專利名稱：精確切削、連接納米材料的方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米加工領(lǐng)域，特別涉及一種切斷、削薄或連接納米材料的方法，該技術(shù)可以用來制作掃描探針(如掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡(AFM))的針尖或場發(fā)射的針尖，以及納米材料的互連結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
納米材料加工和納米器件的研究是當(dāng)今納米科學(xué)技術(shù)中最為重要的領(lǐng)域。目前，用物理化學(xué)方法生長的各種納米材料一般都不能夠很好地控制納米材料的尺寸和形貌，這對(duì)進(jìn)一步研究納米材料的應(yīng)用具有很大的限制。而且，目前對(duì)生長出來的納米材料的尺寸和形貌進(jìn)行再次裁剪和之后對(duì)它們進(jìn)行互連的手段很少。
碳納米管長徑比高，直徑均勻，楊氏模量大，導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性都很好，有廣泛的應(yīng)用前景。用碳納米管做掃描探針的針尖不僅可大大減小針尖尺寸效應(yīng)，提高掃描探針的平面分辨率，而且可探測起伏較大的表面。用碳納米管做場發(fā)射針尖可用于小尺寸大束流密度高相干性的電子源，也可用于高分辨率平板顯示器。不論是掃描探針針尖還是場發(fā)射電子源其性能都與碳管尖端的尺寸和形狀以及碳管高于基底部分的長短密切相關(guān)。通過各種方法生長的碳納米管的長度一般分布比較廣，管徑和尖端形狀也不均勻。為使碳納米管能很好地應(yīng)用于掃描探針針尖或場發(fā)射電子源就需要研究怎樣控制碳納米管的長度和尖端形狀。目前同時(shí)控制大量碳納米管的長度的技術(shù)主要有化學(xué)腐蝕[K.J.Ziegler，Z.N.Gu，J.Shaver，Zh.Y.Chen，E.L Flor，D.J Schmidt，C.Chan，R.H Hauge and R.E Smalley，Nanotechnology，16(2005)，S539-S544]和機(jī)械研磨[L.Chen，X.J.Pang，Q.T.Zhang，Z.L.Yu，Mater.Lett.，60(2006)，241-244]的技術(shù)，但這兩種技術(shù)一般不能精確控制碳納米管的長度且易給碳納米管帶來缺陷?？刂茊胃技{米管長度可以通過讓碳納米管從一端慢慢變短和從中間斷裂兩種途徑實(shí)現(xiàn)。有文獻(xiàn)報(bào)道，利用尖端相對(duì)的兩個(gè)碳納米管作為場發(fā)射的電極，作為陽極的碳納米管在場發(fā)射電子的轟擊下會(huì)慢慢變短[Y.Nakayama，S.Akita，NewJournal of Physics，5(2003)，128.1-128.23]。另外，用碳納米管制作AFM針尖時(shí)，在碳納米管針尖和導(dǎo)電基底間加一個(gè)偏壓，利用碳納米管針尖和基底接觸處的熱效應(yīng)也能讓碳納米管從尖端慢慢變短[Chin Li Cheung，Carbon Nanotubes as Molecular Probes for ScanningProbe Microscope，PhD thesis，Harvard Univ.2001]，進(jìn)一步控制碳納米管和導(dǎo)電基底之間的偏壓和接觸角度可以削尖碳納米管[C.V.Nguyen，C.So，R.M.Stevens，Y.Li，L.Delziet，P.Sarrazin，and M.Meyyappan，J.Phys.Chem.B，2004，108，2816-2821]。