CN103901247B - 电势差测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电势差测量方法，其包括以下步骤：(1)提供一被测物，所述被测物包括一第一被测区域及一第二被测区域，其间距为大于1微米小于10厘米；(2)提供一碳纳米管复合层，其两端分别与所述第一被测区域及第二被测区域电接触；(3)获取所述碳纳米管复合层的拉曼光谱的特征峰强度值；(4)获取所述碳纳米管复合层的拉曼光谱的特征峰强度Y随电势差ΔU变化的函数关系Y=aΔU+b；(5)根据步骤(3)得到的所述碳纳米管复合层的拉曼光谱的特征峰强度值和步骤(4)得到的所述碳纳米管复合层的拉曼光谱的特征峰强度随电势变化的函数关系计算获得所述第一被测区域与第二被测区域之间的电势差。

Description

电势差测量方法

技术领域

本发明涉及一种电势差测量方法。

背景技术

在电学器件中，电势差是反映电学器件工作的重要参数，因此在实际应用中，测量各种电学器件的电势差尤为重要。

当需要测量电势差的被测物或者被测区域的间距为微米级时，其电势差的测量一直比较困难。因为在电势差测量中，需要得到被测物在某一区域的电势差。但是对于微米级的电学器件，由于它们待测区域的宽度较小，需要对被测物测量电势差的区域在微米量级（1~20微米），传统的测量电压工具如探头通常是宏观体，在小尺度测量区域难以固定，而不具有如此精确的测量分辨率，因此用传统的测量电压工具难以测量待测物在较小区域的电势差。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种电势差测量方法，其可测量间距为微米级的两个被测区域之间的电势差。

本发明涉及一种电势差测量方法，其包括以下步骤：(1)提供一被测物，所述被测物包括一第一被测区域及一第二被测区域，所述第一被测区域与第二被测区域的间距为大于1微米小于10厘米；(2)提供一碳纳米管复合层，所述碳纳米管复合层的两端分别与所述第一被测区域及第二被测区域电接触；(3)测量并获取所述碳纳米管复合层的拉曼光谱的特征峰强度值；(4)获取所述碳纳米管复合层的拉曼光谱的特征峰强度Y随电势差ΔU变化的函数关系Y=aΔU+b，其中，a，b均为一常数；(5)根据步骤(3)得到的所述碳纳米管复合层的拉曼光谱的特征峰强度值和步骤(4)得到的所述碳纳米管复合层的拉曼光谱的特征峰强度随电势差变化的函数关系计算获得所述第一被测区域与第二被测区域之间的电势差。

与现有技术相比较，本发明提供的电势差测量方法利用碳纳米管复合层的拉曼光谱特征峰强度值随着加载于碳纳米管复合层两端的电势差的变化而变化的特性，通过测量电连接于两个待测区域的碳纳米管复合层的拉曼光谱特征峰，而得到两个待测区域之间的电势差，此方法中，由于拉曼光谱仪发出激光照射碳纳米管复合层以获取拉曼特征峰强度值时，光斑的分辨率为1微米，因而本方法可准确测量间距为微米级的两个待测区域之间的电势差，而克服了传统的电压测量装置中的探针难以测量间距为微米级的两个待测区域之间的电势差的问题。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的电势差测量方法的流程图。

图2是本发明第一实施例提供的被测物放置的示意图。

图3是图2的被测物放置的分解结构示意图。

图4是本发明提供的碳纳米管拉膜的扫描电镜照片。

图5是本发明提供的碳纳米管碾压膜中碳纳米管沿一固定方向择优取向排列的扫描电镜照片。

图6是本发明提供的扭碳纳米管碾压膜中碳纳米管沿不同方向择优取向排列的扫描电镜照片。

图7是本发明提供的碳纳米管絮化膜的扫描电镜照片。

图8是本发明提供的非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。

图9是本发明提供的扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。

图10为本发明第一实施例提供的获取所述碳纳米管复合层的拉曼光谱的特征峰强度Y随电势差ΔU变化的函数关系的测试装置的示意图。

图11是本发明第一实施例提供的在不同电压下碳纳米管复合层的拉曼特征峰的图谱。

图12是本发明第一实施例提供的碳纳米管复合层的拉曼特征峰G峰的强度值与多个个已知电压的关系曲线图。

图13是本发明第二实施例提供的被测物放置的示意图。

图14是图13的被测物放置的分解结构示意图。

主要元件符号说明

碳纳米管复合层	100
		第一被测物	110
第一被测区域	101
		第二被测区域	102
碳纳米管层	120
		金属层	130
第一电极	140
		第二电极	150
第三电极	210
		第四电极	220
第二被测物	300
		第三被测物	310

