的混合液作為腐蝕液。

10.如權(quán)利要求5所述的納米微電極的制作方法，其特征在于：步驟5)填充的導(dǎo)電材料為鉑、金、銀、銅以及碳納米管中的一種。

11.一種納米微電極的制作方法，其特征在于包括步驟：

1)將高分子有機薄膜經(jīng)過高能重離子輻照以形成直徑從幾nm到幾十nm的柱狀損傷區(qū)域；

2)將具有柱狀損傷區(qū)域所述高分子有機薄膜放在蝕刻液中進行蝕刻以形成直徑從十幾nm到幾μm的微孔陣列；

3)通過物理和化學(xué)方法將金屬、無機鹽或半導(dǎo)體材料填充至所述微孔陣列中以形成平行排列的納米線陣列；

4)用溶液將所述微孔陣列的高分子有機薄膜溶解以形成相應(yīng)納米電極。

12.如權(quán)利要求11所述的納米微電極的制作方法，其特征在于：步驟3)的物理和化學(xué)方法為電子束蒸發(fā)、熱蒸發(fā)、濺射、電化學(xué)沉積、結(jié)晶生長及化學(xué)還原反應(yīng)法中的一種。

13.如權(quán)利要求11所述的納米微電極的制作方法，其特征在于：所述高分子有機薄膜材料為聚碳酸酯。

14.如權(quán)利要求13所述的納米微電極的制作方法，其特征在于：所述蝕刻液為2-10mol/l的naOH溶液。