专利名称：气体喷印装置及喷印方法
技术领域：
本发明涉及一种可在大气中无需掩模板，可实现微区范围内纳米材料制备及器件图形化构筑的装置，尤其涉及一种气体喷印装置。
背景技术：
近年来，随着纳米器件的微型化和图案化，“自下而上”的微纳制造工艺为构建新一代纳米功能器件提供了一种可行的手段。传统的“自下而上”纳米制造工艺主要有溶液法和PVD法，PVD法是通过直接将材料加热升华然后沉积至相应的基底，不受材料的溶解度和溶剂等因素影响，具有应用范围广优点，但是PVD通常用于大面积沉积，难以实现微区乃至纳米级范围内纳米材料的制备及图形化器件的构筑，为此人们开始使用溶液法来实现微区纳米材料的制备及微区图案化纳米器件的构筑，目前用于构筑图形化纳米材料的方法主 要打印和电纺丝技术，这两种技术均可在室温条件下实现微区范围内纳米材料的制备及图形化器件的构筑，但是在实际应用中对材料的溶解性要求高，特别是对于很多难溶甚至微溶物质无法适用，同时在加工工艺中对溶剂选择，黏度，表面张力等物理化学性质及环境因素要求比较苛刻，工艺难以得到稳定控制。因此，寻求一种应用范围广，操作简单，同时可实现微区乃至纳米级范围内材料的制备及器件图形化的装置及方法具有十分重要的意义。
发明内容
针对上述提到的现有技术存在的问题，本发明提供了一种气体喷印装置及其应用，该装置结构简单，操作简便，喷印定位准确，应用范围广。为了实现上述的目的，本发明提供了如下的技术方案
一种气体喷印装置，包括
气化室，具有一收容空间；
位于所述收容空间内的物料室和加热装置，该加热装置对物料室内的物料进行加热并使其升华成气雾；
与所述气化室连通的用于通入载气的进气管；
与所述气化室连通的用于输出气雾的出气管；
喷射装置，设于所述出气管的末端；
接收装置，接收来自喷射装置的气雾。优选的，所述进气管上设有用于控制进气流量的质量流量计。优选的，所述出气管上设有用于控制出气流量的质量流量计。进一步的，所述喷射装置连接有用于载气的导管；所述导管上设有控制载气流量的质量流量计。优选的，所述出气管上套设有加热套；所述加热套用于防止气雾在出气管内凝结。具体的，所述物料室内的物料为可发生升华和凝华反应的有机物或无机物；所述有机物主要包括金属酞菁、金属卟啉以及富勒烯等小分子半导体；所述无机物主要包括金、银、铜、铝等金属以及氧化锌、氧化钛、氧化铜等金属氧化物。优选的，所述喷射装置的开口直径为10nm-lmm。优选的，所述喷射装置与接收装置之间的距离大于O，小于等于2cm。本发明还提供了一种喷印方法，该方法使用了如上所述的气体喷印装置，其主要包括以下步骤
51、将基底放置于接收装置上，并使需要沉积的部位位于喷头正下方，以实现喷射过程的准确定位；
52、对物料进行加热使之升华成气雾；
53、通过喷射装置将所述气雾喷射在接收装置上。本发明的提供的气体喷印装置适用于所有可发生升华和凝华过程的有机物和无机物，其原理是将清洗干净的基底放置接受装置上，将需要沉积材料的部位正对于喷射装置的正下方，将样品放入供料室内，同时从进气管通入载气，打开加热装置使样品升华产生气雾，气雾在载气的推动作用下经过出气管流入喷头，精确喷至接受装置上。本发明具有操作简单，定位准确，应用范围广的优点，无需将固体溶解配成溶液，既可以克服打印、电纺丝等纳米制造技术中溶液配置带来的困扰，同时又能克服传统PVD，CVD和真空蒸镀过程中存在的无法准确定位在微区范围内制造纳米材料的缺点。
图I为本发明一较佳实施例的气体喷印装置的结构示意图。
具体实施例方式如前所述，为了克服现有技术存在的问题，提供了一种气体喷印装置，如图I所示，该装置包括
气化室I，所述气化室I具有一收容空间，所述气化室I包括加热装置2和用于放置样品的物料室3 ;与气化室I相连的进气管4，所述进气管4用于通入载气；与气化室I相连的出气管5，所述出气管5用于输送气雾；出气管5的末端设置有喷射装置6，所述喷射装置6包括喷头和载气管12 ;以及，设置于喷射装置6前方的接受装置7，用于接收来自喷射装置6的气雾。所述的加热装置2位于物料室3的下方；或者是，所述的加热装置2环绕于物料室3的四周。本发明的提供的气体喷印装置适用于所有可发生升华和凝华过程的有机物和无机物，具体的，所述有机物主要包括金属酞菁、金属卟啉以及富勒烯等小分子半导体；所述无机物主要包括金、银、铜、铝等金属以及氧化锌、氧化钛、氧化铜等金属氧化物，其原理是将样品放入供料室内，同时从进气管通入载气，打开加热装置使样品升华产生气雾，气雾在载气的推动作用下经过出气管流入喷头，精确喷至接受装置上。进一步的，该装置还包括分别设置于进气管4、出气管5和载气管12上的质量流量计10，9，11，用于控制载气和样品气雾的流速。优选的，所述出气管5连接有加热套8 ;所述加热套8用于防止气雾在出气管5内凝结；在出气管较短或者长度忽略不计的时，也可不设有加热套。优选的，所述喷射装置的开口直径为50nm-lmm。优选的，所述接受装置7与喷射装置6的喷头之间的距离小于2 cm。实施例I :
