CN1475798A - 二氧化锡纳米传感器件的制造方法 - Google Patents
二氧化锡纳米传感器件的制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1475798A CN1475798A CNA031415148A CN03141514A CN1475798A CN 1475798 A CN1475798 A CN 1475798A CN A031415148 A CNA031415148 A CN A031415148A CN 03141514 A CN03141514 A CN 03141514A CN 1475798 A CN1475798 A CN 1475798A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tin
- afm
- nano
- silicon
- dioxide
- 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.)
- Granted
Links
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 52
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 19
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 13
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 12
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 claims description 11
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 7
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 6
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 6
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 claims description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 238000003754 machining Methods 0.000 abstract 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract 1
- 238000004630 atomic force microscopy Methods 0.000 description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000011540 sensing material Substances 0.000 description 3
- 238000002048 anodisation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 238000004621 scanning probe microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
本发明涉及一种二氧化锡纳米传感器件的制造方法,属半导体传感器气敏元件制造工艺技术领域。该发明方法主要采用AFM微细加工技术,控制探针尖端电压和扫描方式条件下以及在水分子存在的条件下,对金属锡电极表面进行局部阳极氧化,从而加工得到二氧化锡纳米结构传感器件。本发明方法制得的二氧化锡纳米传感器在常温下对氢气非常敏感,同时具有很好的选择性,可以作为检测环境中氢气浓度的传感器。
Description
技术领域
本发明涉及一种二氧化锡纳米传感器件的制造方法,属半导体传感器气敏元件制造工艺技术领域。
背景技术
利用纳米传感材料的新物性、新原理设计纳米传感器已成为传感技术领域的热点。由于纳米传感材料和结构单元的尺度(1-100nm)同物质中的许多特征长度相当,采用纳米传感材料和结构研制的传感器件的物理、化学特性及其敏感特性将有很大的变异。因此它为传感领域发现新原理、认识新规律,建立新理论,进行新型纳米传感原理研究和器件构筑创造了条件。
近年来微细加工技术研究领域取得了很大进展,制备量子点、量子线,以及具有量子效应的量子器件的研究受到深入的研究。但是,量子效应一般在纳米尺度才会产生,而采用常规技术加工制备尺度在10nm以下的纳米尺度器件,目前仍然存在很多技术困难。因此,一些新的纳米尺度加工技术,例如扫描探针显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)受到研究者的重视。
AFM微细加工技术的原理,是在探针和样品之间加上阳极电压,在水分子存在的条件下,对样品表面纳米尺度的局部区域进行氧化,从而加工得到纳米结构和纳米器件。据文献报道,1990年A.Dagata等第一次成功地在Si表面进行了局部氧化。H.Sugimura等提出了有吸附水存在时表面阳极氧化的原理。E.S.Snow等首次利用AFM微细加工技术制备纳米器件,制备了Ti量子线。K.Matsumoto等利用Ti量子线制备了室温下工作的单电子晶体管。从此之后,利用AFM进行微细加工成为可能.近年来在硅片表面利用AFM进行局部氧化的工作越来越多。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用AFM微细加工技术制备尺寸在纳米范围内的二氧化锡纳米传感器件。
