CN102621201A - 一种制作单根纳米线微电极的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制作单根纳米线微电极的方法。现有方法所需的设备较复杂，制作成本高。本发明方法是将裸金属网和不锈钢网依次置于分散有单根纳米线的衬底之上作为掩膜，使用磁控溅射或其他蒸镀金属的方法，在衬底上沉积金属，由于掩膜的限制，只会在衬底部分区域镀到金属，利用电子显微镜在衬底上搜索两端分别在相邻两个金属膜方块下的纳米线，将该相邻两个金属膜方块作为该纳米线的两个电极。本发明方法可以廉价和方便的制备金属电极，适用范围广，且作为掩膜的裸金属网和不锈钢网可以重复利用。
Description
技术领域
本发明属于纳米技术领域，涉及一种使用裸金属网作为掩膜，制备用于测量单根纳米线电学性能电极的方法。
发明背景
电输运性能是一维纳米材料的研究重点之一，如何简单方便的测量单根纳米线的电学性能一直是人们追求的目标。现在测量单根纳米线电学性能的方法分两大类。第一类是利用高精度机械臂控制的金属针尖（一般是钨探针）接触一维材料的两端，在两探针间加电压测电流；第二类是利用光刻或者纳米掩膜方法，在纳米线两端制备电极。对于第一类方法，需要在电子显微镜中操纵精度较高的机械臂来完成，所需的设备较复杂且无法保证探针尖与纳米线之间的欧姆接触。第二类方法中，光刻法制备电极是现在用于测量纳米材料电学性能的主流方法，因为该方法不仅可以制备两电极，还可以制备四电极以消除接触电阻的影响，但是该方法需要昂贵的设备和材料。纳米掩膜方法制备电极相对光刻法来说操作相对简单，但是，其掩膜也是需要用光刻来制备。
发明内容
本发明的目的是提供用于测量单根纳米线电学性能的微电极的制作方法。
本发明方法是将裸金属网和不锈钢网依次置于分散有单根纳米线的衬底之上作为掩膜，使用磁控溅射或其他蒸镀金属的方法，在衬底上沉积金属，由于掩膜的限制，只会在衬底部分区域镀到金属，以此作为电极测量相应一维纳米材料的电输运性能。本发明方法的具体步骤是：
步骤(1).将纳米线扩散在酒精中，超声分散后将分散有纳米材料的酒精滴加或旋涂到衬底表面，酒精挥发后，纳米线即分散到衬底表面。
步骤(2).将金属网置于衬底表面，纳米线分布在衬底表面与金属网之间，然后将不锈钢网覆在金属网上；衬底、金属网和不锈钢网组成电极制作构件，其中金属网作为掩膜，不锈钢网压在金属网上，保证金属网与衬底的充分接触。由于金属网硬度较差容易弯曲，不易与衬底紧密接触，所以用不锈钢网压在上方使其与衬底更紧密的接触，最大程度的减少金属镀膜时金属原子的扩散，提高制备得到的电极质量。
所述的金属网为100～5000目无碳膜支撑的裸金属网；
所述的不锈钢网的网孔是边长为10～200微米的正方形微孔，微孔深度为10～1000微米，不锈钢网的肋宽为5～50微米；不锈钢网的肋宽即相邻两个微孔的间隔长度。
步骤(3).在电极制作构件上表面进行金属镀膜，金属膜厚度控制为50～500纳米，金属膜附着在不锈钢网表面、部分金属网表面、部分纳米线表面以及部分衬底表面。
在电极制作构件上表面进行金属镀膜的方法采用磁控溅射方法、电子束蒸发方法或热蒸发方法。
步骤(4).依次取下不锈钢网和金属网，大量正方形的金属膜方块在衬底上呈矩阵分布，利用电子显微镜在衬底上搜索两端分别在相邻两个金属膜方块下的纳米线，将该相邻两个金属膜方块作为该纳米线的两个电极。
由于金属网网格的限制作用，只有在未被网格线遮挡的部分才会沉积到金属。纳米线无序的分布在衬底上，如果得到的两个金属膜方块恰好位于同一跟纳米线两端，则这两个电极即可用来测量该纳米线的电学性能。
