專(zhuān)利名稱(chēng)：一種納米間距平面電極的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在微電子工程中制備電極的方法。
背景技術(shù)：
微電子工程中制備電極是采用光刻技術(shù)。雖然運(yùn)用光刻技術(shù)可以制作出線(xiàn)寬小于 IOOnm的電極圖案，但工藝相對(duì)復(fù)雜，設(shè)備造價(jià)昂貴?，F(xiàn)階段雖然納米間距電極設(shè)計(jì)在科研 和生產(chǎn)中得以應(yīng)用，但因光的衍射效應(yīng)以及化學(xué)腐蝕造成的腐蝕曲面原因使采用光刻技術(shù) 在制備線(xiàn)寬更細(xì)的電極變得更為困難，甚至無(wú)法使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種不采用光刻技術(shù)且能在微電子工程中制備納米間距平面電極的 方法。本發(fā)明的納米間距平面電極制備方法是首先采用靜電紡絲裝置制備出聚合物分 子的電紡絲，再用基片材料收集電紡絲，使電紡絲附著于基片材料表面上，然后在附著有電 紡絲的基片表面上用物理或者化學(xué)方法沉積一層導(dǎo)電介質(zhì)薄膜，再將基片材料進(jìn)行灼燒， 去除其上的聚合物電紡絲，得到間距與紡絲直徑相近的平面電極。本發(fā)明的納米間距平面電極的制備中，在用基片材料收集電紡絲時(shí)，可先在基片 材料表面上涂敷一層酒精，然后將涂敷有酒精的一面與電紡絲接觸，這樣可以使電紡絲更 便于粘結(jié)在基片材料的表面。本發(fā)明的納米間距平面電極的制備中，在對(duì)基片材料進(jìn)行灼燒處理時(shí)應(yīng)在隋性氣 體的保護(hù)下進(jìn)行，灼燒的溫度為略高于電紡絲材料的分解溫度。靜電紡絲法也被稱(chēng)為聚合物噴射靜電拉伸紡絲法，它與傳統(tǒng)方法截然不同。靜電 紡絲的具體做法是首先將聚合物溶液或熔體帶上幾千至上萬(wàn)伏高壓靜電，帶電的聚合物 液滴在電場(chǎng)力的作用下在毛細(xì)管的錐頂點(diǎn)被加速。當(dāng)電場(chǎng)力足夠大時(shí)，聚合物液滴克服表 面張力形成噴射細(xì)流。細(xì)流在噴射過(guò)程中溶劑蒸發(fā)或固化，最終落在接收裝置(也就是收 集極)上，形成類(lèi)似非織造布狀的纖維氈。在靜電紡絲過(guò)程中，液滴通常具有一定的靜電壓 并處于一個(gè)電場(chǎng)當(dāng)中，因此，當(dāng)射流從毛細(xì)管末端向接收裝置運(yùn)動(dòng)時(shí)，都會(huì)出現(xiàn)加速現(xiàn)象， 從而導(dǎo)致了射流在電場(chǎng)中的拉伸，得到極細(xì)的紡絲。在已公開(kāi)的文獻(xiàn)及專(zhuān)利中有許多靜電紡絲的內(nèi)容，如中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng) 200710046220. 8公開(kāi)的一種規(guī)則化靜電紡中空纖維的制備方法，200910089077. X公開(kāi)的 錫碳復(fù)合納米纖維薄膜負(fù)極材料及其制備方法，200680021017. 9公開(kāi)的包含至少一層聚 合物納米纖維的紡織品以及通過(guò)靜電紡絲由聚合物溶液制備聚合物納米纖維層的方法， 200810059548 . 8公開(kāi)的聚甲基丙烯酸甲酯/聚苯胺納米纖維復(fù)合電阻型薄膜氣敏元件及 其制作方法，200410025622. 6公開(kāi)的一種靜電紡絲裝置及其工業(yè)應(yīng)用，200480025691. 5 公開(kāi)的利用靜電紡絲從聚合物溶液生產(chǎn)納米纖維的方法和用于實(shí)施該方法的設(shè)備， 200610028790. X公開(kāi)的一種氣氛可控的靜電紡絲裝置及其工業(yè)應(yīng)用；以及中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利200510029612. 4公開(kāi)的一種高取向碳納米管復(fù)合纖維及其制備方法，200610157106. 8公 開(kāi)的高效多針靜電紡絲噴絲裝置，200710036447. 4公開(kāi)的一種可用于大批量生產(chǎn)納米纖維 的噴氣式靜電紡絲裝置，等。本發(fā)明即是利用成熟的電紡絲方法制備出的電紡絲，以電紡絲為模板來(lái)制作納米 間距平面電極，并通過(guò)退火等高溫灼燒處理將作為模板的紡絲分解去除，最終得到納米間 距平面電極。也正是因?yàn)檫@一點(diǎn)，因此，本發(fā)明的電紡絲技術(shù)中所采用的紡絲材料應(yīng)當(dāng)是可 在高溫下分解的聚合物材料。并且是通過(guò)對(duì)電紡絲直徑和分布的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電極間距、電極寬度和分布的控 制，因此在可以得到極細(xì)線(xiàn)寬的電極，而且不會(huì)產(chǎn)生現(xiàn)有技術(shù)中光的衍射問(wèn)題，也不會(huì)產(chǎn)生 現(xiàn)有技術(shù)中化學(xué)腐蝕產(chǎn)生的曲面問(wèn)題。從本發(fā)明的內(nèi)容還可知，本發(fā)明的制備工藝簡(jiǎn)單、成 本低廉。


