TW202300438A - 在基板上電化生長奈米線之技術 - Google Patents

Abstract

一種用於在基板(3)上電化生長多數奈米線(2)的設備(1)，其包含一基板支架(4)以及供該基板支架(4)所用的一承接座(5)，該設備(1)被設計成當帶有該基板(3)的該基板支架(4)已經被接收在該承接座(5)中時，在該基板(3)上生長多數奈米線(2)，該基板支架(4)具有被設計成用以影響該等奈米線(2)之生長的電子元件(6)。

Description

在基板上電化生長奈米線之技術

發明領域

本發明係有關於在基板上電化生長多數奈米線的設備與方法。

發明背景

能夠生產奈米線的設備與方法係為已知的。例如，奈米線能夠藉電化製程或是藉由從薄膜技術所得知的方法獲得。多數已知方法的共同處在於其需要複雜的機器，特別是對於此原因通常僅在實驗室與無塵室中使用(僅能夠使用)。特別地，大多數已知方法並不適合工業用。

同樣地，許多已知的設備與方法具有所獲得的奈米線在其之性質上，特別是在其之品質方面極大地變化的缺點。即使使用相同的機器、起始材料及/或配方，取自於不同生長製程的奈米線也往往不同，有時相當大程度上不同。奈米線的品質往往特別地取決於相應設備的使用者或相應方法的使用者的能力、環境影響及/或亦僅僅取決於機率。事實上奈米線有時是甚至無法以光學顯微鏡觀視到的結構，所有這些取決的因素都變得更加困難。因此，首先可能需要作詳盡的調查以確定該等述及的性質(尤其是該等性質中的變動)。

發明概要

在此基礎上，本發明之目的在於提供一種設備與方法，利用其能夠生產具有特別地一致性品質的多數奈米線。

此目的係藉由獨立項申請專利範圍的設備及方法來實現。於依附項申請專利範圍中顯示另外的有利構態。在申請專利範圍與實施方式中所表示的該等特徵能夠以任何技術上有意義的方式相互結合。

根據本發明，提供一種用於在基板上電化生長多數奈米線的設備。該設備包含一基板支架以及供該基板支架所用的一承接座，該設備被設計成當帶有該基板的該基板支架已經被接收在該承接座中時，在該基板上生長多數奈米線，該基板支架具有被設計成用以影響該等奈米線之生長的電子元件。

藉該所述及的設備，能夠生產奈米線。 奈米線於此被理解為意味著具有線狀形式以及尺寸位在幾奈米到幾微米範圍內的任何材料體。奈米線可以，例如，具有圓形、橢圓形或多邊形的底面積。特別地，奈米線可以具有一六邊形底面積。

奈米線較佳地具有位在100nm(奈米)至100µm(微米)範圍內，特別是位在500nm至60μm範圍內的長度。同時奈米線較佳地具有位在10nm至10μm範圍內，特別是位在30nm至2μm範圍內的直徑。於此，該術語直徑係與圓形底面積有關，如果底面積與此不同，則可應用直徑之一可比較定義。特別較佳的是所使用的所有奈米線具有相同的長度與相同的直徑。

該所述及設備能夠用於廣泛種類的奈米線材料。導電材料，特別是諸如銅、銀、金、鎳、錫及鉑的金屬係較佳地作為奈米線的材料。然而，非導電材料，諸如金屬氧化物，亦係為較佳的。較佳地，所有的奈米線係由相同的材料構成。

可以利用該設備在該基板之該表面上生長奈米線。該基板之該表面較佳地係製成為導電的。假若該表面係為另外不導電的一基板的一部分，則能夠，例如，藉由金屬化來實現導電性。因此，例如，不導電的基板可以以一金屬薄層塗覆。特別地能夠使用金屬化以產生電極層。視該基板之該表面及/或該電極層的材料而定，可以適當地在該基板之該表面與該電極層之間提供一黏合層，在該表面與該電極層之間給予黏著劑黏合。

該基板之該表面的導電性容許其被使用作為用於奈米線之電化生長的電極。該基板可以特別地係為矽基板。該基板可以特別地係配置有導電結構的一主體。其可以特別地係為矽晶片或所謂的印刷電路板(PCB)。

