包含对准的纳米结构的电路板的制作方法

专利名称：包含对准的纳米结构的电路板的制作方法
技术领域：
本发明涉及电路板，更具体涉及包含对准的纳米结构的电路板。
背景技术：
近来，对基于纳米结构诸如碳纳米管和纳米线的新器件的关注日益增 加。这些使用纳米技术的器件正在用于各种领域例如电子、机械、光学和
生物工程。由于金属氧化物纳米线(例如，ZnO、 ln203、 Fez03等)可具 有比有机导电材料更好的迁移率，所以在柔性电路器件中对作为导电材料 的金属氧化物纳米线受到密切关注。
在电极之间具有由纳米线形成的通道的电路情况下，长度短于通道宽 度的纳米线可在通道中随机地分布。当纳米线在通道中随机分布而没有对 准时，电路的接触电阻可增加并且电路的电迁移率和导电率可能减小。

发明内容
在一个实施方案中， 一种电路板包括 、在基敗上布置的极性分 子层图案和非极性分子层图案、在基&上布置的第一电极和第二电极、以 及布置在极性分子层图案上并且包括线型纳米结构的 一个或更多个通道。 所述一个或更多个通道可促进将第一电极电连接(electrically couple)至 第二电极。
在另一个实施方案中， 一种电路板包括 、在141上布置的非极 性分子层图案、在基tl上布置的第一电极和第二电极、布置在没有覆盖非 极性分子层图案的基板的暴露区域上并且包含线型纳米结构的 一个或更 多个通道。所述一个或更多个通道可促进将第一电极电连接至第二电极。
在另一个实施方案中， 一种制造电路板的方法包括提供M，在基 板上形成具有线型纳米结构的一个或更多个通道，和在I^1上形成第一电 极和第二电极并且使得所述一个或更多个通道促进第 一 电极电连接至第 二电极。
6提供发明内容从而以简化形式引入概念的选择，所述概念在以下的详 述中进一步说明。发明内容并非意图确定要求保护的主题的关键特征或者 必要特征，也并非意图用作于帮助确定要求保护的主题的范围。


图l是电路板的一个说明性实施方案的透视图。
图2是图1中说明的电路板的平面图(a)和截面图(b)。
图3是用于显示其中在电路板上的电极之间布置单个线型图案的情况 (a)和其中在电路板上的电极之间布置一个或更多个线型图案的情况(b ) 的 一个说明性的实施方案。
图4是电路板的另一个说明实施方案性的透视图。
图5是图4中说明的电路板的平面图(a)和截面图(b)。
图6是电路板的另一个说明性实施方案的示意图。
图7是电路板的又一个说明性实施方案的平面图(a)和截面图(b)。
图8是制造电路板的方法的一个说明性实施方案的流程图。
图9是在基板上形成一个或更多个通道的方法的一个说明性实施方案 的流程图。
图10是在基仗上形成一个或更多个通道的方法的另一个"^兌明性实施 方案的流程图。
图11~16是制造电路板的一个说明性实施方案的平面图(a)和截面 图(b)。
图17~20是制造电路板的另一个说明性实施方案的平面图(a)和截 面图(b)。
具体实施例方式
在以下详细说明中，参考所述附图，所述附图构成所述详细"^兌明的一部分。在附图中，除非上下文另有说明，否则相同的附图标记通常表示相 同的元件。在详细说明、附图和权利要求中的说明性的实施方案不是意图
限制。可以采用其它的实施方案，并且可以^t出其它的改变，而没有脱离 本文提出的主题的精神或范围。可容易地理解，当前公开的元件，如通常 在本发明中所描述和在附图中说明的元件，可以以各种不同的结构来布 置、取代、组合和设计，所有这些显然是可预期的并且构成本公开的部分。 也应理解当 一个元件或层被称为在另 一个元件或层"上"或"连接至"另 一个 元件或层时，所述元件或层可以是直接在另 一个元件或层上或者直接连接 至另一个元件或层，或也可存在中间元件或层。
图l是电路板ioo的一个说明性实施方案的透视图。图2例如提供电
路板100的平面图(a)和截面图(b)。示例性截面图(b)是沿着示例性 平面图(a)中的线A-A，截取的。参考图1和2，电路板100包括 111、第一电极112、第二电极113、极性分子层图案120、非极性分子层 图案121和包含线型纳米结构114的通道130。基板111可以包括但不限 于以下141:金属(例如，金、铝)141、半导体(例如，硅、绝缘体上 硅) 、玻璃J^或者氧化物(例如，Si02) 。
在基板111上布置极性分子层图案120和非极性分子层图案121。基 板111的上表面可分为极性分子层图案120的区域和非极性分子层图案121 的区域。
在基敗111上布置第一电极112和第二电极113。第一电极112和第二 电极113可以是由例如金属或掺杂多晶硅所形成的导体。第一电极112和 第二电极113均可具有单层结构或具有金层122和把层123的多层结构， 如图2所示。