附圖1為電紡絲裝置的示意圖。附圖2為電紡絲過(guò)程中紡絲受靜電引力的示意圖。附圖3為電紡絲附著于基片材料表面的示意圖。附圖4為在附著有電紡絲的基片材料表面通過(guò)物理或化學(xué)的方式沉積導(dǎo)電介質(zhì) 的示意圖。附圖5為經(jīng)灼燒，使電紡絲分解后形成的帶有溝道的電極示意圖。附圖6為以紡絲為模板制備的平面電極的顯微照片，其中a)四電極在1000倍光 學(xué)顯微鏡下的圖像；b)平行電極的掃描電子顯微鏡像。圖中1為電紡絲裝置的電源，2為其內(nèi)裝有溶有聚合物的溶液的注射器，3為電紡 絲，4為由硅片構(gòu)成的紡絲收集極，5為電極的基片材料，6為沉積于基片材料表面和電紡絲 表面的導(dǎo)電介質(zhì)，7為經(jīng)灼燒后去除了電紡絲形成的溝道。
具體實(shí)施例方式以下是本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施例將0. Ig PVP溶解在2ml的酒精中，將制得的溶液注入電紡絲裝置的注射器中。紡絲過(guò)程中高壓發(fā)生器提供的電壓為12kV，高壓發(fā)生端同收集裝置之間的距離為15cm。其制 備過(guò)程參見(jiàn)附圖1與附圖2。在紡絲完成后用涂有酒精的硅片作為基片5來(lái)收集紡絲，其具 體的做法是將基片5從圖1示的兩個(gè)硅片的收集裝置的下方接觸紡絲3，使紡絲3粘在基片 5的表面上，如圖3示。然后采用傳統(tǒng)的熱蒸發(fā)方法在有紡絲排布的硅片上蒸鍍鋁膜。在這 一過(guò)程中由于紡絲材料本身的特點(diǎn)，紡絲表面幾乎無(wú)法蒸鍍上鋁膜。蒸鍍工藝結(jié)束后，產(chǎn)物 如圖4所示。再將表面蒸鍍有鋁膜的基片5在氬氣保護(hù)下550°C退火灼燒一小時(shí)，使聚合物 PVP的紡絲充分分解去除，最終得到了溝道7間距約為IOOnm的平面電極，如圖5所示。再 經(jīng)顯微鏡下進(jìn)行分撿挑選，得到適合使用的電極。附圖6為最終得到的兩種不同類(lèi)型的電 極照片。
權(quán)利要求
一種納米間距平面電極的制備方法，其特征是首先采用靜電紡絲裝置制備出聚合物分子的電紡絲，用基片材料收集電紡絲，使電紡絲附著于基片材料表面上，然后在附著有電紡絲的基片表面上用物理或者化學(xué)方法沉積一層導(dǎo)電介質(zhì)的薄膜，再將基片材料進(jìn)行灼燒，去除其上的聚合物電紡絲，得到間距與紡絲直徑相近的平面電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米間距平面電極的制備方法，其特征是用基片材料收 集電紡絲時(shí)，先在基片材料表面上涂敷一層酒精，然后將涂敷有酒精的一面與電紡絲接觸， 使電紡絲粘結(jié)于基片材料表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種納米間距平面電極的制備方法，其特征是在隋性氣 體保護(hù)下對(duì)基片材料進(jìn)行灼燒，灼燒的溫度為略高于電紡絲材料的分解溫度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種在微電子工程中制備電極的方法。本發(fā)明的納米間距平面電極制備方法是首先采用靜電紡絲裝置制備出聚合物分子的電紡絲，再用基片材料收集電紡絲，使電紡絲附著于基片材料表面上，然后在附著有電紡絲的基片表面上用物理或者化學(xué)方法沉積一層導(dǎo)電介質(zhì)薄膜，再將基片材料進(jìn)行灼燒，去除其上的聚合物電紡絲，得到間距與紡絲直徑相近的平面電極。本發(fā)明的方法可以得到極細(xì)線(xiàn)寬的電極，而且不會(huì)產(chǎn)生現(xiàn)有技術(shù)中因光的衍射和化學(xué)腐蝕產(chǎn)生的曲面問(wèn)題，并有制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L21/28GK101834129SQ20101017278
公開(kāi)日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日
發(fā)明者喬麗, 劉德全, 楊豐, 王 琦, 秦艷麗, 賀德衍 申請(qǐng)人:蘭州大學(xué)