CN102001622A - 空气桥式纳米器件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种空气桥式纳米器件的制备方法，该方法提供衬底，在所述衬底上有多个不连续的、沿着所述衬底的表面延伸的、横截面形状为半圆形的纳米支撑体，将带有多个纳米缝隙的掩膜覆盖在所述纳米支撑体上，在所述掩膜的纳米缝隙处沉积纳米导电材料，移除所述纳米支撑体和掩膜，得到空气桥式纳米器件。与现有技术相比，无需利用物理方法通过实现衬底的形变来实现纳米材料的形变，本发明工艺简单，并且可以通过调控纳米支撑体的大小来调控最终形成的空气桥结构的大小，因此，可以很好的控制纳米器件的形貌特征，制备的纳米器件有很好的形貌均一性。
Description
技术领域
本发明涉及纳米技术领域，更具体地说，涉及一种空气桥式纳米器件的制备方法。
背景技术
纳米结构材料是一种新型结构材料，由于其电子在受到空间制约的通道内传输时会产生量子效应，因此，表现出良好的物理、化学、生物等方面的性能，具有广泛的应用背景。纳米器件是由纳米结构材料制备的，纳米器件是人类探索电学、磁学、力学和生物系统的关键技术，纳米器件对人类保护环境、控制污染、生产食品和提高人类能力产生重大的影响。目前，由纳米结构材料制备的纳米器件在光学元件、应力器件、传感器和集成电路等方面有着广泛的应用。
在集成电路领域中，随着CMOS集成电路中器件尺寸的不断减小和集成密度的不断提高，电路中的布局策略已经成为一个关键问题，优良的布局策略可以提高电路的效率，减少线路上的功耗和延迟时间。为了满足集成电路中优良的布局策略的要求，制备集成电路的纳米器件需要具备灵活的特点。空气桥式纳米结构作为一种可以连接两种或多个器件的悬空的结构，可以很好的满足纳米器件灵活性的要求，因此空气桥式纳米结构在纳米器件等领域得到了广泛的应用。
为了控制制备的空气桥式纳米器件的尺寸和形状，现有技术中报道了多种纳米器件的制备方法。例如，在软模板上通过预先的修饰将纳米材料部分扣订在衬底表面，再通过利用物理方法实现衬底的形变，从而实现纳米材料的形变，从而制备得到空气桥式纳米器件。但是，由于该方法需要物理方法实现对衬底的形变，从而实现纳米材料的形变，因此，该方法工艺复杂并且在制备空气桥式纳米器件的过程中，空气桥式纳米器件的形貌不易控制。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种空气桥式纳米器件的制备方法，该方法工艺简单，该方法可以很好的控制空气桥式纳米器件的形貌特征。
本发明提供一种空气桥式纳米器件的制备方法，包括：
提供衬底，在所述衬底上有多个不连续的、沿着所述衬底的表面延伸的纳米支撑体，所述纳米支撑体的横截面形状为半圆形；
提供带有多个纳米缝隙的掩膜；
将所述掩膜覆盖在所述衬底上的纳米支撑体上；
在所述掩膜的纳米缝隙处沉积纳米导电材料，所述纳米导电材料同时沉积在所述多个纳米支撑体的表面和相邻的纳米支撑体之间的衬底上，移除所述纳米支撑体和掩膜，得到空气桥式纳米器件。
优选的，还包括：
在所述衬底与所述纳米支撑体之间形成纳米线条，所述纳米线条的延展方向与所述纳米缝隙的延展方向呈60～90°。
优选的，所述纳米缝隙的延伸方向与所述纳米支撑体的延伸方向大体垂直。
优选的，所述多个纳米支撑体平行排列。
优选的，所述多个纳米支撑体由如下方法制备：
步骤a1)在衬底上涂覆光刻胶的有机溶液，烘干；
步骤b1)预设曝光形状，利用电子束曝光系统将步骤a1)得到的产物曝光、显影和定影，得到多个纳米预制体；
步骤c1)将所述多个纳米预制体加热至熔融状态，重塑成型，冷却，得到纳米支撑体。
优选的，所述步骤a1)具体为：
在衬底上以2000～6000转/秒的速度旋涂光刻胶的有机溶液，在170～220℃烘烤2～8分钟。