在一个实施方案中，极性分子层图案120可包括一个或更多个线型图 案。在一个实施例中，极性分子层图案120可包括与非极性分子层图案121 交替布置的一个或更多个线型图案。所述一个或更多个线型图案可彼此平 行地布置在第一电极112和第二电极113之间。线型图案例如可具有各自 的宽度(w )。在极性分子层图案120的线型图案之间可以布置非极性分子 层图案121。线型图案的宽度(w)可以是例如几个纳米(nm)至几个微 米(Hm)。使用微制造工艺例如光刻或电子束蚀刻可制造具有这种宽度的 线型图案。为了使得线型纳米结构114在线型图案的纵向(L)上对准， 例如，可根据线型纳米结构114的长度选择线型图案的宽度(w)。随着线型图案的宽度对线型纳米结构114的平均长度的比例变小，可提高线型纳 米结构114在线型纳米结构114的纵向(L)上对准的可能性。例如，线 型图案的宽度(w)可以小于线型纳米结构114的平均长度的1/2。在某些 实施方案中，在电路板100上形成的线型图案的宽度可彼此相等或不同。
如图1和2所示，在一个实施方案中，在极性分子层图案120的线型 图案上的线型纳米结构114可形成通道130并且将第一电极112电连接或 耦合至第二电极113。线型纳米结构114可通过力例如静电吸引力粘附于 极性分子层图案120的表面。此外，线型纳米结构114可基本上限制在极 性分子层图案120的一个或更多个线型图案的内部。基本上限制在一个或 更多个线型图案内部例如意味着甚至是附着于极性分子层图案120的线型 纳米结构114的个体的一部分也不#^相邻非极性分子层图案121的区域， 相反，线型纳米结构114的个体几乎全部位于极性分子层图案120的一个 或更多个线型图案的内部。
在一个实施方案中，极性分子层图案120根据其使用的材料可带有正 电或负电。当氧化物纳米结构用作线型纳米结构114的一个实例时，氧化 物纳米结构可通常具有正或负的表面电荷-例如，氧化锌(ZnO)纳米线 可具有正的表面电荷，氧化钒(v2o5)纳米线可具有负的表面电荷。当在 极性分子图案120上^供具有正或负的表面电荷的氧化物纳米结构时，氧 化物纳米结构可通过氧化物纳米结构和极性分子层图案120之间的静电相 互作用而粘附于极性分子层图案120的表面。
在一个实施方案中，当基板lll由金形成时，极性分子层图案120可 以是例如具有包含羧基末端(-COOH/-COO—)的化合物的自组装单层 (SAM)。在此情况下，极性分子层图案120可带有负电荷。具有g末 端的化合物可以是例如16-巯基十六烷基酸(MHA)。在另一个实施方案 中，当基板lll由金形成时，极性分子层图案120可以是例如具有包含氨 基末端(-NH2/-NH3+)的化合物或2-巯基咪唑(2-MI)的SAM。在此情 况下，极性分子层图案120可带有正电。具有JL&末端的化合物可以是例 如半胱胺。在还另一个实施方案中，当基板lll由二氧化硅(Si02)形成 时，极性分子层图案120可以是例如具有氨丙基三乙ltJJ^烷(APTES) 的SAM。在此情况下，极性分子层图案120可带有正电。
非极性分子层图案121例如可不带有正或负电，而可以是中性的。因 此，氧化物纳米结构可不附着于非极性分子层图案121。即使当氧化物纳米结构附着于非极性分子层图案121时，但与附着于极性分子层图案120 的氧化物纳米结构相比，附着于非极性分子层图案121的氧化物纳米结构 可相对容易地从非极性分子层图案121分离。非极性分子层图案121可以 是例如具有包含甲基末端的化合物的SAM。在一个实施方案中，当J4！ 111由金形成时，用于形成非极性分子层图案121的适合的材料可以是例 如硫醇化合物如1-十八烷硫醇(ODT )。在另一个实施方案中，当勤Llll 由二氧化硅、硅或铝形成时，用于形成非极性分子层图案121的适合的材 料可以是例如硅烷化合物如十八烷基三氯硅烷(OTS )、十八烷基三曱H^ 硅烷(OTMS)或十八烷基三乙氧基硅烷(OTE)。极性分子层图案120 和非极性分子层图案121可通过例如蘸笔纳米蚀刻(DPN)方法、^t接触 印刷法(nCP)或光刻法形成。
在一个实施方案中，通道130可包括线型纳米结构114。通道130中 的通道例如可在极性分子层图案120的线型图案上形成并且可促进第一电 极112电耦合或连接至第二电极113。每个通道130可具有至少一个线型 纳米结构114。
如图所示，线型纳米结构114连接至第一电极112和第二电极113。连 接线型纳米结构114至第一电极112和第二电极113不限于其中每个线型 纳米结构114直接连接至第一电极112和第二电极113的情况。详细地， 纳米结构114的一个线型纳米结构的一部分可电连接至第一电极112,纳 米结构114的另一个线型纳米结构的一部分可电连接至第二电极113， 一 个线型纳米结构和另一个线型纳米结构可彼此电连接。此外，线型纳米结 构114的一个线型纳米结构的一部分可电连接至第一电极112，线型纳米 结构114的另一个线型纳米结构的一部分可电连接至第二电极113, —个 线型纳米结构和另一个线型纳米结构可通过线型纳米结构114的其他一个 线型纳米结构来波此电连接。
