專(zhuān)利名稱(chēng)：?jiǎn)胃痪S納米材料的測(cè)試電極及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單根一維納米材料測(cè)試電極及其制作方法，特別涉及將聚焦離子束技術(shù)與電子束曝光技術(shù)應(yīng)用于單根一維納米材料的測(cè)試電極及其制作方法。
背景技術(shù)：
一維納米材料物性的表征一直是人們研究的焦點(diǎn)，特別是單根一維納米材料本征物性的測(cè)量。其中測(cè)量電極的設(shè)計(jì)與制作是實(shí)現(xiàn)這一目的基礎(chǔ)和關(guān)鍵?，F(xiàn)有一維納米材料測(cè)試電極的制作方法主要有兩種。一種是直接運(yùn)用聚焦離子束技術(shù)制作電極，如對(duì)比文獻(xiàn)1“厚氧化層納米線(xiàn)的電接觸(Making electricalcontacts to nanowires with a thick oxide coating)，載于《Nanotechnology》，2002，Vol.13，No.5653-658所公開(kāi)”，該方法運(yùn)用雙束聚焦離子束系統(tǒng)，首先用電子束找到單根一維納米材料的位置，再用離子束定位，然后用離子束輔助沉積鉑金的方法來(lái)制作電極。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是直接、工序較短。但缺點(diǎn)也很明顯首先是污染區(qū)問(wèn)題，由于該技術(shù)沉積的鉑金是由高能Ga離子與Pt的炭氫氣體化合物作用生成，所以沉積的Pt金在很大范圍內(nèi)存在，如附圖1所示(每根Pt線(xiàn)附近有很大的污染區(qū))，其污染區(qū)一般超過(guò)1μm，從而容易造成電極的短路；其次一維納米材料經(jīng)高能Ga離子掃描后，會(huì)形成缺陷和Ga離子注入，從而影響其性質(zhì)；另外，沉積Pt中含有大量的C及Ga這些都將影響到后續(xù)測(cè)量結(jié)果。另一種方法是利用電子束曝光系統(tǒng)(或與紫外曝光系統(tǒng)結(jié)合)先在基片上曝光大量的電極圖形、利用磁控濺射或蒸鍍等金屬鍍膜技術(shù)沉積電極，然后將一維納米材料分散在擁有納米電極的基片上，與該種方法相似的一種方法是先將一維納米材料分散在基片上，然后再制作大量的電極，如對(duì)比文獻(xiàn)2“低歐姆接觸的碳納米管四電極測(cè)量(Contacting carbon nanotubes selectively with low-ohmiccontacts for four-probe electric measurements)，載于《Applied Physics Letters》1998，Vol.84，No.7274-276所公開(kāi)”。這種制作測(cè)試電極的方法的優(yōu)點(diǎn)是避免了FIB制作過(guò)程中的污染及破壞問(wèn)題。但缺點(diǎn)也很明顯，一方面在一個(gè)基片上要做大量的電極，增加了制作時(shí)間和制作成本，材料與電極間的接觸電阻較高，影響了電學(xué)性質(zhì)的測(cè)量；另一方面，由于納米管隨機(jī)分布，成功率較低，且該制作方法很難制作形狀和尺寸有特殊要求的單根一維納米材料的測(cè)試電極。因此，應(yīng)用以上兩種方法制作單根一維材料的測(cè)試電極都存在很大的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決已有的運(yùn)用聚焦離子束技術(shù)制作電極過(guò)程中，沉積的鉑金是由高能Ga離子與Pt的炭氫氣體化合物作用生成，每根Pt線(xiàn)附近有很大的污染區(qū)，容易造成電極短路，以及高能Ga離子注入及其引起的一維納米材料缺陷的問(wèn)題；還要克服其它制作電極方法中存在的材料與電極間的接觸電阻較高，影響電學(xué)性質(zhì)的測(cè)量，及由于納米管隨機(jī)分布，電極制作成功率較低，且很難制作形狀和尺寸有特殊要求的單根一維納米材料測(cè)試電極的缺陷，從而提供一種對(duì)一維材料污染破壞小、接觸電阻低的單根一維納米材料的測(cè)試電極；該方法具有電極制作效率高的特點(diǎn)，并可根據(jù)單根一維納米材料的不同形狀及尺寸來(lái)設(shè)計(jì)所需電極圖形，是一種靈活性和可靠性高的單根一維納米材料測(cè)試電極的制作方法。