优选的，所述步骤b1)具体为：预设曝光形状为矩形，利用电子束曝光系统，将步骤a1)得到的产物在10～20KeV的加速电压下，以70～210uAS/cm2的曝光剂量、22～28nm的最小步距曝光，显影0.5～2分钟，定影0.5～2分钟，得到多个纳米预制体。
优选的，所述带有多个纳米缝隙的掩膜按如下方法制备：
步骤a2)在衬底上涂覆光刻胶的有机溶液，烘干；
步骤b2)预设曝光形状，利用电子束曝光系统将步骤a2)得到的产物曝光、显影和定影，然后在碱性溶液中水解，得到带有多个纳米缝隙的掩模。
优选的，所述在掩膜的纳米缝隙处沉积纳米导电材料具体为：
利用氩离子溅射沉积、激光溅射沉积、热蒸发沉积或电子束热蒸发沉积的方法在掩模的纳米缝隙处沉积80～300nm厚度的纳米导电材料，蒸发电流为45～70A，蒸发速率为
优选的，所述衬底为厚度为100～1000nm的Si与SiO2构成的复合衬底。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供一种空气桥式纳米器件的制备方法，该方法提供衬底，在所述衬底上有多个不连续的、沿着所述衬底的表面延伸的、横截面形状为半圆形的纳米支撑体，将带有多个纳米缝隙的掩膜覆盖在所述纳米支撑体上，在所述掩膜的纳米缝隙处沉积纳米导电材料，移除所述纳米支撑体和掩膜，得到空气桥式纳米器件。与现有技术相比，无需利用物理方法通过实现衬底的形变来实现纳米材料的形变，本发明工艺简单，并且可以通过调控纳米支撑体的大小来调控最终形成的空气桥结构的大小，因此，可以很好的控制纳米器件的形貌特征，制备的纳米器件有很好的形貌均一性。此外，由于本发明在空气桥式纳米器件的制备过程中，无需采用扣定的处理方式，因此适用于大多数的纳米导电材料的纳米器件的制备。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1公开的空气桥式纳米器件的光学显微镜图像；
图2为本发明实施例1公开的空气桥式纳米器件的光学显微镜图像；
图3为本发明实施例1公开的空气桥式纳米器件的光学显微镜图像；
图4为本发明实施例1公开的空气桥式纳米器件的光学显微镜图像；
图5为本发明实施例2公开的空气桥式纳米器件的扫描隧道显微镜图像；
图6为本发明实施例2公开的空气桥式纳米器件的光学显微镜图像；
图7为本发明实施例1公开的空气桥式纳米器件的制备示意图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种空气桥式纳米器件的制备方法，包括：
提供衬底，在所述衬底上有多个不连续的、沿着所述衬底的表面延伸的纳米支撑体，所述纳米支撑体的横截面形状为半圆形；
提供带有多个纳米缝隙的掩膜；
将所述掩膜覆盖在所述衬底上的纳米支撑体上；
在所述掩膜的纳米缝隙处沉积纳米导电材料，所述纳米导电材料同时沉积在所述多个纳米支撑体的表面和相邻的纳米支撑体之间的衬底上，移除所述纳米支撑体和掩膜，得到空气桥式纳米器件。
按照本发明，所述衬底优选为Si与SiO2构成的复合衬底，所述衬底厚度优选为100～1000nm，更优选为200～800nm，最优选为300nm。所述掩模的厚度优选为0.5～5μm，更优选为1～3μm，最优选为1.2μm。优选的，所述纳米缝隙的延伸方向与所述纳米支撑体的延伸方向大体垂直。所述多个纳米支撑体优选为平行排列。
按照本发明，所述多个纳米支撑体优选由如下方法制备：
步骤a1)在衬底上涂覆光刻胶的有机溶液，烘干；
步骤b1)预设曝光形状，利用电子束曝光系统将步骤a1)得到的产物曝光、显影和定影，得到多个纳米预制体；
步骤c1)将所述多个纳米预制体加热至熔融状态，重塑成型，冷却，得到纳米支撑体。
以预设曝光形状为矩形为例，由于步骤a1)得到的产物具有一定的厚度，因此，纳米预制体呈长方体，所述纳米预制体由于达到玻璃化温度而处于熔融状态，熔融状态的纳米预制体重新塑形，该纳米预制体的棱角被去除，纳米预制体重塑成型，因此，纳米预制体由长方体转变为半圆柱体，因此，所述纳米支撑体的横截面形状为半圆形。本发明可以很好的控制纳米器件的形貌特征，制备的纳米器件有很好的形貌均一性。
