CN105810454B - 一种碳/氧化镍/镍图案化微电极的制备工艺 - Google Patents

一种碳/氧化镍/镍图案化微电极的制备工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN105810454B
CN105810454B CN201610209074.5A CN201610209074A CN105810454B CN 105810454 B CN105810454 B CN 105810454B CN 201610209074 A CN201610209074 A CN 201610209074A CN 105810454 B CN105810454 B CN 105810454B
Authority
CN
China
Prior art keywords
nickel oxide
photoresist
microelectrode
nickel
preparation technology
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201610209074.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105810454A (zh
Inventor
何亮
杨艳娟
麦立强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Technology WUT
Original Assignee
Wuhan University of Technology WUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Technology WUT filed Critical Wuhan University of Technology WUT
Priority to CN201610209074.5A priority Critical patent/CN105810454B/zh
Publication of CN105810454A publication Critical patent/CN105810454A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105810454B publication Critical patent/CN105810454B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开了一种碳/氧化镍/镍图案化微电极的制备工艺，包括以下步骤：1)中空氧化镍纳米球合成；2)光刻胶‑氧化镍纳米球复合材料微电极的图案化：将中空氧化镍纳米球和光刻胶进行机械搅拌和超声处理，将所得混合物涂覆于电极基板上，再进行光刻、显影、润洗；3)微电极高温热解。本发明创新性地利用光刻胶的光致抗蚀性，并以光刻胶中的感光树脂为碳源与水热法合成的中空氧化镍纳米球进行复合，制得碳/氧化镍/镍图案化微电极，实现了热解碳‑氧化镍复合材料的微电极化目的，且所得微电极表现出良好的电化学性能和机械性能，应用前景广阔。

Description

一种碳/氧化镍/镍图案化微电极的制备工艺
技术领域
本发明属于纳米材料与微加工工艺交叉领域，具体涉及一种基于新型碳/氧化镍/镍图案化微电极的制备工艺。
背景技术
依托微纳技术发展起来的微机电系统(MEMS,Micro-Electro-MechanicalSystem)广泛应用于社会的各个领域，其中热解光刻胶得到的碳基微系统(C-MEMS)因其微结构精确可控，易重复等特点而被广泛研究并应用于各种微型器件及其系统中。氧化镍因其具有较大的理论容量且价格低廉、环境友好等特点，作为二氧化钌的替代品而被广泛应用于电化学超级电容器中。目前，现有的主流热解碳-氧化镍复合材料制备方法与微加工工艺不能兼容，无法实现碳/氧化镍复合材料微器件及微系统。因此进一步探索热解碳-氧化镍复合材料的微电极制作工艺，具有重要的实际应用意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种碳/氧化镍/镍图案化微电极的制备工艺，其制备工艺简单、相关技术成熟，制备的碳/氧化镍/镍复合材微电极具有良好的机械性能和电化学性能，适合推广应用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种碳/氧化镍/镍图案化微电极的制作工艺，包括以下步骤：1)中空氧化镍纳米球合成；2)光刻胶-氧化镍纳米球复合材料微电极的图案化：将中空氧化镍纳米球和光刻胶进行机械搅拌和超声处理，将所得混合物涂覆于电极基板上，再进行光刻、显影、润洗；3)微电极高温热解：将步骤2)所得产物进行高温热解。