但是，上述方法效率很低?？刂铺技{米管的長度的最直接的方法應(yīng)該是從中間切斷。利用碳納米管通電流時(shí)優(yōu)先在有缺陷的地方斷裂的方法可以讓碳納米管從中間斷裂[N.D.Jonge，Y.Lamy，M.Kaiser，Nano Lett.，3(2003)，1621]，但這種方法不能精確控制斷裂的位置。借助碳納米管在低能電子束的照射下局部與氣體發(fā)生反應(yīng)可以很精確的控制碳納米管的切斷位置，且能讓碳納米管在斷裂處被削尖[J.Martinez，T.D.Yuzvinsky，A.M.Fennimore，A.Zettl，R.Garc′la and C.Bustamante，Nanotechnology，16(2005)，2493]。利用掃描探針顯微鏡可以對(duì)基底表面的碳納米管進(jìn)行精確切斷[J.Y.Park，Y.Yaish，M.Brink，S.Rosenblatt，and P.L.McEuen，Appl.Phys.Lett.，80，4446(2002)]，但這只限于位于基底表面的碳納米管。在碳納米管和電極之間加一個(gè)偏壓，并讓電極與碳納米管的頂端接觸，可以把多壁碳納米管的最尖端削尖成只有兩三層管壁[J.Cumings，P.G.Collins，A.Zettl，Nature，406，586(2000)]。
另一方面，金屬碳納米管具有很好的載電流能力，因此被認(rèn)為可以用作未來納米電子器件的連線。“T”或“Y”型的碳納米管結(jié)已經(jīng)被很多人研究。由實(shí)驗(yàn)和計(jì)算表明，“Y”型碳納米管的各個(gè)分支的直徑和相互交角影響它們分別作為柵極時(shí)的開關(guān)性能[J.Park，C.Daraio，S.Jin，P.R.Bandarua，J.Gaillard and A.M.Rao，Appl.Phys.Lett.，88，243113(2006)]。但是，現(xiàn)在研究的“Y”型碳納米管一般是直接生長的，因此很難控制各個(gè)分支的直徑和交角。所以，不管是未來碳納米管作為納米器件的連線還是構(gòu)建復(fù)雜的碳納米管結(jié)都需要一種簡單的碳納米管互連技術(shù)。目前，很好的碳納米管互連只能在納米探針的操縱下借助碳納米管的電流燒斷技術(shù)和電子束導(dǎo)致的無定形碳沉積技術(shù)來實(shí)現(xiàn)[M.S.Wang，J.Y.Wang，Q.Chen，L.M.Peng，Adv.Funct.Mater.，15(11)，1825(2005)]。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種精確切斷和削薄納米材料的方法，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種方便可控的互連納米材料的方法。
本發(fā)明的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，納米材料可作為“納米刀”來切削納米材料，能作為“納米刀”和能被切削的納米材料包括碳納米管、金屬納米線等具有良好導(dǎo)電能力的納米材料。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的在安裝在掃描電子顯微鏡中的納米探針系統(tǒng)或其它可供納米觀測和操縱的系統(tǒng)的操縱下，在作為切削工具的納米材料(本文中稱之為“納米刀”)和需要被切削的納米材料之間施加一定的電壓，然后用納米探針操縱“納米刀”與需要被切削的納米材料在要切削的地方接觸，需要被切削的納米材料就會(huì)在接觸處被局部破壞而被切斷或削尖，而作為“納米刀”的納米材料在接觸處只有較輕甚至基本沒有結(jié)構(gòu)的損壞，從而實(shí)現(xiàn)用納米材料作為“納米刀”精確切斷和削薄納米材料的目的；而且切斷納米材料時(shí)，納米材料被切掉的部分還可以接觸時(shí)的姿勢(shì)連接在作為“納米刀”的納米材料上，因此可以構(gòu)建納米材料之間的互連結(jié)構(gòu)。