将清洗干净的基底放置接受装置7上，并将需要沉积物质的位置准确对准于喷射装置6下方，将有机分子酞菁铜(CuPc)放入物料室3中，打开质量流量计10以100 ml/min的流速从进气管4中通入氮气作为载气，打开加热装置，将加热装置2的温度按50°C /min的速度升至500°C，同时打开出气管的外面的加热装置8，使其温度升至500°C，加热2 min钟后，将质量流量计4的速度设为50 ml/min,并打开质量流量计11并按80 ml/min的流速通入氮气作为载气用于驱动气雾，气雾在载气的驱动下准确喷至基底7，气雾喷至基底后将快速结晶，在基底上获得CuPc纳米晶。实施例2
实验步骤与实施案I相同，但本实施案例所选择的物料为氧化铜，加热装置2的加热温度为1500°C，质量流量计10的流速为150 ml/min，质量流量计4的流速为100 ml/min,质量流量计11的流速为70 ml/min。实施例3
实验步骤与实施案例一相同，但本实施案例所选择的目标材料为银，物料室3放入的原料为银片，加热温度为1000°C，质量流量计10的流速为20 ml/min，质量流量计4的流速为110 ml/min,质量流量计11的流速为20 ml/min。以上所述仅是本申请的具体实施方式
，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本申请的保护范围。
权利要求
1.一种气体喷印装置，其特征在于，包括 气化室，具有一收容空间； 位于所述收容空间内的物料室和加热装置，该加热装置对物料室内的物料进行加热并使其升华成气雾； 与所述气化室连通的用于通入载气的进气管； 与所述气化室连通的用于输出气雾的出气管； 喷射装置，设于所述出气管的末端； 接收装置，接收来自喷射装置的气雾。
2.根据权利要求I所述的气体喷印装置，其特征在于所述进气管上设有用于控制进气流量的质量流量计。
3.根据权利要求I所述的气体喷印装置，其特征在于所述出气管上设有用于控制出气流量的质量流量计。
4.根据权利要求I所述的气体喷印装置，其特征在于所述喷射装置连接有用于载气的导管。
5.根据权利要求4所述的气体喷印装置，其特征在于所述导管上设有控制载气流量的质量流量计。
6.根据权利要求I所述的气体喷印装置，其特征在于所述出气管上套设有加热套。
7.根据权利要求I所述的气体喷印装置，其特征在于所述喷射装置与接收装置之间的距离大于O，小于等于2cm。
8.根据权利要求I所述的气体喷印装置，其特征在于所述喷射装置的开口直径为IOnnTlmm0
9.根据权利要求I所述的气体喷印装置，其特征在于所述物料室内的物料为可发生升华和凝华反应的有机物或无机物。
10.一种气体喷印方法，其特征在于，包括 . 51、对物料进行加热使之升华成气雾； .52、通过喷射装置将所述气雾喷射在接收装置上。
全文摘要
本发明公开了一种气体喷印装置，包括气化室，所述气化室具有一收容空间，所述气化室包括加热装置和用于放置样品的物料室；与气化室相连的进气管，所述进气管用于通入载气；与气化室相连的出气管，所述出气管用于输送气雾；出气管的末端设置有喷射装置，所述喷射装置包括喷头和载气管；以及，设置于喷射装置前方的接收装置，用于接收来自喷射装置的气雾。本发明具有操作简单，定位准确，应用范围广的优点，无需将固体溶解配成溶液，既可以克服打印、电纺丝等纳米制造技术中溶液配置带来的困扰，同时又能克服传统PVD，CVD和真空蒸镀过程中存在的无法准确定位在微区范围内制造纳米材料的缺点。
文档编号B41J2/00GK102963124SQ201210496208
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者潘革波, 肖燕, 刘永强, 王凤霞, 吴浩迪 申请人:中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所