本发明的一种二氧化锡纳米传感器件的制造方法,主要采用AFM微细加工技术,控制探针尖端电压和扫描方式条件下以及在水分子存在的条件下,对物质表面进行局部阳极氧化,从而加工得到纳米结构和纳米器件,其特征在于,该方法包括以下几个工艺步骤:
a.选用硅衬底材料,采用(100)硅片作为硅衬底,并以半导体工艺通用的清洗
工艺流程进行清洗;
b.采用热氧化方法在硅片表面制备二氧化硅绝缘层,热氧化工艺为半导体工艺,
二氧化硅绝缘层的厚度为10nm到300nm;
c.采用蒸发法制备金属锡薄膜,在真空蒸发镀膜机中将纯金属锡蒸发沉积在上
述硅衬底上,形成尺寸在100um×100um的金属锡电极图形;蒸发镀膜时真空
度为10-5Torr以上,金属锡薄膜厚度为小于10nm;
d.采用AFM微细加工技术,在AFM的探针尖端与锡薄膜层之间施加电压,在外
加电场作用下金属锡被氧化为二氧化锡;同时移动探针进行扫描,可得到纳
米氧化锡条形图形即纳米线;
e.加工好二氧化锡纳米线后,在锡电极的两端焊接金引线,然后封装成型,制
得二氧化锡纳米传感器件。
本发明方法中AFM阳极局部氧化的原理如下:在环境存在一定的相对湿度条件下,本发明工艺所形成的Sn/SiO2/Si表面存在厚度在纳米范围的吸附水层,当探针尖端靠近表面时,由于表面张力的作用,将水分子将探针尖端与表面连接起来。当在探针与表面之间施加外加电压时,在表面产生电化学反应,使探针尖端接触部位的金属薄膜发生阳极氧化,同时在探针表面水分子发生还原反应,探针与表面之间产生电流。
探针尖端的阴极反应为:
金属锡薄膜表面的阳极反应为:
本发明的优点和效果是:由于采用AFM阳极氧化方法,在控制探针尖端电压和扫描方式的条件下,可以制备尺寸在纳米范围内的二氧化锡纳米传感器件。本发明方法制得的二氧化锡纳米传感器在常温下对氢气非常敏感,同时具有很好的选择性。
附图说明
图1为本发明的二氧化锡纳米传感器的结构示意图。
其中:1—金属锡电极,2—氧化锡纳米线,3—二氧化硅绝缘层,4—硅衬底
图2为本发明中AFM阳极氧化法原理示意图
具体实施方式
现结合附图和实施例将本发明进一步叙述于后:
实施例一:参见图1,本发明方法主要包括以下几个工艺步骤:
a.选用硅衬底材料,采用(100)硅片作为硅衬底4,并以半导体工艺通用的清
洗工艺流程进行清洗;
b.采用热氧化方法在硅片表面制备二氧化硅绝缘层3,热氧化工艺为半导体工
艺,二氧化硅绝缘层3的厚度为10nm到300nm;
c.采用蒸发法制备金属锡薄膜,在真空蒸发镀膜机中将纯金属锡(纯度为99.99%
以上)蒸发沉积在上述硅衬底上,形成尺寸在100um×100um的金属锡电极1,
其形状为哑铃形;两侧为圆形,中间有相连接的长条;蒸发镀膜时真空度为
10-5Torr以上,金属锡薄膜厚度为小于10nm;
d.采用AFM微细加工技术,在AFM的探针尖端与锡薄膜层之间施加电压,电
压为15V,在外加电场作用下金属锡被氧化为二氧化锡;同时移动探针进行
扫描,扫描速度1μm/s,可得到纳米氧化锡条形图形,即二氧化锡纳米线2,
它位于金属锡电极1的中间长条部位;得到的二氧化锡纳米线宽度150nm,
长度5μm,高度15nm。
e.加工好二氧化锡纳米线后,在锡电极1的两端焊接金引线,然后封装成型,
制得二氧化锡纳米传感器件。
本发明方法制得的二氧化锡纳米传感器在常温下对氢气非常敏感,同时具有很好的选择性,可以作为检测环境中氢气浓度的传感器。
Claims (2)
1.一种二氧化锡纳米传感器件的制造方法,主要采用AFM微细加工技术,控制探针尖端电压和扫描方式条件下以及在水分子存在的条件下,对物质表面进行局部阳极氧化,从而加工得到纳米结构和纳米器件,其特征在于,该方法包括以下几个工艺步骤:
a.选用硅衬底材料,采用(100)硅片作为硅衬底,并以半导体工艺通用的清洗
工艺流程进行清洗;
b.采用热氧化方法在硅片表面制备二氧化硅绝缘层,热氧化工艺为半导体工艺,
二氧化硅绝缘层的厚度为10nm到300nm;
c.采用蒸发法制备金属锡薄膜,在真空蒸发镀膜机中将纯金属锡蒸发沉积在上
述硅衬底上,形成尺寸在100um×100um的金属锡电极图形;蒸发镀膜时真空
度为10-5Torr以上,金属锡薄膜厚度为小于10nm;
d.采用AFM微细加工技术,在AFM的探针尖端与锡薄膜层之间施加电压,在
外加电场作用下金属锡被氧化为二氧化锡;同时移动探针进行扫描,可得到
纳米氧化锡条形图形即纳米线;
e.加工好二氧化锡纳米线后,在锡电极的两端焊接金引线,然后封装成型,制
得二氧化锡纳米传感器件。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化锡纳米传感器件的制造方法,其特征在于,所述的AFM微细加工技术中所施加的外加电压15V,探针扫描速度1μm/s,得到的二氧化锡纳米线宽度150nm,长度5μm,高度15nm。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB031415148A CN1194427C (zh) | 2003-07-10 | 2003-07-10 | 二氧化锡纳米传感器件的制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB031415148A CN1194427C (zh) | 2003-07-10 | 2003-07-10 | 二氧化锡纳米传感器件的制造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1475798A true CN1475798A (zh) | 2004-02-18 |