如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明实施例提供的电势差测量方法作进一步的说明。

请一并参阅图1，图2和图3，为本发明第一实施例提供的电势差的测量方法，其包括以下步骤：

步骤S10，提供一第一被测物110，所述第一被测物110包括一第一被测区域101及一第二被测区域102，所述第一被测区域101与第二被测区域102的间距为大于1微米小于10厘米；

步骤S20，提供一碳纳米管复合层100，所述碳纳米管复合层100的两端分别与所述第一被测区域101及第二被测区域102电接触，所述碳纳米管复合层100的除与所述第一被测区域及第二被测区域电接触以外的部分与所述第一被测物110电绝缘；

步骤S30，测量并获取所述碳纳米管复合层100的拉曼光谱的特征峰强度值；

步骤S40，获取所述碳纳米管复合层100的拉曼光谱的特征峰强度Y随电势差ΔU变化的函数关系Y=aΔU+b，其中，a，b均为一常数；

步骤S50，根据步骤S30得到的所述碳纳米管复合层100的拉曼光谱的特征峰强度值和步骤S40得到的所述碳纳米管复合层100的拉曼光谱的特征峰强度随电势变化的函数关系计算获得所述第一被测区域101与第二被测区域102之间的电势差；

步骤S60，去除所述碳纳米管复合层100。

在步骤S10中，所述第一被测物110的形状不限，可为圆形、方形或矩形等，也可以为其他形状。优选的，所述第一被测物110具有一第一被测区域101及一第二被测区域102。所述第一被测区域101与第二被测区域102具有一定的间距d，该间距d的范围为大于1微米小于10厘米，这是因为拉曼光谱的光斑的最小分辨率为1微米。

在步骤S20中，为使所述碳纳米管复合层100的两端分别与所述第一被测区域101及第二被测区域102形成良好的电接触，可以将碳纳米管复合层100的两端分别直接设置于所述第一被测区域101以及第二被测区域102。所述碳纳米管复合层100的除两端以外的其他部分与所述第一被测物110是电绝缘的。具体的，所述第一被测物110的第一被测区域101与第二被测区域102之间的部分覆盖一绝缘层或一绝缘体(图未示)，所述碳纳米管复合层100的除两端以外的其他部分仅与所述绝缘层或绝缘体接触。由于碳纳米管复合层100中的碳纳米管可形成一导电网络，因此，当所述第一被测区域101与第二被测区域102存在一电势差时，所述碳纳米管复合层100中的电流分布是均匀的。

进一步的，所述第一被测区域101及第二被测区域102可设置一第一电极140及一第二电极150。所述第一电极140与第二电极150间隔设置。所述第一电极140和第二电极150之间的间距与所述第一被测区域101和第二被测区域102之间的间距相同。具体的，所述第一电极140设置于所述第一被测区域101并完全覆盖所述第一被测区域101，所述第二电极150设置于所述第二被测区域102并完全覆盖所述第二被测区域102。所述碳纳米管复合层100的两端分别与所述第一电极140以及第二电极150电接触，从而使得所述碳纳米管复合层100中的电流分布更加均匀，以保证测试结果的精确性。

所述第一电极140及第二电极150可选择为细长的条状、棒状、或其它形状。该第一电极140及第二电极150的材料可选择为金属、导电聚合物、导电胶、金属性碳纳米管或铟锡氧化物（ITO）等。该第一电极140及第二电极150可通过化学气相沉积法、物理气相沉积法、真空蒸镀法、磁控溅射法或涂覆等方法分别设置于所述第一被测区域101及第二被测区域102。本实施例中，所述第一电极140与第二电极150均为细长的条状，其通过将导电胶分别涂覆于第一被测物110的第一被测区域101及第二被测区域102。

可以理解的是，所述第一电极140及第二电极150为一可选择的结构。即，当所述第一被测区域101及第二被测区域102可与碳纳米管复合层100的两端形成良好的电接触时，所述第一电极140及第二电极150也可不设置。所述第一被测区域101及第二被测区域102能否与碳纳米管复合层100的两端形成良好的电接触与所述第一被测区域101及第二被测区域102的表面平整度、第一被测物110的形状及材料有关。当所述第一被测区域101及第二被测区域102与所述碳纳米管复合层100的两端难以形成良好的电接触时，本领域技术人员可根据实际情况设置所述第一电极140及第二电极150。