本发明制备单根纳米线微电极的步骤少，操作简单，所用掩膜为廉价的金属网和不锈钢网，可重复使用，经济环保，免去了光刻法制备电极所需的繁琐步骤和昂贵成本。由于通过本方法可以在分散有纳米线的衬底上制备得到大量周期性分布的高质量金属膜方块，一次电极制备，可以搜索得到很多两端分别在相邻两个金属膜方块下的纳米线，从而测量多根纳米线的电输运性能，提高实验的可重复性和可信度。
附图说明
图1为本发明方法制得的单根纳米线微电极的结构示意图。
具体实施方式
一种制作单根纳米线微电极的方法，具体步骤如下：
步骤(1).将纳米线扩散在酒精中，超声分散后将分散有纳米材料的酒精滴加或旋涂到衬底表面，酒精挥发后，纳米线即分散到衬底表面；
步骤(2).将金属网置于衬底表面，纳米线分布在衬底表面与金属网之间，然后将不锈钢网覆在金属网上；衬底、金属网和不锈钢网组成电极制作构件；
所用的金属网为1000目无碳膜支撑的裸金属网；
所用的不锈钢网的网孔是边长为50微米的正方形微孔，微孔深度为100微米，不锈钢网的肋宽为20微米；
步骤(3).在电极制作构件上表面进行金属镀膜，所镀金属膜厚度为100纳米，金属膜附着在不锈钢网表面、部分金属网表面、部分纳米线表面以及部分衬底表面；
步骤(4).依次取下不锈钢网和金属网，如图1所示，大量正方形的金属膜方块2在衬底1上呈矩阵分布，利用电子显微镜在衬底1上搜索两端分别在相邻两个金属膜方块下的纳米线3，将该相邻两个金属膜方块4-1和4-2作为该纳米线3的两个电极。
在电极制备完成之后，在扫描电子显微镜中，控制两根钨探针分别接触两电极即可测定纳米线的电学性能，有必要时亦可加入背电极形成三电极用以测定场效应特性。
步骤(2)中所用的金属网还可以采用100目、200目、500目、1500目、2000目、3000目、4000目或5000目无碳膜支撑的裸金属网，电极的具体制作步骤与前述实施例相同。
步骤(2)中所用的不锈钢网还可以采用网孔边长20微米、网孔孔深50微米、肋宽10微米的不锈钢网，或网孔边长10微米、网孔孔深10微米、肋宽5微米的不锈钢网，或网孔边长100微米、网孔孔深300微米、肋宽30微米的不锈钢网，或网孔边长150微米、网孔孔深500微米、肋宽40微米的不锈钢网，或网孔边长200微米、网孔孔深1000微米、肋宽50微米的不锈钢网，电极的具体制作步骤与前述实施例相同。
步骤(3)中在电极制作构件上表面进行金属镀膜，所镀金属膜厚度还可以是50纳米、150纳米、200纳米、250纳米、300纳米、400纳米或500纳米，电极的具体制作步骤与前述实施例相同。
在电极制作构件上表面进行金属镀膜的方法可以采用磁控溅射方法、电子束蒸发方法或热蒸发方法。
Claims (2)
1. 一种制作单根纳米线微电极的方法，其特征在于该方法的具体步骤是：
步骤(1).将纳米线扩散在酒精中，超声分散后将分散有纳米材料的酒精滴加或旋涂到衬底表面，酒精挥发后，纳米线即分散到衬底表面；
步骤(2).将金属网置于衬底表面，纳米线分布在衬底表面与金属网之间，然后将不锈钢网覆在金属网上；衬底、金属网和不锈钢网组成电极制作构件；
所述的金属网为100～5000目无碳膜支撑的裸金属网；
所述的不锈钢网的网孔是边长为10～200微米的正方形微孔，微孔深度为10～1000微米，不锈钢网的肋宽为5～50微米；
步骤(3).在电极制作构件上表面进行金属镀膜，金属膜厚度控制为50～500纳米；
步骤(4).依次取下不锈钢网和金属网，大量正方形的金属膜方块在衬底上呈矩阵分布，利用电子显微镜在衬底上搜索两端分别在相邻两个金属膜方块下的纳米线，将该相邻两个金属膜方块作为该纳米线的两个电极。
2.如权利要求1所述的一种制作单根纳米线微电极的方法，其特征在于：步骤(3)中在电极制作构件上表面进行金属镀膜的方法采用磁控溅射方法、电子束蒸发方法或热蒸发方法。
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