其中加在兩個(gè)納米材料之間的電壓范圍為3-30V，不同的納米材料所需電壓不同，對(duì)于多壁碳納米管作為“納米刀”切削多壁碳納米管，最低的電壓為4V，而且電壓的方向?qū)η邢鬟^程沒有影響。
上述用納米材料作為“納米刀”精確切斷和削薄納米材料的方法，其機(jī)理是當(dāng)帶有一定電壓的兩種具有良好導(dǎo)電性的納米材料接觸時(shí)，會(huì)有很大的電流通過，由于接觸處的電阻大，在接觸處會(huì)迅速產(chǎn)生巨大的熱量，而整個(gè)系統(tǒng)處在真空中，熱量主要通過納米材料向兩邊支撐它們的的納米針尖散去，這時(shí)兩邊的納米材料由于熱導(dǎo)率、比熱、密度以及幾何尺寸等因素的不一樣，使得它們?cè)诮佑|附近的溫度不一樣，而每種納米材料都是在接觸附近的溫度最高，所以當(dāng)其中一種納米材料在接觸處的溫度首先到達(dá)足夠高的溫度時(shí)，這種納米材料就會(huì)在接觸處被局部破壞從而被切斷或削尖，而另外一種納米材料由于在接觸處的溫度相對(duì)較低，所以沒有什么結(jié)構(gòu)的損壞，因而可以作為“納米刀”。
決定兩個(gè)相互接觸的納米線或納米管哪個(gè)作為“納米刀”和哪個(gè)是被切削的納米結(jié)構(gòu)的主要因素是納米線或納米管上接觸點(diǎn)與連接基底或連接基座的距離，可以通過控制這個(gè)距離來控制哪個(gè)納米材料作為“納米刀”和哪個(gè)被切削。對(duì)于各種參數(shù)都相同的同種納米線或納米管，作為“納米刀”的納米線或納米管上的這個(gè)距離只需要小于需要被切削的納米線或納米管上的這個(gè)距離。
碳納米管由于具有非常大的熱導(dǎo)率和高的熱穩(wěn)定性，又是導(dǎo)電性非常好的納米材料，所以它是一種非常好的作為“納米刀”的材料。因此，本發(fā)明優(yōu)選用碳納米管作為“納米刀”切削納米材料。
在用多壁碳納米管作為“納米刀”來切削多壁碳納米管時(shí)，可以很好地控制哪個(gè)碳納米管作為“納米刀”和哪個(gè)碳納米管被切削；當(dāng)用多壁碳納米管“納米刀”切斷多壁碳納米管時(shí)，想要被切斷的碳納米管在接觸處能夠非常精確地被切斷(精確度取決于“納米刀”的尺寸和納米操作的精度，可以達(dá)到幾個(gè)納米的精確度)，而作為“納米刀”的碳納米管在接觸處基本沒有結(jié)構(gòu)的損壞；當(dāng)用多壁碳納米管“納米刀”削尖多壁碳納米管時(shí)，50nm左右的多壁碳納米管能夠被削尖到10nm以下，且削尖的精度隨著電子顯微鏡的分辨率和納米操縱系統(tǒng)的操縱精度的提高還可以進(jìn)一步提高，作為“納米刀”的碳納米管在接觸處也基本沒有結(jié)構(gòu)的損壞。
作為“納米刀”和用來被切斷的碳納米管均可以是用化學(xué)氣相沉積方法(簡稱CVD方法)、電弧放電方法或任何其它方法制備的碳納米管，且都對(duì)碳納米管的直徑?jīng)]有限制。
