加熱元件，并且可以通過該加熱元件在電子束施加之前、之間和/或之后向所述襯底施加熱能。
[0147]當期望的納米粒子是金屬粒子時，可以通過就地如上面所述的施加能量來制備所述金屬粒子。當將要制備的納米粒子不是金屬粒子，而是金屬復(fù)合粒子時，通過在施加上述能量之前、之中或之后提供不同于所述金屬離子的物質(zhì)以制備所述金屬復(fù)合粒子。具體地，所述金屬復(fù)合粒子可以包括金屬氧化物粒子、金屬氮化物粒子、金屬碳化物粒子或金屬互化物納米粒子?？梢酝ㄟ^在上述能量施加之前、之中或之后提供氣態(tài)或液態(tài)的不同物質(zhì)來制備所述金屬化合物納米粒子。在一個具體實施例中，可以通過在能量施加過程中提供例如氧氣的氧源來制備金屬氧化物納米粒子。另外，可以通過在能量施加過程中提供例如氮氣的氮源來制備代替金屬納米粒子的金屬氮化物納米粒子?？梢酝ㄟ^在能量施加過程中提供例如C1-Cltl的碳氫化合物氣體制備所述金屬碳化物納米粒子，并且可以在能量施加過程中提供包含將反應(yīng)以形成中間化合物的不同物質(zhì)的前體氣體制備所述金屬互化物納米粒子。具體地，可以通過碳化、氧化、氮化或合金化由上述能量施加制備的金屬納米粒子制備所述金屬互化物納米粒子。
[0148]可以通過包括類型、強度、溫度和能量施加的持續(xù)時間的能量施加條件控制納米粒子的密度(通道區(qū)域每單位面積上的納米粒子的數(shù)量)和顆粒尺寸及顆粒尺寸分布。
[0149]具體來說，可以通過施加能量而制備具有平均粒徑大約為0.5到3nm的納米粒子。所述方法可以制備具有大約為±20%或更小的離子半徑標準差的高度均勻并且具有大約為113到10 1Vcm2的納米粒子密度(每單位面積上納米粒子的數(shù)量)的高密度納米粒子。
[0150]根據(jù)一個實施例，當施加的能量是電子束時，可以以大約0.1KGy到10KGy的劑量輻照所述電子束。在這一劑量的電子束輻照下，可以制備具有大約2到3nm平均粒徑的納米粒子，并且所述納米粒子可以具有大約±20%或更小的粒子半徑標準差。所述納米粒子的密度(每單位面積上的納米粒子的數(shù)量)可以從I大約113到10 15/cm2。
[0151]根據(jù)另一實施例，當施加的能量是電子束時，可以以大約100 μ Gy到50KGy的劑量輻照所述電子束。在電子束的該輻照劑量下，可以制備具有大約1.3到1.9nm的平均粒徑的納米粒子，并且所述納米粒子可以具有大約±20%或更小的粒子半徑標準差。所述納米粒子密度可(每單位面積上納米粒子的數(shù)量)以從大約從113到10 1Vcm2，并且，具體地，所述納米粒子密度可以從大約0.2 X 114到0.2 X 10 1Vcm2。
[0152]根據(jù)另一實施例，當施加的能量是電子束時，可以以大約I UGy到1KGy的劑量輻照所述電子束。在電子束的該輻照劑量下，可以制備具有大約0.5到1.2nm的平均粒徑的納米粒子，并且所述納米粒子可以具有大約±20%或更小的粒子半徑標準差。所述納米粒子的密度(每單位面積上納米粒子的數(shù)量)可以從大約113到1015/cm2，并且具體地說，所述納米粒子密度可以從大約0.2 X 114到0.3 X 10 1Vcm2。