上述方案中，所述中空氧化镍纳米球合成方法包括以下步骤：
1)将葡萄糖溶于水中，搅拌得透明溶液；向其中滴加氢氧化钠溶液，调整所得溶液体系的pH值至7.5-10，得混合液I；
2)将混合液I水浴加热至70-90℃保温3-5h，并密封于高温高压反应釜中，置于烘箱中加热至160-180℃保温5-8h，再将所得反应产物I进行清洗、离心分离和干燥，得固体产物I；
3)将所得固体产物I分散于硫酸镍溶液中，搅拌后进行超声，得混合液II；
4)向混合液II中加入尿素，搅拌并水浴加热至80-90℃保温8-10h，将所得反应产物II进行清洗、离心分离和干燥，得固体产物II；
5)将固体产物II进行研磨，然后置于马弗炉中加热至450-500℃保温煅烧4-6h，得所述中空氧化镍纳米球。
上述制备方法中，采用水热反应前水浴加热处理的优化方法，使所合成碳纳米球的尺寸更加均一，此外，对于葡萄糖溶液通过加入氢氧化钠的方法调节了其pH值，使所制得的碳纳米球的分散性更好。
上述方案中，所述葡萄糖与硫酸镍的质量比为1:(5～30)。
上述方案中，步骤3)所述超声时间为0.5-3h。
上述方案中，步骤3)中所述搅拌时间为0.5-3h；步骤4)中所述搅拌时间为1-3h。
上述方案中，所述干燥条件为在60-70℃下干燥12-24h。
上述方案中，光刻胶-氧化镍纳米球复合材料微电极的图案化的具体步骤如下：
1)将中空氧化镍纳米球与光刻胶混合，并同时进行机械搅拌和超声处理6-12h，得氧化镍-光刻胶复合材料；
2)采用典型RCA清洗流程清洗电极基板；
3)用所得氧化镍-光刻胶复合材料对电极基板表面进行旋涂，然后置于热台上前进行烘干；
4)对步骤3)所得样品进行紫外光刻，然后进行显影和润洗，得光刻胶-氧化镍纳米球复合材料微电极。
上述方案中，所述中空氧化镍纳米球与光刻胶的质量比为1:(1～200)。
上述方案中，所述光刻胶为正胶或负胶。
上述方案中，所述电极基板可选用为硅基板(带介电层，如SiO2、Si3N4和HfO2等)、玻璃基板或其它类型的平整度较好且带介电层的基板。
根据上述方案，所述微电极高温热解步骤如下：
1)将所得光刻胶-氧化镍纳米球复合材料微电极置于瓷舟中，并置于管式炉中，用氮气或氩气等惰性气体将管式炉内的空气排尽；
2)在氮气等惰性气氛下，以2-10℃min-1的速率加热至400-600℃保温1h，然后以2-10℃min-1的速率加热至900-1200℃下并保温1h，随炉冷却至室温，即得所述碳/氧化镍/镍图案化微电极。
本发明中光刻胶和中空氧化镍纳米球按比例混合后，利用光刻技术并结合高温热解制备碳/氧化镍/镍图案化微电极，具体原理如下：本发明以光刻胶中的感光树脂为碳源，与中空氧化镍纳米球进行机械搅拌和超声处理，可得到分散性良好的均一光刻胶/氧化镍复合材料。同时，由于光刻胶中感光成分的完整保留，该复合材料具备良好的紫外光光敏性，这使得该复合材料可经紫外光光刻、显影和润洗而实现微图案化，且所得图案的精细结构清晰完整。与现有的制作这一类复合材料块体结构的技术相比，本发明专利中所得碳/氧化镍/镍微电极，其图案完整、机械强度得到增强、电化学容量得以提升，并且这一套微加工工艺可与现有的硅基半导体工艺完全集成和融合。
本发明的有益效果为：
1)提供了一种新型的高效制作碳/氧化镍/镍微电极的技术途径，巧妙利用光刻胶的光致抗蚀性，并以光刻胶中的感光树脂为碳源与水热法合成的中空氧化镍纳米球进行复合，制得碳/氧化镍/镍复合材料微电极，实现了热解碳-氧化镍复合材料的微电极化目的。
2)本发明所得产物碳/氧化镍/镍复合材料可通过控制光刻胶和氧化镍纳米球复合材料中氧化镍的含量来达到改善组分的目的，使其表现出良好的电化学性能和机械性能，面积比容量得到显著提升，在微型传感器和微型储能器件等领域有着良好的应用前景。
