[發明專利]一種制作單根納米線微電極的方法

無效

• 申請號: 201210068469.X
• 申請日: 2012-03-15
• 公開（公告）號: CN102621201A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 王業伍;顧林;方彥俊;沙健
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于納米技術領域，涉及一種使用裸金屬網作為掩膜，制備用于測量單根納米線電學性能電極的方法。

發明背景

電輸運性能是一維納米材料的研究重點之一，如何簡單方便的測量單根納米線的電學性能一直是人們追求的目標。現在測量單根納米線電學性能的方法分兩大類。第一類是利用高精度機械臂控制的金屬針尖（一般是鎢探針）接觸一維材料的兩端，在兩探針間加電壓測電流；第二類是利用光刻或者納米掩膜方法，在納米線兩端制備電極。對于第一類方法，需要在電子顯微鏡中操縱精度較高的機械臂來完成，所需的設備較復雜且無法保證探針尖與納米線之間的歐姆接觸。第二類方法中，光刻法制備電極是現在用于測量納米材料電學性能的主流方法，因為該方法不僅可以制備兩電極，還可以制備四電極以消除接觸電阻的影響，但是該方法需要昂貴的設備和材料。納米掩膜方法制備電極相對光刻法來說操作相對簡單，但是，其掩膜也是需要用光刻來制備。

發明內容

本發明的目的是提供用于測量單根納米線電學性能的微電極的制作方法。

本發明方法是將裸金屬網和不銹鋼網依次置于分散有單根納米線的襯底之上作為掩膜，使用磁控濺射或其他蒸鍍金屬的方法，在襯底上沉積金屬，由于掩膜的限制，只會在襯底部分區域鍍到金屬，以此作為電極測量相應一維納米材料的電輸運性能。本發明方法的具體步驟是：

步驟(1).將納米線擴散在酒精中，超聲分散后將分散有納米材料的酒精滴加或旋涂到襯底表面，酒精揮發后，納米線即分散到襯底表面。

步驟(2).將金屬網置于襯底表面，納米線分布在襯底表面與金屬網之間，然后將不銹鋼網覆在金屬網上；襯底、金屬網和不銹鋼網組成電極制作構件，其中金屬網作為掩膜，不銹鋼網壓在金屬網上，保證金屬網與襯底的充分接觸。由于金屬網硬度較差容易彎曲，不易與襯底緊密接觸，所以用不銹鋼網壓在上方使其與襯底更緊密的接觸，最大程度的減少金屬鍍膜時金屬原子的擴散，提高制備得到的電極質量。

所述的金屬網為100～5000目無碳膜支撐的裸金屬網；

所述的不銹鋼網的網孔是邊長為10～200微米的正方形微孔，微孔深度為10～1000微米，不銹鋼網的肋寬為5～50微米；不銹鋼網的肋寬即相鄰兩個微孔的間隔長度。

步驟(3).在電極制作構件上表面進行金屬鍍膜，金屬膜厚度控制為50～500納米，金屬膜附著在不銹鋼網表面、部分金屬網表面、部分納米線表面以及部分襯底表面。

在電極制作構件上表面進行金屬鍍膜的方法采用磁控濺射方法、電子束蒸發方法或熱蒸發方法。

步驟(4).依次取下不銹鋼網和金屬網，大量正方形的金屬膜方塊在襯底上呈矩陣分布，利用電子顯微鏡在襯底上搜索兩端分別在相鄰兩個金屬膜方塊下的納米線，將該相鄰兩個金屬膜方塊作為該納米線的兩個電極。

由于金屬網網格的限制作用，只有在未被網格線遮擋的部分才會沉積到金屬。納米線無序的分布在襯底上，如果得到的兩個金屬膜方塊恰好位于同一跟納米線兩端，則這兩個電極即可用來測量該納米線的電學性能。

本發明制備單根納米線微電極的步驟少，操作簡單，所用掩膜為廉價的金屬網和不銹鋼網，可重復使用，經濟環保，免去了光刻法制備電極所需的繁瑣步驟和昂貴成本。由于通過本方法可以在分散有納米線的襯底上制備得到大量周期性分布的高質量金屬膜方塊，一次電極制備，可以搜索得到很多兩端分別在相鄰兩個金屬膜方塊下的納米線，從而測量多根納米線的電輸運性能，提高實驗的可重復性和可信度。

附圖說明

圖1為本發明方法制得的單根納米線微電極的結構示意圖。

具體實施方式

一種制作單根納米線微電極的方法，具體步驟如下：

步驟(1).將納米線擴散在酒精中，超聲分散后將分散有納米材料的酒精滴加或旋涂到襯底表面，酒精揮發后，納米線即分散到襯底表面；

步驟(2).將金屬網置于襯底表面，納米線分布在襯底表面與金屬網之間，然后將不銹鋼網覆在金屬網上；襯底、金屬網和不銹鋼網組成電極制作構件；

所用的金屬網為1000目無碳膜支撐的裸金屬網；

所用的不銹鋼網的網孔是邊長為50微米的正方形微孔，微孔深度為100微米，不銹鋼網的肋寬為20微米；

步驟(3).在電極制作構件上表面進行金屬鍍膜，所鍍金屬膜厚度為100納米，金屬膜附著在不銹鋼網表面、部分金屬網表面、部分納米線表面以及部分襯底表面；