所述碳纳米管复合层100包括一碳纳米管层120和一设置于所述碳纳米管层120的表面的金属层130。具体的，所述金属层130为由多个金属颗粒形成的一连续的层状结构，所述碳纳米管层120由多个碳纳米管组成。所述碳纳米管层120具有相对的两个表面(未标示)。设置在所述碳纳米管层120至少一个表面的碳纳米管至少部分被所述金属层包覆。具体的，获取碳纳米管复合层的拉曼光谱的特征峰强度值为利用一拉曼光谱仪通过激光照射所述碳纳米管复合层100的一表面获取所述碳纳米管复合层100的拉曼光谱的特征峰强度值，在所述碳纳米管复合层的待激光照射的表面，所述碳纳米管层120中的碳纳米管被所述金属层130包覆，即，所述多个金属颗粒包覆所述碳纳米管层120中的多个碳纳米管的部分表面，使得所述碳纳米管复合层100待激光照射的表面没有裸露的碳纳米管。

所述碳纳米管层120整体上为一层状结构，厚度优选为0.5纳米~1毫米。所述碳纳米管层为自支撑结构。所谓“自支撑结构”即该碳纳米管层120无需通过一支撑体支撑，也能保持自身特定的形状。因此，该自支撑的碳纳米管层120可部分悬空设置。该自支撑结构的碳纳米管层120包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管通过范德华力相互吸引，从而使碳纳米管层具有特定的形状。本实施例中，该碳纳米管层120部分通过第一电极140及第二电极150支撑，并使碳纳米管层对应于所述第一电极140及第二电极150之间的部分悬空设置。

所述碳纳米管层120中的碳纳米管包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或多种。所述单壁碳纳米管的直径为0.5纳米~50纳米，双壁碳纳米管的直径为1纳米~50纳米，多壁碳纳米管的直径为1.5纳米~50纳米。

所述碳纳米管层120包括至少一碳纳米管膜、多个并排设置的碳纳米管线状结构或至少一碳纳米管膜与碳纳米管线状结构的组合膜。所述碳纳米管膜可包括碳纳米管拉膜、碳纳米管絮化膜或碳纳米管碾压膜。所述碳纳米管线状结构可以包括至少一个碳纳米管线、多个碳纳米管线平行排列组成的束状结构或多个碳纳米管线相互扭转组成的绞线结构。

请参阅图4，每一碳纳米管膜是由若干碳纳米管组成的自支撑结构。所述若干碳纳米管为基本沿同一方向择优取向排列。所述择优取向是指在碳纳米管膜中大多数碳纳米管的整体延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多数碳纳米管的整体延伸方向基本平行于碳纳米管膜的表面。进一步地，所述碳纳米管膜中多数碳纳米管是通过范德华力首尾相连。具体地，所述碳纳米管膜中基本朝同一方向延伸的大多数碳纳米管中每一碳纳米管与在延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连。当然，所述碳纳米管膜中存在少数随机排列的碳纳米管，这些碳纳米管不会对碳纳米管膜中大多数碳纳米管的整体取向排列构成明显影响。所述自支撑为碳纳米管膜不需要大面积的载体支撑，而只要相对两边提供支撑力即能整体上悬空而保持自身膜状状态，即将该碳纳米管膜置于（或固定于）间隔一定距离设置的两个支撑体上时，位于两个支撑体之间的碳纳米管膜能够悬空保持自身膜状状态。所述自支撑主要通过碳纳米管膜中存在连续的通过范德华力首尾相连延伸排列的碳纳米管而实现。

具体地，所述碳纳米管膜中基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管，并非绝对的直线状，可以适当的弯曲；或者并非完全按照延伸方向上排列，可以适当的偏离延伸方向。因此，不能排除碳纳米管膜的基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管中并列的碳纳米管之间可能存在部分接触。所述碳纳米管膜中，该多个碳纳米管的延伸方向大致平行于所述第一被测物110的表面。该碳纳米管层120可包括多个碳纳米管膜共面的铺设于所述第一被测物110的表面。另外，该碳纳米管层120可包括多层相互重叠的碳纳米管膜，相邻两层碳纳米管膜中的碳纳米管之间具有一交叉角度α，α大于0度且小于等于90度。