此外，用多壁碳納米管作為“納米刀”也可切削其他納米材料，如硫化鉍(Bi2S3)納米結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明提出了利用納米材料作為“納米刀”來切斷和削薄納米材料的思想，其切削的機(jī)理是與焦耳熱相關(guān)的局部破壞。根據(jù)切削的機(jī)理，本發(fā)明不僅可以實(shí)現(xiàn)納米材料之間相互切削，而且，由于被切斷的納米材料的被切掉的部分仍連接在沒有被切斷的納米材料上，本發(fā)明還提供了一種方便可控的互連納米材料的技術(shù)。本發(fā)明對(duì)納米材料的研究和應(yīng)用具有非常重要的意義，具有廣泛的應(yīng)用前景，例如可用于制造碳納米管的掃描探針(如掃描隧道顯微鏡或原子力顯微鏡(AFM))針尖和碳納米管場發(fā)射針尖，控制納米材料的尺寸，修飾一維納米材料的尖端和管身形貌以及構(gòu)建納米材料的互連結(jié)構(gòu)等等。


圖1a是用碳納米管作為“納米刀”切斷另一根碳納米管的示意圖；圖1b是109次碳納米管切斷實(shí)驗(yàn)每次切斷時(shí)L1/L2值的分布圖。
圖2是在納米探針的操縱下一根碳納米管切斷另一根碳納米管的掃描電子顯微鏡照片，其中(a)是準(zhǔn)備切割時(shí)的照片，(b)是切斷后的照片，被切掉的多壁碳納米管部分連接到作為“納米刀”的碳納米管上。
圖3是在納米探針的操縱下一根碳納米管切斷另一根碳納米管的透射電子顯微鏡照片，其中(a)顯示了切斷前兩根碳納米管在接觸處的結(jié)構(gòu)；(b)顯示了切斷后兩根碳納米管在接觸處的結(jié)構(gòu)。
圖4是一排短碳納米管平行連接在作為“納米刀”的碳納米管上構(gòu)成梳子型的碳納米管-碳納米管互連結(jié)構(gòu)的掃描電子顯微鏡照片。
圖5a是利用多壁碳納米管作為“納米刀”切斷多壁碳納米管的技術(shù)制作多壁碳納米管的AFM針尖的掃描電子顯微鏡照片；圖5b是圖5a中的方框部分在碳納米管AFM針尖被切斷前的放大照片；圖5c是圖5a中的方框部分在碳納米管AFM針尖被切斷后的放大照片。
圖6是利用多壁碳納米管(左上方)作為“納米刀”把另一根多壁碳納米管(右下方)削尖的掃描電子顯微鏡照片，其中(a)是削尖前的照片；(b)是削尖后的照片。
圖7是用多壁碳納米管作為“納米刀”切斷硫化鉍納米線的掃描電子顯微鏡照片，其中(a)是切斷前的照片；(b)是切斷后的照片。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
實(shí)施例1用碳納米管作為“納米刀”切斷多壁碳納米管同時(shí)構(gòu)建碳納米管-碳納米管的互連結(jié)構(gòu)具體步驟如下(1)化學(xué)合成方法制備多壁碳納米管。
(2)將多壁碳納米管粘到鉑(Pt)針尖上用剪刀將0.2-1毫米的Pt絲的一端削尖，并在Pt絲的尖端粘上少量的多壁碳納米管粉末，將粘有多壁碳納米管粉末的Pt針尖安裝在納米探針的針尖套管中。
(3)用NaOH溶液腐蝕直徑0.2-1毫米的鎢絲得到曲率半徑小于100納米的針尖，把針尖安裝在納米探針的針尖套管中。
(4)把三個(gè)裝有針尖(一個(gè)裝Pt針尖，兩個(gè)裝鎢針尖)的納米探針系統(tǒng)在掃描電子顯微鏡中安裝好。
(5)待掃描電子顯微鏡樣品室中的真空度達(dá)到使用要求后，開啟電子束及電子束加速電壓，并在兩個(gè)鎢針尖上加3-10V的電壓，觀測二次電子像，并用納米探針系統(tǒng)控制兩個(gè)鎢針尖使其尖端接觸，使鎢針尖的尖端熔化從而使鎢針尖的尖端變得非常干凈。
(6)在觀察二次電子像的同時(shí)，在Pt針尖上找到一根突出出來的單根多壁碳納米管，用納米探針系統(tǒng)控制其中一鎢針尖使其靠近并用熔化過的尖端與多壁碳納米管接觸；再在Pt針尖和鎢針尖之間加一個(gè)1-10V的恒定電壓，并監(jiān)測通過它們的電流，待多壁碳納米管和鎢針尖之間的電接觸變好后，關(guān)閉恒定電壓；在Pt針尖和鎢針尖之間改加一個(gè)0-5V的掃描電壓，這時(shí)多壁碳納米管會(huì)在大電流的作用下被燒斷，從而多壁碳納米管的一段粘在了鎢針尖上。用同樣的方法在另外一個(gè)鎢針尖的尖端也粘上一根多壁碳納米管。