CN1194427C CN1194427C (zh) | 2005-03-23 |
Family
ID=34155326
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNB031415148A Expired - Fee Related CN1194427C (zh) | 2003-07-10 | 2003-07-10 | 二氧化锡纳米传感器件的制造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN1194427C (zh) |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100367546C (zh) * | 2005-04-05 | 2008-02-06 | 河南科技大学 | 锡基氧化物薄膜阳极的制备方法 |
CN100373652C (zh) * | 2004-12-28 | 2008-03-05 | 北京有色金属研究总院 | 氢半导体传感器气敏元件及其制作方法 |
CN100410657C (zh) * | 2004-09-13 | 2008-08-13 | 中国科学院电子学研究所 | 电热双参数检测芯片的制备方法 |
CN100411063C (zh) * | 2006-05-24 | 2008-08-13 | 中山大学 | 一种二氧化锡/锡同轴纳米电缆及其制备方法和应用 |
CN100427943C (zh) * | 2006-06-22 | 2008-10-22 | 上海交通大学 | 三维管状网络结构纳米二氧化锡气敏材料的制备方法 |
CN101201333B (zh) * | 2006-04-21 | 2010-08-25 | 湖南大学 | Ito纳米线及其气体传感器的制备方法 |
CN101224869B (zh) * | 2008-01-17 | 2011-06-08 | 上海交通大学 | 基于原子力显微探针为焊枪的纳米锡焊方法 |
CN102161503A (zh) * | 2011-03-04 | 2011-08-24 | 上海大学 | 正交相二氧化锡薄膜的制备方法 |
CN102211755A (zh) * | 2010-04-02 | 2011-10-12 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 基于afm的纳米级电极加工方法 |
CN101398404B (zh) * | 2008-10-30 | 2012-07-04 | 上海大学 | 检测新型制冷剂HC-600a的气敏元件的制备方法 |
CN103879955A (zh) * | 2012-12-19 | 2014-06-25 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 通过施加电流实现原子力显微镜纳米沉积的方法 |
CN104132987A (zh) * | 2014-05-30 | 2014-11-05 | 中国石油化工股份有限公司 | 用于烃类气体检测的气敏原件的制备方法 |
CN106324046A (zh) * | 2016-11-01 | 2017-01-11 | 苏州科技大学 | 一种敏感膜气体传感器及其制备方法 |
-
2003
- 2003-07-10 CN CNB031415148A patent/CN1194427C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100410657C (zh) * | 2004-09-13 | 2008-08-13 | 中国科学院电子学研究所 | 电热双参数检测芯片的制备方法 |
CN100373652C (zh) * | 2004-12-28 | 2008-03-05 | 北京有色金属研究总院 | 氢半导体传感器气敏元件及其制作方法 |
CN100367546C (zh) * | 2005-04-05 | 2008-02-06 | 河南科技大学 | 锡基氧化物薄膜阳极的制备方法 |
CN101201333B (zh) * | 2006-04-21 | 2010-08-25 | 湖南大学 | Ito纳米线及其气体传感器的制备方法 |
CN100411063C (zh) * | 2006-05-24 | 2008-08-13 | 中山大学 | 一种二氧化锡/锡同轴纳米电缆及其制备方法和应用 |
CN100427943C (zh) * | 2006-06-22 | 2008-10-22 | 上海交通大学 | 三维管状网络结构纳米二氧化锡气敏材料的制备方法 |
CN101224869B (zh) * | 2008-01-17 | 2011-06-08 | 上海交通大学 | 基于原子力显微探针为焊枪的纳米锡焊方法 |
CN101398404B (zh) * | 2008-10-30 | 2012-07-04 | 上海大学 | 检测新型制冷剂HC-600a的气敏元件的制备方法 |
CN102211755A (zh) * | 2010-04-02 | 2011-10-12 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 基于afm的纳米级电极加工方法 |
CN102211755B (zh) * | 2010-04-02 | 2014-02-12 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 基于afm的纳米级电极加工方法 |
