图案化碳纳米管阵列的制备方法及碳纳米管器件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种图案化碳纳米管阵列的制备方法及碳纳米管器件。
【背景技术】
[0002] 碳纳米管是一种由石墨帰片卷成的中空管状物，沿轴向具有优异的力学、热学及 电学性质，因此具有广阔的应用领域。通过化学气相沉积（CVD)法生长碳纳米管阵列，可W 使碳纳米管基本沿垂直于生长基底表面的方向排列，有利于发挥碳纳米管沿轴向的各种性 质。例如将碳纳米管阵列设置在发热元件与散热器之间可W迅速的将发热元件的热量传导 至散热器。另外，可W直接将碳纳米管阵列作为导电元件应用于集成电路中。如果能够对 碳纳米管阵列进行图案化，则可W获得所需形状的器件。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，确有必要提供一种图案化碳纳米管阵列的制备方法及碳纳米管器件。
[0004] 一种图案化碳纳米管阵列的制备方法，包括W下步骤：提供一转移至代替基底表 面的碳纳米管阵列，该碳纳米管阵列靠近该代替基底的表面为第二表面，远离该代替基底 的表面为第一表面，该碳纳米管阵列的形态能够使得一碳纳米管结构可W从该碳纳米管阵 列中连续地拉出，该碳纳米管结构包括多个首尾相连的碳纳米管；通过在碳纳米管阵列的 该第一表面进行激光刻蚀，将该碳纳米管阵列划分为两部分，分别为保留区域和去除区域； W及通过从该去除区域拉取碳纳米管结构的方式去除该去除区域中的碳纳米管，并保留该 保留区域的碳纳米管。
[0005] -种碳纳米管器件，包括本体及设置在该本体表面的图案化碳纳米管阵列，该图 案化碳纳米管阵列的形态能够使得一碳纳米管结构可W从该碳纳米管阵列中连续地拉出， 该本体为印刷线路板、集成电路板、处理器或散热器。
[0006] 相较于现有技术，本发明通过将碳纳米管阵列转移至需要设置碳纳米管阵列的基 底，并保持该碳纳米管阵列仍具有能够拉取碳纳米管结构的性能，通过拉取碳纳米管结构 的方式去除碳纳米管阵列中的部分碳纳米管，从而形成图案化碳纳米管阵列。
【附图说明】
[0007] 图1为本发明施例提供的图案化碳纳米管阵列的制备方法的侧视示意图。
[000引图2为本发明施例提供的图案化碳纳米管阵列的制备方法的俯视示意图。
[0009] 图3为本发明一实施例提供的碳纳米管阵列的转移方法的侧视示意图。
[0010] 图4为本发明实施例从碳纳米管阵列中拉取获得的碳纳米管膜的扫描电镜照片。
[0011] 图5为本发明实施例从碳纳米管阵列中拉取获得碳纳米管膜的结构示意图。
[0012] 图6为本发明另一实施例提供的碳纳米管阵列的转移方法的侧视示意图。
[0013] 图7为本发明另一实施例提供的碳纳米管阵列的转移方法的侧视示意图。
[0014] 图8为本发明另一实施例提供的碳纳米管阵列的转移方法的侧视示意图。
[0015] 图9为本发明另一实施例提供的碳纳米管阵列的转移方法的侧视示意图。
[0016] 图10为本发明实施例提供的碳纳米管器件的侧视示意图。
[0017] 主要元件符号说明
如下【具体实施方式】将结合上述附图进一步说明本发明。
【具体实施方式】
[0018] W下将结合附图对本发明的具有图案化碳纳米管阵列的制备方法及碳纳米管器 件作进一步的详细说明。
[0019] 请参阅图1及图2,本发明提供一种图案化碳纳米管阵列的制备方法，包括W下步 骤： Sl，提供一转移至代替基底30表面的碳纳米管阵列10,该碳纳米管阵列10靠近该代替 基底30的表面为第二表面104,远离该代替基底30的表面为第一表面102,该碳纳米管阵 列10的形态能够使得一碳纳米管结构40可W从该碳纳米管阵列10中连续地拉出，该碳纳 米管结构40包括多个首尾相连的碳纳米管； 52, 通过在碳纳米管阵列10的该第一表面102进行激光刻蚀，将该碳纳米管阵列10划 分为两部分，分别为保留区域12和去除区域14 ;W及 53, 通过从该去除区域14拉取碳纳米管结构40的方式去除该去除区域14中的碳纳米 管，并保留该保留区域12的碳纳米管。
[0020] 该碳纳米管结构40包括首尾相连的碳纳米管，是由多个碳纳米管通过范德华力 相互结合并首尾相连形成的宏观结构。