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的單根一維納米材料的測(cè)試電極包括厚度為0.5mm～2mm的襯底；襯底上面一層為絕緣層；在絕緣層上分布著所要測(cè)量的單根一維納米材料；根據(jù)單根一維納米材料的尺寸及形狀制作金屬電極，金屬電極包括與一維材料接觸的電極線(xiàn)部分和用于測(cè)量引線(xiàn)的連接部分。
根據(jù)測(cè)量的需要，在絕緣層上金屬電極還可以制作2個(gè)或更多的電極，金屬電極的形狀及尺寸參見(jiàn)電極圖形的設(shè)計(jì)，。
所述的襯底材料包括Si、石英或任何具有較好表面平整度的材料。
所述的襯底尺寸一般應(yīng)大于5×5mm。
所述的絕緣層材料包括SiO2、Si3N4、金剛石等絕緣材料，絕緣層的厚度以達(dá)到絕緣效果為準(zhǔn)，一般為10納米至1000納米。
所述的金屬電極材料包括Ti/Pt和Ti/Au等雙層或多層金屬膜，或Pd、Al、Cu等單層金屬膜，以導(dǎo)電性好、能與所測(cè)一維納米材料形成良好歐姆接觸為宜，金屬電極厚度約為幾十到幾百納米。
本發(fā)明的電極圖形的設(shè)計(jì)根據(jù)所要測(cè)量單根一維納米材料的尺寸及形狀，設(shè)計(jì)電極圖形，電極圖形一般包括電極引線(xiàn)部分和與一維納米材料直接接觸的電極線(xiàn)部分，電極引線(xiàn)部分一般可為方形或圓形等規(guī)則形狀，其尺寸及間距以后續(xù)引線(xiàn)方便而定，電極線(xiàn)部分一般為細(xì)長(zhǎng)直線(xiàn)，其線(xiàn)寬及間距根據(jù)一維納米材料的具體形狀及尺寸設(shè)計(jì)。在此給出一直線(xiàn)型納米管(線(xiàn))的一種電極圖(附圖3)，圖形4為電極引線(xiàn)部分，其尺寸及彼此間的間距D1、D2的大小以后續(xù)工作方便為準(zhǔn)；L1、L2、L3、L4為與一維材料直接接觸的四條電極線(xiàn)，L1、L2、L3、L4最小線(xiàn)寬可做到30nm，彼此的間距為80nm，四條電極線(xiàn)之間的寬度D等于或小于納米管(線(xiàn))的長(zhǎng)度。
本發(fā)明用于制作單根一維納米材料測(cè)試電極的方法，包括以下步驟1)基片的清洗采用丙酮、酒精、二次去離子水三步超聲清洗，每步各清洗3～5分鐘；在其上采用常規(guī)方法制作絕緣層，該絕緣層材料包括SiO2、Si3N4、金剛石等絕緣材料，絕緣層的厚度以達(dá)到絕緣效果為準(zhǔn)，一般為10納米至1000納米；2)定標(biāo)用標(biāo)記的制作樣品放入聚焦離子束系統(tǒng)，在距基片四角距離為1mm～1.5mm范圍處，利用沉積或刻蝕制作定標(biāo)標(biāo)記(或只在一條邊上制作兩個(gè)標(biāo)記即可)，沉積材料選用Pt，根據(jù)標(biāo)記尺寸可選用不同離子束流進(jìn)行沉積或刻蝕，標(biāo)記形狀及圖形尺寸以易觀察及有足夠的細(xì)節(jié)定標(biāo)為原則；由于聚焦離子束系統(tǒng)的高分辨率，與其它標(biāo)記制作工藝相比，確保了后續(xù)電子束定標(biāo)的精度。