本发明属于材料技术领域，更进一步涉及一种用于测量纳米尺度材料/结构中的电子输运性能的电极系统的设计与制备。
背景技术：
近年来，纳米科学技术的发展使人类认识和改造世界的能力得到了进一步提升，已经成为当今世界最重要的新兴科学技术之一，引起了科学界的极大关注。随着材料尺寸的逐渐减小，其光、热、电、磁等性能发生了巨大的变化，为克服材料科学研究中未能解决的问题开辟了新途径。科学技术的发展促使电子器件的微型化趋势日益明显，而电子器件越小，散热越难，这就要求用于传输信号的载流子数目尽量少。载流子数目太少又会使得信噪比减小，从而导致传统的微电子器件达到物理极限。为了研制更节能、更价廉、存储量更大且体积更小的电子器件，当务之急是研究当材料尺寸减小到纳米尺度时，其电子输运性能的变化规律。
在这样的大背景下，对纳米尺度材料的电学性能研究，已经成为解决电子器件微型化的主要突破口之一。然而纳米材料由于尺寸小，通过的电流十分微弱，导致传统测量电流的电极无法测量，或者测量精度不够高。因此，亟待一种能够测量纳米尺度的材料或结构中的电子输运性能的电极系统。但目前该方面的研究尚处于起步阶段，还存在很大的探索空间。
中国人民解放军国防科学技术大学申请的专利技术“带有纳米点阵列的叉指电极及其制备方法和应用”（申请号：201310028330.7，申请公布号：cn103105423a）中公开了一种带有纳米点阵列的叉指电极，该发明首先在玻璃片表面形成单层有序聚苯乙烯纳米球致密排列；然后在其上沉积金属膜，金属膜的沉积厚度低于纳米球高度的1/2，然后除去纳米球得到金属纳米点阵；在金属纳米点阵上沉积金属膜，在金属膜表面上形成光刻胶勾勒的电极图案，再湿法腐蚀，直至金属纳米点阵列重新暴露。然而，该发明涉及的叉指电极制备工艺复杂，较难实现精确的尺寸控制，也无法实现在同一基底上制备不同测量间距的测试电极。
技术实现要素：
在电子器件微型化的大背景下，需要进一步研究纳米尺度材料/结构的电子输运性能。然而当前的研究测量技术无法满足要求，因此我们设计发明出一种能够测量纳米尺度材料/结构的电子输运性能的电极系统。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种复式嵌套的叉指电极系统，电极系统整体示意图如图1所示；所述电极系统以长条状金属叉指电极阵列d4为主体，在叉指电极上可控制备具有精细结构的三角形金属电极d5。
进一步的，上述测试电极在正方形sio2/si基底上制备，sio2/si基底的尺寸为3.5×3.5mm2。
进一步的，在上述正方形基底四周分布有20个0.5×0.5mm2的正方形金属电极d1，相邻两个正方形金属电极d1间的距离为100μm，厚度为50nm。这些正方形金属电极主要作用是用于连接测试电极与外部设备。
进一步的，上述相邻两个正方形金属电极d1上各自延伸出一条金属连接线d2，每条金属连接线d2上延伸出一长条状电极d3，长条状电极d3的宽度为20μm。
进一步的，上述长条状电极d3上分布有一列长度和宽度均匀的长方形电极d4，相邻两条电极d3上的长方形电极d4相互穿插，构成一列叉指电极对，共10组。
进一步的，上述每一个长方形电极d4的宽度为0.5μm，厚度为30nm，相邻两个长方形电极d4间距在100μm。
进一步的，上述每一长方形电极d4上制有15个分布均匀的三角形金属电极d5。
进一步的，上述三角形金属电极d5的底边长500nm，高为250nm。
进一步的，上述三角形金属电极d5的水平间距可调控，从而使一对测试电极的垂直间距控制在35nm到350nm之间。
进一步的，上述电极测试系统可实现在同一基底上制备一组具有不同测试间距的电极。
与现有技术相比，本发明通过改进传统的叉指电极结构，在原有电极的基础上制备出具有精细结构的三角形金属电极，可以使得用于测试的电极间隙由原来的微米级缩小到纳米尺度。
本发明采用的主要工艺为现有的成熟的光刻工艺和电子束刻蚀工艺的优化组合。并且，在测试电极与外部设备（如电流放大器等）连接时，可以使用点焊机或低温导电胶连接导线，这样做可以降低对基底上正方形金属片的厚度要求。本发明所述在基底上制备的正方形金属片个数可变，通过改变正方形金属片的个数，进一步改变基底上叉指电极的对数。
本发明所述三角形金属电极之间的垂直距离即测试间距，在35nm到350nm之间可变，并且可以在同一基底上完成10组不同尺寸电极的制备。这种尺寸变化的灵活性，为后续实验带来了极大的便利。
本发明的产品在用于纳米材料/结构的电子输运性能的检测过程中，具有灵敏度高，操作简单，并且充分利用了现有资源和设备，对纳米材料在电子器件方面的应用起到了重要作用。
本发明采用的技术方案具有兼容性好、操作方便、效率高等优点，有望实现批量化大规模生产。
附图说明
图1为本发明的电极系统整体结构的示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
一种如图1所示的本发明涉及的一种测量纳米尺度材料/结构的电子输运性能的电极系统，该电极系统是以正方形sio2/si为基底，基底尺寸为3.5×3.5mm2。
正方形基底上沿四周用光刻技术制备有20个0.5×0.5mm2的正方形金属电极d1，电极厚度为50nm，相邻两个正方形金属电极d1间的距离为100μm，其材料为金。
正方形金属电极d1用于连接外电路与测试电极，与外部电路进行连接时可使用点焊机或低温导电胶；与测试电极的连接是通过在正方形金属电极d1上用光刻技术制备一条金属连接线d2，金属连接线d2上同样用光刻技术制备出一宽度为20μm的长条状电极d3。
长条状金属电极d3上用光刻技术制备出宽度为0.5μm的长方形电极d4，相邻两长条状电极d3上分布的长方形电极d4相互交错构成一列叉指电极对，如图1所示。
长方形电极d4上分布有15个均匀的三角形金属电极d5，该三角形金属电极d5是通过电子束刻蚀技术在上述已做好的叉指电极上制备的，三角形金属电极d5的底边长为500nm，高为250nm。相邻两三角形金属电极d5的水平间距可调节，从而改变两三角形金属电极垂直方向的距离。工作时，将待测样品置于三角形金属电极d5之间，通过同时测量若干对三角形金属电极间的电学信号，再通过外部电路的放大分析等，得到纳米尺度材料/结构的电子输运特性。