在一个实施方案中，线型纳米结构114可包>^但不限于纳米管、纳米 线或纳米棒。纳米管例如可以是碳纳米管。纳米线和纳米棒例如可由各种 材料，包括导电聚合物、氧化钒、氧化铟、氧化锌、氧化锡、氧化镉、硅、 锗、氮化镓或其组合所形成。
在一个实施方案中，线型纳米结构114可在极性分子层图案120的一 个或更多个线型图案的纵向L上对准。线型纳米结构114在纵向L上的对 准并不表示所有的线型纳米结构114在纵向L上对准。线型纳米结构114在纵向L上的对准不包括其中线型纳米结构114任意布置的情况。线型纳 米结构114在纵向L上的对准可表示线型纳米结构114在纵向L上有意地 对准。例如，当相对于纵向L具有45度或更小角度的纳米结构数目是相 对于纵向L具有超过45度角度的纳米结构数目的至少两倍时，可确定线 型纳米结构114在纵向L上对准。当线型纳米结构114在纵向L上对准时， 与其中线型纳米结构114任意布置的情况相比，第一电极112和第二电极 113之间的电阻可减小。以下将参考图3对此进行描述。
在一个实施方案中，线型纳米结构114可用作用于将第一电极112电 连接至第二电极113的导电线。例如，线型纳米结构114可用于DNA传 感器或晶体管。
电路板100不必包括在基板111中形成的闭合电路。即，电路板100 可包括在^41111上形成的第一电极112、第二电极113、以及电连接第一 和第二电极的线型纳米结构114而无闭合电路。
图3是显示其中在电路板上电极312和313之间布置单个线型图案的 情况(a)和其中在电路板上电极312和313之间布置一个或更多个线型图 案的情况(b)的一个说明性的实施方案。参考图3的(a)，在一个实施 方案中，在基板(未显示)上布置极性分子层图案320和非极性分子层图 案321。当极性分子层图案320例如由宽度为(W)的单一线型图案形成 并且布置在第一电极312和第二电极313之间时，线型纳米结构314在极 性分子层图案320上随机分布。例如当宽度(W)大于线型纳米结构314 的平均长度时，线型纳米结构314可能没有对准。因此，当电子从第一电 极312开始直至电子到达第二电极313时，作为电荷载流子的电子将可能 通过大量的结。上述结指的是在线型纳米结构314之间形成的结。随着结 的数量的增加，在由线型纳米结构314形成的通道中的电子迁移率和传导 率会劣化。
同时，参考图3(b),在一个实施方案中，在基仗(未显示)上布置 极性分子层图案120和非极性分子层图案121。当在第一电极112和第二 电极113之间布置具有一个或更多个线型图案的极性分子层图案120时， 所述一个或更多个线型图案的宽度小于图3(a)中的线型图案的宽度，例 如，在线型图案上布置的线型纳米结构114可在线型图案的纵向上对准。
在一个实施方案中，如图3(a)和(b)所示，在第一电极112和第二电极113之间彼此平行地布置具有宽度wl、 w2、 w3和w4的线型图案， 线型图案宽度的总和等于或小于在图3(a)中说明的线型图案的宽度(即， wl+w2+w3+w4^W， wl w4可彼此相等或不同)。在此情况下，图3(b) 中显示的线型图案可具有比图3 (a)中显示的线型图案相对较窄的宽度。 因此，在一个实施方案中，较窄的线型图案可导致线型纳米结构114沿较 窄的线型图案更加对准。因此，采用窄的线型图案，当电子从第一电极112 开始直至电子到达第二电极113时，作为电荷载流子的电子可通过较小数 量的(即较少)的结。由于结的数目减小，例如，在由线型纳米结构114 形成的通道中的电子迁移率和导电率可得到改善。
虽然在图1~4中显示在电路板上形成四个通道，但是可形成多于或少 于四个通道。例如，可确定通道的数目以保持电极112和113之间的电阻 值在多个通道的情况下小于在单个通道的情况下。在此情况下，多个通道 的宽度的总和可等于或小于单一通道的宽度。
图4是电路板的另一个说明实施方案性的透视图。图5是图4中说明 的电路板的平面图(a)和截面图(b)。截面图是沿着平面图中的线A-A， 截取的。参考图4和5，电路板400包括ljtl411、第一电极412、第二电 极413、非极性分子层图案421和具有线型纳米结构414的通道430。
基板4U可以是金属(例如，金、铝)基板、半导体(例如，硅、绝 缘体上硅) 、玻璃J4l或氧化物(例如Si02)基板。在M411上布 置非极性分子层图案421。
411的上表面可分为基fel 411的暴露区域 和非极性分子层图案421的区域。即，基板411的暴露区域表示没有覆盖 非极性分子层图案421的区域。