以該所述及設備，能夠在該基板之該表面上箔之孔洞中電化生長奈米線。為此作業使用電解液。假若，在生長期間，該箔緊靠著該基板之該表面並且該電解液均勻地分布覆蓋在該箔上，則能夠提供特別地一致的品質的奈米線。此能夠藉由對該電解液可滲透的彈性元件，諸如位於箔上的海綿而實現。電解液能夠經由該彈性元件釋放在該箔上，並且該箔能夠固持在該基板之該表面上。

該箔較佳地係在該等奈米線之生長開始之前安置在該基板之該待生長的表面上。該箔較佳地係由塑膠材料，特別是由聚合物材料構成。特別地，較佳的是該箔係以該一方式連接至該表面使得該箔不滑動。如此可以降低該等生長的奈米線的品質。

該箔具有多數之穿通孔洞，該等奈米線能夠於其中生長。該等孔洞較佳地係藉由從該箔之一上側邊穿通到該箔之一下側邊所構成的通道以製成來穿通該箔。特別地，較佳的是將該等孔洞製成為圓筒狀。然而，亦為可能的是將該等孔洞製成為沿著一彎曲路徑行進的通道。孔洞可以具有，例如，圓形、橢圓形或多邊形的底面積。特別地，孔洞可以具有一六邊形底面積。該等孔洞較佳係均勻地構成(亦即，該等孔洞較佳地在尺寸、形狀、布置及/或與相鄰孔洞的距離方面沒有不同)。當正在生長該等奈米線時，較佳地(特別是完全地)以該電化沉積材料填注該等孔洞。如此使得該等奈米線呈現出該等孔洞的尺寸、形狀與布置。因此，待生長的該等奈米線之性質能夠因該箔或其中的該等孔洞的選擇而建立或受影響。該箔因此可以亦視為「樣板」、「樣板箔」或「樣態」。

該設備包含一基板支架及供該基板支架所用的一承接座。該基板能夠藉由該基板支架固持並且能夠與該基板支架一起被接收在該承接座中。一旦具有該基板的該基板支架已被接收在該承接座中，則該等奈米線能夠在該基板上生長。為此，該基板支架較佳地係以該一方式構成使得該電解液能夠與該基板之該待於其上生長的表面接觸。為此，該基板支架可以，例如，具有能夠將該基板安置進入於其中的一凹陷。能夠將該電解液引入凹陷中，因此該基板之該待於其上生長的表面係完全地由該電解液覆蓋。

該設備較佳地具有一外殼，該承接座係構成於該外殼中。就此方面而言，該設備能夠被視為是一輕便機器。該外殼較佳地包含一腔室，該承接座係布置於該腔室中。在此情況下，藉由將該基板支架插入該承接座中而將該基板支架引入該腔室中。該腔室較佳地係為可閉合的。例如，該腔室可以可經由外殼壁中的一開口進入，以至於該基板支架能夠通過該開口插入該腔室中並進入該承接座中。該開口可以，例如，可藉由一口蓋閉合。在該閉合狀態下，該腔室較佳地係為液密及氣密的。因此，能夠在該腔室中產生該等奈米線之生長所需的氣體。此外，能夠防止化學品從該腔室逸出。該腔室可以較佳地被鎖定。因此，該開口可以，例如，藉由一口蓋閉合並且該口蓋可以藉由一鎖固機構固持在其之位置。因而，能夠防止在一生長製程期間非預期地開啟該腔室。該腔室較佳地係構成在對當生長該等奈米線時使用的該等化學品具有抵抗性的材料，例如鋼或塑膠，的一包圍閉合件內。

該腔室較佳地具有針對至少一化學品的一個別進料。例如，可以以此方式提供生長奈米線所用的該電解液。該電解液可以，例如，經由相應的進料引入到該基板支架的一凹陷中，以至於該電解液與布置在該凹陷中的該基板接觸。再者，可以提供水之進料，特別是對於去離子水(DI水)。這可以用於在完成該等奈米線之生長後沖洗該基板。以此方式能夠防止殘餘量的電解液與該基板一起離開該設備。再者，該腔室較佳地具有至少一出口。因此，例如，可以提供一出口，在完成該等奈米線之生長後能夠將該電解液經由該出口從該腔室排出。可以亦提供針對用於沖洗的水的一出口。該電解液及水可以經由相同的出口或經由不同的出口從該腔室排出。