3)本发明涉及的制备工艺简单，原料来源广，制备效率高，适合推广应用。
附图说明
图1为本发明实施例1所述碳/氧化镍/镍复合微电极的制备工艺图。
图2为本发明实施例1所述中空氧化镍纳米球的合成路线图及碳球、碳/氢氧化镍和中空氧化镍的SEM图。
图3为本发明实施例1所得碳/氧化镍/镍复合材料的性能表征结果，其中(a)热重曲线；(b)显微拉曼光谱；(c)X射线光电子能谱；(d)X射线衍射图谱。
图4为本发明实施例1所得碳/氧化镍/镍图案化微电极的(a)光学显微镜图片，(b)扫描电子显微镜图片。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
以下实施例中，采用的光刻胶为PR1-9000A光刻胶。
实施例1
一种碳/氧化镍/镍图案化微电极的制作工艺，包括以下步骤：
1.中空氧化镍纳米球合成：
1)在烧杯中将0.8g葡萄糖溶解于80mL去离子水中，搅拌得透明溶液；向其中滴加1M的氢氧化钠溶液，将pH调节至8，得混合液I；
2)将混合液I水浴加热至80℃保温3h，并转移至容量为100mL的聚四氟乙烯高温高压反应釜内衬中，将并高温高压反应釜内衬与不锈钢外衬组装完整，然后置于180℃烘箱中加热保温5h，再将所得反应产物I进行清洗(去离子水和无水乙醇混合溶液多次清洗)、离心分离和干燥(60℃下干燥12h)，得固体产物I；
3)称取0.072g固体产物I，将其分散于40mL 0.005M的硫酸镍溶液中，将所得溶液搅拌0.5h，然后超声0.5h，得混合液II；
4)向混合液II中加入0.25g尿素搅拌1h，然后水浴加热至90℃保温8h，将所得反应产物II进行清洗(去离子水和无水乙醇混合溶液多次清洗)、离心分离和干燥(60℃下干燥12h)，得固体产物II；
5)将固体产物II进行研磨后，置于马弗炉中以2℃min-1的速率升温至450℃保温4h，得所述中空氧化镍纳米球；
2.光刻胶-氧化镍纳米球复合材料微电极的图案化：
6)称取100毫克所得中空氧化镍纳米球，并与1.9g光刻胶混合，并同时进行机械搅拌和超声处理6h，得得氧化镍-光刻胶复合材料；
7)采用典型RCA清洗流程清洗含氧化层的单面抛光硅基板；
8)用所得氧化镍-光刻胶复合材料对硅基板的抛光面进行分布旋涂，转速为：第一步，10s，500rpm；第二步，40s，4000rpm；然后置于100℃热台上前烘15min(烘干)；
9)对步骤8)所得样品进行紫外光刻，曝光时间90s，然后依次浸入RD-6显影液中显影60s，1号去离子水中润洗90s，2号去离子水中润洗90s，得光刻胶-氧化镍纳米球复合材料微电极；
3.微电极高温热解：
10)将所得光刻胶-氧化镍纳米球复合材料微电极置于瓷舟中，并将瓷舟置于管式炉中，用大气流氮气或氩气等惰性气体将管式炉内的空气完全排出；
11)在氮气等惰性气氛下，管式炉以2℃min-1的速率升温至400℃并保温1h，然后以2℃min-1的速率升温至900℃并保温1h后，随炉冷却至室温，即得所述碳/氧化镍/镍图案化微电极。
对本实施例所得新型碳/氧化镍/镍图案化微电极进行X射线衍射、X射线光电子能谱、拉曼光谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等性能表征。通过X射线衍射和X光电子能谱分析，均可发现光刻胶/氧化镍复合材料热解后会产生镍单质。同时，透射电子显微镜图像和电子衍射图像也可以证明热解后的复合材料中，碳、氧化镍和镍均存在。采用Autolab电化学工作站和低温探针台对碳/氧化镍/镍图案化微电极的电化学性能进行测试：本实施所得碳-镍-氧化镍图案化微电极在1M氢氧化钾溶液中，在0-0.6V电压窗口，1mV/s的扫速下其面积比容量可达2.75mF cm-2。在改变氧化镍的掺入量后，电化学性能和机械强度有相应变化。对C-MEMS与其它功能材料的复合及微机械系统中储能单元的制作有着重要意义。
实施例2
一种碳/氧化镍/镍图案化微电极的制作工艺，包括以下步骤：
1.中空氧化镍纳米球合成：
1)在烧杯中将0.8g葡萄糖溶解于80mL去离子水中，搅拌得透明溶液；向其中滴加1M的氢氧化钠溶液，将pH调节至7.5，得混合液I；
