CN102372254A - 转印纳米线的方法 - Google Patents

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许嘉麟
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Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
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Abstract

一种转印纳米线的方法，其包括以下步骤：提供一个第一基板，该第一基板具有一个第一表面，该第一表面有基本垂直于该第一表面的纳米线阵列；提供一个转印膜，该转印膜具有一个第二表面，该转印膜为疏水性且处于粘性流动状态；将该转印膜与该第一基板相互盖合，该第二表面朝向该第一表面；压合该第一基板与该转印膜使得该转印膜按照一预定方向推倒该纳米线阵列，从而将其中的至少一部分纳米线转印至该第二表面。

Description

转印纳米线的方法
技术领域
本发明涉及纳米线，尤其涉及纳米线的获取及集成。
背景技术
在高度集成化浪潮的推动下，现代技术对纳米尺度功能器件的需求将越来越迫切。纳米线(nanowire)具有极高的表面积对体积比，此一维结构在表面特征、机械性质、量子效应等方面皆有不俗的表现，因此根据不同材料的特性，其纳米线结构也相应的衍生了各种不同的应用，诸如：气体传感器、场效晶体管以及发光元件等。
然而，在利用纳米线制作元件的难度在于，如何克服其尺寸问题对纳米线加以对位和控制。倘若能够控制纳米线并使的大量规则排列，将会使得纳米线能够顺利的导入量产制程。目前已知的制备纳米线薄膜方法大致有：介电泳(Dielectrophoresis)、微流道(Micro-fluid channel)、吹膜(Blown film extrusion)等方法，而以上制程皆需将纳米线自成长基板取下，再均匀分散至溶剂中，属于湿式制程，其在准备或排列上需耗费较长时间，并且在把纳米线自成长基板上取下的过程中，很容易损坏纳米线的结构而影响其功能。
发明内容
有鉴于此，提供一种耗时短、转印效率高的转印纳米线的方法实为必要。
一种转印纳米线的方法，其包括以下步骤：提供一个第一基板，该第一基板具有一个第一表面，该第一表面有基本垂直于该第一表面的纳米线阵列；提供一个转印膜，该转印膜具有一个第二表面，该转印膜为疏水性且处于一个粘性流动的状态；将该转印膜与该第一基板相互盖合，该第二表面朝向该第一表面；压合该第一基板与该转印膜使得该转印膜按照一预定方向推倒该纳米线阵列，从而将其中的至少一部分纳米线转印至该第二表面。
相对于现有技术，本发明采用干式制程将纳米线从一个位置转印至另一个位置，耗时短，转印效率高。
附图说明
图1是本发明实施例提供的第一基板以及转印膜的示意图，第一基板垂直生长有纳米线阵列。
图2是将该第一基板和该转印膜通过滚轮装置压合的示意图。
图3是纳米线被推倒于第一基板上的扫描图片。
图4是该转印膜转印有该第一基板上的纳米线的效果示意图。
图5是转印有该第一基板上的纳米线的转印膜的扫描图片。
图6是将转印膜上的纳米线转印到第二基板上的步骤示意图。
图7是转印有纳米线的第二基板的扫描图片。
主要元件符号说明
第一基板        10
第一表面        100
纳米线阵列      102
纳米线          1020
转印膜          20
第二表面        200
滚轮装置        30
第一滚轮        31
第二滚轮        32
传送带          33
第二基板        40
第三表面        400
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步详细说明。
请参阅图1至图5，本发明实施例提供的转印纳米线的方法至少包括以下步骤：
提供一个第一基板10，该第一基板10具有一个平坦的第一表面100，该第一表面100有基本垂直于该第一表面100的纳米线阵列102，纳米线阵列102包括大量有序或无序排列的纳米线1020。该第一基板10可以是硅(Si)基板。
提供一个转印膜20，该转印膜20具有一个平坦的第二表面200，该转印膜20具有疏水性，且在一温度下处于粘性流动状态，即粘度较高。
例如，设定该温度为室温，一般地，室温定义为25摄氏度，有时会设为300°K(约27℃)，以利于使用绝对温度的计算；该转印膜20可以选用玻璃转化温度(glass transition temperature，Tg)低于室温且表面具有疏水性、表面能低的高分子材料制作。因为当高分子材料的玻璃化温度低于室温时就会在室温下呈现粘性流动状态，所以无需对由该高分子材料制成的转印膜20加热软化。
例如，可选用PDMS(Polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)、PBA(Polybutyl acrylate，聚丙烯酸丁酯)等。该等高分子材料的玻璃转化温度均低于甚至远低于室温，因此在室温下粘度较高，易变形，从而可以最大程度地粘合纳米线1020且避免纳米线1020断裂。
将该转印膜20与该第一基板10相互盖合，该第二表面200朝向该第一表面100。
当转印膜20是由PDMS制作、第一基板10为硅基板时，由于转印膜20与第一基板10均具有硅元素，因此二者之间具有较好的粘合力，当该转印膜20与该第一基板10相互盖合时，纳米线1020的一部分已转印至该转印膜20。
使用滚轮装置30压合相互盖合的该第一基板10与该转印膜20。本实施例中，滚轮装置30包括第一滚轮31，第二滚轮32和传送带33。该第一滚轮31带动该传送带33移动，该第二滚轮32位于该传送带33上方，当相互盖合的第一基板10和转印膜20移动至该第二滚轮32下方时，第二滚轮32对该转印膜20和该第一基板10施压，使该转印膜20被压缩延展，从而和该第一基板10进一步贴合，并推倒垂直生长于该第一基板10上的纳米线阵列102(推倒后的纳米线如图3)，同时，请参阅图5，在压合过程中藉由该转印膜20的黏滞力将该纳米线阵列102中的至少一部分纳米线，或者整个纳米线阵列102转印于该第二表面200。由于滚轮装置30的滚动方向确定，因此该纳米线阵列102受到的压力的方向确定，因此其倾倒的方向确定。
如果纳米线阵列102内的纳米线1020是有序排列，则由于纳米线阵列102的倾倒方向确定，因此可使得转印至该第二表面200的所有纳米线亦呈有序排列。被转印至该第二表面200的纳米线平置于该第二表面200。
本发明实施例采用的第一基板10及转印膜20的作用面(即第一表面100和第二表面200)均为平面，以保证被转印的纳米线的数量和面积较大。
为了使尽可能多的纳米线1020可以被转印到第二表面200，可以重复上述步骤，使得原本未被推倒或者未被转印的纳米线1020被推倒或者被转印。
请参阅图6至图7，进一步地，该至少一部分纳米线转印至该第二表面之后，提供一个第二基板40，该第二基板40可以为需要纳米线的目标基板。该第二基板40具有一个为平面的第三表面400。该第二基板40可以为刚性基板或可挠性基板，材料可以为硅(Si)，二氧化硅(SiO2)，或一种高分子材料，该第二基板40的材料可以与第一基板10的相同或者不同。
类似于盖合该转印膜20和该第一基板10，将该转印膜20与该第二基板40相互盖合，该第二表面200朝向该第三表面400。可使用滚轮压合相互盖合的该转印膜20与该第二基板40，以使该第二表面200的纳米线转印至该第三表面400，也可以其它方式向压合的转印膜20和第二基板40施压。由于该转印膜20具有疏水性且表面能低，因此可以容易地将已经转印到第二表面200的纳米线再次转印至第三表面400。
优选地，该第二基板40材质为硅或二氧化硅，以和PDMS材质的转印膜20具有一定的粘合力，提高转印效果。
以上纳米线转印过程适宜在室温下进行，无需加热转印膜20即可完成，实现条件简便易得。并且，可以预期的是：可以形成薄膜的、玻璃转化温度低于室温且表面具有疏水性、表面能低的高分子材料均在一定条件下可用作转印膜。
本发明提供的转印纳米线的方法为干式制程，无须将纳米线阵列从其生长基板上取下并均匀分散至溶剂中，从而避免破坏预期的纳米线的表面特性，而且，本发明可转印的纳米线基本上为有序排列，因此可减少重新排列纳米线的时间，转印效率高。
可以理解的是，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (11)

