[發明專利]一種用于改良逾滲系統的納米橋的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202010632465.4
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111807317A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 埃澤爾·馬丁·阿金諾古;薛亞飛;羅凌鵬;金名亮;周國富;邁克爾·諾頓;克日什托夫·坎帕;邁克爾·吉爾森
• 申請（專利權）人: 肇慶市華師大光電產業研究院
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州正明知識產權代理事務所(普通合伙) 44572
• 代理人: 張麗

本發明屬于納米材料制備技術領域，公開了一種通過在等離子體刻蝕過程之前，在聚苯乙烯納米微球陣列上旋涂苯乙烯單體溶液來誘導最近鄰球之間形成納米橋，并在金屬沉積后得到弱連接的逾滲結構的制備方法。該制備方法在滲流閾值附近產生耦合、陰影互補的準Babinet金屬陣列。該結構的主要等離子體效應是透射峰的強窄化，對系統參數的變化非常敏感。這種效應可以作為高靈敏度、廉價傳感器的基礎。

技術領域

本發明屬于納米材料制備技術領域，具體涉及一種用于改良逾滲系統的納米橋的制備方法及其應用。

背景技術

具有各種物理性質的超靈敏探測器通常依賴于所用探測器結構的高度非線性泛函數響應。這種非線性變化通常發生在具有相變的系統中，比如逾滲結構，它可以在電介質中隨機分布導電粒子而形成。當導電粒子濃度達到臨界值時，即逾滲閾值時，在這樣的空間參數下發生相變，從而從根本上改變其響應特性(如導電性、光響應等特性發生突變)。因此，這樣的逾滲系統可以通過將粒子濃度調整到非常接近閾值，以作為對各種物理性質(如溫度、壓力、粒子或分子的存在、光輻射等)具有超靈敏響應的檢測器。已有許多檢測器系統采用了如上設計思路。

然而，在實際的傳感器領域中，基于逾滲結構來設計的傳感器件并不常見。主要是因為，一方面，它們的極端非線性有助于增加器件的靈敏度；另一方面，閾值的臨界特性會導致器件的不穩定性，即設計參數發生微小變化也會極大改變器件的性能。這對基于逾滲結構的傳感器的實際應用造成了極大的阻礙。在Babinet自互補棋盤結構的光學響應恰處于逾滲值時，其光學響應不可能測試一文中，解決上述問題的方法被提出并證實。通過將結構更改為稍微斷開的方島陣列，然后通過在島之間建立較弱的電阻性連接，最終成功測量出這一數學上眾所周知的響應。簡而言之，這一設計構想是將臨界閾值點轉變為弱連接狀態的結構，從而形成弱連接的島狀陣列，可以在明顯犧牲結構靈敏度的情況下恢復周期性滲流結構的穩定性。

基于以上研究，我們也將這樣的弱連接優化思路引入到本發明中，開發了一種制作這種弱連接島陣列的高效、廉價方法。在聚苯乙烯納米微球之間構建的納米橋結構，在金屬化后有著靈敏的光響應性能。

現有技術中不存在在聚苯乙烯微球間構建納米橋結構并金屬化的技術處理方案。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明所要解決技術問題是克服現有技術缺乏用于改良逾滲結構的穩定性的結構的缺陷，提供了一種用于改良逾滲系統的納米橋的制備方法。

本發明的第二個目的是提供上述方法得到的納米橋。

本發明的第三個目的是提供上述納米橋在制備傳感器(例如廉價傳感器)的應用。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種用于改良逾滲系統的納米橋的制備方法，包括以下步驟：

S1、在基底上沉積六邊形的聚苯乙烯微球單層膜，所述聚苯乙烯微球的直徑為100nm～10μm；

S2、在S1的聚苯乙烯微球單層膜上旋涂苯乙烯-乙醇溶液，并進行等離子刻蝕；

S3、通過電子束蒸鍍在經過等離子刻蝕后的結構上蒸鍍10～100nm的金，即得納米橋。

優選的，步驟S2所述苯乙烯的濃度為1～20％，旋涂的速度為1000～4000rpm。

優選的，步驟S2等離子刻蝕的條件為：刻蝕的氧分壓為10～95％，載氣為Ar或N₂，功率為20～150w，反應壓強為0.1～10mbar之間，刻蝕時間為20s～500s。

優選的，步驟S3蒸鍍沉積速率為0.2～6A/s。

本發明還提供一種傳感器，包含上述方法得到的納米橋。

本發明還提供了上述方法得到的納米橋在制備傳感器的應用。