2)将混合液I水浴加热至70℃保温3h，并转移至容量为100mL的聚四氟乙烯高温高压反应釜内衬中，将并高温高压反应釜内衬与不锈钢外衬组装完整，然后置于160℃烘箱中加热保温5h，再将所得反应产物I进行清洗(去离子水和无水乙醇混合溶液多次清洗)、离心分离和干燥(60℃下干燥12h)，得固体产物I；
3)称取0.072g固体产物I，将其分散于40mL 0.005M的硫酸镍溶液中，将所得溶液搅拌0.5h，然后超声0.5h，得混合液II；
4)向混合液II中加入0.25g尿素搅拌1h，然后水浴加热至80℃保温8h，将所得反应产物II进行清洗(去离子水和无水乙醇混合溶液多次清洗)、离心分离和干燥(60℃下干燥12h)，得固体产物II；
5)将固体产物II进行研磨后，置于马弗炉中以2℃min-1的速率升温至450℃保温4h，得所述中空氧化镍纳米球；
2.光刻胶-氧化镍纳米球复合材料微电极的图案化：
6)称取50毫克所得中空氧化镍纳米球，并与1.95g光刻胶混合，并同时进行机械搅拌和超声处理6h，得得氧化镍-光刻胶复合材料；
7)采用典型RCA清洗流程清洗含氧化层的单面抛光硅基板；
8)用所得氧化镍-光刻胶复合材料对硅基板的抛光面进行分布旋涂，转速为：第一步，10s，500rpm；第二步，40s，4000rpm；然后置于100℃热台上前烘15min(烘干)；
9)对步骤8)所得样品进行紫外光刻，曝光时间90s，然后依次浸入RD-6显影液中显影60s，1号去离子水中润洗90s，2号去离子水中润洗90s，得光刻胶-氧化镍纳米球复合材料微电极；
3.微电极高温热解：
10)将所得光刻胶-氧化镍纳米球复合材料微电极置于瓷舟中，并将瓷舟置于管式炉中，用大气流氮气或氩气等惰性气体将管式炉内的空气完全排出；
11)在氮气等惰性气氛下，管式炉以2℃min-1的速率升温至400℃并保温1h，然后以2℃min-1的速率升温至1000℃保温1h后，随炉冷却至室温，即得所述碳/氧化镍/镍图案化微电极。
本实施例所得新型碳/氧化镍/镍图案化微电极在1M氢氧化钾溶液中，在0-0.6V电压窗口，1mV s-1的扫速下其面积比容量可达1.06mF cm-2。在改变氧化镍的掺入量后，电化学性能和机械强度有相应变化。对C-MEMS与其它功能材料的复合及微机械系统中储能单元的制作有着重要意义。
实施例3
一种碳/氧化镍/镍图案化微电极的制作工艺，包括以下步骤：
1.中空氧化镍纳米球合成：
1)在烧杯中将0.8g葡萄糖溶解于80mL去离子水中，搅拌得透明溶液；向其中滴加1M的氢氧化钠溶液，将pH调节至8.5，得混合液I；
2)将混合液I水浴加热至80℃保温4h，并转移至容量为100mL的聚四氟乙烯高温高压反应釜内衬中，将并高温高压反应釜内衬与不锈钢外衬组装完整，然后置于170℃烘箱中加热保温6h，再将所得反应产物I进行清洗(去离子水和无水乙醇混合溶液多次清洗)、离心分离和干燥(60℃下干燥12h)，得固体产物I；
3)称取0.072g固体产物I，将其分散于40mL 0.005M的硫酸镍溶液中，将所得溶液搅拌0.5h，然后超声0.5h，得混合液II；
4)向混合液II中加入0.25g尿素搅拌1h，然后水浴加热至90℃保温9h，将所得反应产物II进行清洗(去离子水和无水乙醇混合溶液多次清洗)、离心分离和干燥(60℃下干燥12h)，得固体产物II；
5)将固体产物II进行研磨后，置于马弗炉中以2℃min-1的速率升温至500℃并保温5h，得所述中空氧化镍纳米球；
2.光刻胶-氧化镍纳米球复合材料微电极的图案化：
6)称取0.1g所得中空氧化镍纳米球，并与1.9g光刻胶混合，并同时进行机械搅拌和超声处理6h，得得氧化镍-光刻胶复合材料；
7)采用典型RCA清洗流程清洗含氧化层的单面抛光硅基板；
8)用所得氧化镍-光刻胶复合材料对硅基板的抛光面进行分布旋涂，转速为：第一步，10s，500rpm；第二步，40s，4000rpm；然后置于100℃热台上前烘15min(烘干)；
9)对步骤8)所得样品进行紫外光刻，曝光时间90s，然后依次浸入RD-6显影液中显影60s，1号去离子水中润洗90s，2号去离子水中润洗90s，得光刻胶-氧化镍纳米球复合材料微电极；
3.微电极高温热解：