所述碳纳米管拉膜为从碳纳米管阵列中直接拉取获得的一种具有自支撑性的碳纳米管膜。每一碳纳米管拉膜包括多个沿同一方向择优取向且平行于碳纳米管拉膜表面排列的碳纳米管。所述碳纳米管通过范德华力首尾相连。具体地，每一碳纳米管拉膜包括多个连续且定向排列的碳纳米管片段。该多个碳纳米管片段通过范德华力首尾相连。每一碳纳米管片段包括多个相互平行的碳纳米管，该多个相互平行的碳纳米管通过范德华力紧密结合。该碳纳米管片段具有任意的宽度、厚度、均匀性及形状。所述碳纳米管拉膜的厚度为0.5纳米~100微米，宽度与拉取该碳纳米管拉膜的碳纳米管阵列的尺寸有关，长度不限。所述碳纳米管拉膜及其制备方法具体请参见范守善等人于2007年2月9日申请的第CN101239712B号中国公告专利申请“碳纳米管膜结构及其制备方法”。为节省篇幅，仅引用于此，但上述申请所有技术揭露也应视为本发明申请技术揭露的一部分。

当所述碳纳米管层120包括层叠设置的多层碳纳米管拉膜时，相邻两层碳纳米管拉膜中的择优取向排列的碳纳米管之间形成一交叉角度α，且α大于等于0度小于等于90度。所述多个碳纳米管拉膜之间或一个碳纳米管拉膜之中的相邻的碳纳米管之间具有一定间隙，从而在碳纳米管层中形成多个微孔，微孔的孔径约小于10微米。

本实施例中，所述碳纳米管层120包括至少一个沿相同方向层叠设置的碳纳米管拉膜，所述碳纳米管拉膜的两端分别贴附于所述第一电极140及第二电极150。

所述碳纳米管碾压膜包括均匀分布的碳纳米管，碳纳米管沿同一方向或不同方向择优取向排列。所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管相互部分交叠，并通过范德华力相互吸引，紧密结合，使得该碳纳米管层具有很好的柔韧性，可以弯曲折叠成任意形状而不破裂。且由于碳纳米管碾压膜中的碳纳米管之间通过范德华力相互吸引，紧密结合，使碳纳米管碾压膜为一自支撑的结构。所述碳纳米管碾压膜可通过碾压一碳纳米管阵列获得。所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管与形成碳纳米管阵列的生长基底的表面形成一夹角β，其中，β大于等于0度且小于等于15度，该夹角β与施加在碳纳米管阵列上的压力有关，压力越大，该夹角越小，优选地，该碳纳米管碾压膜中的碳纳米管平行于该生长基底排列。该碳纳米管碾压膜为通过碾压一碳纳米管阵列获得，依据碾压的方式不同，该碳纳米管碾压膜中的碳纳米管具有不同的排列形式。具体地，请参阅图5，当沿同一方向碾压时，碳纳米管沿一固定方向择优取向排列；请参阅图6，当沿不同方向碾压时，碳纳米管沿不同方向择优取向排列；当沿垂直于碳纳米管阵列的方向碾压时，碳纳米管膜各向同性。该碳纳米管碾压膜中碳纳米管的长度大于50微米。所述碳纳米管碾压膜及其制备方法具体请参见范守善等人于2007年6月1日申请的，于2012年3月14日公告的第CN101314464B号中国专利申请“碳纳米管薄膜的制备方法”。为节省篇幅，仅引用于此，但上述申请所有技术揭露也应视为本发明申请技术揭露的一部分。

该碳纳米管碾压膜的面积和厚度不限，可根据实际需要选择。该碳纳米管碾压膜的面积与碳纳米管阵列的尺寸基本相同。该碳纳米管碾压膜厚度与碳纳米管阵列的高度以及碾压的压力有关，可为1微米~1毫米。可以理解，碳纳米管阵列的高度越大而施加的压力越小，则制备的碳纳米管碾压膜的厚度越大；反之，碳纳米管阵列的高度越小而施加的压力越大，则制备的碳纳米管碾压膜的厚度越小。