上述步骤c1)优选为：将步骤b1)得到的产物优选加热至120℃～140℃，更优选为135℃，优选保温1～2小时，所述冷却优选采用自然冷却。
上述步骤a1)优选为：在衬底上以2000～6000转/秒的速度旋涂光刻胶的有机溶液，在170～220℃烘烤2～8分钟。所述光刻胶的有机溶液的质量浓度优选为1％～9％，更优选为3％～9％，最优选为6％。所述有机溶剂优选为氯仿或甲醚。所述步骤a1)中的光刻胶优选为聚甲基丙烯酸甲脂，所述聚甲基丙烯酸甲脂的重均分子量优选为50000～950000，更优选为100000～950000，最优选为495000～950000。所述旋涂光刻胶的有机溶液过程中，速度更优选为2000～5000转/秒，最优选为2000转/秒；所述烘烤的温度更优选为170～200℃，最优选为180℃；所述烘烤的时间更优选为3～7分钟，最优选为4分钟。
所述步骤b1)具体为：预设曝光形状为矩形，利用电子束曝光系统，将步骤a1)得到的产物在10～20KeV的加速电压下，以70～210uAS/cm2的曝光剂量、22～28nm的最小步距曝光，显影0.5～2分钟，定影0.5～2分钟，得到纳米预制体。所述加速电压更优选为12～18KeV，最优选为15KeV。所述曝光计量更优选为100～200uAS/cm2，最优选为150uAS/cm2。所述最小步距更优选为24～27nm，最优选为25.6nm。所述显影时间更优选为1～2分钟，最优选为1.5～2分钟。所述定影时间更优选为1～2分钟，最优选为1分钟。
按照本发明，所述带有多个纳米缝隙的掩膜优选按如下方法制备：
步骤a2)在衬底上涂覆光刻胶的有机溶液，烘干；
步骤b2)预设曝光形状，利用电子束曝光系统将步骤a2)得到的产物曝光、显影和定影，然后在碱性溶液中水解，得到带有多个纳米缝隙的掩模。
上述步骤a2)优选为：在衬底上以2000～6000转/秒的速度旋涂光刻胶的有机溶液，在170～220℃烘烤2～8分钟。所述光刻胶的有机溶液的质量浓度优选为1％～9％，更优选为3％～9％，最优选为6％。所述有机溶剂优选为氯仿或甲醚。所述步骤a2)中的光刻胶优选为聚甲基丙烯酸甲脂，所述聚甲基丙烯酸甲脂的重均分子量优选为50000～950000，更优选为100000～950000，最优选为495000～950000。所述旋涂光刻胶的有机溶液过程中，速度更优选为2000～5000转/秒，最优选为2000转/秒；所述烘烤的温度更优选为170～200℃，最优选为180℃；所述烘烤的时间更优选为3～7分钟，最优选为4分钟。
上述步骤b2)优选为：利用电子束曝光，将步骤a2)得到的产物在10～20KeV的加速电压下，以70～210uAS/cm2的曝光剂量、22～28nm的最小步距曝光，显影0.5～2分钟，定影0.5～2分钟。所述加速电压更优选为12～18KeV，最优选为15KeV。所述曝光计量更优选为100～200uAS/cm2，最优选为150uAS/cm2。所述最小步距更优选为24～27nm，最优选为25.6nm。所述显影时间更优选为1～2分钟，最优选为1.5～2分钟。所述定影时间更优选为1～2分钟，最优选为1分钟。
上述步骤b2)中所述碱性溶液优选为0.5～2mol/L的KOH溶液，更优选为1mol/L的KOH溶液。所述碱性溶液的温度优选为70～90℃，更优选为80～90℃。上述步骤b2)中在碱性溶液中水解，得到带有多个纳米缝隙的掩模，优选具体为：将步骤a2)得到的产物浸没于的KOH溶液中，浸泡8～15分钟，从而使衬底与步骤a2)得到的产物相互分离，形成独立的薄膜，得到带有多个纳米缝隙的掩模。
按照本发明，将所述掩膜覆盖在所述衬底上的纳米支撑体上，可以使所述掩膜上的纳米缝隙与所述多个纳米支撑体的表面和相邻的纳米支撑体之间的衬底上，所述纳米缝隙的延伸方向与所述纳米支撑体的延伸方向可以呈60～90°，优选为大体垂直。