在141 411上布置第一电极412和第二电极413。第一电极412和第 二电极413可以是由例如金属或者掺杂多晶硅所形成的导体。每个第一电 极412和第二电极413均可具有单层结构或具有如图5所示的具有金层422 和钯层423的多层结构。
在一个实施例中，基tl411的暴露区域可包括一个或更多个与非极性 分子层图案421交替布置的线型图案。可在第一电极412和第二电极413 之间彼此平行地布置线型图案。线型图案例如可具有各自的宽度(w)。例 如，在线型图案之间可布置非极性分子层图案421。线型图案的宽度(w) 可以是例如几个nm至几个nm。使用微制造工艺例如光刻或者电子束蚀
12型纳米结构414，可才艮据线型纳米结构414的长度来选择线型图案的宽 度(w)。随着线型图案的宽度对线型纳米结构414的平均长度的比例变小， 例如，可提高线型纳米结构114在每个线型图案的纵向(L)上对准的可 能性。例如，线型图案的宽度(w)可以小于线型纳米结构414的平均长 度的1/2。在某些实施方案中，在电路板400上形成的线型图案的宽度可 彼此相等或不同。
如图4和5所示，在一个实施方案中，在基^4U的暴露区域的线型 图案上的线型纳米结构414形成通道430并且将第一电极412电连接或连 接至第二电极413。线型纳米结构414可通过力例如静电吸引力粘附于基 板411的暴露区域。此外，线型纳米结构414可限制在141411的暴露区 域的一个或更多个线型图案内部。例如，限制在一个或更多个线型图案内 部意味着即^A附着于基&411的暴露区域的线型纳米结构414的每个个 体的一部分也不^相邻非极性分子层图案421的区域，相反，线型纳米 结构414的每个个体几乎全部位于一个或更多个线型图案的内部。
在一个实施方案中，非极性分子层图案421、多个通道430、线型纳米 结构414和电路板400与参考图1和2描述的非极性分子层图案121、多 个通道130、线型纳米结构114和电路板100基;^目同，因此，为简单起 见省略其详述。如上所述，线型纳米结构414附着于M 411的暴露区域。 基板411的表面被初始极化，使得141411的表面与极性分子层图案120 的行为类似。即，线型纳米结构414可不附着于非极性分子层图案421而 附着于基板411的暴露区域，使得线型纳米结构414可在暴露区域的每一 个线型图案的纵向上对准。
通过使线型图案的宽度变窄，可减小电极412和413之间的电阻值。 如图4和5所示，例如，具有相对窄的宽度的多个线型图案可改善线型纳 米结构414的对准。即使线型图案的宽度总和等于单一线型图案的宽度， 也可减小电极412和413之间的电阻值。例如，可确定多个通道430以保 持电极412和413之间的电阻值在多个通道430的情况下小于在单一通道 的情况下。在此情况下，通道430的宽度的总和可等于或小于单一通道的 宽度。
图6是电路板600的另一个说明性实施方案的示意图。和参考图1和 4描述的电路板100和400相同，电路板600包括电极612和613以及包含线型纳米结构614的通道630。通道630可布置在极性分子层图案620 的一个或更多个线型图案上或没有覆盖非极性分子层图案621的141 611 的暴露区域的一个或更多个线型图案上。
在一个实施方案中，电路板600还可包括使得相邻线型图案彼此连接 的至少一个另外的线型图案。参考图6,在该实施例中，除多个通道630 之外，电路板600还可包括使得相邻通道彼此连接的至少一个另外的通道 635。所述至少一个另外的通道635可包含线型纳米结构614。所述至少一 个另外的通道635可与所述多个通道630的两个或更多个相邻通道交叉， 使得至少一个另外的通道635可连接至两个或更多个相邻通道。所述多个 通道630的每一个与所述至少一个另外的通道635之间的角度可以是例如 卯度或更小。
在一个实施方案中，连接电极612和613的通道630可包括线型纳米 结构614的网络。当所述多个通道630的某些通道在电i^板600的制造或 操作过程中中断时，这些缺陷可导致电极612和613之间的电阻增加。然 而，如图6所示，当存在至少一个另外的通道635时，虽然存在这些缺陷， 但是电流可旁通至电连接到至少一个另外的通道635的另一个相邻通道。
图7是电路板的另一个说明性实施方案的平面图(a)和截面图(b)。 截面图是沿着平面图中的线A-A，截取的。和参考图1和4描述的电路板 100和400相同，电路板700包括电极712和713以及包含线型纳米结构 714的多个通道730。如图7所示，多个通道730可布置在极性分子层图案 720上或没有覆盖非极性分子层图案721的Ul 710的暴露区域(未显示) 上。另外的极性分子层图案720，和另外的非极性分子层图案721，布置在多 个通道730上。此外，电连接第一电极712至第二电极713的多个另外的 通道730，可布置在所述另外的极性分子层图案720，上。所述多个另外的通 道730，和所述多个通道730通过其间布置的所述另外的极性分子层图案 720，和所述另外的非极性分子层图案721，来电隔离。为更可靠地电隔离， 绝缘层(未显示)可布置在所述多个通道730的层与所述另外的极性分子 层图案720，和所述另外的非极性分子层图案721，的层之间。所述多个另外 的通道730，包含另外的纳米结构714，。