從而可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度較短的單根一維納米材料測(cè)試電極的制作；再將分散好的納米線(xiàn)或納米管材運(yùn)用常規(guī)的方法設(shè)置在上述基片上；3)樣品坐標(biāo)系的確定將步驟2)附有一維納米材料管或線(xiàn)及定標(biāo)標(biāo)記的樣品放入電子束曝光系統(tǒng)，將樣品一角定標(biāo)標(biāo)記的標(biāo)識(shí)點(diǎn)定為樣品原點(diǎn)，即u軸的第一點(diǎn)，將同一邊上另一定標(biāo)標(biāo)記的標(biāo)識(shí)點(diǎn)定為樣品u軸第二點(diǎn)，從而將樣品的u軸確定，v軸則與u軸垂直，樣品坐標(biāo)系確定；4)讀取單根一維納米材料管或線(xiàn)坐標(biāo)在基片上找到需要的納米管(線(xiàn))，讀取其特征點(diǎn)坐標(biāo)；5)電子束抗蝕劑的涂覆將樣品從電子束曝光系統(tǒng)中取出放入涂膠臺(tái)進(jìn)行電子束抗蝕劑的涂覆，電子束抗蝕劑可采用PMMA、ZEP520等正性電子束抗蝕劑，可根據(jù)所需電子束抗蝕劑的厚度(50nm-5μm)選擇不同轉(zhuǎn)速(1000-7000rpm)或多次旋涂。涂覆后根據(jù)不同電子束抗蝕劑的條件，選擇前烘的溫度及時(shí)間，前烘可在熱板或烘箱內(nèi)進(jìn)行，以使電子束抗蝕劑的曝光特性固定；6)單根一維納米材料電極圖形設(shè)計(jì)根據(jù)讀取單根一維納米材料的形狀及尺寸設(shè)計(jì)所需電極圖形；7)單根一維納米材料測(cè)量電極圖形的曝光將樣品按觀察時(shí)一致方位放入電子束曝光系統(tǒng)中，按步驟3定樣品u，v軸，使兩次所定坐標(biāo)系完全一致。根據(jù)讀取的納米管(線(xiàn))的坐標(biāo)位置及所設(shè)計(jì)電極，確定曝光起始位置。曝光電壓可根據(jù)電子束抗蝕劑的厚度在1KV-30KV之間進(jìn)行調(diào)節(jié)，光闌可選值為7.5、10、20、30、60、120微米，可根據(jù)電極尺寸選擇合適的寫(xiě)場(chǎng)(1-800μm)。根據(jù)不同電子束抗蝕劑的曝光條件選擇合適曝光計(jì)量。將曝光后樣品從電子束曝光系統(tǒng)中取出，經(jīng)顯影、定影后，最后用N氣將樣品吹干。根據(jù)不同電子束抗蝕劑的類(lèi)型選用不同的后烘溫度及時(shí)間，后烘可采用熱板或烘箱。
8)利用濺射或蒸發(fā)等金屬鍍膜設(shè)備完成金屬電極的沉積，沉積金屬層厚度一般為電子束抗蝕劑厚度的1/3～1/2，約為幾十至幾百納米。將鍍好金屬膜的樣品放入裝有丙酮的容器內(nèi)，浸泡約10分鐘左右，并不時(shí)晃動(dòng)容器使未曝光區(qū)域的金屬膜隨電子束抗蝕劑一起脫落。同時(shí)還可采用超聲設(shè)備進(jìn)行短時(shí)間的超聲輔助使未曝光區(qū)域的金屬膜隨電子束抗蝕劑快速、完全的脫落，對(duì)于不能進(jìn)行超聲的樣品，也可采用針頭注射的方式實(shí)現(xiàn)去膠。
還包括將鍍好金屬膜的樣品放入超聲設(shè)備中，同時(shí)進(jìn)行超聲工藝處理，使未曝光區(qū)域的金屬膜隨電子束抗蝕劑快速、完全的脫落，對(duì)于不能進(jìn)行超聲的樣品，采用針頭注射的方式實(shí)現(xiàn)去膠。
還包括步驟10)，將步驟8)去膠后的電極，在溫度為300-800℃下，和Ar或N2氣保護(hù)下，退火1-20分鐘可獲得良好的歐姆接觸，從而最終實(shí)現(xiàn)單根一維納米材料測(cè)試電極的制作。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明的方法應(yīng)用具有移動(dòng)精度為2nm的激光干涉樣品臺(tái)的電子束曝光系統(tǒng)，運(yùn)用聚焦離子束系統(tǒng)制作的定標(biāo)標(biāo)記，經(jīng)兩次定標(biāo)實(shí)現(xiàn)單根一維納米材料在基片上的精確定位，由于聚焦離子束系統(tǒng)的高分辨率，與其它標(biāo)記制作工藝相比，確保了后續(xù)電子束定標(biāo)的精度。從而可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度較短的單根一維納米材料測(cè)試電極的制作，實(shí)現(xiàn)納米電極的高效、精確制作。同時(shí)可根據(jù)單根一維納米材料的不同形狀及尺寸設(shè)計(jì)所需電極圖形，增加了測(cè)試電極制作的靈活性。同單純應(yīng)用聚焦離子束沉積電極的方法制備的電極相比，沒(méi)有了金屬污染區(qū)及高能Ga離子注入及其引起的缺陷問(wèn)題。該方法是一快速、高效、無(wú)污染制作單根一維納米材料測(cè)試電極的方法，具有較高的靈活性，可根據(jù)需要制作不同形狀及尺寸的電極，精度高，接觸特性好，適合各種單根一維納米材料測(cè)試電極的制作。