再者，該腔室較佳地具有一通氣開口。此通氣開口容許該腔室中的氣體被從該腔室排出。因此，當該腔室開啟時，能夠保護使用者不致受到從該腔室逸出的有害氣體所傷害。氣體能夠經由該通氣開口從該腔室中抽出並且，例如，藉由新鮮空氣或惰性氣體替換。該抽出的氣體可以，例如，經清潔。再者，經設計供該等奈米線之生長所用的電極較佳地係布置在該腔室中。因此，為了生長該等奈米線，可以在該電極與該基板之該待於其上生長的表面之間施以電壓。該電極較佳地係固持在一柱塞上。該柱塞較佳地係為可自動移動的。因此，該柱塞能夠用於使該電極與該電解液接觸為了生長該等奈米線。此作業可以需要一彈性元件，諸如安置在該箔上的海綿，被柱塞壓按在該箔上。該箔能夠以此方式固持在其之位置。該柱塞可以亦具有一電解液分配器。因此，該電解液能夠藉由該柱塞進料至該基板之該待於其上生長的表面。該電解液分配器可以在一出口側邊上具有多數出口，以至於該電解液能夠經由該電解液分配器均勻地進料至該基板之該待於其上生長的表面上。該電極可以構成在該電解液分配器之該出口側邊上。因此，該等出口可以與該電極中對應的通孔毗鄰，以至於該電解液能夠經由該等通孔通過該電極。

該基板支架較佳地係構成為一抽屜。此意指著該基板支架能夠被推入該承接座中，例如在該承接座中橫向地布置的導軌上方通過。較佳的是該抽屜能夠與該設備之其餘部分完全地分開。可交替地，可以將抽屜的被拉出量限制在一最大的範圍，以至於該抽屜不能夠被拉出超過該最大的範圍。

該設備較佳地具有用於移動該基板支架的一驅動器。例如，可以手動地將該基板支架帶入一負載位置並自該處藉由該驅動器以自動化方式拉入該承接座中。在完成該等奈米線之生長之後，可以以一自動化方式將該基板支架從該承接座移出，特別是進入一取出位置，該取出位置較佳地係與該負載位置相同。從該取出位置，能夠手動地取出該基板支架。可交替地，該設備可以經設計以完全手動地將該基板支架移入該承接座以及從該承接座移出。亦可想像的是具有供該基板支架所用的一驅動器的一設備係根據選擇一自動移動的基板支架或一手動移動的基板支架操作。

該設備較佳地具有一制動機構用於在該承接座中制動該基板支架。該制動機構較佳地係經構成以使得該制動機構具有一作用狀態及一解除狀態。因而能夠開啟及關掉該制動機構。為此情況，例如，可以提供一電磁鐵，該電磁鐵在開啟狀態下將該基板支架固持在該承接座中。因此，利用該制動機構，於該等奈米線之生長期間能夠將該基板支架牢固在該承接座中。完成該等奈米線之生長後，能夠解除該制動機構並且能夠從該承接座中取出該基板支架。

該設備較佳地係依照無塵室需求而構成。假若該設備係於無塵室中使用，則以該設備生長的該等奈米線亦能夠在將該基板支架從該承接座中取出後受到保護。

該基板支架具有係經設計用以影響該等奈米線之生長的電子元件。為此，例如，可以藉由該等電子元件監測以下參數：該基板之該待於其上生長的表面的溫度、此溫度的分布、該電解液之填注液位、用於該等奈米線之生長的電流的電流強度。再者，該等電子元件可以經設計以識別該電解液。因此，例如，如果探測到不同於該預期的電解液，則能夠觸發一響應。該電解液的成分亦能夠由該等電子元件確定。該等電子元件可以亦經設計成有助於製程順序之該監測作業及/或控制作業。

該設備較佳地係經設計以使得該等奈米線之生長僅在其已經被電子元件檢測到已滿足一或更多指定的先決條件時才開始。因此，例如，該等電子元件可以具有一識別其能夠用以檢查正確的基板支架是否已插入該承接座中。何時需要維修保養工作可以亦儲存在該等電子元件中。在此情況下，該等指定的先決條件之一者可以是那時沒有維修保養工作到期。

該基板支架較佳地具有一加熱器。此能夠用於影響該等奈米線之生長期間的主要溫度。因此，該加熱器可以係設計以加熱該電解液及/或該基板之該待於其上生長的表面。該加熱器較佳地係為一電加熱器。該加熱器可以由基板支架之該等電子元件及/或外部控制。

