CN102485641A - 面向ZnO压电传感器制造的介电泳装配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及纳米操作领域，公开一种面向ZnO压电传感器制造的介电泳装配方法。将酒精分析纯溶液与ZnO混合，经超声振荡和脉冲后，实现ZnO有效分散，即完成预处理。再利用介电泳技术实现对ZnO在微电极上的有效可控装配。本发明提出的方法，对ZnO所具有的物理、化学性质不会产生任何破坏，可操作性与可重复性强，为ZnO压电传感器的制造提供了新的可行技术途径。
Description
技术领域
本发明涉及纳米操作领域，具体地说是一种面向ZnO压电传感器制造的介电泳装配方法。
背景技术
氧化锌（Znic oxide，缩写ZnO）拥有半导体、光电、压电、气敏、透明导电和对人体无害等诸多优良特性，是一种重要的宽禁带半导体功能材料。ZnO薄膜传感器是现阶段纳米科技研究的热点之一，其具有高灵敏度、高选择性、高响应速度、小体积、低能耗等优点。
一维ZnO纳米材料有优越的电子输运特性和良好的压电效应特性，将纳米线作为敏感元件，在纳米线表面受到外力的作用下时会发生机械变形，由于ZNO压电效应而产生表面电荷，测量电荷电势的大小可准确辨别受到外力的大小。
纳米材料的精确定位、操控和组装技术是纳米器件制作的一个共性难题。采用一般的“由下至上”方法制作一维纳米器件，由于纳米材料随机分布在衬底表面，给后续器件加工带来很大的困难。实现单根和多根纳米线的精确定位、操控和组装，达到规则排列的目的是制作纳米器件必须解决的技术难题，也是纳米技术规模化、商业化应用的关键技术之一。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种面向ZnO薄膜压电传感器制造的介电泳装配技术。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种面向ZnO压电传感器制造的介电泳装配方法,利用ZnO纳米线作为敏感元件，利用ZnO纳米线表面受到外力的作用下时会发生机械变形，形成压电效应而产生表面电荷，通过测量电荷电势的大小准确辨别受到外力的大小，利用介电泳技术实现单根和多根ZnO纳米线准确装配到源极和漏极之间。
所述ZnO经预处理；所述预处理方法为：将酒精分析纯溶液与ZnO混合，经超声振荡和脉冲后，实现ZnO有效分散，即完成预处理；
所述酒精溶液为99.9%的分析纯溶液；所述ZnO与酒精分析纯溶液质量比为1000～1100：1；
所述预处理方法的具体步骤为：将经混合好的ZnO酒精溶液放入超声波振荡器中超声60-90分钟，加热到30 摄氏度，然后取出静止1小时后得到均匀半透明溶液，待用；
所述超声波振荡频率为2MHz，峰峰值电压幅度为10V，电泳持续时间为5秒。
在利用介电泳装配ZnO过程中，电场所需的交变电压信号及频率通过探针施加，电泳参数如电压、频率、持续时间等都可根据实验情况来调节与监控。在进行介电泳操作时，采用微量移液器取2微升预处理后的ZnO溶液，滴定到微电极间隙后，立即对该电极施加正弦交流信号,其频率为1MHz,峰峰值电压为10Vp-p。
本发明具有如下优点：本发明采用介电泳技术，解决了ZnO基纳米器件有效装配效率低的难题，具有不破坏ZnO本身物理、化学性质的特点，根据ZnO独特的物理化学特性，可测出各种力的微小变化；采用介电泳方法具有很高的可操作性与可重复性，为ZnO压电传感器的制造提供了新的可行技术途径。
附图说明
图1为本发明ZnO压电传感器基本结构图；
图2为本发明ZnO在电场中受介电泳力驱动原理图；
图3 为本发明ZnO经介电泳装配后定向排列在基片上的照片。
具体实施方式
本发明的ZnO压电传感器基本结构如图1所示；
图2为本发明ZnO在电场中受介电泳力驱动原理图；其原理为：在一定频率的空间非均匀电场作用下，ZnO会被极化而两端出现大小相等但符号相反的电荷，形成偶极子，由于两极所在位置的电场强度不同，造成粒子两端的受力不相等，从而在正电场力的作用下沿着电场强度增大的方向迁移。
实施例1
具体过程为：
1.制备分散混合溶液：将ZnO与纯度为99.9%以上的酒精溶液质量精确配比为1000：1混合;
2.采用超声波辅助分散：将ZnO与酒精混合溶液放入试管中，并放入超声波振荡器中超声60分钟，超声波振荡频率为2MHz，峰峰值电压幅度为10V，电泳持续时间为5秒；加热到30 摄氏度，而后取出静止1小时后得到均匀半透明溶液，待用;
3.实验过程：在利用介电泳装配ZnO过程中，电场所需的交变电压信号通过探针施加，电泳参数如电压、频率、持续时间等都可根据实验情况来调节与监控。在进行介电泳操作时，采用微量移液器取2微升预处理后的ZnO溶液，滴定到微电极间隙后，立即对该电极施加正弦交流信号,其频率为1MHz,峰峰值电压为10Vp-p。
实施例2
具体过程为：
1.制备分散混合溶液：将ZnO与纯度为99.9%以上的酒精溶液质量精确配比为1100：1混合;
2.采用超声波辅助分散：将ZnO与酒精混合溶液放入试管中，并放入超声波振荡器中超声90分钟，超声波振荡频率为2MHz，峰峰值电压幅度为10V，电泳持续时间为5秒；加热到30 摄氏度，而后取出静止1小时后得到均匀半透明溶液，待用;
3.实验过程：在利用介电泳装配ZnO过程中，电场所需的交变电压信号通过探针施加，电泳参数如电压、频率、持续时间等都可根据实验情况来调节与监控。在进行介电泳操作时，采用微量移液器取2微升预处理后的ZnO溶液，滴定到微电极间隙后，立即对该电极施加正弦交流信号,其频率为1MHz,峰峰值电压为10Vp-p。