(7)在觀察二次電子像的同時(shí)，用納米探針系統(tǒng)控制粘有多壁碳納米管的兩根鎢針尖，并讓兩根鎢針尖上的多壁碳納米管相互靠近；在兩根鎢針尖上加一個(gè)4V以上的電壓(方向不限)；選擇需要被切斷的多壁碳納米管和作為“納米刀”的多壁碳納米管，調(diào)整兩根多壁碳納米管位置以使它們即將以側(cè)壁相互接觸時(shí)的接觸點(diǎn)滿足以下兩點(diǎn)(a)作為“納米刀”的多壁碳納米管從碳納米管與鎢絲(注在本實(shí)施例中，支撐碳納米管的是鎢絲，但也可用其它材料，只要導(dǎo)電就行)的接觸點(diǎn)到碳納米管-碳納米管的接觸點(diǎn)的距離L1必須足夠短。一般說來，L1必須小于需要被切斷的多壁碳納米管上從碳納米管與鎢絲的接觸點(diǎn)到碳納米管-碳納米管的接觸點(diǎn)的距離L2，如圖1a示意了用碳納米管作為“納米刀”切斷另一根碳納米管的情形其中錐形部分表示納米針尖，細(xì)線表示粘在納米針尖上的碳納米管，L1和L2分別表示作為“納米刀”的碳納米管和被切斷的碳納米管從碳納米管與鎢絲的接觸點(diǎn)到碳納米管-碳納米管的接觸點(diǎn)的距離；圖1b顯示我們總共做了109次的切斷實(shí)驗(yàn)中每次切斷時(shí)L1/L2的值，其中L1/L2＜1的有85次，占78％。因此，碳納米管作為“納米刀”切削納米材料時(shí)，碳納米管-被切納米材料接觸點(diǎn)到碳納米管與鎢絲的接觸點(diǎn)的距離必須足夠短，其臨界長度由碳納米管和被切納米材料的熱導(dǎo)率、幾何尺寸、被局部破壞時(shí)各自所需要的溫度等因素決定。
(b)在需要同時(shí)構(gòu)建納米管互連結(jié)構(gòu)時(shí)，還應(yīng)該考慮構(gòu)建碳納米管特定互連結(jié)構(gòu)時(shí)所需要滿足的長度和角度。
最后用納米探針控制兩根多壁碳納米管按照預(yù)先選好的接觸點(diǎn)和相對(duì)姿勢(shì)接觸，使得需要被切斷的多壁碳納米管在接觸點(diǎn)處被切斷，被切斷的部分仍以接觸前的姿勢(shì)粘在作為“納米刀”的多壁碳納米管上(參見圖2、3、4)；而作為“納米刀”的碳納米管在接觸處基本沒有什么結(jié)構(gòu)的損壞(參見圖3)。
(8)重復(fù)步驟(7)的操作，可以得到特定的碳納米管-碳納米管互連結(jié)構(gòu)(參見圖2和圖4)。作為示例圖2的掃描電子顯微鏡照片顯示，在納米探針的操縱下，一根“短”的碳納米管作為“納米刀”把另一根“長”的碳納米管切斷的過程。這里，所謂的“短”和“長”是指相比較而言，L1比L2短。其中圖2(a)是兩根碳納米管接觸前的照片，圖2(b)是“長”的碳納米管被切斷后的照片，且被切斷的多壁碳納米管的被切掉的部分連接在了“納米刀”上，圖中碳納米管的所有分支都是通過這種方法得到的。
圖3的透射電子顯微鏡照片顯示，在納米探針的操縱下，一根“短”的多壁碳納米管作為“納米刀”把另一根“長”的多壁碳納米管切斷前在接觸處的結(jié)構(gòu)(如圖3(a)所示)，以及切斷后兩根碳納米管在接觸處的結(jié)構(gòu)(如圖3(b)所示)?？梢钥吹?，作為“納米刀”的多壁碳納米管在接觸處基本沒有結(jié)構(gòu)的損壞。
