[發明專利]一種基于波導器件的單根納米線的轉移方法

有效

• 申請號: 201611046605.X
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN106744669B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 呂業剛;沈祥;徐培鵬;張巍;王國祥;戴世勛
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: B82B3/00
• 分類號: B82B3/00;B82Y40/00
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 何仲

1.一種基于波導器件的單根納米線的轉移方法，其特征在于具體步驟如下：

(1)分散納米線：取一干凈的硅片，依次用乙醇、去離子水在超聲波中清洗，并用高純氮氣吹干；將納米線樣品微力壓印并摩擦已洗凈的硅片，硅片上得到少量且平行于硅片表面的納米線；

(2)納米線轉移至有機膠薄膜：采用旋涂法在分布納米線的硅片上鍍上一層有機膠薄膜，輕微劃開硅片邊緣四周的有機膠薄膜并保持有機膠薄膜的完整，將硅片邊緣的有機膠薄膜與硅片分離；

(3)有機膠薄膜脫離：將硅片放入含水的培養皿中靜置，將硅片上表面與水平面齊平且將有機膠薄膜露出水面，使水滲入硅片與有機膠薄膜的間隙，并用氣槍輕微吹有機膠薄膜邊緣，使有機膠薄膜脫離硅片，將硅片表面的納米線轉移至有機膠薄膜的下表面，將少量水注入培養皿，使帶有納米線的有機膠薄膜浮在水面上；

(4)有機膠薄膜移至帶孔托盤：通過聚二甲基硅氧烷粘附劑將有機膠薄膜的上表面粘附在有孔的托盤上，同時將有機膠薄膜的納米線區域置于托盤孔的位置；

(5)波導器件上的光刻膠開窗口：將波導器件上旋涂一層光刻膠，通過曝光-顯影工藝，在需要轉移納米線的波導器件位置處開一個裸露出波導器件的窗口，窗口尺寸略大于待轉移納米線尺寸；

(6)轉移納米線至窗口：將托盤放置于光學顯微鏡下的高度固定的框架上，框架下可升降的樣品臺粘上需要轉移納米線的波導器件；在光學顯微鏡下，透過孔能夠依次觀察到納米線和波導器件；通過光學顯微鏡選定要轉移的納米線，調整托盤角度，將待轉移納米線對準波導器件上的窗口，緩慢升高樣品臺直至待轉移納米線嵌入窗口，即待轉移納米線接觸至指定位置；

(7)有機膠薄膜脫離聚二甲基硅氧烷：將樣品臺上的波導器件加熱到60-120℃，并保持10-60分鐘，直至有機膠薄膜趨于軟化，降低樣品臺直至波導器件與聚二甲基硅氧烷脫離，并將波導器件移出樣品臺；此時波導器件上有納米線，納米線上方覆蓋著有機膠薄膜；窗口里的納米線粘附在波導器件指定位置上，其它未選取的納米線夾在波導器件上的光刻膠和有機膠薄膜之間；

(8)增加納米線與波導的黏附力：將波導器件放入退火爐，控制退火溫度小于納米線熔點或晶化溫度，處理10-60分鐘，充分增加窗口內的納米線與波導器件的黏附力；

(9)移除有機膠薄膜及光刻膠：將波導器件放置在丙酮中，使光刻膠和有機膠薄膜充分溶解，夾在光刻膠和有機膠薄膜之間的納米線脫離波導器件，同時，轉移的納米線牢牢固定在窗口的波導器件上，通過丙酮和乙醇的沖洗，波導器件上只留下轉移的納米線，即完成單根納米線的轉移。

2.根據權利要求1所述的一種基于波導器件的單根納米線的轉移方法，其特征在于：步驟(1)中所述的納米線樣品的尺寸小于硅片尺寸且所述的納米線樣品在硅片的中央位置輕微摩擦，所述的納米線的直徑為400-500nm，長為7-12μm，所述的納米線樣品包括Si、Si₃N₄、SiC、Ge-Te、Sb-Te、Ge-Sb-Te、Cd-Te、In-S和Ga-Sb半導體納米線。

3.根據權利要求1所述的一種基于波導器件的單根納米線的轉移方法，其特征在于：步驟(2)所述的有機膠薄膜包括聚甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯，有所述的有機膠薄膜的厚度為500-1000nm。

4.根據權利要求1所述的一種基于波導器件的單根納米線的轉移方法，其特征在于：步驟(5)所述的波導器件為硅基器件，所述的硅基器件包括光電探測器、存儲器、光調質器和光開關，所述的光刻膠的厚度與轉移的納米線的直徑相同。

5.根據權利要求1所述的一種基于波導器件的單根納米線的轉移方法，其特征在于：步驟(6)所述的框架下可升降的樣品臺采用光刻膠作為粘附劑粘上需要轉移納米線的波導器件。

6.根據權利要求1所述的一種基于波導器件的單根納米線的轉移方法，其特征在于：步驟(8)所述的退火溫度為100-400℃。