按照本发明，所述在掩膜的纳米缝隙处沉积纳米导电材料具体为：利用氩离子溅射沉积、激光溅射沉积、热蒸发沉积或电子束热蒸发沉积的方法在在掩模的纳米缝隙处沉积80～300nm厚度的纳米材料，蒸发电流为45～70A，蒸发速率为
。所述纳米导电材料优选为致密成膜的纳米导电材料或梳理的纳米导电材料，所述梳理的纳米导电材料优选为可以自由弯曲的纳米线或者纳米条带，所述纳米导电材料更优选为Au纳米材料。所述移除所述纳米支撑体和掩膜，得到空气桥式纳米器件，优选为：揭下掩模，在丙酮溶液中溶解移除纳米支撑体，得到空气桥式纳米器件。
此外，本发明还优选包括：
在所述衬底与所述纳米支撑体之间形成纳米线条，所述纳米线条的延展方向与所述纳米缝隙的延展方向呈60～90°。所述纳米线条的延展方向与所述纳米缝隙的延展方向优选呈70～90°，更优选呈80～90°，最优选呈90°。
为保证空气桥式纳米器件的洁净度，所有操作优选保持在100洁净度的超净间中完成，在制备过程中用到的器材优选通过丙酮、无水乙醇、去离子超净水的超声清洗，在样品的制备过程中优选将仪器放置在高真空条件下。
本发明通过改变纳米支撑体的高度，宽度等可以调制波浪形结构高度和跨度等；通过改变掩模的宽度和形状调制空气桥式纳米器件的宽度和形状等。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供一种空气桥式纳米器件的制备方法，该方法提供衬底，在所述衬底上有多个不连续的、沿着所述衬底的表面延伸的、横截面形状为半圆形的纳米支撑体，将带有多个纳米缝隙的掩膜覆盖在所述纳米支撑体上，在所述掩膜的纳米缝隙处沉积纳米导电材料，移除所述纳米支撑体和掩膜，得到空气桥式纳米器件。与现有技术相比，无需利用物理方法通过实现衬底的形变来实现纳米材料的形变，本发明工艺简单，并且可以通过调控纳米支撑体的大小来调控最终形成的空气桥结构的大小，因此，可以很好的控制纳米器件的形貌特征，制备的纳米器件有很好的形貌均一性。此外，由于本发明在空气桥式纳米器件的制备过程中，无需采用扣定的处理方式，因此适用于大多数的纳米导电材料的纳米器件的制备。
为了进一步说明本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
步骤1)将Si和SiO2组成的复合衬底(其中，Si片的晶格取向为111，SiO2层的厚度为300纳米)切割成1cm×1cm的小块，通过丙酮、无水乙醇、去离子水分别超声五分钟，氮气吹干，得到样品A，在样品A上以4000转/秒的速度旋涂GermanTech Co.Ltd.的PMMA AR-P 671.06的氯仿溶液(重均分子量为950K，该光刻胶的质量百分浓度为6％)，在180℃热台烘胶4分钟，得到厚度为1.2微米的光刻胶层；
步骤2)将步骤1)得到的旋涂有PMMA的样品A放入电子束曝光机(Raithe_Line)中，在电子束曝光机中预设曝光形状，在15KV的加速电压下，以150uAS/cm2的剂量，25.6nm的最小步距曝光，显影90秒，定影一分钟，曝光得到多个长方体形状的纳米预制体，如图7C所示；
步骤3)将所述多个纳米预制体放入烘箱中130℃加热2个小时，重塑成型，自然冷却到室温，得到多个纳米支撑体，如如图8和图7D所示；
步骤4)另取一块表面覆盖300纳米厚度氧化硅层的硅片，切割成1cm×1cm的小块，通过丙酮、无水乙醇、去离子水分别超声五分钟，氮气吹干，得到样品B，在样品B上以4000转/秒的速度旋涂PMMA 671.06的氯仿溶液(重均分子量为950K，该光刻胶的质量百分浓度为6％)，热台180℃烘胶4分钟，得到厚度为1.2微米的光刻胶层；
步骤5)如图9所示，将步骤4)得到的旋涂有PMMA的样品B放入电子束曝光机(Raith e_Line)中，预设曝光形状，在15KV的加速电压下，以150uAS/cm2的剂量，25.6nm的最小步距曝光，显影90秒，定影一分钟，得到有多个纳米缝隙的样品B，如图7A所示；