10)将所得光刻胶-氧化镍纳米球复合材料微电极置于瓷舟中，并将瓷舟置于管式炉中，用大气流氮气或氩气等惰性气体将管式炉内的空气完全排出；
11)在氮气气氛下，管式炉以2℃min-1的速率升温至400℃并保温1h，然后以2℃min-1的速率升温至900℃并保温1h后，随炉冷却至室温，即得所述碳/氧化镍/镍图案化微电极。
本实施例所得新型碳/氧化镍/镍图案化微电极在1M氢氧化钾溶液中，在0-0.6V电压窗口，1mV/s的扫速下其面积比容量可达0.32mF cm-2。在改变氧化镍的掺入量后，电化学性能和机械强度有相应变化。对C-MEMS与其它功能材料的复合及微机械系统中储能单元的制作有着重要意义。
实施例4
一种碳/氧化镍/镍图案化微电极的制作工艺，包括以下步骤：
1.中空氧化镍纳米球合成：
1)在烧杯中将0.8g葡萄糖溶解于80mL去离子水中，搅拌得透明溶液；向其中滴加1M的氢氧化钠溶液，将pH调节至9.0，得混合液I；
2)将混合液I水浴加热至90℃保温4h，并转移至容量为100mL的聚四氟乙烯高温高压反应釜内衬中，将并高温高压反应釜内衬与不锈钢外衬组装完整，然后置于180℃烘箱中加热保温7h，再将所得反应产物I进行清洗(去离子水和无水乙醇混合溶液多次清洗)、离心分离和干燥(60℃下干燥12h)，得固体产物I；
3)称取0.072g固体产物I，将其分散于40mL 0.005M的硫酸镍溶液中，将所得溶液搅拌0.5h，然后超声0.5h，得混合液II；
4)向混合液II中加入0.25g尿素搅拌1h，然后水浴加热至90℃保温9h，将所得反应产物II进行清洗(去离子水和无水乙醇混合溶液多次清洗)、离心分离和干燥(60℃下干燥12h)，得固体产物II；
5)将固体产物II进行研磨后，置于马弗炉中以2℃min-1的速率升温至500℃并保温5h，得所述中空氧化镍纳米球；
2.光刻胶-氧化镍纳米球复合材料微电极的图案化：
6)称取1克所得中空氧化镍纳米球，并与1g光刻胶混合，并同时进行机械搅拌和超声处理6h，得得氧化镍-光刻胶复合材料；
7)采用典型RCA清洗流程清洗含氧化层的单面抛光硅基板；
8)用所得氧化镍-光刻胶复合材料对硅基板的抛光面进行分布旋涂，转速为：第一步，10s，500rpm；第二步，40s，4000rpm；然后置于100℃热台上前烘15min(烘干)；
9)对步骤8)所得样品进行紫外光刻，曝光时间180s，然后依次浸入RD-6显影液中显影300s，1号去离子水中润洗90s，2号去离子水中润洗90s，得光刻胶-氧化镍纳米球复合材料微电极；
3.微电极高温热解：
10)将所得光刻胶-氧化镍纳米球复合材料微电极置于瓷舟中，并将瓷舟置于管式炉中，用大气流氮气将管式炉内的空气完全排出；
11)在氮气气氛下，管式炉以2℃min-1的速率升温至500℃保温1h，然后以2℃min-1的速率升温至1000℃保温1h后，随炉冷却至室温，即得所述碳/氧化镍/镍图案化微电极。
本实施例所得新型碳/氧化镍/镍图案化微电极具有较好的电化学性能和极高的机械强度，可广泛推广应于微型定位平台、微型悬臂梁等微型器件及系统等领域。
实施例5
一种碳/氧化镍/镍图案化微电极的制作工艺，包括以下步骤：
1.中空氧化镍纳米球合成：
1)在烧杯中将0.8g葡萄糖溶解于80mL去离子水中，搅拌得透明溶液；向其中滴加1M的氢氧化钠溶液，将pH调节至9.5，得混合液I；
2)将混合液I水浴加热至90℃保温5h，并转移至容量为100mL的聚四氟乙烯高温高压反应釜内衬中，将并高温高压反应釜内衬与不锈钢外衬组装完整，然后置于180℃烘箱中加热保温8h，再将所得反应产物I进行清洗(去离子水和无水乙醇混合溶液多次清洗)、离心分离和干燥(60℃下干燥12h)，得固体产物I；
3)称取0.072g固体产物I，将其分散于40mL 0.005M的硫酸镍溶液中，将所得溶液搅拌0.5h，然后超声0.5h，得混合液II；
4)向混合液II中加入0.25g尿素搅拌1h，然后水浴加热至90℃保温10h，将所得反应产物II进行清洗(去离子水和无水乙醇混合溶液多次清洗)、离心分离和干燥(60℃下干燥12h)，得固体产物II；
5)将固体产物II进行研磨后，置于马弗炉中以2℃/min的速率升温至500℃保温6h，得所述中空氧化镍纳米球；
2.光刻胶-氧化镍纳米球复合材料微电极的图案化：
