[發明專利]一種電熱致動器及其形成方法

有效

• 申請號: 201510020763.7
• 申請日: 2015-01-15
• 公開（公告）號: CN104538544B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 孟超;黃璞;周經緯;杜江峰
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H01L41/08
• 分類號: H01L41/08;H01L41/332
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 王寶筠

技術領域

本發明涉及單分子器件技術領域，更具體的說，涉及一種電熱致動器及其形成方法。

背景技術

單分子在電子學中的使用表征了電子學器件的最小極限，同時，它也引領人們在縮小基于硅的電子器件上繼續前進。做單分子器件首先需要解決的一個難題便是裂結的形成。裂結(Break?Junction)是一種由兩個電極及利用這兩個電極通過破壞一個納米線形成的一個原子級(小于1nm)的縫隙共同構成的電子器件。裂結可用于電接觸或是研究單分子的性質。

目前典型的形成裂結的方法有掃描隧道顯微鏡(Scanning?Tunneling?Microscope，STM)和機械可控裂結(Mechanically?Controllable?Break?Junction，MCBJ)。STM采用一個掃描針尖，通過壓電控制去扎到金屬材料中，然后將針再拉出來，形成一個裂結。MCBJ是將兩個連接著的電極固定在基片上，然后在基片下面通過傳動裝置彎曲基片，在兩個電極間形成一個裂結。

由于上述兩種方法在一次實驗中只能形成一個裂結，因此，在裂結量產時浪費大量的時間。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種電熱致動器及其形成方法，以實現在一個SOI同時形成多個裂結，解決量產過程時間浪費的問題。

一種電熱致動器，所述電熱致動器為一體成型的V字型結構，所述V字型結構的兩端固定，所述V字型結構的內角部分與納米線的固定端相對的活動端連接，且與所述納米線一體成型。

優選的，所述V字型結構懸置有硅層，及設置在所述硅層上的金屬層。

一種電熱致動器的形成方法，包括：

在絕緣襯底上的硅SOI的預設區域上蒸鍍金屬層；

在所述SOI上用標準的半導體加工技術，將所述SOI的頂層硅加工成V字型結構，所述V字型結構的兩端固定，所述V字型結構的內角部分與納米線的固定端相對的活動端連接，且與所述納米線一體成型；

將所述納米線下面的硅刻蝕掉，使金屬層懸空；

將所述V字型結構和所述納米線下面的二氧化硅腐蝕掉，使所述V字型結構和所述納米線構成的整體結構懸空；

向所述金屬層通預設初始電流；

按照預設幅度逐漸增大所述預設初始電流；

當檢測到所述納米線的阻值達到預設阻值時，停止通電流，裂結形成。

優選的，所述預設阻值為12.9kΩ。

優選的，蒸鍍金屬層采用電子束蒸發工藝。

優選的，所述標準的半導體加工技術為電子束光刻工藝。

優選的，將所述納米線下面的硅刻蝕掉采用深硅刻蝕工藝。

從上述的技術方案可以看出，本發明提供了一種電熱致動器及其形成方法，在SOI的預設區域上蒸鍍金屬層，采用標準的半導體加工技術，將SOI的頂層硅加工成V字型結構的電熱致動器，其中，V字型結構的兩端固定，V字型結構的內角部分與納米線的固定端相對的活動端連接，且與納米線一體成型，然后將納米線下面的硅刻蝕掉，使金屬層懸空，將V字型結構和納米線下面的二氧化硅腐蝕掉，使V字型結構和納米線構成的整體結構懸空。給電熱致動器表面金屬通電流，電流產生焦耳熱使電熱致動器溫度升高產生熱膨脹，由于電熱致動器的兩端固定，這樣膨脹就會使得其尖端有平行于結構平面向外的移動，由此產生的位移與力將電熱致動器和納米線拉斷形成一個裂結。通過在一個SOI加工多個電熱致動器，然后對這多個電熱致動器的表面金屬同時通電流，就可以在一次實驗中形成多個裂結，從而解決了量產過程時間浪費的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例公開的一種電熱致動器的結構圖；

圖2為本發明實施例公開的一種電熱致動器的主視圖；

圖3為本發明實施例公開的一種電熱致動器形成方法流程圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。