专利名称：一种可移植纳米级厚度的连续金膜及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明属于纳米材料和薄膜材料技术领域，具体涉及一种可移植纳米级厚度连续金膜及其制备方法和应用。
背景技术：
金膜由于化学性质稳定，不氧化、耐腐蚀，又有好的延展性和电导性，是一种非常优秀的导电、保护隔离介质，是科研、实际应用中不可多得的材料。几十纳米厚度的连续金膜，还具有优良的感受震动性能。精密机械和微型装置需要很薄的金膜作为密封材料，这种连续金膜是一种很好的选择。
对于现在蓬勃兴起的纳米电子学，通常采用对高温、高压抵抗能力不强的有机分子作为功能单元，过高温度或者太大的冲击都可能使有机分子分解或者失效。用可移植金膜作为顶电极可以解决这个难题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种适应性广、性能优越、方便易得、厚度为几十纳米的连续金属膜及其制备方法。这种金属薄膜可裁剪、可移植，有广泛的用途。
本发明提出的这种可移植金膜其厚度可以严格控制，连续平整，表面起伏仅为3-15纳米，厚度范围为从20～90纳米；面积可以通过掩膜尺寸设定，面积范围为0.1mm2～10cm2。并且由常规的真空蒸镀方法淀积成膜，然后利用强酸或有机溶液中浸泡，使金膜与基底脱离而获得。
本发明还提出了这种超薄可移植自由金膜的制备方法用常规的真空蒸镀的方法在云母表面淀积金膜。薄膜冷却后，从真空室取出后，放入强酸或有机溶液中浸泡，其中强酸可以是硫酸、硝酸、盐酸；有机溶液可以是四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)等；0.5～72小时后，原来附着于云母表面的金膜成块状脱落，在强酸或有机溶液中成为可移植的自由金膜。用干净玻片将金膜迁移出来，置于去离子水中，洗去金膜表面粘附物。最后将金膜置于去离子水中保存待用。
将被水浸湿的金膜移到所需的物体表面，待水分蒸发以后，金膜自然粘附于物体表面，不易脱落。
本发明提出的超薄可移植自由金膜使用方便，可以像胶布一样根据需要随时粘贴使用，可以适用起伏、台阶、拐角等各种不规整表面，尤其是对于不能进行蒸镀、溅射等镀膜过程的场合，这种薄膜更加优势明显。是当前纳米电子学研究中，解决真空蒸镀电极对有机分子层造成破坏的一个有效途径。
本发明提出的金膜由于厚度为几十纳米，震动性能优良。这种薄膜能感受空气的震动，可用于声控窃听器和声控光探测器。比如将这种金膜粘帖在中空微腔的一端，声波可以导致金膜震动，再用激光或其他手段探测金膜的震动幅度和频率来间接探测声音和周围存在的各种振动情况。
这种薄膜还可以用于探测水的振动。将这种金膜安装在潜水艇的微型振动探测器中可以探测水下的振动情况，因此在军工行业有特殊用途。
这种金膜还可以作为超薄的金箔，应用于核动力堆安全检测中的剂量、能谱测量以及外科缝合手术中的隔离组织。
本发明提出的纳米厚度金膜还可以作为精密机械和微型机械的密封材料来使用。还可以应用于教学科研中需要金属连接、膜层保护的场合。
这种薄膜也可以用作纳米电子器件中的无损电极。
具体实施例方式
下面通过实施例进一步描述金膜的制备过程实施例1采用新鲜解理的云母作基底，用真空蒸镀的方法在其解理面淀积金膜。镀膜设备为北京仪器厂生产的DM-300B型真空镀膜机(钟罩尺寸Φ300mm×450mm)。真空抽到10Pa时，50～100mA轰击基体表面5分钟。开始蒸发压强2×10-3Pa。蒸发电流120A，蒸发时间30分钟。晶体振荡器测得金膜厚度为50nm。
配体积浓度比为1∶3(硝酸∶水)的硝酸溶液40ml，将含金膜的云母片浸入其中，浸泡5小时，金膜从边角的地方先翘起，然后脱离云母表面。取干净玻片，将剥离下来的金膜迁移到去离子水中。用去离子水冲洗金膜表面，去除残余硝酸。最后将金膜泡于去离子水中待用。
实施例2采用新鲜解理的云母作基底，用真空蒸镀的方法在其解理面淀积金膜。镀膜设备为北京仪器厂生产的DM-300B型真空镀膜机(钟罩尺寸Φ300mm×450mm)。真空抽到10Pa时，50～100mA轰击基体表面5分钟。开始蒸发压强2×10-3Pa。蒸发电流120A，蒸发时间30分钟。晶体振荡器测得金膜厚度为80nm。
配摩尔浓度为0.1mol/L的DMF水溶液，将含金膜的云母片浸没其中，浸泡19小时，金膜从边角的地方先翘起，然后脱离原基体表面。取干净玻片，将脱落的金膜迁移到去离子水中。用去离子水冲洗金膜表面，去除残余DMF。最后将金膜泡于去离子水中待用。
权利要求
1.一种可移植纳米级厚度的连续金膜，其特征在于厚度为20～90纳米；面积为0.1mm2～10cm2，可以移植，并由真空蒸镀成膜，然后利用强酸或有机溶液浸泡，使金膜与基底脱离而获得。
2.一种如权利要求1所述的金膜的制备方法，其特征在于具体步骤为用真空蒸镀的方法在新鲜解理的云母片表面淀积金膜；薄膜冷却从真空室取出，放入强酸或有机溶液中浸泡0.5-72小时，原来附着于云母表面的金膜成块状脱落，在强酸或有机溶液中成为可移植的自由金膜；用干净玻片将金膜从强酸或有机溶液中迁移出来，置于去离子水中，洗去原来金膜表面粘附的强酸或有机溶液；最后将金膜置于去离子水中保存待用。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的强酸为硫酸、盐酸或硝酸，所述的有机溶剂为四氢呋喃或N，N-二甲基酰胺。
4.一种如权利要求1所述的金膜的用途，其特征在于作为金属连接和保护膜，或者作为纳米电子器件中的无损电极，或者作为声控窃听器和声控光探测窃听器以及水下振动探测器中的震动膜，或者作为超薄的金箔，应用于核动力堆安全检测中的剂量、能谱测量以及外科缝合手术中的隔离组织用的超薄膜金箔，或者作为精密机械和微型装置的密封材料。
全文摘要
本发明属于纳米材料和薄膜材料技术领域，具体涉及一种可移植纳米厚度金膜及其制备方法和应用。用真空沉积法在云母基底上沉积一层几十纳米厚度的金膜，再用强酸或者有机溶液浸泡，可使金膜与基底脱离，形成可移植的自由金膜。这种可移植纳米级厚度的金膜可作为优良的声控震动膜和密封材料。此外，还适用于需要金属连接和保护但无法蒸镀的场合，尤其适用于纳米电子器件的制作和研究，有广泛的实用价值。
文档编号C23G1/00GK1786260SQ20051011125
公开日2006年6月14日 申请日期2005年12月8日 优先权日2005年12月8日
发明者徐伟, 蓝碧健 申请人:复旦大学