[0021] 【碳纳米管阵列的转移】 请参阅图3,在该步骤Sl中，该碳纳米管阵列10通过如下步骤转移至该代替基底30 :Sl1，提供一代替基底30及一生长基底20,该生长基底20的表面202具有碳纳米管阵 列10,该碳纳米管阵列10的形态能够使得一碳纳米管结构40可W从该碳纳米管阵列10中 连续地拉出； S12,将该碳纳米管阵列10从该生长基底20转移至该代替基底30的表面302,并保持 该碳纳米管阵列10的形态仍能够使该碳纳米管结构40从该碳纳米管阵列10中连续地拉 出。
[0022] 首先对生长于该生长基底20且能够从中拉取碳纳米管结构40的碳纳米管阵列10 进行介绍。
[0023] 该碳纳米管阵列10为通过化学气相沉积的方法生长在该生长基底20的表面202。 该碳纳米管阵列10中的碳纳米管基本彼此平行且垂直于生长基底20表面202,相邻的碳纳 米管之间相互接触并通过范德华力相结合。通过控制生长条件，该碳纳米管阵列10中基本 不含有杂质，如无定型碳或残留的催化剂金属颗粒等。由于基本不含杂质且碳纳米管相互 间紧密接触，相邻的碳纳米管之间具有较大的范德华力，足W使在拉取一些碳纳米管(碳纳 米管片段）时，能够使相邻的碳纳米管通过范德华力的作用被首尾相连，连续不断的拉出， 由此形成连续的自支撑的宏观膜状结构，即碳纳米管结构40。送种能够使碳纳米管首尾相 连的从其中拉出的碳纳米管阵列10也称为超顺排碳纳米管阵列10。该生长基底20的材料 可W为P型娃、N型娃或氧化娃等适合生长超顺排碳纳米管阵列10的基底。
[0024] 从碳纳米管阵列10中连续地拉出的该碳纳米管结构40包括多个首尾相连的碳纳 米管。更为具体的，该碳纳米管结构40为可W实现自支撑的碳纳米管结构40,该碳纳米管 结构40包括多个基本沿相同方向排列的碳纳米管。该碳纳米管结构40可W是一碳纳米管 膜或碳纳米管线。请参阅图4及图5,在该碳纳米管结构40中碳纳米管为沿同一方向择优取 向排列。所述择优取向是指在碳纳米管结构40中大多数碳纳米管的整体延伸方向基本朝 同一方向。而且，所述大多数碳纳米管的整体延伸方向基本平行于该碳纳米管结构40的表 面。进一步地，所述碳纳米管结构40中多数碳纳米管是通过范德华力首尾相连。具体地，所 述碳纳米管结构40中基本朝同一方向延伸的大多数碳纳米管中每一碳纳米管与在延伸方 向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连，从而使该碳纳米管结构40能够实现自支撑。 当然，所述碳纳米管结构40中存在少数随机排列的碳纳米管，送些碳纳米管不会对碳纳米 管结构40中大多数碳纳米管的整体取向排列构成明显影响。进一步地，所述碳纳米管结构 40可包括多个连续且定向排列的碳纳米管片段。该多个碳纳米管片段通过范德华力首尾 相连。每一碳纳米管片段包括多个相互平行的碳纳米管，该多个相互平行的碳纳米管通过 范德华力紧密结合。另外，所述碳纳米管结构40中基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管并 非绝对的直线状，可W适当的弯曲；或者并非完全按照延伸方向上排列，可W适当的偏离延 伸方向。因此，不能排除碳纳米管结构40的基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管中并列的 碳纳米管之间可能存在部分接触而部分分离的情况。实际上，该碳纳米管结构40具有较多 间隙，即相邻的碳纳米管之间具有间隙，使该碳纳米管结构40可W具有较好的透明度。然 而，相邻碳纳米管之间接触的部分W及首尾相连的碳纳米管之间连接的部分的范德华力已 经足够维持该碳纳米管结构40整体的自支持性。该碳纳米管结构40的厚度约为0. 5纳米 至100微米，优选为0. 5纳米至10微米。
[0025] 所述自支撑是该碳纳米管结构40不需要大面积的载体支撑，而只要一边或相对 两边提供支撑力即能整体上悬空而保持自身膜状或线状，即将该碳纳米管结构40置于(或 固定于）间隔一定距离设置的两个支撑体上时，位于两个支撑体之间的碳纳米管结构40能 够悬空保持自身膜状或线状。所述自支撑主要通过碳纳米管结构40中存在连续的通过范 德华力首尾相连延伸排列的碳纳米管而实现。
[0026] 所述能够从中拉取碳纳米管结构40的碳纳米管阵列10的制备方法已为众多前案 公开，例如可参阅冯辰等人在2008年8月13日公开的中国专利申请CN101239712A。
[0027] 该代替基底30为固态，具有一表面302,作为设置该碳纳米管阵列10的表面。该 代替基底30可W为硬质基底或柔性基底，如金属、玻璃、石英、娃、二氧化娃、塑料或树脂， 如聚甲基丙帰酸甲醋、聚对苯二甲酸己二醋或聚二甲基娃氧焼（PDMS)。在优选的实施例