[0153]根據(jù)另一實施例，當施加的能量是熱能時，具有大約2到3nm的平均粒徑的納米粒子可以通過在大約100到500°C下的還原氣氛中執(zhí)行熱處理0.5到2小時來制備，或者通過向結(jié)合到連接基團上的金屬離子提供還原劑并且在大約200到400°C的惰性氣體中執(zhí)行0.5到2小時的熱處理來制備。制備的納米粒子可以具有大約±20%或更小的粒子半徑標準差。所述納米粒子的密度(每單位面積上納米粒子的數(shù)量)可以從大約113到1015/cm2。
[0154]根據(jù)另一實施例，當施加的能量是熱能時，具有大約1.3到1.9nm的平均粒徑的納米粒子可以通過在大約200到400 °C的還原氣氛中執(zhí)行大約0.5到2小時的熱處理來制備，或者通過向結(jié)合到連接基團的金屬離子提供還原劑并在大約100到300°C下的惰性氣體氣氛中執(zhí)行熱處理0.5到2小時熱處理來制備。所述制備的納米粒子可以具有大約±20%或更小的粒子半徑標準差。所述納米粒子的密度(每單位面積上納米粒子的數(shù)量)可以從大約113到10 1Vcm2，并且具體地，所述納米粒子密度可以從大約0.2 X 114到0.2 X 10 15/cm2。
[0155]根據(jù)另一實施例，當施加的能量是熱能時，具有大約0.5到1.2nm的平均粒徑的納米粒子可以通過在200到400°C下的還原氣氛中執(zhí)行0.2到I小時的熱處理來制備，或通過向結(jié)合到連接基團的金屬離子提供還原劑并在大約100到300°C下的惰性氣體氣氛中執(zhí)行0.2到I小時的熱處理來制備。所述制備的納米粒子可以具有大約±20%或更小的粒子半徑標準差。所述納米粒子的密度(每單位面積上納米粒子的數(shù)量)可以從大約113到115/cm2，并且具體地，所述納米粒子密度可以從大約0.2 X 114到0.3 X 10 15/cm2。
[0156]根據(jù)另一實施例，當施加的能量是化學(xué)能時，具有大約2到3nm的平均粒徑的納米粒子可以由還原劑在大約20到40°C的反應(yīng)溫度下執(zhí)行0.5到2小時還原的化學(xué)反應(yīng)來制備。制備的納米粒子可以具有大約±20%或更小的粒子半徑標準差。所述納米粒子的密度(每單位面積上納米粒子的數(shù)量)可以從大約113到1015/cm2。
[0157]根據(jù)另一實施例，當施加的能量是化學(xué)能時，具有大約1.3到1.9nm的平均粒徑的納米粒子可以由還原劑在大約-25到5°C的反應(yīng)溫度下執(zhí)行0.5到2小時的被還原的化學(xué)反應(yīng)來制備。制備的納米粒子可以具有大約±20%或更小的粒子半徑標準差。所述納米粒子的密度(每單位面積上納米粒子的數(shù)量)可以從大約113到10 1Vcm2，并且具體地，所述納米粒子可以從大約0.2X 114到0.2X10 15/cm2o
[0158]根據(jù)另一實施例，當施加的能量是化學(xué)能時，具有大約0.5到1.2nm的平均粒徑的納米粒子可以由還原劑在大約-25到5°C的反應(yīng)溫度下執(zhí)行0.2到I小時還原的化學(xué)反應(yīng)來制備。制備的納米粒子可以具有大約±20%或更小的粒子半徑標準差。所述納米粒子的密度(每單位面積上納米粒子的數(shù)量)可以從大約113到10 1Vcm2，并且具體地，所述納米粒子可以從大約0.2X 114到0.3X10 15/cm2o