所述碳纳米管层120可包括至少一碳纳米管絮化膜，该碳纳米管絮化膜包括相互缠绕且均匀分布的碳纳米管。碳纳米管的长度大于10微米，优选地，碳纳米管的长度大于等于200微米且小于等于900微米。所述碳纳米管之间通过范德华力相互吸引、缠绕，形成网络状结构。所述碳纳米管絮化膜中的碳纳米管为均匀分布，无规则排列，使得该碳纳米管絮化膜各向同性。所述碳纳米管絮化膜中的碳纳米管形成大量的微孔结构，微孔孔径约小于10微米。所述碳纳米管絮化膜的长度和宽度不限。请参阅图7，由于在碳纳米管絮化膜中，碳纳米管相互缠绕，因此该碳纳米管絮化膜具有很好的柔韧性，且为一自支撑结构，可以弯曲折叠成任意形状而不破裂。所述碳纳米管絮化膜的面积及厚度均不限，厚度为1微米~1毫米，优选为100微米。所述碳纳米管絮化膜及其制备方法具体请参见范守善等人于2007年4月13日申请的，于2011年1月5日公告的第CN101284662B号中国专利申请“碳纳米管薄膜的制备方法”。为节省篇幅，仅引用于此，但上述申请所有技术揭露也应视为本发明申请技术揭露的一部分。

所述碳纳米管膜具有较强的粘性，故该碳纳米管膜可直接粘附于所述第一被测区域101及第二被测区域102或者第一电极140及第二电极150的表面。进一步地，当将所述碳纳米管膜粘附于所述第一被测物110的表面后，可使用有机溶剂处理粘附在第一被测物110上的碳纳米管膜。具体地，可通过试管将有机溶剂滴落在碳纳米管膜的两端以浸润部分碳纳米管膜。该有机溶剂为挥发性有机溶剂，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿，本实施例中采用乙醇。在挥发性有机溶剂挥发时产生的表面张力的作用下，微观上，该碳纳米管膜中的部分相邻的碳纳米管会收缩成束。碳纳米管膜与基底的接触面积增大，从而可以更紧密地贴附于所述第一被测区域101及第二被测区域102。另外，由于部分相邻的碳纳米管收缩成束，碳纳米管膜的机械强度及韧性得到增强，且整个碳纳米管膜的表面积减小，粘性降低。宏观上，该碳纳米管膜为一均匀的膜结构。

所述碳纳米管层120也可为多个碳纳米管线相互交叉或相互缠绕设置形成的一层状结构。所述碳纳米管线包括多个沿碳纳米管线轴向定向排列的碳纳米管。所述多个碳纳米管线相互交叉或缠绕设置而形成一良好的导电网络。相邻的两个碳纳米管线形成的一定角度，该角度大小为大于等于0度小于90度。所述碳纳米管线可以为非扭转的碳纳米管线或扭转的碳纳米管线。该非扭转的碳纳米管线为将碳纳米管拉膜通过有机溶剂处理得到。请参阅图8，该非扭转的碳纳米管线包括多个沿碳纳米管线长度方向排列的碳纳米管。该扭转的碳纳米管线为采用一机械力将所述碳纳米管拉膜两端沿相反方向扭转获得。请参阅图9，该扭转的碳纳米管线包括多个绕碳纳米管线轴向螺旋排列的碳纳米管。该非扭转的碳纳米管线与扭转的碳纳米管线长度不限，直径为0.5纳米~100微米。所述碳纳米管线及其制备方法请参见申请人于2002年9月16日申请的，于2008年8月20日公告的第CN100411979C号中国公告专利“一种碳纳米管绳及其制造方法”，申请人：清华大学，鸿富锦精密工业（深圳）有限公司，以及于2005年12月16日申请的，于2009年6月17日公告的第CN100500556C号中国公告专利“碳纳米管丝及其制作方法”，申请人：清华大学，鸿富锦精密工业（深圳）有限公司。为节省篇幅，仅引用于此，但上述申请所有技术揭露也应视为本发明申请技术揭露的一部分。

所述金属层130包括多个金属颗粒，该多个金属颗粒设置于所述碳纳米管复合层100的待激光照射的表面，使得所述碳纳米管复合层100被激光照射的表面没有被暴露的碳纳米管。所述金属层130的材料为金属镍、铁、铬或其他金属，优选为金属镍。本实施例中，所述金属层130由多个金属镍颗粒组成。所述金属层130的厚度的范围为大于5纳米小于等于50纳米，优选为5纳米-20纳米。本实施例中，所述金属层130的厚度为10纳米。所述金属层130通过化学气相沉积法、物理气相沉积法、真空蒸镀法或磁控溅射法等方法设置于所述碳纳米管层120的一表面。本实施例中，所述金属层130通过真空蒸镀法设置于所述碳纳米管层120的一表面。