步骤6)如图10所示，将步骤5)中得到的样品B浸没于1mol/L的KOH溶液中，在85摄氏度浸泡10分钟，由于PMMA在碱性溶液中的轻微水解，带有纳米缝隙的PMMA薄膜从二氧化硅表面脱离形成独立的薄膜，得到PMMA软掩模板，用去离子水清洗薄膜表面残余的KOH溶液，如图7B所示；
步骤7)将步骤6)得到的软掩模板覆盖于步骤3)得到的衬底上的纳米支撑体上，所述掩模板上的纳米缝隙覆盖在所述多个纳米支撑体和相邻的纳米支撑体之间的衬底上，所述纳米缝隙的延伸方向与所述纳米支撑体的延伸方向大体垂直，自然蒸发干燥，得到样品C；
步骤8)如图11所示，采用热蒸发的方法在样品C表面沉积Au纳米导电材料，得到120nm厚度的Au纳米薄膜，所述Au纳米导电材料同时沉积在所述纳米支撑体的表面和相邻的纳米支撑体之间的衬底上，其中，所述热蒸发沉积方法中，蒸发电流为55A，蒸发速率为
如图7E所示；
步骤9)在去离子水中将样品C浸泡10分钟，用镊子从边缘缓慢揭下PMMA软掩模板，即在纳米支撑体表面留下预先设计的金材质纳米图形，在丙酮溶液中溶解除去纳米支撑体，如图7F所示，得到空气桥式纳米器件。
如图1、图2、图3和图4所示，为本实施例制备的空气桥式纳米器件的光学显微镜图像，从图中可以看出，本发明制备的空气桥式纳米器件为波浪形三维纳米结构，有很好的形貌均一性。
实施例2
步骤1)将带有定位标记的Si和SiO2组成的复合衬底(其中，Si片的晶格取向为111，SiO2层的厚度为300纳米)切割成1cm×1cm的小块，通过丙酮、无水乙醇、去离子水分别超声五分钟，氮气吹干，得到样品A；
步骤2)如图13所示，在样品A上沉积Au纳米线；
步骤3)在步骤2)得到的样品A上以4000转/秒的速度旋涂GermanTechCo.Ltd.的PMMA AR-P 671.06的氯仿溶液(重均分子量为950K，该光刻胶的质量百分浓度为6％)，热台180℃烘胶4分钟，得到厚度为1.2微米的光刻胶层；
步骤4)将步骤3)得到的旋涂有PMMA的样品A放入电子束曝光机(Raithe_Line)中，在电子束曝光机中预设曝光形状，利用样品A表面预先存在的定位标记，找到步骤2)中的Au纳米线，在15KV的加速电压下，以150uAS/cm2的剂量，25.6nm的最小步距，在所述纳米结构的上方曝光，显影90秒，定影一分钟，得到多个长方体形状的纳米预制体，如图14所示，所述纳米预制体覆盖在步骤2)制备的Au纳米线的上方；
步骤5)将将所述多个纳米预制体放入烘箱中130℃加热2个小时，使纳米预制体达到玻璃化温度而处于熔融状态，重塑形成，自然冷却至室温，如图15所示，得到多个纳米支撑体，所述纳米支撑体完全覆盖在步骤2)得到的Au纳米线的上方；
步骤6)另一块表面覆盖300纳米厚度氧化硅层的硅片，切割成1cm×1cm的小块，通过丙酮、无水乙醇、去离子水分别超声五分钟，氮气吹干，得到样品B，在样品B上以4000转/秒的速度旋涂PMMA 671.06的氯仿溶液(重均分子量为950K，该光刻胶的质量百分浓度为6％)，热台180℃烘胶4分钟，得到厚度为1.2微米的光刻胶层；
步骤7)将旋涂有PMMA的样品B放入电子束曝光机(Raith e_Line)中，预设曝光形状，在15KV的加速电压下，以150uAS/cm2的剂量，25.6nm的最小步距曝光，显影90秒，定影一分钟，如图13所示，得到有多个纳米缝隙的样品B；
步骤8)如图17所示，将步骤7)得到的样品B浸没于1mol/L的KOH溶液中，在85摄氏度浸泡10分钟，由于PMMA在碱性溶液中的轻微水解，带有纳米缝隙的PMMA薄膜从衬底表面脱离形成独立的薄膜，得到PMMA掩模，用去离子水清洗薄膜表面残余的KOH溶液；
步骤9)将通过电子束曝光，碱溶液水解脱落得到的PMMA掩模覆盖于所述纳米支撑体上，所述掩模板上的纳米缝隙覆盖在所述多个纳米支撑体和相邻的纳米支撑体之间的衬底上，所述纳米缝隙的延伸方向与所述纳米支撑体的延伸方向大体垂直，自然蒸发干燥，得到样品C；