图3 为本发明ZnO经介电泳装配后定向排列在基片上的照片；从图中装配结果可以看出，ZnO整齐排列在电极间及电极上，说明介电泳在电场中对ZnO具有很强的驱动和排列能力。
Claims (6)
1.一种面向ZnO压电传感器制造的介电泳装配方法,其特征在于：利用ZnO纳米线作为敏感元件，利用ZnO纳米线表面受到外力的作用下时会发生机械变形，形成压电效应而产生表面电荷，通过测量电荷电势的大小准确辨别受到外力的大小，利用介电泳技术实现单根和多根ZnO纳米线准确装配到源极和漏极之间。
2.按权利要求1所述的面向ZnO压电传感器制造的介电泳装配方法,其特征在于：所述ZnO经预处理；所述预处理方法为：将酒精分析纯溶液与ZnO混合，经超声振荡和脉冲后，实现ZnO有效分散，即完成预处理。
3.按权利要求2所述的面向ZnO压电传感器制造的介电泳装配方法,其特征在于：所述酒精溶液为99.9%的分析纯溶液；所述ZnO与酒精分析纯溶液质量比为1000～1100：1。
4.按权利要求2所述的面向ZnO压电传感器制造的介电泳装配方法,其特征在于：所述预处理方法的具体步骤为：将经混合好的ZnO酒精溶液放入超声波振荡器中超声60-90分钟，加热到30 摄氏度，然后取出静止1小时后得到均匀半透明溶液，待用。
5.按权利要求4所述的面向ZnO压电传感器制造的介电泳装配方法,其特征在于：所述超声波振荡频率为2MHz，峰峰值电压幅度为10V，电泳持续时间为5秒。
6.按权利要求1所述的面向ZnO压电传感器制造的介电泳装配方法,其特征在于：在利用介电泳装配ZnO过程中，电场所需的交变电压信号及频率通过探针施加，电泳参数如电压、频率、持续时间等都可根据实验情况来调节与监控；在进行介电泳操作时，采用微量移液器取2微升预处理后的ZnO溶液，滴定到微电极间隙后，立即对该电极施加正弦交流信号,其频率为1MHz,峰峰值电压为10Vp-p。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103626123A (zh) * | 2013-10-25 | 2014-03-12 | 沈阳建筑大学 | 采用浮动电势介电泳规模化装配制造ZnO基纳米器件的方法 |
| CN105185899A (zh) * | 2015-09-23 | 2015-12-23 | 苏州攀特电陶科技股份有限公司 | 压电陶瓷聚合物复合材料的制备方法 |
| CN109433284A (zh) * | 2018-12-23 | 2019-03-08 | 海南大学 | 一种基于介电泳力驱动的纳米颗粒排序装置 |
| CN112038482A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-12-04 | 欧菲微电子技术有限公司 | 压电复合薄膜及其制备方法、以及压电传感器 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1796952A (zh) * | 2004-12-24 | 2006-07-05 | 清华大学 | 一种基于微纳组合结构的力传感器 |
| CN101221143A (zh) * | 2007-12-18 | 2008-07-16 | 华东师范大学 | 一种微纳湿度传感器制备方法 |
| US20090277271A1 (en) * | 2005-07-08 | 2009-11-12 | Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus | Micromechanical Sensor, Sensor Array and Method |
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2010
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1796952A (zh) * | 2004-12-24 | 2006-07-05 | 清华大学 | 一种基于微纳组合结构的力传感器 |
| US20090277271A1 (en) * | 2005-07-08 | 2009-11-12 | Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus | Micromechanical Sensor, Sensor Array and Method |
| CN101221143A (zh) * | 2007-12-18 | 2008-07-16 | 华东师范大学 | 一种微纳湿度传感器制备方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103626123A (zh) * | 2013-10-25 | 2014-03-12 | 沈阳建筑大学 | 采用浮动电势介电泳规模化装配制造ZnO基纳米器件的方法 |
| CN105185899A (zh) * | 2015-09-23 | 2015-12-23 | 苏州攀特电陶科技股份有限公司 | 压电陶瓷聚合物复合材料的制备方法 |
| CN109433284A (zh) * | 2018-12-23 | 2019-03-08 | 海南大学 | 一种基于介电泳力驱动的纳米颗粒排序装置 |
| CN112038482A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-12-04 | 欧菲微电子技术有限公司 | 压电复合薄膜及其制备方法、以及压电传感器 |
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