6)称取0.1g所得中空氧化镍纳米球，并与1.9g光刻胶混合，并同时进行机械搅拌和超声处理6h，得得氧化镍-光刻胶复合材料；
7)采用典型RCA清洗流程清洗含氧化层的单面抛光硅基板；
8)用所得氧化镍-光刻胶复合材料对硅基板的抛光面进行分布旋涂，转速为：第一步，10s，500rpm；第二步，40s，4000rpm；然后置于100℃热台上前烘15min(烘干)；
9)对步骤8)所得样品进行紫外光刻，曝光时间90s，然后依次浸入RD-6显影液中显影60s，1号去离子水中润洗90s，2号去离子水中润洗90s，得光刻胶-氧化镍纳米球复合材料微电极；
3.微电极高温热解：
10)将所得光刻胶-氧化镍纳米球复合材料微电极置于瓷舟中，并将瓷舟置于管式炉中，用大气流氮气将管式炉内的空气完全排出；
11)在氮气气氛下，管式炉以2℃min-1的速率升温至550℃保温1h，然后以2℃min-1的速率升温至1000℃保温1h后，随炉冷却至室温，即得所述碳/氧化镍/镍图案化微电极。
本实施例所得新型碳/氧化镍/镍图案化微电极具有较好的电化学性能和极高的机械强度，可广泛推广应于微型定位平台、微型悬臂梁等微型器件及系统等领域。
本发明所列举的各原料配比均能实现本发明，以及各原料的上下限取值、区间值均能实现本发明，本发明的工艺参数的上下限取值以及区间均能实现本发明，在此不一一举例。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种碳/氧化镍/镍图案化微电极的制备工艺，包括以下步骤：1)中空氧化镍纳米球合成；2)光刻胶-氧化镍纳米球复合材料微电极的图案化：将中空氧化镍纳米球和光刻胶进行机械搅拌和超声处理，将所得混合物涂覆于基板上，再进行光刻、显影、润洗；3)微电极高温热解：将步骤2)所得产物进行高温热解。
2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述中空氧化镍纳米球合成方法包括以下步骤：
1)将葡萄糖溶于水中，搅拌得透明溶液；向其中滴加氢氧化钠溶液，调节所得溶液体系的pH值至7.5-10，得混合液I；
2)将混合液I水浴加热至70-90℃并在此温度下保温3-5h，然后密封于高温高压反应釜中，置于烘箱中加热至160-180℃并在此温度下保温5-8h，再将所得反应产物I进行清洗、离心分离和干燥，得固体产物I；
3)将所得固体产物I分散于硫酸镍溶液中，搅拌后进行超声，得混合液II；
4)向混合液II中加入尿素，搅拌并水浴加热至80-90℃并在此温度下保温8-10h，将所得反应产物II进行清洗、离心分离和干燥，得固体产物II；
5)将固体产物II进行研磨，然后加热至450-500℃保温煅烧4-6h，得所述中空氧化镍纳米球。
3.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于，所述硫酸镍与葡萄糖的质量比为1:(5～30)。
4.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于，步骤3)所述超声时间为0.5-3h。
5.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于，步骤3)中所述搅拌时间为0.5-3h；步骤4)中所述搅拌时间为1-3h。
6.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，光刻胶-氧化镍纳米球复合材料微电极的图案化的具体步骤如下：
1)将中空氧化镍纳米球与光刻胶混合，并同时进行机械搅拌和超声处理6-12h，得氧化镍-光刻胶复合材料；
2)采用RCA标准清洗法清洗基板；
3)用所得氧化镍-光刻胶复合材料对基板的抛光面进行旋涂，然后置于热台上进行烘干；
4)对步骤3)所得样品进行紫外光刻，然后进行显影和润洗，制得光刻胶-氧化镍纳米球复合材料图案化微结构。
7.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述中空氧化镍纳米球与光刻胶的质量比为1:(1～200)。
8.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述光刻胶为正胶或负胶。