圖4的掃描電子顯微鏡照片顯示一排短碳納米管平行連接在作為“納米刀”的碳納米管上構(gòu)成梳子型的碳納米管-碳納米管互連結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例2用碳納米管作為“納米刀”制作多壁碳納米管的AFM針尖其實(shí)施步驟與實(shí)施例1的步驟(1)到(7)基本相同，只是把其中的一根鎢針尖換成了鍍了金的AFM針尖。圖5掃描電子顯微鏡照片顯示了用多壁碳納米管作為“納米刀”切斷多壁碳納米管的技術(shù)制作多壁碳納米管的AFM針尖。圖5a中，下方是一個(gè)AFM的懸臂和針尖，右上為一鎢納米針尖；圖5b和圖5c是圖5a中方框部分的放大，它們分別顯示了“納米刀”(右上方的多壁碳納米管)精確切斷碳納米管針尖(下方的多壁碳納米管)前和后的情形。
實(shí)施例3用多壁碳納米管作為“納米刀”削尖多壁碳納米管步驟(1)到(6)與實(shí)施1中的步驟(1)到(6)完全相同，步驟(7)與實(shí)施1中的步驟(7)也基本相同。不同的是，在這里，用作為“納米刀”的多壁碳納米管的尖端接觸需要削尖的多壁碳納米管的側(cè)壁，而不是使它們側(cè)壁相互接觸，并讓作為“納米刀”的碳納米管的尖端沿與需要被削尖的碳納米管的管軸成一定角度削尖碳納米管；更為重要的是，這時(shí)需要更為精細(xì)地控制多壁碳納米管，使其移動(dòng)的步長盡量小。當(dāng)作為“納米刀”的多壁碳納米管的尖端與需要被削尖的多壁碳納米管接觸時(shí)，由于電流在接觸處產(chǎn)生的焦?fàn)枱嵩谛枰幌骷獾亩啾谔技{米管的一端不能很快地導(dǎo)走，使得需要被削尖的多壁碳納米管在接觸處被局部蒸發(fā)，從而到達(dá)使其削尖的目的。如圖6的掃描電子顯微鏡照片顯示，利用多壁碳納米管(左上方)作為“納米刀”把另一根多壁碳納米管(右下方)削尖前，多壁碳納米管尖端的直徑大于50nm(見圖6(a))；削尖后最尖端的直徑小于10nm(見圖6(b))。
如果讓“納米刀”的尖端接觸多壁碳納米管的側(cè)壁，可是到達(dá)削細(xì)多壁碳納米管的目的。
實(shí)施例4用多壁碳納米管作為“納米刀”切斷硫化鉍(Bi2S3)納米線結(jié)構(gòu)其實(shí)施步驟和用多壁碳納米管作為“納米刀”切斷多壁碳納米管的實(shí)施步驟基本上一樣，只是這里還需要在掃描電子顯微鏡(SEM)里多安裝一個(gè)納米探針系統(tǒng)，用來控制另一根粘硫化鉍(Bi2S3)納米結(jié)構(gòu)的鉑(Pt)針尖，并把分別粘在兩根鎢針尖上的兩根碳納米管換成一根碳納米管和一個(gè)硫化鉍(Bi2S3)納米結(jié)構(gòu)，另外切斷時(shí)加在碳納米管和硫化鉍(Bi2S3)納米結(jié)構(gòu)之間的電壓為10V。如圖7的掃描電子顯微鏡照片顯示，用多壁碳納米管作為“納米刀”切斷硫化鉍(Bi2S3)納米結(jié)構(gòu)前的情形(見圖7a)和切斷后的情形(見圖7b)。圖中，連在左上方鎢針尖上的納米結(jié)構(gòu)是一根多壁碳納米管，連在右下方鎢針尖上的納米結(jié)構(gòu)是一根硫化鉍(Bi2S3)納米結(jié)構(gòu)，圖7b顯示硫化鉍(Bi2S3)納米線結(jié)構(gòu)的被切掉的部分仍連接在作為“納米刀”的多壁碳納米管上。
權(quán)利要求
1.一種切斷或削薄納米材料的方法，在真空系統(tǒng)中，在作為切削工具的納米材料和需要被切削的納米材料之間施加3-30V的電壓，然后讓兩個(gè)納米材料在欲切削的地方接觸，其中，所述的兩個(gè)納米材料均具有良好導(dǎo)電性，利用它們?cè)跓釋?dǎo)率、比熱、密度及幾何尺寸等因素中存在的差異，使被切削的納米材料在接觸處的溫度首先到達(dá)可被破壞的溫度，使之在接觸處被破壞而被切斷或削薄。
2.如權(quán)利要求1所述的切斷或削薄納米材料的方法，其特征在于，該方法是通過安裝在電子顯微鏡中的納米探針系統(tǒng)來操縱的。