在步骤S30中，所述碳纳米管复合层100的拉曼光谱的特征峰强度值通过一拉曼光谱仪获取。所述碳纳米管复合层100的拉曼光谱由多个波峰组成，而峰值较高的为G峰、D峰和2D峰，其中峰值最高的为G峰。所述G峰、D峰和2D峰均可作为所述碳纳米管复合层100的拉曼光谱的特征峰。本实施例中，所述碳纳米管复合层100的拉曼光谱的特征峰为其G峰。当所述第一被测区域101与第二被测区域102之间存在一电势差时，所述碳纳米管复合层100中会存在电流，因而所述碳纳米管复合层100会有温度的变化，进一步使得碳纳米管复合层100的拉曼光谱特征峰的强度会有相应的变化。因此，所述碳纳米管复合层100的拉曼光谱的特征峰强度值随着碳纳米管复合层100的两端的电势差的增加会呈现线性的变化，故，可通过测量所述碳纳米管复合层100的拉曼光谱的特征峰强度值来获取所述第一被测区域101与第二被测区域102之间的电势差。通过拉曼激光照射所述碳纳米管复合层100的表面的任一部分，获取所述碳纳米管复合层100的表面的任一部分的拉曼光谱特征峰强度值。用于探测的拉曼激光聚焦在碳纳米管复合层的表面的某个点上，由于拉曼激光的空间分辨率可达1微米，这足以测量待测区域之间距为较小的微米级尺寸时该待测区域之间的电势差。对所述碳纳米管复合层100的表面的任一部分的测量均进行多次测量，即进行三次或三次以上的测量，取多次测量结果的平均值。最终获取的所述碳纳米管复合层100的表面的任一部分的拉曼光谱特征峰强度值为至少三次以上测量所得结果的平均值。

在步骤S40中，请一并参阅图10、图11和图12，所述获取所述碳纳米管复合层100的拉曼光谱的特征峰强度Y随电势差ΔU变化的函数关系的方法具有包括以下步骤：

步骤S401，提供一第三电极210及一第四电极220，所述第三电极210及第四电极220间隔设置；

步骤S402，提供一碳纳米管复合层100，所述碳纳米管复合层100的两端分别与所述第三电极210及第四电极220电接触；

步骤S403，通过第三电极210与第四电极220给所述碳纳米管复合层100施加多个已知电压，并测量得到在多个已知电压下所述碳纳米管复合层100的拉曼光谱的特征峰强度值；

步骤S404，拟合并计算得到该碳纳米管复合层100的拉曼光谱特征峰强度值Y随电势差ΔU变化的函数关系Y=aΔU+b(a，b均为一常数)。

在步骤S401中，所述第三电极210及第四电极220间隔设置，以保证该第三电极210与第四电极220相互绝缘。所述第三电极210与第四电极220的间距大于1微米。优选地，该间距的范围为大于10微米且小于10厘米。本实施例中，所述第三电极210与第四电极220的间距为3厘米。

在步骤S402中，所述第三电极210及第四电极220分别与所述碳纳米管复合层100的两端电连接，以使该碳纳米管复合层100接入一电压信号。具体地，所述碳纳米管复合层100的两端分别设置于所述第三电极210以及第四电极220，并且接触良好，以保证所述碳纳米管复合层100的两端与所述第三电极210以及第四电极220形成良好的电连接。该第三电极210以及第四电极220与所述第一电极140或第二电极150为相同的结构。本实施例中，所述第三电极210与第四电极220为细长的条状，所述第三电极210与第四电极220的材料为金属铜。

在步骤S403中，将所述第三电极210及第四电极220与一电压输入装置电连接，通过所述电压输入装置向所述第三电极210以及第四电极220施加多个不同的已知电压，并通过拉曼光谱仪分别测量在多个不同的已知电压下碳纳米管复合层100的拉曼光谱的特征峰强度。在本实施例中，请参阅图11，为碳纳米管复合层100在多个不同的已知电压下的拉曼光谱曲线图。

在步骤S404中，拟合所述多个数据点得到表征该碳纳米管复合层100的拉曼光谱特征峰频值Y随电势差ΔU变化的函数关系的曲线。通过线性回归、非线性回归或样条拟合等数学手段拟合该碳纳米管复合层100的拉曼光谱的特征峰强度值Y随电势差ΔU变化的函数关系Y=aΔU+b，所述a，b均为常数。本实施例中，利用碳纳米管复合层100在多个不同的设定电压下其拉曼光谱G峰强度值，进行线性拟合得到图12中所示的直线，经计算该虚线的函数关系为Y=1271.2-19.3ΔU。