在某些实施方案中，多个另外的通道可具有包含4吏用上述方法的两个 或更多个堆叠层的多层结构。图7的电路板700具有在多个另外的通道730' 的每一个中对准的线型纳米结构714，，其增加电路^L700的迁移率和导电率。此外，所述多个另外的通道730，是三维形成的，使得可克服由在第一 电极712和第二电极713之间的二维形成的通道所产生的有限空间。
图8是制造电路板的方法的一个说明性实施方案的流程图。以框810 开始，在一个实施方案中，提供用于制造电路板的基板。例如，基&可以 是金属(例如，金、铝)基板、半导体(例如，硅、绝缘体上硅) 、 玻璃M或氧化物(例如Si02)皿。
在框820中，在一个实施方案中，在基板上形成具有线型纳米结构的 多个通道。在此情况下，线型纳米结构的组装可形成通道，并且在基敗上 可形成多个通道。线型纳米结构可包括例如纳米管、纳米线或纳米棒。纳 米管可以是碳纳米管。纳米线和纳米棒可由包括导电聚合物、氧化钒、氧 化铟、氧化锌、氧化锡、氧化镉、硅、锗、氮化镓或其组合的各种材料形 成。当在基板上形成电路时，电路板不必包括闭合电路，而是可在皿上 具有第一电极、第二电极和线型纳米结构而没有闭合电路。
在框830中，在一个实施方案中，在基板上形成第一电极和第二电极 以使得通道电连接第一电极电至第二电极。第一电极和第二电极可以是导 体，并且可接触具有线型纳米结构的通道。结果，制造了电路板。
图9是在基板上形成多个通道的方法的一个说明性实施方案的流程 图。在框821中，在基板上形成极性分子层图案和非极性分子层图案。极 性分子层图案可形成为以具有多个线型图案。极性分子层图案可带有正或 负电，并因此可吸引具有正或负电荷的线型纳米结构。然而，非极性分子 层图案可不带有正或负电，而是可以是中性的。
在框822中，在一个实施方案中，线型纳米结构在极性分子层图案中 自组装以形成多个通道。线型纳米结构可在极性分子层图案的 一个或更多 个线型图案中自组装以形成多个通道。线型纳米结构的表面可带有正或负 电，因此线型纳米结构可在极性分子层中通过静电相互作用进行自组装。 由于线型纳米结构沿极性分子层的一个或更多个线型图案中的线型图案 形成，所以可形成多个具有线型纳米结构的通道。
图10是在基板上形成多个通道的方法的另一个it明性实施方案的流 程图。在框823中，在一个实施方案中，在141上形成非极性分子层图案。 和图9中描述的极性分子层图案相同，其中没有覆盖非极性分子层图案的 区域的M的暴露区域可带有正或负电，并且因此可吸引具有正或负电荷
15的线型纳米结构。然而，非极性分子层图案可不带有正或负电，而是可以 是中性的。
在框824中，在一个实施方案中，线型纳米结构在没有覆盖非极性分 子层图案的基板的暴露区域中进行自组装，使得形成多个通道。线型纳米 结构的表面带有正或负电，因此线型纳米结构可在1^4面的暴露区域中 通过静电相互作用进行自组装。由于线型纳米结构沿暴露的14^面的一 个或更多个线型图案形成，所以可形成多个具有线型纳米结构的通道。
在另一个实施方案中，当通道通过在框822和824中的线型纳米结构 的自组装形成时，在基板上可另外形成连接彼此邻近的通道的至少一个另 外的通道。所述至少一个另外的通道参考图6进行描述。
图11~16是制造电路板的一个说明性实施方案的平面图U)和截面 图(b)。每一个图的截面图(b)沿所述平面图的线A-A，截取。参考图11, 在一个实施方案中，提供J4111U。各种1^L诸如金属(例如，金、铝) 、半导体(例如，硅、绝缘体上硅)^L、玻璃M或氧化物(例如， Si02)基仗可用作基敗llll。
参考图12,在一个实施方案中，在基板1111上形成极性分子层图案 1120和非极性分子层图案1121。极性分子层图案1120和非极性分子层图 案1121形成之后，基板1111的上表面可分为极性分子层图案1120的区域 和非极性分子层图案1121的区域。极性分子层图案1120可包括与非极性 分子层图案1121交替布置的多个线型图案。在第一电极1112和第二电极 1113之间可彼此平行地布置多个线型图案。