圖1、已有技術(shù)利用FIB制作的納米線(xiàn)電極SEM2、測(cè)試電極基片結(jié)構(gòu)示意2中 1-襯底材料2-絕緣層3-金屬電極層圖3、本發(fā)明的直線(xiàn)型單根一維納米材料電極示意3中4-電極引線(xiàn)部分D1、D2-電極引線(xiàn)處間距D-四電極線(xiàn)間距離L1、L2、L3、L4-電極線(xiàn)圖4、本發(fā)明制作的Ag納米線(xiàn)電極SEM圖具體實(shí)施例實(shí)施例1.
本實(shí)施例制作一單根一維Ag納米線(xiàn)電極，并通過(guò)以下具體制作步驟來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，具體制作步驟如下基片的襯底材料1為Si片，在其上設(shè)置一Si3N4絕緣層2，其厚度為200nm，如圖2所示；其上分散有Ag納米線(xiàn)，兩個(gè)納米線(xiàn)間距在1mm左右；電極圖形如圖3，其中電極引線(xiàn)部分4尺寸為100×100μm正方形，電極引線(xiàn)處間距D1和D2為100μm，電極線(xiàn)L1、L2、L3、L4線(xiàn)寬為750nm，四電極線(xiàn)間距D為6μm；所制作的Ag納米線(xiàn)電極SEM圖。
具體制作步驟選取Si基片為襯底材料1，在其上設(shè)置一厚度為200nm的Si3N4絕緣層2。將該設(shè)置Si3N4絕緣層的基片放入聚焦離子束系統(tǒng)，在距基片四角距離為1mm～1.5mm范圍之內(nèi)任一處，利用聚焦離子束系統(tǒng)在其上沉積T型Pt標(biāo)記，尺寸為2×10μ，沉積高度約為200nm，離子束流采用100pA，沉積時(shí)間約為90秒。再將分散好的Ag納米線(xiàn)運(yùn)用旋涂的方法撒在上述基片上，把該基片再放入電子束曝光系統(tǒng)定標(biāo)并讀取Ag納米線(xiàn)兩端的坐標(biāo)值(u1，v1)(u2，v2)，可在同一片上尋找多條納米線(xiàn)，但兩個(gè)納米線(xiàn)間距應(yīng)在1mm左右，以便后續(xù)測(cè)試工作的順利進(jìn)行。電極圖形如圖3，其中電極引線(xiàn)部分4尺寸為100×100μm正方形，電極引線(xiàn)處間距D1和D2為100μm，電極線(xiàn)L1、L2、L3、L4線(xiàn)寬-為750nm，四電極線(xiàn)間距D為6μm。采用495PMMA電子束抗蝕劑，旋涂轉(zhuǎn)速為4000rpm，此時(shí)電子束抗蝕劑厚約為200nm，前烘采用180℃熱板烘1分鐘。曝光參數(shù)寫(xiě)場(chǎng)尺寸100μm，加速電壓10KV，光闌30μm，工作高度5mm，曝光劑量150μC/cm2。顯影采用MIBK∶IPA(1∶3)顯影液顯影40秒，定影采用IPA清洗30秒，再用干燥氮?dú)獯蹈?。后烘采?00℃熱板烘1分鐘。金屬電極層3采用高真空磁控濺射設(shè)備濺射Ti/Au膜(Ti層厚10nm，Au層厚70nm)，將鍍膜后的樣品在丙酮溶液中浸泡10分鐘左右，還可以輔以超聲清洗，將未曝光區(qū)域的Ti/Au層隨電子束抗蝕劑層一起去除。以及還包括在溫度為300度，和Ar氣流量為1000ml/min下，退火時(shí)間為20分鐘，最后實(shí)現(xiàn)Ag納米線(xiàn)電極制作，附圖4為該方法制作的Ag納米線(xiàn)電極線(xiàn)處SEM照片。
實(shí)施例2.