於該設備的一較佳實施例中，該基板支架具有一介面，當該基板支架已被接收在該承接座中時，該等電子元件係經由該介面連接至該設備之一控制單元。

該介面可以，例如，包含一或更多插入式連接元件。該等插入式連接元件較佳地係以該一方式構成使得當該基板支架已經插入該承接座中時，該基板支架之該等電子元件係連接至該控制單元。在此情況下，不需要操作者進行單獨操控，例如，電纜的連接。

該控制單元較佳地係經設計以處理由該等基板支架之該等電子元件輸出的信號及/或輸出控制信號至該基板支架之該等電子元件。該控制單元較佳地具有一數據庫。於此情況下，能夠將已經從該基板支架之該等電子元件傳輸至該控制單元的參數與相應的預期值進行比較。在不一致的情況下，例如，可以發射一警告信號，可以中斷該製程及/或經由一相應的控制信號以一自動化方式執行修正。經由一相應的控制信號，可以由該控制單元控制該基板支架之該加熱作業。

該控制單元較佳地係布置在該外殼中。再者，該設備較佳地具有一顯示構件及/或一操作構件，該等構件特別地係連接至該控制單元。該顯示構件及/或該操作構件較佳地係以該一方式固持在外殼中或外殼上，使得該等構件對於使用者是可接近的。該顯示構件容許向使用者指示關於生長製程的資訊，該操作構件容許使用者控制該製程。該顯示構件及該操作構件可以亦係構成為一顯示與操作構件，例如構成為一觸控螢幕。

假若該設備具有用於將該基板支架制動在該承接座中的一制動機構，則該控制單元較佳地係經設計以監控及/或控制該制動機構。假若該設備具有用於移動該基板支架的一驅動器，則該控制單元較佳地係經設計以監控及/或控制該驅動器。假若該設備具有其可藉由一口蓋閉合的一腔室，該口蓋能夠被一鎖固機構鎖定，則該控制單元較佳地係經設計以監控及/或控制該鎖固機構。例如，該控制單元可以探測該基板支架已被安置進入該負載位置，並且響應於此動作，經由相應的控制信號啟動以自動化方式將基板支架拉入該承接座並由該制動機構制動於該處，並且該腔室之該開口係由該口蓋閉合而該口蓋係經鎖定。在該等奈米線之生長期間，該控制單元可以監控著該制動機構及該鎖固機構保持不變。在完成該等奈米線之生長之後，該控制單元可以由相應的控制信號啟動，該口蓋之該鎖固機構係經鬆開以及該口蓋係經開啟，並且該制動機構係經鬆開而該基板支架係以一自動化的方式被移動進入該取出位置。

於該設備之另一較佳實施例中，該基板支架之該等電子元件包含一數位化單元，其係連接至該控制單元供數位通信所用。

於此實施例中，由該等電子元件發射至該控制單元的該等信號係為數位信號。結果，能夠實現該等電子元件與該控制單元之間的特別低干擾通信。

於該設備的另一較佳實施例中，該基板支架之該等電子元件包含一感測元件。

該感測元件較佳地係經設計以記錄至少一項生長參數。特別地考慮作為生長參數的是該基板之該待於其上生長的表面的溫度、此溫度的分布、該電解液的填注液位、供該等奈米線之生長所用的電流之電流強度。該感測元件較佳地包含針對待測量之該等參數的一個別感應器。該感測元件可以亦包含其係經設計以識別該電解液的一感應器。該感測元件可以亦包含其係經設計以確定該電解液之一成分的一感應器。

於另一較佳的實施例中，該設備亦包含一參考電極，該參考電極係於帶有該基板的該基板支架已被接收在該承接座中時連接至該基板。

利用該參考電極，能夠監測該等奈米線之生長。為此，能夠以該參考電極測量該電極與該參考電極之間的電壓。該布置可以包含一或更多參考電極。

該電極較佳地係經由一第一電纜連接至該電壓源。該基板之該待於其上生長的表面較佳地係經由一第二電纜連接至該電壓源。該參考電極較佳地係經由一第三電纜連接至電壓表。該基板之該表面較佳地係由該一第四電纜連接至該電壓表。該第二電纜及該第四電纜在每一情況下較佳地係直接地連接至該表面。為此，該基板之該表面可以具有一個別的接觸墊，該第二電纜及該第四電纜係經由該接觸墊連接至該基板之該表面，例如，經由一個別的導電膠帶。該參考電極因而係非簡單地以讓該參考電極由該第二電纜之一分支連接而連接至該基板之該表面。頃發現的是，相比之下，將該參考電極直接附裝至該基板之該表面產生更準確的結果。