在一个实施方案中，极性分子层图案1120根据其使用的材料可带有正 电或负电。当在极性分子图案1120上提供作为通常具有表面电荷的纳米结 构的一个实施例的氧化物纳米结构时，氧化物纳米结构通过其与极性分子 层图案1120之间的静电相互作用粘附于极性分子层图案1120的表面。在 一个实施方案中，当14lllll由金形成时，极性分子层图案1120可以是 例如具有包含g末端(-COOH/-COO-)的化合物的自组装单层(SAM )。 在此情况下，极性分子层图案1120可带有负电。具有g末端的化合物可 以是例如16-巯基十六烷酸(MHA)。在另一个实施方案中，当基板1111 由金形成时，极性分子层图案1120可以是例如具有包含氨基末端 (-NH2/-NH3+)的化合物的SAM或具有2画巯基咪哇(2画MI)的SAM。在此情况下，极性分子层图案1120可带有正电。具有M末端的化合物可以 是例如半胱胺。在另一个实施方案中，当基tlllll由二氧化硅(Si02)形 成时，极性分子层图案1120可以是例如具有氨丙基三乙HJJ^烷(APTES ) 的SAM。在此情况下，极性分子层图案1120可带有正电。
在一个实施方案中，非极性分子层图案1121可不带有正或负电，而可 以是中性的。因此，氧化物纳米结构可不附着于非极性分子层图案1121。 即使当氧化物纳米结构附着于非极性分子层图案1121时，但与附着于极性 分子层图案1120的氧化物纳米结构相比，附着于非极性分子层图案1121 的氧化物纳米结构可相对容易地从非极性分子层图案1121分离。非极性分 子层图案1121可以是例如具有包含曱基末端的化合物的SAM。在一个实 施方案中，当基板llll由金形成时，用于形成非极性分子层图案1121的 适合的材料可以是硫醇化合物诸如1-十八烷基琉醇(ODT)。在另一个实 施方案中，当基板llll由二氧化硅、硅或铝形成时，用于形成非极性分子 层图案1121的适合的材料可以是例如硅烷化合物如十八烷基三氯硅烷 (OTS)、十八烷基三曱氧基珪烷(OTMS)或十八烷基三乙氧基珪烷 (OTE )。极性分子层图案1120和非极性分子层图案1121可通过例如蘸笔 纳米蚀刻(DPN)方法、^t接触印刷法(nCP )或光刻法形成。
参考图13,在一个实施方案中，线型纳米结构1114在极性分子层图 案1120中进行自组装。在一个实施方案中，如图14所示，通过在包含线 型纳米结构1114的溶液1130中浸渍基^ 1111,可在极性分子层图案1120 中自组装线型纳米结构1114。在另一个实施方案中，如图15所示，通过 在包含线型纳米结构1114的溶液1130中浸渍基^L 1111并且在溶液1130 和基板1111之间施加偏压，在极性分子层图案1120中可自组装线型纳米 结构1H4。在一个实施例中，当在溶液1130和基仗1111之间施加偏压时， 可以以改善的速度在极性分子层图案1120中自组装线型纳米结构1114。 例如，当对其中形成带有负电的极性分子层图案1120的a 1111施加负 (-)偏压时，可以以较高的速度在极性分子层图案1120中自组装带有正 电的线型纳米结构1114的至少一个纳米结构。当对其中形成带有正电的极 性分子层图案1120的基板1111施加正(+ )偏压时，可以以较高的速度在 极性分子层图案1120中自组装带有负电的线型纳米结构1114的至少一个 纳米结构。
包含线型纳米结构1114的溶液1130例如碳纳米管可通it^t置碳纳米
17管进入1,2-二氯苯并且向其施加超声波来形成。此外，包含纳米线的溶液可通过将纳米线放入去离子水或有机溶剂中并且向其施加超声波来形成。
即使线型纳米结构1114本身不是氧化物，它们的表面在空气中可被氧化然后带有正电或负电。因此，当J411111浸于包含上述带电的线型纳米结构1114的溶液1130中时，线型纳米结构1114可由于极性分子层图案1120和线型纳米结构1114之间的静电相互作用而吸附到极性分子层图案1120上。
线型纳米结构1114和极性分子层图案1120之间的静电相互作用可以是电荷-电荷相互作用或范德华力如偶极驱动力。在一个实施方案中，氧化锌(ZnO)由于氧空位的存在而显示出正电荷，4吏得由氧化锌形成的纳米结构可强烈地吸附到带有负电的极性分子层图案1120的表面上。在另一个实施方案中，氧化钒(v2o5)显示出负电荷，使其可吸附到带有正电的极性分子层图案1120的表面上。在另一个实施方案中，碳纳米管可不仅吸附到带有正电的极性分子层图案1120的表面上而且可吸附到带有负电的极性分子层图案1120的表面上。
参考图16，在一个实施方案中，在极性分子层图案1120上形成第一电极1112和第二电极1113。第一电极1112和第二电极1113可以是导体，并且可以是例如金属如铝(Al)、把(Pd)、钛(Ti)或金(Au)或掺杂多晶硅。第一电极1112和第二电极1113均可具有单层结构或多层结构(例如，Au/Pd或Au/Ti )。如图16所示，例如，第一电极1112和第二电极1113均可具有多层结构，所述多层结构具有金(Au )层1122和钯(Pd )层1123。通过例如光刻工艺和剥离(lift-off)工艺可进行第一电极1112和第二电极1113的图案化。参考图12~16,在一个实施方案中，形成第一电极1112和第二电极1113之前，将线型纳米结构1114附着于极性分子层图案1120。或者，形成第一电极1112和第二电极1113之后，线型纳米结构1114可附着于极性分子层图案1120。当线型纳米结构1114在极性分子层图案1120中进行自组装时，线型纳米结构1114可在极性分子层图案1120的线型图案的纵向(L)上对准。例如，由于线型图案的宽度wl w4较窄，所以可提高线型纳米结构1114在纵向(L)上对准的程度。例如，每一个线型图案的宽度可小于线型纳米结构1114的平均长度的1/2。
