专利名称：用于在疏水性材料的表面上提供金属电极的方法
用于在疏水性材料的表面上提供金属电极的方法本发明涉及一种在疏水性材料的表面上制造金属电极的方法。
背景技术：
已知疏水性材料展现出的物理特性在电子领域具有优势。例如，石墨烯具有光子的特性为光电子领域做出了巨大的贡献。然而，难以从疏水性材料生产高质量的电子装置。特别难以将电极沉积到纯疏水性材料上。为制备金属电极，已经做出了如下方法的尝试，该方法包括使得疏水性材料与在溶液中具有金属颗粒的流体的毛细管的一端靠近的步骤。然后通过电喷射离子化(ESI)技术使得流体液滴沉积到材料表面上通过将一个电极与毛细管端接触，一个电极与疏水性材料的表面接触，从而在电极之间建立电流的方法，使得毛细管端与材料的表面经受非常强的电场。然后在电场的作用下，毛细管的流体中所含的金属颗粒迁移到与材料表面接触的电极。由于电场的量级，金属颗粒以流体液滴剧烈地冲击到材料的表面。在该冲击中，溶剂自然地蒸发到环境空气中，该蒸发会因为气体例如氮气的存在而被激励。然而，该方法需要磁场，该磁场强大到通过加热引起了毛细管端中的流体的局部蒸发。从而仅留下了金属颗粒，该颗粒阻塞了毛细管端，因此阻碍了液滴的形成。发明目的本发明的目的是提供一种在疏水性材料的表面上制造金属电极的方法，该方法可以消除上述缺陷。
发明内容
为了实现该目的，本发明提供了一种在疏水性材料的表面上制造金属电极的方法，该方法包括以下步骤使得含流体的毛细管的一端靠近材料表面的区域，所述流体包含溶解在溶剂中的金属颗粒；以及通过激光辐射的方法照射所述区域从而具有以下作用引起来自毛细管的流体液滴流动，使得液滴沉积到所述区域上，使得液滴中所含的溶剂发生蒸发，并使得材料表面上的金属颗粒发生退火从而形成电极。从而激光辐射通过使疏水性材料的局部离子化产生了静电荷。从而在材料所含的带电颗粒与流体的金属颗粒所含的带电颗粒之间发挥静电作用力。这些静电作用力在毛细管端与材料表面之间产生了电场。在电场的作用下，毛细管端处的流体中所含的自由电荷发生移动，从而引起了流体的宏观移动。该现象被称作电渗现象。流体的移动从而引起了毛细管端处液滴的形成和流动。一旦液滴沉积到材料的表面上，激光辐射使得形成了金属电极。因此毛细管端没有以任何方式经受高电压，从而本发明避免了毛细管端处流体的局部蒸发。附图
简要说明通过阅读本发明特定的非限制性实施方式的如下描述，可以理解本发明的其他特
3性和优点。参考附图，其中图I所示是实现了本发明方法的运行装置的示意图；以及图2所示是本发明方法的各个步骤(步骤a、b、C、d)的示意图。发明详述参考图I，设计在运行装置中实现本发明的方法，所述运行装置包含对倒置显微镜2进行控制的计算机1，所述显微镜与激光器3连接，所述倒置显微镜2和激光器3形成了固定组件。计算机I还控制了第一机械手4，可以操作该第一机械手4使得毛细管5相对于显微镜2和激光器3在平面中沿着两个平移轴X轴和Y轴以及垂直于平面的平移轴Z轴移动。计算机I还控制了机械手(未示出)，可以操作该机械手使得样品6相对于显微镜2和激光器3在平面中沿着两个平移轴X轴和Y轴以及垂直于平面的平移轴Z轴移动。毛细管5包含流体，该流体含有溶解于溶剂中的金属颗粒，在该实施例中为金颗粒。样品6具有沉积到合适基材8上的疏水性材料7的第一精细层。在优选的实施方式中，第一层7由石墨烯制得，基材8由硼硅酸盐玻璃制得。在运行装置中，基材8朝向激光器3而第一层7朝向毛细管5。例如，参考图2的步骤(a)，可以通过如下步骤制备样品6。将疏水性材料的厚层10罪着基材8的表面放置。然后将基材8升至闻温，从而引起了基材8中的氧化物发生解离。然后通过一个电极与基材8接触，一个电极与厚层10接触的方法使得所述基材8和厚层10经受电场。基材8中的氧化物分离使得基材8变得弱导电性，具体来说，在施加了电场后，该导电性足以在电极之间建立起电流。在电场的作用下，移动离子朝向与基材8接触的电极迁移，留下了带相反电荷的固定离子，从而在基材8和厚层10之间的界面处产生了电荷。当电场施加了一段时间之后，与基材8接触的厚层10的表面与基材8牢固地粘合。