在这里需要说明的是，步骤S40中获取碳纳米管复合层100的拉曼特征峰的强度值与电势差的函数关系时所采集数据的拉曼特征峰与步骤S30中所测量的拉曼特征峰是相同的。

在步骤S50中，通过上述函数关系Y=aΔU+b而推及得到计算电势差ΔU的函数关系式ΔU=(Y-b)/a。根据该函数关系ΔU=(Y-b)/a以及测得的碳纳米管复合层100的拉曼光谱特征峰强度值Y计算得到所述第一被测区域101与第二被测区域102之间的电势差ΔU。

在步骤S60中，所述碳纳米管复合层100的去除方法可以为超声法，用水清洗，激光烧蚀，或者采用镊子撕除。本实施例中，所述碳纳米管复合层100通过超声并用水清洗即可完全去除。可以理解，该步骤S60为一可选择的步骤。

本领域技术人员可以理解的是，本实施例提供的电势差测量方法中步骤S10至步骤S60的顺序并不局限于上述顺序，具体的实施顺序可以根据自身的情况调整。

本发明提供的电势差测量方法先将碳纳米管复合层设置于待测物的两个待测区域，再利用非接触的光谱测量方法得到待测区域之间的电势差，由于光谱测量时可精确采集到边长为1微米的区域的数据，因而本方法可以准确测量间距为微米级的两个区域之间的电势差。克服了传统的电压测量装置中的探针难以测量间距为微米的两个待测区域的电势差的问题。

请一并参阅图13及图14，为本发明第二实施例提供的电势差的测量方法，其包括以下步骤：

步骤S11，提供间隔设置的一第二被测物300及第三被测物310，所述第二被测物300包括一第一被测区域101，所述第三被测物310包括一第二被测区域102，所述第二被测物300与第三被测物310的间距为大于1微米小于10厘米；

步骤S21，提供一碳纳米管复合层100，所述碳纳米管复合层100的两端分别与所述第一被测区域101及第二被测区域102电接触，所述碳纳米管复合层100位于所述第二被测物300与第三被测物310之间的部分悬空设置；

步骤S31，测量并获取所述碳纳米管复合层100的拉曼光谱的特征峰强度值；

步骤S41，获取所述碳纳米管复合层100的拉曼光谱的特征峰强度Y随电势差ΔU变化的函数关系Y=aΔU+b(a，b均为一常数)；

步骤S51，根据步骤S30得到的所述碳纳米管复合层100的拉曼光谱的特征峰强度值和步骤S40得到的所述碳纳米管复合层100的拉曼光谱的特征峰强度随电势差变化的函数关系计算获得所述第二被测物300与第三被测物310之间的电势差。

步骤S61，去除所述碳纳米管复合层100。

该第二实施例提供的所述电势差的测量方法与所述第一实施例提供的电势差的测量方法基本相同，不同之处在于，所述第一被测区域101及第二被测区域102分别位于所述第二被测物300及第三被测物310。

在步骤S21中，所述碳纳米管复合层100的两端与所述第一被测区域101与第二被测区域102形成良好的电接触。所述碳纳米管复合层100位于所述第二被测物300与第三被测物310之间的部分悬空设置，也可通过一绝缘体(图未示)以使得所述碳纳米管复合层100除与所述第一被测区域101及第二被测区域102电接触以外的部分与所述第二被测物300及第三被测物310均电绝缘。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内作其它变化，当然这些依据本发明精神所作的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (16)

1.一种电势差测量方法，其包括以下步骤：

(1)提供一被测物，所述被测物包括一第一被测区域及一第二被测区域，所述第一被测区域与第二被测区域的间距为大于1微米小于10厘米；

(2)提供一碳纳米管复合层，所述碳纳米管复合层的两端分别与所述第一被测区域及第二被测区域电接触；

(3)测量并获取所述碳纳米管复合层的拉曼光谱的特征峰强度值；

(4)获取所述碳纳米管复合层的拉曼光谱的特征峰强度Y随电势差ΔU变化的函数关系Y＝aΔU+b，其中，a，b均为常数；

(5)根据步骤(3)得到的所述碳纳米管复合层的拉曼光谱的特征峰强度值和步骤(4)得到的所述碳纳米管复合层的拉曼光谱的特征峰强度随电势差变化的函数关系计算获得所述第一被测区域与第二被测区域之间的电势差。