图17~20是制造电路板的另一个说明性实施方案的平面图(a)和截面图(b)。每一个图的截面图(b)是沿所述平面图的线A-A，截取的。参考图17，在一个实施方案中，提供Jjtl 1711。各种M诸如金属(例如，金、铝)基板、半导体(例如，硅、绝缘体上硅) 、玻璃141或氧化物(例如，Si02)基&可用作基&1711。
参考图18,在一个实施方案中，在基板1711上形成非极性分子层图案1721。参考图12描述的用于非极性分子层图案1121的各种材料可用于非极性分子层图案1721。在基板1711上形成非极性分子层图案1721过程中，形成非极性分子层图案1721以暴露g 1711的上表面的一部分，如附图所示。没有覆盖非极性分子层图案1721的基板1711的暴露区域可包括与非极性分子层图案1721交替布置的多个线型图案。可在第 一 电极1712和第二电极1713之间彼此平行地布置线型图案。
参考图19，在一个实施方案中，线型纳米结构1714在基板1711的暴露区域中进行自组装。在一个实施方案中，通过将基板17U浸渍到包含线型纳米结构1714的溶液1730中可在暴露区域中自组装线型纳米结构1714。在另一个实施方案中，通过将基timi浸入包含线型纳米结构1714的溶液1730并且在溶液1730和基仗1711之间施加偏压，可在暴露区域中自组装线型纳米结构1714。由于这种浸渍类似于图14和15中所示的那些，所以将省略其详述。
参考图20，在一个实施方案中，在U11711上形成第一电极1712和第二电极1713。参考图16描述的用于第一电极1112和第二电极1113的各种材料可用于第一电极1712和第二电极1713。在附图中，第一电极1712和第二电极1713均具有金(Au)层1722和钯(Pd)层1723的多层结构。
参考图18~20,在一个实施方案中，在形成第一电极1712和第二电极1713之前，将线型纳米结构1714附着于基^ 1711的暴露区域。或者，在形成第一电极1712和第二电极1713之后，线型纳米结构1714可附着于基板1711的暴露区域。当在暴露区域中自组装线型纳米结构1714时，线型纳米结构1714可在暴露区域的线型图案的纵向(L)上对准。例如，由于线型图案的宽度wl~w4较窄，所以可提高线型纳米结构1714在纵向(L)上对准的程度。例如，每个线型图案的宽度可小于线型纳米结构1714的平均长度的1/2。
在一个实施方案中，线型纳米结构1714附着于其中未形成非极性分子层图案1721的基仗1711的区域。基仗17H的表面被自然极化，使得其可以类似于极性分子层图案1720起作用。即，线型纳米结构1714可不附着于非极性分子层图案1720而附着于基板1711的暴露区域，并且在暴露区域的线型图案的纵向上对准。
由上所述，应该理解，为了说明的目的，在本文中已经描述本公开的各种实施方案，并且可做出各种改变而没有脱离本公开的范围和精神。因此，本文中公开的各种实施方案并非意图限制，真正的范围和精神由所附权利要求所表示。
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权利要求
1.一种电路板，包括基板；在所述基板上布置的极性分子层图案和非极性分子层图案；在所述基板上布置的第一电极和第二电极；和在所述极性分子层图案上布置的一个或更多个通道，所述一个或更多个通道包含线型纳米结构，其中所述一个或更多个通道促进第一电极电连接至第二电极。
2. 根据权利要求l所述的电路板，其中所述极性分子层图案是具有包含 M末端或氛基末端的化合物的单分子层图案。
3. 根据权利要求l所述的电路板，其中所述非极性分子层图案是具有包 含甲基末端的化合物的单分子层图案。
4. 根据权利要求1所述的电路板，其中所述线型纳米结构包括纳米管、 纳米线或纳米棒中的一种。
5. 根据权利要求1所述的电路板，其中所述极性分子层图案包括与所述 非极性分子层图案交替布置的 一个或更多个线型图案。
6. 根据权利要求5所述的电路板，其中所述线型纳米结构基本上限制在 所述一个或更多个线型图案内部。
7. 根据权利要求5所述的电路板，其中所述线型纳米结构在所述一个或 更多个线型图案的纵向上对准。
8. 根据权利要求5所述的电路板，其中所述一个或更多个线型图案中的 线型图案的宽度小于所述线型纳米结构的平均长度的1/2。