步骤10)如图18所示，采用热蒸发的方法在样品C表面沉积Au纳米导电材料，得到120nm厚度的Au纳米薄膜，所述Au纳米导电材料同时沉积在所述纳米支撑体的表面和相邻的纳米支撑体之间的衬底上，其中，所述热蒸发沉积方法中，蒸发电流为55A，蒸发速率为
步骤11)在去离子水中将样品C浸泡10分钟，用镊子从边缘缓慢揭下PMMA掩模，在丙酮溶液中溶解除去纳米支撑体，如图18所示，得到空气桥式纳米器件。
如图5所示，为本实施例制备的空气桥式纳米器件的光学显微镜图像，从图中可以看出，本发明制备的空气桥式纳米器件有很好的形貌均一性。
从上述实施例可以看出，本发明提供了一种空气桥式纳米器件的制备方法，制备得到空气桥式纳米器件，该方法可以很好的控制纳米器件的形貌特征，制备的纳米器件有很好的形貌均一性。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种空气桥式纳米器件的制备方法，其特征在于，包括：
提供衬底，在所述衬底上有多个不连续的、沿着所述衬底的表面延伸的纳米支撑体，所述纳米支撑体的横截面形状为半圆形；
提供带有多个纳米缝隙的掩膜；
将所述掩膜覆盖在所述衬底上的纳米支撑体上；
在所述掩膜的纳米缝隙处沉积纳米导电材料，所述纳米导电材料同时沉积在所述多个纳米支撑体的表面和相邻的纳米支撑体之间的衬底上，移除所述纳米支撑体和掩膜，得到空气桥式纳米器件。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括：
在所述衬底与所述纳米支撑体之间形成纳米线条，所述纳米线条的延展方向与所述纳米缝隙的延展方向呈60～90°。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米缝隙的延伸方向与所述纳米支撑体的延伸方向大体垂直。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多个纳米支撑体平行排列。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多个纳米支撑体由如下方法制备：
步骤a1)在衬底上涂覆光刻胶的有机溶液，烘干；
步骤b1)预设曝光形状，利用电子束曝光系统将步骤a1)得到的产物曝光、显影和定影，得到多个纳米预制体；
步骤c1)将所述多个纳米预制体加热至熔融状态，重塑成型，冷却，得到纳米支撑体。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a1)具体为：
在衬底上以2000～6000转/秒的速度旋涂光刻胶的有机溶液，在170～220℃烘烤2～8分钟。
7.根据权利要求5述的制备方法，其特征在于，所述步骤b1)具体为：
预设曝光形状为矩形，利用电子束曝光系统，将步骤a1)得到的产物在10～20KeV的加速电压下，以70～210uAS/cm2的曝光剂量、22～28nm的最小步距曝光，显影0.5～2分钟，定影0.5～2分钟，得到多个纳米预制体。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述带有多个纳米缝隙的掩膜按如下方法制备：
步骤a2)在衬底上涂覆光刻胶的有机溶液，烘干；
步骤b2)预设曝光形状，利用电子束曝光系统将步骤a2)得到的产物曝光、显影和定影，然后在碱性溶液中水解，得到带有多个纳米缝隙的掩模。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在掩膜的纳米缝隙处沉积纳米导电材料具体为：
利用氩离子溅射沉积、激光溅射沉积、热蒸发沉积或电子束热蒸发沉积的方法在掩模的纳米缝隙处沉积80～300nm厚度的纳米导电材料，蒸发电流为45～70A，蒸发速率为