[0159]如上所述，當施加熱能時，有三種選擇:在還原氣氛中施加熱能；順序施加化學(xué)能和熱能；或只施加具有熱能的化學(xué)能。當在還原氣氛中施加熱能時，所述還原氣氛可以包括氫氣。在一個具體實施例中，所述還原氣氛可以是包含大約I到5%的氫氣的惰性氣體。為了提供均勻的還原，可以在還原氣體流動的氣氛中施加熱能。在一個具體實施例中，所述氣氛可以是一大約10到100cc/min的流量流動的還原氣體。當順序施加化學(xué)能和熱能時，可以將還原劑與結(jié)合到連接基團的金屬離子的接觸，緊接著在惰性氣體中施加熱能。所述還原劑可以是將金屬離子還原至金屬的任何化合物。當通過還原劑的增加施加化學(xué)能時，也可以由還原反應(yīng)形成納米粒子。當由還原反應(yīng)從金屬離子形成納米粒子時，所述還原反應(yīng)應(yīng)該迅速地發(fā)生并且均勻地遍及通道區(qū)域，這樣可以形成具有更加均勻的尺寸的金屬粒子?？梢允褂脧娺€原劑，并且在優(yōu)選實施例中，所述還原劑可以是NaBH4、KBH4、N2H4H20、N2H4、LiAlH4^HCHOXH3CHO或它們的兩種或多種的混合物。同樣，當施加化學(xué)能時，可以通過調(diào)整化學(xué)反應(yīng)溫度而控制納米粒子的尺寸和成核率。結(jié)合到連接基團的金屬離子和還原劑之間的接觸可以通過向金屬離子結(jié)合區(qū)域提供還原劑溶解到溶質(zhì)中的溶液來獲得，或者通過將所述襯底浸漬到還原劑溶解在溶質(zhì)中的溶液中來獲得，或通過向襯底施加氣態(tài)還原劑來獲得。在一個具體非限定性實施例中，還原劑與金屬離子之間的接觸可以在室溫下執(zhí)行大約I到12小時。
[0160]如上所述，過渡金屬納米粒子的成核和生長可以由包括施加的能量的類型、強度及持續(xù)時間的一個或多個因素來控制。
[0161]通過在施加能量的同時或施加能量之后施加異類原子源以將金屬納米粒子改變?yōu)榻饘倩衔锛{米粒子來制備金屬氧化物納米粒子、金屬氮化物納米粒子、金屬碳化物納米粒子或金屬互化物納米粒子也是可能的。
[0162]在根據(jù)一個實施例的制造方法中，可以在能量施加之后，通過提供結(jié)合或吸附在金屬離子上的有機表面活性劑來控制納米粒子的尺寸。另外，可以在能量施加過程中，通過提供結(jié)合或吸附在金屬離子或正在生長的納米粒子上的有機表面活性劑來控制納米粒子的尺寸。該有機表面活性劑的提供可以選擇地在制備過程中執(zhí)行。代替單獨的有機表面活性劑，可以使用多重表面活性劑。
[0163]為了更加有效地抑制金屬離子的質(zhì)量轉(zhuǎn)移，可以使用不同類型的第一有機材料和第二有機材料。
[0164]所述第一有機材料可以是含氮或含硫的有機化合物。例如，含硫有機材料可以包括在一段具有硫醇基的線性或分支狀碳氫化合物。在一個具體示例中，所述含硫有機化合物可以是選自HS-Cn-CH3 (η:從2到20的整數(shù))、正十二烷基硫醇、甲硫醇、乙硫醇、丁硫醇、乙基己基硫醇、異辛硫醇、叔十二燒基硫醇、硫代乙二醇乙酸(th1glycolacetic acid)、巰基丙酸、巰基乙醇、巰基丙醇、巰丁醇、巰基己醇及辛酯中的一種或多種。
[0165]第二有機材料可以是基于催化劑的相變有機化合物，例如，季銨鹽或磷鹽。更具體地，所述第二有機表面活性劑可以是選自四乙基溴化銨、四乙基銨、四正丁基溴化銨、四甲基氯化銨和四丁基氟化銨中的一種或多種。
