[發明專利]面向ZnO壓電傳感器制造的介電泳裝配方法

無效

• 申請號: 201010574712.6
• 申請日: 2010-12-06
• 公開（公告）號: CN102485641A
• 公開（公告）日: 2012-06-06
• 發明（設計）人: 田孝軍;許可;董再勵
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: B82B3/00
• 分類號: B82B3/00;H01L41/053;H01L41/22;G01L1/16
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 俞魯江

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技術領域

本發明涉及納米操作領域，具體地說是一種面向ZnO壓電傳感器制造的介電泳裝配方法。

背景技術

氧化鋅（Znic?oxide，縮寫ZnO）擁有半導體、光電、壓電、氣敏、透明導電和對人體無害等諸多優良特性，是一種重要的寬禁帶半導體功能材料。ZnO薄膜傳感器是現階段納米科技研究的熱點之一，其具有高靈敏度、高選擇性、高響應速度、小體積、低能耗等優點。

一維ZnO納米材料有優越的電子輸運特性和良好的壓電效應特性，將納米線作為敏感元件，在納米線表面受到外力的作用下時會發生機械變形，由于ZNO壓電效應而產生表面電荷，測量電荷電勢的大小可準確辨別受到外力的大小。

納米材料的精確定位、操控和組裝技術是納米器件制作的一個共性難題。采用一般的“由下至上”方法制作一維納米器件，由于納米材料隨機分布在襯底表面，給后續器件加工帶來很大的困難。實現單根和多根納米線的精確定位、操控和組裝，達到規則排列的目的是制作納米器件必須解決的技術難題，也是納米技術規模化、商業化應用的關鍵技術之一。

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發明內容

為解決上述問題，本發明的目的是提供一種面向ZnO薄膜壓電傳感器制造的介電泳裝配技術。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種面向ZnO壓電傳感器制造的介電泳裝配方法,利用ZnO納米線作為敏感元件，利用ZnO納米線表面受到外力的作用下時會發生機械變形，形成壓電效應而產生表面電荷，通過測量電荷電勢的大小準確辨別受到外力的大小，利用介電泳技術實現單根和多根ZnO納米線準確裝配到源極和漏極之間。

所述ZnO經預處理；所述預處理方法為：將酒精分析純溶液與ZnO混合，經超聲振蕩和脈沖后，實現ZnO有效分散，即完成預處理；

所述酒精溶液為99.9%的分析純溶液；所述ZnO與酒精分析純溶液質量比為1000～1100：1；

所述預處理方法的具體步驟為：將經混合好的ZnO酒精溶液放入超聲波振蕩器中超聲60-90分鐘，加熱到30?攝氏度，然后取出靜止1小時后得到均勻半透明溶液，待用；

所述超聲波振蕩頻率為2MHz，峰峰值電壓幅度為10V，電泳持續時間為5秒。

在利用介電泳裝配ZnO過程中，電場所需的交變電壓信號及頻率通過探針施加，電泳參數如電壓、頻率、持續時間等都可根據實驗情況來調節與監控。在進行介電泳操作時，采用微量移液器取2微升預處理后的ZnO溶液，滴定到微電極間隙后，立即對該電極施加正弦交流信號,其頻率為1MHz,峰峰值電壓為10V_p-p。

本發明具有如下優點：本發明采用介電泳技術，解決了ZnO基納米器件有效裝配效率低的難題，具有不破壞ZnO本身物理、化學性質的特點，根據ZnO獨特的物理化學特性，可測出各種力的微小變化；采用介電泳方法具有很高的可操作性與可重復性，為ZnO壓電傳感器的制造提供了新的可行技術途徑。

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附圖說明

圖1為本發明ZnO壓電傳感器基本結構圖；

圖2為本發明ZnO在電場中受介電泳力驅動原理圖；?

圖3?為本發明ZnO經介電泳裝配后定向排列在基片上的照片。

具體實施方式

本發明的ZnO壓電傳感器基本結構如圖1所示；

圖2為本發明ZnO在電場中受介電泳力驅動原理圖；其原理為：在一定頻率的空間非均勻電場作用下，ZnO會被極化而兩端出現大小相等但符號相反的電荷，形成偶極子，由于兩極所在位置的電場強度不同，造成粒子兩端的受力不相等，從而在正電場力的作用下沿著電場強度增大的方向遷移。

????實施例1

具體過程為：

1.制備分散混合溶液：將ZnO與純度為99.9%以上的酒精溶液質量精確配比為1000：1混合;

2.采用超聲波輔助分散：將ZnO與酒精混合溶液放入試管中，并放入超聲波振蕩器中超聲60分鐘，超聲波振蕩頻率為2MHz，峰峰值電壓幅度為10V，電泳持續時間為5秒；加熱到30?攝氏度，而后取出靜止1小時后得到均勻半透明溶液，待用;