10.根据权利要求1～9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述衬底为厚度为100～1000nm的Si与SiO2构成的复合衬底。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102747319A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-24 | 中国科学院半导体研究所 | 柔性掩模板的制备方法 |
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| CN114005929A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-02-01 | 合肥本源量子计算科技有限责任公司 | 空气桥的制备方法、用于制备空气桥的掩模及量子器件 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101373734A (zh) * | 2007-08-22 | 2009-02-25 | 中国科学院半导体研究所 | 一种纳米尺度镍金空气桥的制备方法 |
| CN101681695A (zh) * | 2006-09-06 | 2010-03-24 | 伊利诺伊大学评议会 | 在用于可拉伸电子元件的半导体互连和纳米膜中的受控弯曲结构 |
| CN101813884A (zh) * | 2010-03-19 | 2010-08-25 | 中国科学技术大学 | 一种在非平整衬底表面制备纳米结构基质的方法 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101681695A (zh) * | 2006-09-06 | 2010-03-24 | 伊利诺伊大学评议会 | 在用于可拉伸电子元件的半导体互连和纳米膜中的受控弯曲结构 |
| CN101373734A (zh) * | 2007-08-22 | 2009-02-25 | 中国科学院半导体研究所 | 一种纳米尺度镍金空气桥的制备方法 |
| CN101813884A (zh) * | 2010-03-19 | 2010-08-25 | 中国科学技术大学 | 一种在非平整衬底表面制备纳米结构基质的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| S.-B. LEE ET AL.: "Suspended Multiwalled Carbon Nanotubes as Self-aligned Evaporation Masks", 《JOURNAL OF NANOSCIENCE AND NANOTECHNOLOGY》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102747319A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-24 | 中国科学院半导体研究所 | 柔性掩模板的制备方法 |
| CN104459854A (zh) * | 2013-09-22 | 2015-03-25 | 清华大学 | 金属光栅的制备方法 |
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| CN114005929A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-02-01 | 合肥本源量子计算科技有限责任公司 | 空气桥的制备方法、用于制备空气桥的掩模及量子器件 |
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