該第一電纜、該第二電纜、該第三電纜及該第四電纜在每一情況下可以分成多數部分，該等部分，例如，經由插入式連接元件相互連接。該第二電纜、該第三電纜及/或該第四電纜在每一情況下可以以該一方式被分成多個部分，使得該等相應電纜之二相鄰部分之間的一個別過渡部分係布置在該抽屜的一邊緣處。該抽屜可以具有供該三電纜之每一者所用的一相應連接器。因此，當藉由所構成的該三插入式連接元件將該抽屜推入該承接座時，可以在該基板之該表面與該參考電極之間完成電接觸。該電壓表及該電壓源較佳地係布置在該外殼內側及供該抽屜所用之該承接座的外側。

於該設備之另一較佳實施例中，經設計用於該等奈米線之電化生長的該設備之一電極具有多數可獨立控制段及/或該基板支架具有一加熱器其帶有多數可獨立控制段。以上該「及」的情況係為較佳的。

對於該等奈米線之電化生長，在該基板之該待於其上生長的表面與該電極之間施加電壓。假若該電極具有多數可獨立控制段，則該設備係特別適當用於不同尺寸的基板上生長奈米線。因此，視該基板之尺寸及形狀而定，可以使用數種電極段。該電壓因此能夠以局部約束的方式施加至該電極，其中該基板與該電極對置。亦可想像的是對該電極之不同段施加不同的電壓。因此，能夠局部選擇性地控制該等奈米線之生長。該電極係以該一方式被分成該等段，使得當帶有該基板的該基板支架已被接收在該承接座中時，每一段與該基板之該待於其上生長的表面的一個別部分對置。

假若該基板支架具有帶有多數可獨立控制段的一加熱器，則能夠局部選擇性地控制該基板之溫度。假若該基板係小於該基板支架能夠接收的該基板之最大尺寸，則該加熱器僅在該基板存在的情況下作動而能夠節省能量。該加熱器係以該一方式分成該等段，使得當帶有基板的該基板支架已被接收於該承接座中時，每一段與該基板之一個別部分對置。

該電極及/或該加熱器之該等段較佳地係由該控制單元執行控制作業。例如，該負載的基板的尺寸及形狀能夠由該基板支架之該感測元件探測到並經由一相應的信號傳輸至該控制單元，然後經由相應的控制信號控制該電極及/或該加熱器。

於該設備之另一較佳實施例中，該基板支架之該等電子元件係經設計以控制供該等奈米線之生長所用的電壓或電流。

於此實施例中，該控制單元能夠指定待設定的一電壓或待設定的一電流並將其，例如，經由一相應的控制信號傳輸至該基板支架之該等電子元件。為此，該基板支架之該等電子元件係經設計以設定該所需的電壓或該所需的電流。為此，該等電子元件能夠測量該電壓或該電流並將其控制到該所需的設定點值。此構態係較藉使用該控制單元執行的控制更具靈活性。這容許該設備特別容易地與不同的基板支架一起使用，其中每一基板支架具有其之自有的控制特性。該控制單元並不必需知道該等控制特性。替代地，該等特性能夠於每一基板支架個別地考慮。

就本發明之另一觀點而言，提供一種用於在基板上電化生長多數奈米線的方法。該方法包含： a) 將該基板安置進入一基板支架中， b) 將該基板支架插入供該基板支架所用的一承接座中， c) 在該基板上電化生長該等奈米線， 該基板支架具有影響該等奈米線之生長的電子元件。

該設備之該等述及的優點與特徵能夠被應用並被轉移至該方法，並且反之亦然。該設備較佳地係經設計供根據該方法操作。該方法較佳地以該設備實行。

步驟a)至c)較佳地係以給定的順序實行。

於步驟a)中，將該基板安置進入該基板支架中。當該基板被安置進入該基板支架中時，較佳地將一箔安置在該基板上。可交替地，在將該基板已經安置進入該基板支架中之後可以亦將該箔安置在該基板上。亦為較佳的是當將該基板安置進入該基板支架時，將電解液可滲透的一彈性元件安置在該箔上。可交替地，在將該基板安置進入該基板支架後可以亦將該彈性元件安置在該基板上。較佳地，在步驟a)中，該基板支架之該等電子元件係用以記錄該基板之細節，例如，該基板之該待於其上生長的表面的尺寸、形狀及材料。