参考图2的步骤(b)，其足以消除厚层10的主要部分，从而仅留下与基材8粘合的第一精细层7，从而形成了样品6。然后如下所述进行沉积金属电极的方法。参考图2的步骤(C)，一旦将样品放置在图I的装置中，使得毛细管5的一端靠近第一层7的区域。然后用激光器3照射第一层7的该区域，从而通过第一层7的局部离子化产生了静电荷。从而在第一层7中的带电颗粒与流体的金属颗粒中所含的带电颗粒之间产生了静电作用力。这些静电作用力在毛细管5的该端部与第一层7的该区域之间产生了电场。通过电渗，电场使得毛细管5中所含的流体发生移动，进而引起了毛细管5的该端部的液滴9的形成和流动。通过滴到第一层7的该区域上，液滴9形成了流体的沉积。从而通过在第一层7中所含的带电颗粒与流体中的金属颗粒中所含的带电颗粒之间产生静电作用力的方法，以及通过在毛细管5中产生电渗场的方法，使得毛细管5中所含的流体以简单的方式沉积到第一层上。通过使得样品6相对于毛细管5移动界定了发生液滴9的沉积的区域。类似地，通过使得样品6更靠近毛细管5或者更远离毛细管5移动来控制所述沉积区域的尺寸。参考图2的步骤(d)，激光器通过基材8作用以照射液滴9发生沉积的区域，从而对所述区域进行了局部加热。从而也加热了液滴9，因而引起了液滴9中所含溶剂的逐步蒸发，且激光器3浓缩了液滴9中心处的金颗粒。同时，对液滴9进行加热引起了第一层7的
4表面上的金属颗粒发生退火，从而在所述第一层7的表面上形成了金属电极。从而激光照射起了以下几种作用起了通过使疏水性材料局部离子化产生静电荷的作用；引起了液滴中所含的溶剂的逐步蒸发，从而浓缩了金颗粒；以及使得颗粒退火并与疏水性材料粘合。自然地，本发明不限于所述实施方式，其可以通过各种变化的实施方式进行而不背离权利要求书限定的本发明范围。具体地，尽管在该实施例中来自激光器3的辐射经过基材8以照射第一层7的所述区域，自然可以通过直接照射疏水性材料的自由面，无需经过基材来直接照射第一层7的所述区域。
权利要求
1.一种在疏水性材料(7)的表面上制造金属电极的方法，该方法包括以下步骤使得含流体的毛细管(5)的一端靠近材料(7)的表面区域，所述流体包含溶解在溶剂中的金属颗粒；以及通过激光辐射(3)的方法照射所述区域从而具有以下作用引起来自毛细管的流体液滴流动，使得液滴沉积到所述区域上，使得液滴中所含的溶剂发生蒸发，并使得材料表面上的金属颗粒发生退火从而形成电极。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述材料(7)是石墨烯。
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述金属颗粒是金颗粒。
4.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述材料(7)预先与基材(8)粘合。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基材(8)由硼硅酸盐玻璃制得。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述激光辐射经过基材(8)以照射材料(7)的区域。
全文摘要
本发明提供一种在疏水性材料(7)的表面上制造金属电极的方法，该方法包括以下步骤使得毛细管(5)的一端靠近材料(7)的表面的一个区域，所述毛细管(5)含有包含了溶解在溶剂中的金属颗粒的流体；用激光辐射(3)来辐射所述区域从而引起以下作用使得来自毛细管的流体液滴流动，使得所述液滴沉积到所述区域上，使得液滴中所含溶剂蒸发，并使得材料表面上的金属颗粒发生退火从而产生了电极。
文档编号C01B31/02GK102918632SQ201180014978
公开日2013年2月6日 申请日期2011年3月24日 优先权日2010年3月24日
发明者黄吉卿, D·S·阿里尤, S·雷尼尔 申请人:皮埃尔和玛利居里大学(巴黎第六大学), 中央科学研究中心