[發明專利]一種具有單晶和多晶結構的金納米線的制備方法

無效

• 申請號: 200910080813.5
• 申請日: 2009-03-23
• 公開（公告）號: CN101845646A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 周兆英;楊興;張旻;鐘強
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C25D5/00
• 分類號: C25D5/00;C25D5/18;C25D7/12;C30B29/02;C30B29/62;C30B30/02
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 高存秀

技術領域

本發明涉及一種金納米線的制備方法，特別是涉及一種利用交流電沉積工藝制備具有單晶和多晶金納米線的方法。

背景技術

納米線是一種以納米尺度的物質單元為基礎，通過物理和化學的方法，按照一定的規律排列組裝而成的線狀陣列的納米結構體系，它是設計新一代超微量子結構器件的基礎，并已在作為掃描隧道顯微鏡的針頭、納米器件和超大集成電路的連線、化學傳感器的微電極、復合材料的超能補強劑等方面顯露出巨大的應用前景。金納米線是眾多納米線中的一種，特別適用于制作納米微電極和納米器件的連接線。

目前采用電沉積制備納米線的方法，一般為氧化鋁模版或光刻模版輔助方法來獲得，如文獻1：K.Biswas，et?al.Physica?Status?Solidi?a，2007，204：3152；H.J.H.Chen，et?al.Nanotechnology，2005，16：2913所介紹。但是目前利用氧化鋁模板或光刻模板輔助法獲得納米線，存在著模板不容易獲得，孔密度和孔長度受到限制等問題。

發明內容

本發明的目的在于：克服現有金納米線制備技術中存在的模板不容易獲得，以及模板的孔密度和孔長度受到限制等問題；從而提供一種快速簡單、無模板的、利用交流電沉積制備具有單晶和多晶結構的金納米線的方法。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明提供的制備具有單晶和多晶的金納米線的方法，包括以下步驟：

1)在硅片上制備金屬電極對：采用半導體制膜工藝，在硅片上形成間距為2～100um的任意形狀的金屬電極對；

2)利用交流電沉積金納米線：將步驟1)得到的有金屬電極對的硅片放入電鍍槽的電鍍液中，在所述的金屬電極對上，通以交流電進行電鍍，實現金納米線的電沉積，得到沉積在金屬電極對之間的金納米線；其中，所施加的交流電的電壓峰值為12～20V，頻率為10²～10⁷Hz；通電時間5～10s；所述的電鍍液為金濃度范圍在2×10^-8mol/l～2×10^-3mol/l的鍍金液；

3)清洗和烘干：將步驟2)獲得的沉積金納米線的硅片取出，采用半導體清洗工藝清洗和烘干，完成具有單晶和多晶結構的金納米線的制備。

在上述的技術方案中，對所獲得的金納米線進行TEM觀察，所得金納米線為單晶和多晶結構，且直徑在10～100nm之間。

在上述的技術方案中，所述步驟1)中的半導體鍍膜工藝包括：真空鍍膜的方法或濺射方法。

在上述的技術方案中，所述步驟1)中的金屬電極對為金或鉑制作的金屬薄膜，所述金屬薄膜的厚度為200nm。

在上述的技術方案中，在步驟2)中所述的鍍金液為：5×10^-7g～5×10^-2g碘化鉀、5×10^-7g～5×10^-2g碘、4×10^-8g～4×10^-3g金和10ml乙醇組成。

在上述的技術方案中，所述步驟3)中清洗采用無水乙醇。

本發明的優點在于：

本發明提供一種單晶和多晶結構的金納米線的制備方法，采用半導體工藝在硅片上形成金屬電極對，再通過交流電在金屬電極對上沉積金納米線的方法。該方法無需模板，可以在任意的電極對之間制備金納米線，具有簡單快速、經濟地實現單晶和多晶結構的金納米線的制備；。所獲得的單晶和多晶結構的金納米線的直徑在10～100nm，長徑比大于200。

附圖說明

圖1是本發明制備金納米線的裝置示意圖。

圖片說明：

1、硅片????2、金屬電極對??3、金納米線

4、SiO₂層??5、信號發生器??6、電鍍液????7、電鍍槽

具體實施方式

下面結合實施例及附圖詳細對本發明的制備方法進行說明：

實施例1

本發明提供交流電沉積在2個叉指狀金的電極間，制備具有單晶和多晶結構的金納米線的方法，具體包括以下步驟：

1).本發明首先采用濺射的方法，在硅片1的SiO₂層4上進行濺射，形成叉指狀金的電極對2，該叉指狀金的電極對2的電極間距為2～20um、叉指間距為5um；其中，濺射工藝參數：鍍膜室真空度為4Pa、濺射電流5mA、濺射電壓1000V、濺射時間為45s；所濺射的金薄膜的厚度為200nm，即金的電極對2的厚度為200nm；