9.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述基板为带介电层的硅基板、玻璃基板或其它平整且带介电层的基板。
10.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述微电极高温热解步骤如下：
1)将所得光刻胶-氧化镍纳米球复合材料图案化微结构置于瓷舟中，并置于管式炉中，用惰性气体将管式炉内的空气排尽；
2)在惰性气氛下，加热至400-600℃并在此温度下保温1h，然后继续加热至900-1200℃并在此温度下保温1h，随炉冷却至室温，即得所述碳/氧化镍/镍图案化微电极。
CN201610209074.5A 2016-04-06 2016-04-06 一种碳/氧化镍/镍图案化微电极的制备工艺 Expired - Fee Related CN105810454B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610209074.5A CN105810454B (zh) 2016-04-06 2016-04-06 一种碳/氧化镍/镍图案化微电极的制备工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610209074.5A CN105810454B (zh) 2016-04-06 2016-04-06 一种碳/氧化镍/镍图案化微电极的制备工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105810454A CN105810454A (zh) 2016-07-27
CN105810454B true CN105810454B (zh) 2018-01-23

Family

ID=56460680

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610209074.5A Expired - Fee Related CN105810454B (zh) 2016-04-06 2016-04-06 一种碳/氧化镍/镍图案化微电极的制备工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105810454B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101421866A (zh) * 2004-02-11 2009-04-29 加州大学评议会 高纵横比c-mems结构
CN104649219A (zh) * 2015-02-12 2015-05-27 武汉理工大学 一种新型图案化碳-锡复合材料微结构的微加工工艺
CN104681297A (zh) * 2015-03-20 2015-06-03 太原理工大学 一种基于炭化的超级电容器三维微电极的制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7534470B2 (en) * 2004-09-30 2009-05-19 The Regents Of The University Of California Surface and composition enhancements to high aspect ratio C-MEMS
US9892869B2 (en) * 2011-04-06 2018-02-13 The Florida International University Board Of Trustees Electrochemically activated C-MEMS electrodes for on-chip micro-supercapacitors

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101421866A (zh) * 2004-02-11 2009-04-29 加州大学评议会 高纵横比c-mems结构