1.一种转印纳米线的方法，其包括以下步骤：
提供一个第一基板，该第一基板具有一个第一表面，该第一表面有基本垂直于该第一表面的纳米线阵列；
提供一个转印膜，该转印膜具有一个第二表面，该转印膜为疏水性且处于粘性流动状态；
将该转印膜与该第一基板相互盖合，该第二表面朝向该第一表面；
压合该第一基板与该转印膜使得该转印膜按照一预定方向推倒该纳米线阵列，从而将其中的至少一部分纳米线转印至该第二表面。
2.如权利要求1所述的转印纳米线的方法，其特征在于，转印该至少一部分纳米线至该第二表面的过程在室温下进行。
3.如权利要求2所述的转印纳米线的方法，其特征在于，该转印膜为一种高分子材料制成，且该高分子材料的玻璃转化温度低于室温。
4.如权利要求3所述的转印纳米线的方法，其特征在于，该高分子材料为PDMS。
5.如权利要求4所述的转印纳米线的方法，其特征在于，该第一基板的材质为硅。
6.如权利要求1所述的转印纳米线的方法，其特征在于，使用滚轮压合相互盖合的该第一基板与该转印膜。
7.如权利要求1所述的转印纳米线的方法，其特征在于，该方法进一步包括以下步骤：
该至少一部分纳米线转印至该第二表面之后，提供一个第二基板，该第二基板具有第三表面；
将该转印膜与该第二基板相互盖合，该第二表面朝向该第三表面；
压合相互盖合的该转印膜与该第二基板，以使该第二表面的纳米线转印至该第三表面。
8.如权利要求7所述的转印纳米线的方法，其特征在于，转印该至少一部分纳米线至该第二表面的过程以及将该第二表面的纳米线转印至该第三表面的过程均在室温下进行，该转印膜采用高分子材料制成，且该高分子材料的玻璃转化温度低于室温。
9.如权利要求8所述的转印纳米线的方法，其特征在于，该高分子材料为PDMS。
10.如权利要求9所述的转印纳米线的方法，其特征在于，该第一基板的材质为硅，该第二基板的材质为硅或二氧化硅。
11.如权利要求7所述的转印纳米线的方法，其特征在于，该第一基板的材质为硅，该转印膜采用一种第一高分子材料制成，该第二基板采用一种第二高分子材料制成。
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