[發明專利]室溫下碳納米管束的轉移方法

無效

• 申請號: 201110257809.9
• 申請日: 2011-09-02
• 公開（公告）號: CN102417175A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 劉建影;姜迪;張燕;張亞輝
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02;B82Y40/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

技術領域

本發明涉及一種用于在室溫下轉移碳納米管束的方法，屬于基礎材料加工制程領域。

背景技術

碳納米管（Carbon?Nanotubes)作為一種在上個世紀九十年代被發現的新興材料，由于其優秀的電學、熱學和機械學性能，使其在眾多工業領域擁有廣泛的潛在應用前景。舉例來說，在電子器件研發領域，由碳納米管制成的互聯材料具有優越的導電和導熱性能，可以應用于從芯片內互聯到系統級互聯的各級電子系統；在復合材料研發領域，摻雜有碳納米管的復合材料具有重量輕、強度高的特點，已經被用于制造高性能賽車、游艇和各種體育器材中；在散熱器件的開發中，碳納米管由于其極高的導熱率，能夠得到比傳統材料更高的散熱性能。

化學氣相沉淀（CVD）技術目前被廣泛采用來制成前文所述的碳納米管。CVD技術相對于另外兩種制備碳納米管的技術——激光剝離（laser?ablation）和電弧放電（arc?discharge）——而言，具有如下優點：1）能夠通過光刻技術而得到任意形狀的碳納米管束；2）工藝制程具有可擴展性，能夠迅速擴大生產規模；3）工藝制備條件相對簡單，CVD設備具有廣泛的市場覆蓋率。然而，目前需要解決的問題之一是，化學氣相沉淀（CVD）所需的碳納米管生長溫度很高（大于600℃），很難與現有的集成電路材料工藝制程兼容。由于生長碳納米管所需的溫度會破壞絕大多數功能性材料的結構，使得利用這種技術無法直接在所需要的襯底上生產出碳納米管，從而大大限制了碳納米管的應用范圍。大量的空間被空氣所占據，使得原本優越的碳納米管性能被稀釋，成品的總體性能大大低于單根碳納米管所能達到的高度。所以，本發明就是針對這一問題所提出的轉移技術解決方案。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于轉移碳納米管束的方法。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的。

一種室溫下轉移碳納米管束的方法，通過碳納米管的定向生長技術和涂抹有粘著劑的雙面膠帶實現。本發明采用以下工藝步驟生長、轉移碳納米管束。

1．在硅片上旋涂上一層剝離膠，加熱這層剝離膠以后，在其上再旋轉涂一層標準的正性光刻膠，經過紫外線曝光10秒、MF319顯影50秒之后，剝離膠形成底切結構，蒸鍍催化劑工藝后硅片置于光刻膠去除劑中，剝離掉剝離膠、光刻膠和附著在光刻膠上的催化劑薄膜，最終在硅片上形成和光刻掩模有相同圖案的催化劑圖案，催化劑薄膜由5nm厚的的Al₂O₃和1nm厚的Fe組成。

2．將載有催化劑薄膜圖案的芯片置入石英管中，將石英管抽真空后再在常壓下通以900?cm³/min的氬氣和100?cm³/min的氫氣。加熱整個化學氣相沉積系統至725℃，穩定15分鐘后，將氬氣和氫氣氣流都調整至500?cm³/min，再加以30?cm³/min的乙炔作為合成碳納米管的原料氣體。15分鐘后，切斷乙炔供應，并停止加熱。再將氬氣和氫氣流分別調整為900?cm³/min和100?cm³/min，保持這樣的氣流供應直至系統冷卻至200℃左右，從而得到按照設計圖案定向生長的碳納米管陣列樣品（圖1）；

3．將表面涂抹有粘著劑的雙面膠帶一面固定與平滑表面，如硅片上。將由步驟2得到的碳納米管陣列樣品倒置于雙面膠帶的另一面，使碳管與粘著劑接觸；

4．最后將碳納米管陣列樣品與涂有粘著劑的膠帶分離，從而得到轉移至膠帶表面的碳納米管束（圖2）。

所述的室溫下碳納米管束的轉移方法，制備時使用的剝離膠為LOL2000和LOR1A，光刻膠為S1813，光刻膠去除劑為Shipley?remover?1165。

整個轉移過程如圖3所示，轉移所得碳納米管束可用于電子互聯、微機電系統、微結構塑膜等應用。通過本發明，能夠將使用傳統化學氣相沉淀（CVD）方式生產出來的碳納米管束在室溫下轉移至另一襯底表面，從而克服了高溫生長帶來的工藝繼承問題，擴展了碳納米管的應用范圍。相對于已經提出的用于轉移碳納米管的各種方法，本發明優點在于工藝步驟簡單，操作溫度低，成本和規模效應顯著。

附圖說明

圖1為本發明生長出的硅基襯底上的碳納米管束。

圖2為本發明轉移后在雙面膠帶上得到的碳納米管束。

圖3?為本發明轉移工藝流程示意圖，圖中：

1-??????硅襯底

2-??????碳納米管束