CN104649219A (zh) * 2015-02-12 2015-05-27 武汉理工大学 一种新型图案化碳-锡复合材料微结构的微加工工艺
CN104681297A (zh) * 2015-03-20 2015-06-03 太原理工大学 一种基于炭化的超级电容器三维微电极的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105810454A (zh) 2016-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107204445A (zh) 一种锂离子电池用三维多孔硅碳负极材料及其制备方法
CN105932114A (zh) 基于水浴和后硒化制备太阳能电池吸收层薄膜的方法
CN108597887A (zh) 一种制备空心球状二氧化钛/石墨烯复合材料的方法
CN109092319A (zh) 一种WO3/BiVO4/FeOOH三元体系复合材料及其制备方法和应用
CN109569720A (zh) 一种以羧基化碳基材料为载体的金属单原子催化剂的制备方法
CN108717979A (zh) 一种氮掺杂微纳米碳球的制备方法
CN109749092A (zh) 一种基于席夫碱反应[4+3]型二维有机共轭框架材料的构筑方法
Wang et al. A novel graphdiyne (C n H 2n− 2) preparation strategy: calcium carbide-derived graphdiyne film supported cobalt tetroxide nanoneedles for photocatalytic hydrogen production
CN106299128A (zh) 一种钙钛矿光子晶体及其制备方法以及钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN109888049A (zh) 无机钙钛矿厚膜复合材料半导体器件及其制备方法
CN110518130A (zh) 一种电场调控钙钛矿晶粒二次生长的方法
CN105810454B (zh) 一种碳/氧化镍/镍图案化微电极的制备工艺
CN101638777A (zh) 一种低温快速沉积硫化铜纳米薄膜的方法
Ye et al. Anchorable perylene diimides as chemically inert electron transport layer for efficient and stable perovskite solar cells with high reproducibility
CN107705993B (zh) 染料敏化太阳电池氧化铜纳米棒阵列对电极及其制备方法
CN112354559A (zh) 一种二维受体分子/多级孔TiO2复合光催化剂及其制备方法和光催化应用
CN107134507A (zh) 具有梯度成分太阳能电池吸收层铜铟硫硒薄膜的制备方法
CN106098385A (zh) 一种染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法
CN109985642A (zh) Ni-Te-S复合碳材料及其制备方法和应用
CN105118675B (zh) 含有二维纳米晶光子晶体散射层的光阳极及其制备方法
CN108654669A (zh) 一种用于太阳能制氢的掺杂硫化锌催化剂及制备方法
CN108597879A (zh) 一种TiO2纳米线/NiO纳米片/卟啉复合材料的制备方法
CN108899422B (zh) HxMoO3-y纳米材料、HxMoO3-y电极以及包含其的太阳能电池及制备方法
CN110016681B (zh) 一种三元半导体叠层复合光电极及其制备方法和应用
CN106229148B (zh) 一种SrRuO3纳米材料的生产方法及用该材料制备的对电极

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180123

Termination date: 20200406

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee