一种基于波导器件的单根纳米线的转移方法与流程

文档序号:12389517阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于波导器件的单根纳米线的转移方法,其特征在于具体步骤如下:

(1)分散纳米线:取一干净的硅片,依次用乙醇、去离子水在超声波中清洗,并用高纯氮气吹干;将纳米线样品微力压印并摩擦已洗净的硅片,硅片上得到少量且平行于硅片表面的纳米线;

(2)纳米线转移至有机膜:采用旋涂法在分布纳米线的硅片上镀上一层有机胶薄膜,轻微划开硅片边缘四周的有机胶薄膜并保持有机胶薄膜的完整,将硅片边缘的有机胶薄膜与硅片分离;

(3)有机膜脱离:将硅片放入含水的培养皿中静置,将硅片上表面与水平面齐平且将有机胶薄膜露出水面,使水渗入硅片与有机胶薄膜的间隙,并用气枪轻微吹有机胶薄膜边缘,使有机胶薄膜脱离硅片,将硅片表面的纳米线转移至有机胶薄膜的下表面,将少量水注入培养皿,使带有纳米线的有机胶薄膜浮在水面上;

(4)有机膜移至带孔托盘:通过聚二甲基硅氧烷粘附剂将有机胶薄膜的上表面粘附在有孔的托盘上,同时将有机胶薄膜的纳米线区域置于托盘孔的位置;

(5)波导器件上的光刻胶开窗口:将波导器件上旋涂一层光刻胶,通过曝光-显影工艺,在需要转移纳米线的波导器件位置处开一个裸露出波导器件的窗口,窗口尺寸略大于待转移纳米线尺寸;

(6)转移纳米线至窗口:将托盘放置于光学显微镜下的高度固定的框架上,框架下可升降的样品台粘上需要转移纳米线的波导器件;在光学显微镜下,透过孔能够依次观察到纳米线和波导器件;通过光学显微镜选定要转移的纳米线,调整托盘角度,将待转移纳米线对准波导器件上的窗口,缓慢升高样品台直至待转移纳米线嵌入窗口,即待转移纳米线接触至指定位置;

(7)有机膜脱离聚二甲基硅氧烷:将样品台上的波导器件加热到60-120℃,并保持10-60分钟,直至有机胶薄膜趋于软化,降低样品台直至波导器件与聚二甲基硅氧烷脱离,并将波导器件移出样品台;此时波导器件上有纳米线,纳米线上方覆盖着有机胶薄膜;窗口里的纳米线粘附在波导器件指定位置上,其它未选取的纳米线夹在波导器件上的光刻胶和有机胶薄膜之间;

(8)增加纳米线与波导的黏附力:将波导器件放入退火炉,控制退火温度小于纳米线熔点或晶化温度,处理10-60分钟,充分增加窗口内的纳米线与波导器件的黏附力;

(9)移除有机薄膜及光刻胶:将波导器件放置在丙酮中,使光刻胶和有机胶薄膜充分溶解,夹在光刻胶和有机胶薄膜之间的纳米线脱离波导器件,同时,转移的纳米线牢牢固定在窗口的波导器件上,通过丙酮和乙醇的冲洗,波导器件上只留下转移的纳米线,即完成单根纳米线的转移。

2.根据权利要求1所述的一种基于波导器件的单根纳米线的转移方法,其特征在于:步骤(1)中所述的纳米线样品的尺寸小于硅片尺寸且所述的纳米线样品在硅片的中央位置轻微摩擦,所述的纳米线的直径约为400-500nm,长约为7-12μm,所述的纳米线样品包括Si、Si3N4、SiC、Ge-Te、Sb-Te、Ge-Sb-Te、Cd-Te、In-S和Ga-Sb半导体纳米线。

3.根据权利要求1所述的一种基于波导器件的单根纳米线的转移方法,其特征在于:步骤(2)所述的有机胶薄膜包括聚甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯,有所述的有机胶薄膜的厚度为500-1000nm。

4.根据权利要求1所述的一种基于波导器件的单根纳米线的转移方法,其特征在于:步骤(5)所述的波导器件为硅基器件,所述的硅基器件包括光电探测器、存储器、光调质器和光开关,所述的光刻胶的厚度与转移的纳米线的直径相同。

5.根据权利要求1所述的一种基于波导器件的单根纳米线的转移方法,其特征在于:步骤(6)所述的框架下可升降的样品台采用光刻胶作为粘附剂粘上需要转移纳米线的波导器件。

6.根据权利要求1所述的一种基于波导器件的单根纳米线的转移方法,其特征在于:步骤(8)所述的退火温度为100-400℃。

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