於步驟b)中，將帶有該基板的該基板支架插入於供該基板支架所用的該承接座中。此作業能夠藉手動地將該基板支架帶入一負載位置並自該處以一自動化方式拉入該承接座來執行，特別是藉由用於移動該基板支架的一驅動器。

於步驟c)中，該等奈米線係為電化生長。為此，能夠讓電解液與該基板之該待於其上生長的表面及電極接觸，並且能夠在該基板之該表面與電極之間施加電壓。該製程較佳地係經由該控制單元控制。該等奈米線能夠生長進入被安置在該基板上的一箔之該等孔洞中。

該方法較佳地亦包含 d) 將該基板支架自該承接座取出。

步驟d)較佳地係在根據步驟c)的該等奈米線之生長完成之後實行。為此，該基板支架可以，例如，以一自動化方式被移動進入一取出位置，特別地係藉由用於移動該基板支架的一驅動器。從該取出位置，能夠手動地取出該基板支架。隨後，能夠將該基板自該基板支架取出。該基板支架隨後能夠用於一新的生長製程。

於該方法的一較佳實施例中，在步驟a)之前，在步驟c)考慮的生長參數係儲存在該基板支架之該等電子元件中。

於此實施例中，該基板支架可以係準備到這樣的程度，以致於一旦該基板支架已被手動地安置進入該負載位置，即以一全自動化方式進行該等奈米線之生長。因此，該控制單元能夠探測到一基板支架已被安置進入該負載位置並且啟動以一自動化方式將該基板支架拉入該承接座中。一旦該基板支架之該等電子元件與該控制單元之間的連接已經構成，該控制單元即能夠，例如，從該基板支架之該等電子元件讀出，為該等奈米線之生長提供生長參數。該等奈米線之生長能夠利用該等參數實行。隨後，該基板支架可以以一自動化方式移動進入該取出位置並在該處取出。於此情況下，操作者不必對該設備作任何設定。當準備該基板支架時，操作者將該等生長參數儲存在該基板支架之該等電子元件中即已足夠。為此，該基板支架可以具有一輸入裝置或連接至一輸入裝置。

以下特別地考慮作為生長參數：生長時間、電壓或電流、為該基板設定的溫度。

於該方法之另一較佳實施例中，步驟c)中基板的一溫度介於15℃與100℃之間，較佳地介於30℃與90℃之間。 該等細節特別地係與該基板之該待於其上生長的表面的溫度有關。

較佳實施例之詳細說明

圖1顯示用於將多數奈米線2(如於圖2中所示)電化生長到一基板3之一表面27上的設備1。該設備1包含一基板支架4，其係構成為一抽屜，以及供該基板支架4所用的一承接座5，其係構成在一腔室18中。該承接座5具有導軌25，該基板支架4能夠在該等導軌25上被推入該承接座5中並且能夠自該承接座5被拉出。利用一制動機構26，該基板支架 4 能夠在該承接座 5中被制動。

於圖1中所顯示的情形下，該基板支架4已被該承接座5接收。該設備1係經設計以當帶有該基板3的該基板支架4已被接收在該承接座5時在該基板3上生長多數奈米線2，如圖所示。該基板支架4具有電子元件6，其係經設計以影響該等奈米線2之生長。該基板支架4具有一介面7，其係構成為一插入式連接元件並且該等電子元件6經由該介面在該基板支架4已被接收在該承接座5中時連接至該設備1之一控制單元8，如圖所示。該控制單元8亦係連接至作為一顯示及操作構件23的一觸控螢幕。該控制單元8特別地係經設計以確定該電解液之流量及/或壓力。

利用該設備1，能夠實行以下用於在該基板3上電化生長多數奈米線2的方法： a)將該基板3安置進入該基板支架4， b)將該基板支架4插入供該基板支架4所用的該承接座5中， c)在該基板3上電化生長該等奈米線2，該基板3的溫度處於15℃與100℃之間。

在基板3上置放一箔28(於圖1中無法詳細地見到)，其帶有穿通孔洞29(於圖2中能夠看見)。在該箔28上置放一海綿作為一彈性元件19，經由其能夠將一電解液釋放到該箔28上。在該彈性元件19上置放一電極12。藉由在該基板3之該表面27與該電極12之間施加電壓，能夠生長該等奈米線2。該電極12係經由一柱塞20而固持，並且使用此布置，能夠藉由一驅動器21移動。