本實(shí)施例制作一維T(或Y)型碳納米管電極，制作方法同實(shí)施例1，其具體步驟如下基片的襯底為Si，絕緣層為SiO2，其厚度為400nm。T(或Y)型碳納米管是在基底上直接生長(zhǎng)得到。利用聚焦離子束系統(tǒng)刻蝕T型標(biāo)記，尺寸為2×10μ，刻蝕高度約為200nm，離子束流采用200pA，刻蝕時(shí)間約為60秒。讀取T(或Y)型碳納米管結(jié)點(diǎn)及三個(gè)端點(diǎn)的坐標(biāo)。根據(jù)T(或Y)型管的尺寸設(shè)計(jì)電極圖形。采用950PMMA電子束抗蝕劑，旋涂轉(zhuǎn)速為3000rpm，此時(shí)電子束抗蝕劑厚約為260nm，前烘采用180℃熱板烘1分鐘。曝光參數(shù)寫(xiě)場(chǎng)尺寸100μm，加速電壓10KV，光闌30μm，工作高度5mm，曝光劑量200μC/cm2。顯影采用MIBK∶IPA(1∶3)顯影液顯影40秒，定影采用IPA清洗30秒，再用干燥氮?dú)獯蹈伞：蠛娌捎?00℃熱板烘1分鐘。金屬電極層采用高真空磁控濺射設(shè)備濺射Ti/Pt膜(Ti層厚10nm，Pt層厚100nm)，將鍍膜后的樣品在丙酮溶液中浸泡10分鐘左右，輔以超聲清洗，將未曝光區(qū)域的Ti/Pt層隨電子束抗蝕劑層一起去除。退火溫度為800度，N2氣流量為100ml/min，退火時(shí)間為2分鐘，最后實(shí)現(xiàn)T(或Y)型碳納米管測(cè)試電極制作。
實(shí)施例3本實(shí)施例制作一單根硼納米線(xiàn)電極的制作，具體步驟如下基片的襯底為Si，絕緣層為SiO2，其厚度為300nm。將分散好的硼納米線(xiàn)運(yùn)用旋涂的方法撒在基片上，利用聚焦離子束系統(tǒng)沉積T型Pt標(biāo)記，尺寸為4×10μ，沉積高度約為400nm，離子束流采用200pA，沉積時(shí)間約為100秒。讀取硼納米線(xiàn)兩端的坐標(biāo)值(u1，v1)(u2，v2)，根據(jù)硼納米線(xiàn)的尺寸設(shè)計(jì)電極圖形。采用ZEP520電子束抗蝕劑，旋涂轉(zhuǎn)速為3000rpm，此時(shí)電子束抗蝕劑厚約為240nm，前烘采用200℃熱板烘2分鐘。曝光參數(shù)寫(xiě)場(chǎng)尺寸200μm.，加速電壓30KV，光闌20μm，工作高度7mm，曝光劑量180μC/cm2，顯影采用Xylene顯影液顯影40秒，定影采用MIBK∶IPA(1∶3)及IPA各清洗30秒，再用干燥氮?dú)獯蹈伞：蠛娌捎?00℃熱板烘2分鐘。金屬電極層采用高真空磁控濺射設(shè)備濺射Pd金屬膜(Pd層厚100nm)，將鍍膜后的樣品在丙酮溶液中浸泡10分鐘左右，采用針頭注射方式，將未曝光區(qū)域的Pd層隨電子束抗蝕劑層一起去除。退火溫度為500度，Ar氣流量為200ml/min，退火時(shí)間為10分鐘，最后實(shí)現(xiàn)硼納米線(xiàn)電極制作。
權(quán)利要求
1.一種單根一維納米材料的測(cè)試電極包括厚度為0.5mm～2mm的襯底，襯底上面一層為絕緣層，在絕緣層上分布著所要測(cè)量的單根一維納米材料；根據(jù)單根一維納米材料的尺寸及形狀制作金屬電極，金屬電極包括與一維材料接觸的電極線(xiàn)部分和用于測(cè)量引線(xiàn)的連接部分。