CN102161503A (zh) * | 2011-03-04 | 2011-08-24 | 上海大学 | 正交相二氧化锡薄膜的制备方法 |
CN102161503B (zh) * | 2011-03-04 | 2012-10-31 | 上海大学 | 正交相二氧化锡薄膜的制备方法 |
CN103879955A (zh) * | 2012-12-19 | 2014-06-25 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 通过施加电流实现原子力显微镜纳米沉积的方法 |
CN104132987A (zh) * | 2014-05-30 | 2014-11-05 | 中国石油化工股份有限公司 | 用于烃类气体检测的气敏原件的制备方法 |
CN106324046A (zh) * | 2016-11-01 | 2017-01-11 | 苏州科技大学 | 一种敏感膜气体传感器及其制备方法 |
CN106324046B (zh) * | 2016-11-01 | 2019-03-15 | 苏州科技大学 | 一种敏感膜气体传感器及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1194427C (zh) | 2005-03-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1475798A (zh) | 二氧化锡纳米传感器件的制造方法 | |
US7238594B2 (en) | Controlled nanowire growth in permanent, integrated nano-templates and methods of fabricating sensor and transducer structures | |
US8486287B2 (en) | Methods for fabrication of positional and compositionally controlled nanostructures on substrate | |
US7082683B2 (en) | Method for attaching rod-shaped nano structure to probe holder | |
US20090045720A1 (en) | Method for producing nanowires using porous glass template, and multi-probe, field emission tip and devices employing the nanowires | |
CN109682866B (zh) | 基于磷钼酸分子修饰的碳纳米管气敏传感器 | |
CN1847838A (zh) | 一种基于纳米线阵列的气体传感器及其制备方法 | |
AU2004208967A1 (en) | Templated cluster assembled wires | |
CN1150128C (zh) | 一种合成纳米硅线阵列的方法 | |
WO2017080340A1 (zh) | 纳米线巨压阻特性测量装置及其制造方法 | |
KR101224785B1 (ko) | 다공성 글래스 템플릿을 이용한 나노와이어의 제조방법 및이를 이용한 멀티프로브의 제조방법 | |
Mészáros et al. | Electrochemical fabrication and characterization of nanocontacts and nm-sized gaps | |
CN1232813C (zh) | 制备纳米管探针针尖的方法 | |
US8268720B2 (en) | Method of positioning catalyst nanoparticle and nanowire-based device employing same | |
KR20070002111A (ko) | 반도체 나노소자 | |
Vicary et al. | Real-time nanofabrication with high-speed atomic force microscopy | |
CN1243123C (zh) | 二氧化锡纳米晶态薄膜的制备方法 | |
KR100876398B1 (ko) | 원자 힘 현미경 나노 리소그래피를 이용한 패턴 제작 방법 | |
CN1730382A (zh) | 一种碳纳米管图形化工艺方法 | |
KR100948595B1 (ko) | 표면 개질형 나노선 센서 및 그 제작 방법 | |
JP2007137762A (ja) | 多孔性テンプレートを利用するナノワイヤの製造方法、ならびにナノワイヤを用いたマルチプローブ、電界放出チップおよび素子 | |
KR100821740B1 (ko) | 팔라듐 나노와이어 수소센서 및 그 제조방법 | |
CN1241268C (zh) | 具有稳定开关特性的单电子晶体管 | |
Lopour et al. | Application of AFM in microscopy and fabrication of micro/nanostructures | |
CN1156019C (zh) | 分子隧道二极管及其制造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20050323 |