根據步驟c)，該基板支架4之該等電子元件6影響該等奈米線2之生長。該基板支架4之該等電子元件6包含一數位化單元9，其係連接至該控制單元8用於數位通信。再者，該基板支架4之該等電子元件6包含一感測元件10，其於所顯示的該實施例中係由二感應器構成。此外，該基板支架4之該等電子元件6包含一記憶體24。其中可以儲存，例如，在該等奈米線2之生長期間考慮的生長參數。另外，該基板支架4之該等電子元件6係經設計以控制用於該等奈米線2之生長的電壓或電流。該等電子元件6亦係附裝至一加熱器14，利用該加熱器能夠加熱該基板3。

該設備1具有一外殼34，該腔室18係構成在外殼34內。該腔室18之一內側42係由一耐電解液材料構成。供該基板支架4所用的該承接座5係構成在該腔室18中，以至於該基板支架4能夠被該腔室18接收。該腔室18具有一開口17，經由該開口能夠將該基板支架4插入該腔室18中並且能夠將其移出該腔室18。該開口17能夠經由一口蓋16閉合。該口蓋16可以以一鎖固機構22鎖定。該設備1係經設計以當帶有該基板3的該基板支架4已被接收在該承接座5中時，由該電解液生長多數奈米線2到該基板3上。

三儲存槽35亦係布置在該外殼34中供一個別的電解液所用。其中之一儲存槽35係經由一連接元件36及一泵38附裝至一電解液管線37。經由該電解液管線37，該電解液能夠被引入該基板支架4中並用於該等奈米線2之生長。該泵38係經設計以將該電解液自該儲存槽35抽吸而出進入該腔室18中。該泵38係藉由一位在支撐件39上的一阻尼器40以一阻尼方式固持，該支撐件39係經由位在該外殼34中的另一阻尼器40以一阻尼方式固持。該連接元件36具有一感應器(未有任何更具體地顯示)，利用其能夠經由該控制單元8識別該儲存槽35以及能夠確定指定給該儲存槽35的至少一參數。供該電解液所用的一過濾器41以及一電解液處理器42亦係布置在該外殼34中。於所顯示的該實施例中，該過濾器41及該電解液處理器42係整合在電解液管線37中。為了整體清晰性，該電解液處理器42之細節並未顯示。因此，該電解液處理器42可以，例如，經由一管線連接至一槽，能夠用於處理該電解液的物質經由該槽被進給至該電解液處理器42。

圖2係以一概略表示顯示圖1之該設備1的一部分。圖中顯示該基板3，其具有該等奈米線2係待於其上生長的表面27。具有多數穿通孔洞29的箔28，該等奈米線2能夠由電解液於該等孔洞中生長，該箔已安置到該基板3之該表面27上。該基板3之該表面27具有帶有間隙32的一結構化層31。該等奈米線2僅能夠在該等間隙32中生長。因此，該等奈米線2之生長能夠局部選擇性地進行。再者，電解液可滲透性的一彈性元件19已安置在該箔27上。該電解液能夠經由該彈性元件19與該箔28接觸。亦於圖2中顯示的係為一電壓源30(為了整體清晰性在圖1中未顯示)，其係連接至一電極12及該基板3之該表面27，用於針對該等奈米線2之生長施加電壓。該電極12可以利用一柱塞20被壓靠在該彈性元件19上。

圖3顯示圖1及2之該設備1之另外的元件，為了整體清晰性未在圖1及2中顯示。因此，連同該電壓源30、該電極12及帶有該表面27的該基板3，亦顯示者係為參考電極11。該參考電極11係經由一電壓表33連接至該基板3之該表面27。該電壓源30及該參考電極11係相互獨立地附裝至該基板3之該表面27。

圖4顯示供圖1及2之該設備1所用的一電極12之一構態。該電極12具有多數可獨立控制段13。該電極12係以一平面視圖顯示。該基板3之待於其上生長的表面27會與該圖式之平面平行。

圖5顯示供圖1及2之該設備1所用的一加熱器14的一構態。該加熱器14具有多數可獨立控制段15。該加熱器14係以平面視圖顯示。該基板3之該待於其上生長的表面27會與該圖式之平面平行。可以使用圖5中所顯示的一加熱器14代替於圖1所顯示的該簡單加熱器14。