[0166]在能量施加之前或過程中施加的有機表面活性劑可以結(jié)合或吸附在金屬離子或結(jié)合到連接基團的金屬離子的原子核上，并且通過能量施加的納米粒子的成核及生長可以由結(jié)合或吸附到金屬離子上的有機表面活性劑來控制。該表面活性劑使得在能量施加過程中抑制金屬離子(或不帶電的金屬粒子，假設(shè)所述離子已經(jīng)由施加的能量還原)的大量轉(zhuǎn)移以便因此形成更加均勻且細小的納米粒子成為可能。因為金屬離子與有機表面活性劑結(jié)合，與當他們在沒有表面活性劑的情況下的擴散相比，這些金屬離子需要更高的反應(yīng)能以參與成核或生長，或他們的擴散由表面活性劑物理地抑制。因此，參與原子核生長的金屬粒子(離子)的擴散可以降低。
[0167]存在有機表面活性劑的施加能量的過程可以包括，在能量施加之前，向通道區(qū)域(即，具有由連接基團將金屬離子結(jié)合到其上的襯底)施加有機表面活性劑的溶液或向通道區(qū)域施加氣態(tài)的有機表面活性劑?？商鎿Q地，其可以包括與施加能量一起，向具有在其中形成的金屬離子的通道區(qū)域施加有機表面活性劑溶液，或者向通道區(qū)域施加氣態(tài)的有機材料以將有機表面活性劑結(jié)合或吸附到金屬原子核上?？商鎿Q地，其可以包括在能量施加過程中，向具有在其中形成的金屬離子的通道區(qū)域施加有機表面活性劑溶液，或者向通道區(qū)域提供氣態(tài)的有機材料以將有機表面活性劑結(jié)合或吸附到金屬原子核上?？商鎿Q地，其可以包括在施加能量一段預(yù)定時間之后或當暫停能量施加時，向具有在其中形成的金屬離子的通道區(qū)域施加有機表面活性劑溶液，或者向通道區(qū)域提供氣態(tài)的有機材料以將有機表面活性劑結(jié)合或吸附到金屬原子核上，緊接著施加能量。
[0168]在根據(jù)一個實施例的制造方法中，能量可以施加到整個或部分具有結(jié)合到其上的金屬離子的區(qū)域。當能量施加到部分區(qū)域時，可以以點狀、線狀或預(yù)定的平板形狀照射能量。在一個非限定性實施例中，可以以點狀施加(照射)能量而整個金屬離子結(jié)合的區(qū)域可以被全部掃描。向部分金屬離子結(jié)合的區(qū)域施加能量不僅包括以點狀、線狀或平板形狀照射而整個金屬離子結(jié)合區(qū)域被掃描，還包括不僅僅在部分金屬離子結(jié)合的區(qū)域照射能量。如上所述，可以通過向通道區(qū)域施加能量形成納米粒子圖案。換句話說，向通道區(qū)域的部分的能量的施加(照射)使得形成納米粒子圖案成為可能。
[0169]圖2E示出了在通過施加能量生長的金屬納米粒子140上形成的氮化物150。所述氮化物可以填充金屬納米粒子140之間的空隙。
[0170]眾所周知，氮化物150具有電荷捕獲點。然而，氮化物150的電荷捕獲點具有缺陷，由于電荷捕獲點不充足的密度和/或均勻性，在該缺陷內(nèi)數(shù)據(jù)保留時間不夠長。根據(jù)該實施例形成的所述電荷捕獲層包括納米粒子140和氮化物150。由于納米粒子140具有高均勻性、細小的粒子尺寸及高密度，所述納米粒子在捕獲電荷時輔助氮化物150。
[0171]如果在能量施加之前或過程中施加有機表面活性劑，其可以保持在生長的納米粒子的表面上?？梢栽诘?50形成之前移除保留的有機表面活性劑。即使保留少量的有機表面活性劑，在不移除保留的有機表面活性劑的情況下，氮化物150可以直接形成。由于是否根據(jù)將要形成的納米粒子140的希望的尺寸使用有機表面活性劑(或施加的有機表面活性劑的數(shù)量及種類)，移除