9. 根据权利要求l所述的电路板，其中所述一个或更多个通道包括包含 一定数目的通道的所述一个或更多个通道，所述数目基于保持所述第一电 极和所述第二电极之间的电阻值来确定。
10. 根据权利要求5所述的电路板，还包括包含彼此相邻的至少两个线型图案的所述一个或更多个线型图案； 用于使所勤目邻线型图案彼此连接的至少一个另外的线型图案；和 在所述至少一个另外的线型图案上布置的至少一个另外的通道。
11. 根据权利要求1所述的电路板，还包括在所述一个或更多个通道上布置的另外的极性分子层图案和另外的非 极性分子层图案；和在所述另外的极性分子层图案上布置并且使所述第一电极电连接至所 述第二电极的 一个或更多个另外的通道。
12. —种电i^板，包括 狄在所述基板上布置的非极性分子层图案；在所述基敗上布置的第一电极和第二电极；和布置在没有由所述非极性分子层图案覆盖的所述基板的暴露区域上的 一个或更多个通道，所述一个或更多个通道包含线型纳米结构，其中所述一个或更多个通道促进所述第一电极电连接至所述第二电极。
13. 根据权利要求12所述的电路板，其中所述线型纳米结构包括纳米管、 纳米线或纳米棒中的一种。
14. 根据权利要求12所述的电路板，其中所述非极性分子层图案是具有包 含甲基末端的化合物的单分子层图案。
15. 根据权利要求12所述的电路板，其中没有由所述非极性分子层图案覆 盖的所述基板的暴露区域具有与所述非极性分子层图案交替布置的一个 或更多个线型图案。
16. 根据权利要求15所述的电路板，其中所述线型纳米结构基本上限制在 所述一个或更多个线型图案内部。
17. 根据权利要求15所述的电路板，其中所述线型纳米结构在所述一个或 更多个线型图案的纵向上对准。
18. 根据权利要求15所述的电路板，其中所述一个或更多个线型图案中的 钱型图案的宽度小于所述线型纳米结构的平均长度的1/2。
19. 根据权利要求12所述的电路板，其中所述一个或更多个通道包括包含 一定数目的通道的所述一个或更多个通道，所述数目基于保持所述第一电 极和所述第二电极之间的电阻值来确定。
20. 根据权利要求15所述的电路板，还包括包^^彼此相邻的至少两个线型图案的所述一个或更多个线型图案； 用于使所勤目邻线型图案彼此连接的至少一个另外的线型图案；和 在所述至少一个另外的线型图案上布置的至少一个另外的通道。
21. 根据权利要求12所述的电路板，还包括在所述一个或更多个通道上布置的另外的极性分子层图案和另外的非 极性分子层图案；和在所述另外的极性分子层图案上布置并且电连接所述第 一 电极和所述 第二电极的一个或更多个另外的通道。
22. —种制造电路板的方法，包括: 提供絲；在所述基&上形成包含线型纳米结构的多个通道；和在所述基板上形成第一电极和第二电极，并且使得所述多个通道促进 所述第一电极电连接至所述第二电极。
23. 根据权利要求22所述的方法，其中所述线型纳米结构包括纳米管、纳 米线或纳米棒中的一种。
24. 根据权利要求22所述的方法，其中在所述141上形成包含线型纳米结 构的所述多个通道包括在所述基板上形成极性分子层图案和非极性分子层图案；和在所述极性分子层图案中通过自组装所述线型纳米结构形成所述多个 通道。
25. 根据权利要求24所述的方法，其中在所述极性分子层图案中通过自组 装所述线型纳米结构形成所述多个通道包括在包含所述线型纳米结构的 溶液中浸渍所述基板。
26. 根据权利要求25所述的方法，其中在所述极性分子层图案中通过自组 装所述线型纳米结构形成所述多个通道包括在所述溶液和所述^41之间 施加偏压。
27. 根据权利要求22所述的方法，其中在所述基敗上形成包含线型纳米结 构的所述多个通道包括在所述基板上形成非极性分子层图案；和通过在没有由所述非极性分子层图案覆盖的所述基板的暴露区域上自 组装所述线型纳米结构形成所述多个通道。
28. 根据权利要求27所述的方法，其中通it4没有由所述非极性分子层图 案覆盖的所述基板的暴露区域上自组装所述线型纳米结构形成所述多个 通道包括在包含所述线型纳米结构的溶液中浸渍所述1^L。
29. 根据权利要求28所述的方法，其中通过在没有由所述非极性分子层图 案覆盖的所述基板的暴露区域上自组装所述线型纳米结构形成所述多个 通道包括在所述溶液和所述Jjfel之间施加偏压。
全文摘要
一种具有对准的纳米结构的电路板，包括基板，在基板上布置的极性分子层图案和非极性分子层图案；在基板上布置的第一电极和第二电极；以及在极性分子层图案上布置的并且包含线型纳米结构的一个或更多个通道。所述一个或更多个通道促进第一电极电连接至第二电极。
文档编号H05K1/11GK101662883SQ200810180799
公开日2010年3月3日 申请日期2008年12月5日 优先权日2008年8月26日
发明者李敏百, 洪承焄 申请人:首尔大学校产学协力团