1:設備 2:奈米線 3:基板 4:基板支架 5:承接座 6:電子元件 7:介面 8:控制單元 9:數位化單元 10:感測元件 11:參考電極 12:電極 13:段 14:加熱器 15:段 16:口蓋 17:開口 18:腔室 19:彈性元件 20:柱塞 21:驅動器 22:鎖固機構 23:顯示及操作構件 24:記憶體 25:導軌 26:制動機構 27:表面 28:箔 29:孔洞 30:電壓源 31:結構化層 32:間隙 33:電壓表 34:外殼 35:儲存槽 36:連接元件 37:電解液管線 38:泵 39:支撐件 40:阻尼器 41:過濾器 42:內側 43:電解液處理器

以下基於該等圖式更詳細地解釋本發明。該等圖式顯示一特別較佳的示範性實施例，然而本發明並不約束在該等示範性實施例。其中所顯示的該等圖式與該等相對尺寸僅係為概略的。於該等圖式中： 圖1：顯示本發明之用於在基板上電化生長多數奈米線的設備， 圖2：顯示圖1中該設備之部分的一概略表示， 圖3：顯示用於圖1與圖2之該設備的一參考電極的一連接， 圖4：顯示用於圖1與圖2之該設備的一電極之一構態， 圖5：顯示用於圖1與圖2之該設備的一加熱器之一構態。

1:設備

3:基板

4:基板支架

5:承接座

6:電子元件

7:介面

8:控制單元

9:數位化單元

10:感測元件

12:電極

14:加熱器

16:口蓋

17:開口

18:腔室

19:彈性元件

20:柱塞

21:驅動器

22:鎖固機構

23:顯示及操作構件

24:記憶體

25:導軌

26:制動機構

27:表面

28:箔

34:外殼

35:儲存槽

36:連接元件

37:電解液管線

38:泵

39:支撐件

40:阻尼器

41:過濾器

42:內側

Claims (10)

1. 一種用於在基板(3)上電化生長多數奈米線(2)的設備(1)，其包含一基板支架(4)以及供該基板支架(4)所用的一承接座(5)，該設備(1)被設計成當帶有該基板(3)的該基板支架(4)已經被接收在該承接座(5)中時，在該基板(3)上生長多數奈米線(2)，該基板支架(4)具有被設計成用以影響該等奈米線(2)之生長的電子元件(6)。
2. 如請求項1之設備(1)，其中該基板支架(4)具有一介面(7)，當該基板支架(4)已被接收在該承接座(5)中時，該等電子元件(6)係經由該介面(7)連接至該設備(1)之一控制單元(8)。
3. 如請求項2之設備(1)，其中該基板支架(4)之該等電子元件(6)包含一數位化單元(9)，該數位化單元(9)係連接至該控制單元(8)供數位通信所用。
4. 如請求項1至3中任一項之設備(1)，其中該基板支架(4)之該等電子元件(6)包含一感測元件(10)。
5. 如請求項1至4中任一項之設備(1)，其中該設備(1)亦包含一參考電極(11)，該參考電極(11)係於帶有該基板(3)的該基板支架(4)已被接收在該承接座(5)中時連接至該基板(3)。
6. 如請求項1至5中任一項之設備(1)，其中經設計用於該等奈米線(2)之電化生長的該設備(1)之一電極(12)具有多數可獨立控制段(13)及/或其中該基板支架(4)具有帶有多數可獨立控制段(15)的一加熱器(14)。
7. 如請求項1至6中任一項之設備(1)，其中該基板支架(4)之該等電子元件(6)係經設計以控制供該等奈米線(2)之生長所用的一電壓或一電流。
8. 一種用於在基板(3)上電化生長多數奈米線(2)的方法，該方法包含： a)    將該基板(3)安置進入一基板支架(4)中， b)    將該基板支架(4)插入供該基板支架(4)所用的一承接座(5)中， c)    在該基板(3)上電化生長該等奈米線(2)， 該基板支架(4)具有影響該等奈米線(2)之生長的電子元件(6)。
9. 如請求項8之方法，其中，在步驟a)之前，在步驟c)考慮的生長參數係儲存在該基板支架(4)之該等電子元件(6)中。
10. 如請求項8或9之方法，其中於步驟c)中該基板(3)的一溫度介於15℃與100℃之間。

Images