2.如权利要求1所述的电势差测量方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述碳纳米管复合层的除与所述第一被测区域及第二被测区域电接触以外的部分与所述被测物电绝缘。

3.如权利要求1所述的电势差测量方法，其特征在于，在所述步骤(2)之前进一步在所述第一被测区域以及第二被测区域分别设置一第一电极及一第二电极。

4.如权利要求3所述的电势差测量方法，其特征在于，所述步骤(2)为所述碳纳米管复合层的两端分别与所述第一电极以及第二电极电接触。

5.如权利要求1所述的电势差测量方法，其特征在于，所述碳纳米管复合层包括一碳纳米管层和一金属层，所述碳纳米管层由多个碳纳米管组成，所述碳纳米管层具有相对的两个表面，设置在所述碳纳米管层至少一个表面的碳纳米管至少部分被所述金属层包覆。

6.如权利要求5所述的电势差测量方法，其特征在于，所述获取碳纳米管复合层的拉曼光谱的特征峰强度值为利用一拉曼光谱仪通过激光照射所述碳纳米管复合层的一表面获取所述碳纳米管复合层的拉曼光谱的特征峰强度值。

7.如权利要求6所述的电势差测量方法，其特征在于，在所述碳纳米管复合层的待激光照射的表面，所述碳纳米管层中的碳纳米管被所述金属层包覆。

8.如权利要求5所述的电势差测量方法，其特征在于，所述金属层的材料为金属铁、镍或铬。

9.如权利要求5所述的电势差测量方法，其特征在于，所述金属层的厚度为5纳米-20纳米。

10.如权利要求5所述的电势差测量方法，其特征在于，所述碳纳米管层为自支撑结构。

11.如权利要求1所述的电势差测量方法，其特征在于，所述获取碳纳米管复合层的拉曼光谱的特征峰强度值为获取所述碳纳米管复合层的拉曼光谱的G峰、D峰或2D峰的强度值。

12.如权利要求1所述的电势差测量方法，其特征在于，所述步骤(4)中所述获取所述碳纳米管复合层的拉曼光谱的特征峰强度Y随电势差ΔU变化的函数关系的方法包括以下步骤：

(a)提供一第三电极及一第四电极，所述第三电极及第四电极间隔设置；

(b)提供一碳纳米管复合层，所述碳纳米管复合层的两端分别与所述第三电极及第四电极电接触；

(c)通过第三电极与第四电极给所述碳纳米管复合层施加多个已知电压，并测量得到在多个已知电压下所述碳纳米管复合层的拉曼光谱的特征峰强度值；

(d)拟合并计算得到该碳纳米管复合层的拉曼光谱特征峰强度值Y随电势差ΔU变化的函数关系Y＝aΔU+b。

13.如权利要求12所述的电势差测量方法，其特征在于，所述获取碳纳米管复合层的拉曼光谱的特征峰强度值为获取所述碳纳米管复合层的拉曼光谱的G峰、D峰或2D峰的强度值。

14.如权利要求1所述的电势差测量方法，其特征在于，进一步包括一去除碳纳米管复合层的步骤，所述去除碳纳米管复合层的方法为超声法，激光烧蚀法，用水清洗，或用一镊子撕除。

15.一种电势差测量方法，其包括以下步骤：

(1)提供一间隔设置的第一被测物及一第二被测物，所述第一被测物与第二被测物的间距为大于1微米小于10厘米；

(2)提供一碳纳米管复合层，所述碳纳米管复合层的两端分别与第一被测物及一第二被测物电接触；

(3)测量并获取所述碳纳米管复合层的拉曼光谱的特征峰强度值；

(4)获取所述碳纳米管复合层的拉曼光谱的特征峰强度Y随电势差ΔU变化的函数关系Y＝aΔU+b，其中，a，b均为一常数；

(5)根据步骤(3)得到的所述碳纳米管复合层的拉曼光谱的特征峰强度值和步骤(4)得到的所述碳纳米管复合层的拉曼光谱的特征峰强度随电势变化的函数关系计算获得所述第一被测物与一第二被测物之间的电势差。

16.如权利要求15所述的电势差测量方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述碳纳米管复合层位于所述第一被测物及第二被测物之间的部分悬空设置。