[發明專利]納米電極對及其制備方法

在審

• 申請號: 202010774183.8
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN111893527A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 李莉;孫志梅;潘向萍;潘軍
• 申請（專利權）人: 淮南師范學院
• 主分類號: C25D3/48
• 分類號: C25D3/48;B82Y40/00
• 代理公司: 廣東有知貓知識產權代理有限公司 44681
• 代理人: 朱親林

本發明涉及納米電極對及其制備方法，包括以下步驟：在襯底上熱氧化處理制備二氧化硅層，旋涂一層抗蝕劑，得到基材；在上述基材上通過微納米加工方法制備一對雙層金屬電極對，其中，上層金屬電極材料應采用金屬活動順序表中位于下層金屬電極材料之前的金屬；在上述雙層金屬電極對上覆蓋電解液，通過金屬沉積的方法，由雙層金屬電極對的上層金屬與電解液之間的化學反應，并在下層金屬電極材料的表面析出相同的金屬，使雙層金屬電極對之間的間距減小，從而獲得納米間隙尺度的電極對，本發明采用雙層金屬作為電極材料，制備過程中犧牲上層金屬并沉積下層金屬，最終獲得納米尺度間隙的電極對，實現了納米間隙高質量的可控性。

技術領域

本發明涉及納米加工技術領域，具體為納米電極對及其制備方法。

背景技術

納米間隙電極對指的是最小部分的間距在納米量級尺寸的一對電極，是將單個分子與宏觀電路相連接的有利工具。通過在電極對之間填充特定分子，可獲得具有特殊電學、光學、熱學等特性的元器件，有助于實現微電子器件的小型化、高密度、多功能化。由于大多數分子的典型尺寸都處于幾納米的量級，制備出納米間隙電極對就顯得尤為重要。

現有制備納米間隙對的工藝包括機械力斷裂、電遷移斷裂、電鍍/化學鍍、選區刻蝕等等，上述工藝都有或多或少存在不足之處，其中，機械力斷裂、電遷移斷裂的制備方法容易造成納米間隙處的懸浮結構，穩定性差導致不利于重復利用，而常用的引入外加犧牲電極的電鍍/化學鍍的制備方法，容易造成間隙形貌不規則、容易碎屑污染、與現有微電子工藝不兼容等。因此，本發明旨在提供納米間隙高質量可控性，并且能夠提高納米間隙處的結構穩定性，有利于重復利用的納米電極對及其制備方法。

發明內容

本發明目的是提供納米電極對及其制備方法，以解決現有技術中提出的具體問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：納米電極對的制備方法，包括以下步驟：

1)在襯底上熱氧化處理制備二氧化硅層，旋涂一層抗蝕劑，得到基材；

2)在上述基材上通過微納米加工方法制備一對雙層金屬電極對，其中，上層金屬電極材料應采用金屬活動順序表中位于下層金屬電極材料之前的金屬；

3)在上述雙層金屬電極對上覆蓋電解液，通過金屬沉積的方法，由雙層金屬電極對的上層金屬與電解液之間的化學反應，并在下層金屬電極材料的表面析出相同的金屬，使雙層金屬電極對之間的間距減小，從而獲得納米間隙尺度的電極對。

優選的，步驟1中所述二氧化硅層的厚度為300-500納米。

優選的，步驟1中所述抗蝕劑的旋涂厚度為50-100納米。

優選的，步驟2中雙層金屬電極對之間的間隙尺寸為0.3-3微米。

優選的，所述雙層金屬電極的下層金屬為金、鉑、鈀、銀、銅中的一種。

優選的，所述雙層金屬電極對的上層金屬為銅、鐵、鋅、鋁中的一種。

優選的，所述雙層金屬電極對的下層金屬厚度為100-150納米，上層金屬的厚度為10-50納米。

優選的，所述電解液與雙層金屬電極對的下層金屬對應。

納米電極對，采用上述任一項的制備方法制備而成。

本發明至少具備以下有益效果：

本發明在制備納米電極對時提供了一種操作簡單的制備方法，采用雙層金屬作為電極材料，制備過程中犧牲上層金屬并沉積下層金屬，最終獲得納米尺度間隙的電極對，實現了納米間隙高質量的可控性，并且相較于現有的引入外加犧牲電極等制備方法制備的懸浮狀態的納米間隙對，此方法制備的結構向下層金屬沉積，可在金屬腐蝕與清洗后重復使用，提高了電極對納米間隙處的質量，大大降低了制備的成本。

附圖說明