3.如權(quán)利要求2所述的切斷或削薄納米材料的方法，其特征在于，所述的兩個(gè)納米材料是相同的納米管或納米線，當(dāng)兩個(gè)納米材料接觸時(shí)，使作為切削工具的納米材料與支撐其的納米探針針尖的接觸點(diǎn)到兩個(gè)納米材料接觸點(diǎn)的距離小于需要被切削的納米材料與支撐其的納米探針針尖接觸點(diǎn)到兩個(gè)納米材料接觸點(diǎn)的距離。
4.如權(quán)利要求1所述的切斷或削薄納米材料的方法，其特征在于，所述的作為切削工具的納米材料是碳納米管，被切削的納米材料是碳納米管、金屬納米線或硫化鉍納米結(jié)構(gòu)。
5.一種構(gòu)建納米材料-納米材料的互連結(jié)構(gòu)的方法，在真空系統(tǒng)中，在兩個(gè)具有良好導(dǎo)電性的納米材料之間施加3-30V的電壓，然后讓兩個(gè)納米材料接觸，利用它們?cè)跓釋?dǎo)率、比熱、密度及幾何尺寸等因素中存在的差異，使其中一個(gè)納米材料在接觸處的溫度首先到達(dá)被破壞的溫度，使之在接觸處被破壞而被切斷，被切掉的部分以兩個(gè)納米材料接觸時(shí)的姿勢(shì)連接到另一個(gè)納米材料上，形成互連結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的構(gòu)建納米材料-納米材料的互連結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，該方法是通過安裝在電子顯微鏡中的納米探針系統(tǒng)來操縱的。
7.如權(quán)利要求6所述的構(gòu)建納米材料-納米材料的互連結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，所述的兩個(gè)納米材料是相同的納米管或納米線，當(dāng)兩個(gè)納米材料接觸時(shí)，使該接觸點(diǎn)到被連接的納米材料與支撐其的納米探針針尖接觸點(diǎn)的距離小于它到需要被切斷的納米材料與支撐其的納米探針針尖接觸點(diǎn)的距離。
8.如權(quán)利要求5所述的構(gòu)建納米材料-納米材料的互連結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，所述的納米材料選自碳納米管、金屬納米線、硫化鉍納米線。
全文摘要
本發(fā)明屬于納米加工領(lǐng)域，提出了一種切斷、削薄或連接納米材料的方法在兩個(gè)具有良好導(dǎo)電性的納米材料之間施加一定的電壓，然后讓兩個(gè)納米材料接觸，利用它們?cè)跓釋?dǎo)率、比熱、密度及幾何尺寸等因素中存在的差異，使其中一個(gè)納米材料在接觸處的溫度首先到達(dá)可被破壞(如熱蒸發(fā))所需的溫度，使之在接觸處被破壞而被切斷或削薄，而被切掉的部分可以以兩個(gè)納米材料接觸時(shí)的姿勢(shì)連接到另一個(gè)納米材料上，形成互連結(jié)構(gòu)。本發(fā)明對(duì)納米材料的研究和應(yīng)用具有非常重要的意義，具有廣泛的應(yīng)用前景，可用于制造碳納米管的掃描探針針尖或制造碳納米管場發(fā)射針尖，控制一維納米材料的長度，修飾一維納米材料的尖端和管身形貌以及構(gòu)建納米材料的互連結(jié)構(gòu)等等。
文檔編號(hào)B82B3/00GK1935631SQ200610113318
公開日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2006年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月22日
發(fā)明者魏賢龍, 陳清, 彭練矛 申請(qǐng)人:北京大學(xué)