2.按權(quán)利要求1所述的單根一維納米材料的測(cè)試電極，其特征在于，所述的襯底材料包括硅片、石英或表面平整的任何材料，其襯底尺寸至少為5×5mm大小。
3.按權(quán)利要求1所述的單根一維納米材料的測(cè)試電極，其特征在于，所述的絕緣層材料包括SiO2、Si3N4、金剛石絕緣材料，絕緣層的厚度為10納米至1000納米。
4.按權(quán)利要求1所述的單根一維納米材料的測(cè)試電極，其特征在于，所述的金屬電極層材料包括Ti/Pt和Ti/Au雙層或多層金屬膜；或Pd、Au、Cu單層金屬膜，金屬層厚度為10nm～1000nm。
5.按權(quán)利要求1所述的單根一維納米材料的測(cè)試電極，其特征在于，所述的電極形狀為一直線(xiàn)型納米管或線(xiàn)的電極圖，該直線(xiàn)型納米管或線(xiàn)的電極圖為電極引線(xiàn)處，其尺寸及彼此間的間距D1、D2的大小以后續(xù)工作方便為準(zhǔn)；與單根一維納米材料直接接觸的四條電極線(xiàn)L1、L2、L3、L4最小線(xiàn)寬為30nm，彼此的間距為80nm，四條電極線(xiàn)之間的寬度D等于或小于一維納米管或線(xiàn)材料的長(zhǎng)度。
6.一種制作權(quán)利要求1所述的單根一維納米材料測(cè)試電極的方法，包括以下步驟1)基片的清洗采用丙酮、酒精、二次去離子水按順序三步超聲清洗，每步各清洗3～5分鐘；在其上采用常規(guī)方法制作絕緣層，該絕緣層材料包括SiO2、Si3N4、金剛石等絕緣材料，絕緣層的厚度以達(dá)到絕緣效果為準(zhǔn)；2)定標(biāo)用標(biāo)記的制作把步驟1)清洗好的基片放入聚焦離子束系統(tǒng)，在距基片四角距離為1mm～1.5mm范圍處，利用沉積或刻蝕的方法制做定標(biāo)用標(biāo)記，根據(jù)標(biāo)記尺寸選用不同離子束流進(jìn)行沉積或刻蝕；再將分散好的納米線(xiàn)或管材運(yùn)用常規(guī)的方法設(shè)置在上述基片上；3)樣品坐標(biāo)系的確定將步驟2)得到的附有一維納米線(xiàn)或管材的基片放入電子束曝光系統(tǒng)，將樣品一角定標(biāo)標(biāo)記的標(biāo)識(shí)點(diǎn)定為樣品原點(diǎn)，為u軸的第一點(diǎn)，將同一邊上另一定標(biāo)標(biāo)記的標(biāo)識(shí)點(diǎn)定為樣品u軸第二點(diǎn)，將樣品的u軸確定后，v軸則與u軸垂直；4)讀取單根一維納米材料管或線(xiàn)坐標(biāo)在基片上找到需要測(cè)試的納米管或線(xiàn)，讀取其特征點(diǎn)坐標(biāo)；5)電子束抗蝕劑的涂覆將樣品從電子束曝光系統(tǒng)中取出，放入涂膠臺(tái)進(jìn)行常規(guī)電子束抗蝕劑的涂覆；6)單根一維納米材料電極圖形設(shè)計(jì)根據(jù)讀取單根一維納米材料的形狀及尺寸來(lái)設(shè)計(jì)所需電極圖形；7)單根一維納米材料測(cè)量電極圖形的曝光將定標(biāo)后涂覆抗蝕劑的樣品放入電子束直寫(xiě)系統(tǒng)，按步驟3)定樣品坐標(biāo)系。確定曝光起始位置，根據(jù)不同電子束抗蝕劑的曝光條件進(jìn)行常規(guī)曝光、顯影、定影后，最后用N氣將樣品吹干，和根據(jù)不同電子束抗蝕劑的類(lèi)型選用不同的后烘溫度及時(shí)間；8)將步驟7)制得的樣品放入濺射或蒸發(fā)金屬鍍膜設(shè)備中，完成金屬電極層的沉積，金屬電極層的厚度為電子束抗蝕劑厚度的1/3～1/2；將鍍好金屬電極層的樣品放入裝有丙酮的容器內(nèi)，浸泡約10分鐘，使未曝光區(qū)域的金屬膜隨電子束抗蝕劑一起脫落。
7.按權(quán)利要求6所述的制作單根一維納米材料測(cè)試電極的方法，其特征在于，還包括將鍍好金屬膜的樣品放入超聲設(shè)備中，同時(shí)進(jìn)行使未曝光區(qū)域的金屬膜隨電子束抗蝕劑脫落的超聲處理工藝；或?qū)τ诓荒苓M(jìn)行超聲的樣品，采用針頭注射的方式實(shí)現(xiàn)去膠。
8.按權(quán)利要求6所述的制作單根一維納米材料測(cè)試電極的方法，其特征在于，還包括步驟9)，將步驟8)去膠后的電極，在溫度為300-800℃下，和Ar或N2氣保護(hù)下，退火1-20分鐘。
9.按權(quán)利要求6所述的制作單根一維納米材料測(cè)試電極的方法，其特征在于，在上述步驟2)中，電子束抗蝕劑包括PMMA或ZEP520正性電子束抗蝕劑；根據(jù)所需電子束抗蝕劑的厚度為50nm-5μm，涂覆時(shí)選擇轉(zhuǎn)速為1000-7000rpm或重復(fù)旋涂2次以上。
10.按權(quán)利要求6所述的制作單根一維納米材料測(cè)試電極的方法，其特征在于，其中曝光電壓根據(jù)電子束抗蝕劑的厚度在1KV-30KV之間進(jìn)行調(diào)節(jié)，光闌選值為7.5、10、20、30、60、120微米，根據(jù)電極尺寸選擇合適的寫(xiě)場(chǎng)1-800μm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單根一維納米材料的測(cè)試電極及制備方法，電極包括厚度為0.5mm～2mm的襯底；襯底上面一層為絕緣層；在絕緣層上分布著所要測(cè)量的單根一維納米材料；根據(jù)單根一維納米材料的尺寸及形狀制作金屬電極，金屬電極包括與一維材料接觸的電極線(xiàn)部分和用于測(cè)量引線(xiàn)的連接部分。該方法應(yīng)用具有移動(dòng)精度為2nm的激光干涉樣品臺(tái)的電子束曝光系統(tǒng)，利用高分辨率的聚焦離子束系統(tǒng)沉積的標(biāo)記實(shí)現(xiàn)單根一維納米材料在基片上的精確定位，同時(shí)可根據(jù)單根一維納米材料的不同形狀及尺寸來(lái)設(shè)計(jì)所需電極圖形，是一快速、高效、無(wú)污染、可靠性高的制作單根一維納米材料測(cè)試電極的方法。
文檔編號(hào)H05K3/06GK1779466SQ20041009120
公開(kāi)日2006年5月31日 申請(qǐng)日期2004年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月17日
發(fā)明者楊海方, 劉立偉, 金愛(ài)子, 顧長(zhǎng)志, 呂力 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院物理研究所