一种高自动化程度的碳纳米管组装方法
【专利摘要】本发明涉及一维纳米材料自动化组装技术，特别是高自动化程度的碳纳米管组装技术。其主要内容包括：设计LabVIEW控制程序，配制碳纳米管悬浮液，将极少量的碳纳米管悬浮液滴于金属电极间隙区域并运行LCR测试仪和LabVIEW程序对碳纳米管进行介电电泳组装，电极间隙电阻值随组装碳纳米管数量的增大而减小，且二者存在一定的对应关系；组装过程中由LabVIEW程序和LCR测试仪对间隙电阻进行实时测量，当阻值达到程序设定值时，程序控制LCR测试仪自动停止组装过程，从而实现限定阻值的碳纳米管组装。本发明自动化程度高，目的性强，效率高，为作为功能元器件或互连线的碳纳米管在集成电路和微纳装置中的广泛应用奠定了基础。
【专利说明】一种高自动化程度的碳纳米管组装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及纳米材料组装【技术领域】，尤其涉及一种高自动化程度的碳纳米管组装方法。
【背景技术】
[0002]碳纳米管作为一维纳米材料的典型代表，以其奇特的纳米结构特性和在电学、热学、光学、力学等方面的优越性能而成为新一代纳米电子器件制造的关键材料。组装是碳纳米管在微纳电子和微纳机电系统等众多领域获得应用的前提，碳纳米管的组装是指将作为功能元器件或互连线的碳纳米管集成到芯片或微纳装置所需的位置上。
[0003]目前，在碳纳米管的各种组装方法中，介电电泳法获得了较为普遍的应用。介电电泳法是碳纳米管制备后的独立组装方法，完全脱离于碳纳米管的生长环境，可以组装性能优异但又有特殊制备条件要求的碳纳米管，可以在对碳纳米管进行严格性能筛选后进行。在碳纳米管介电电泳组装过程中，对组装结果影响较大的三个过程参数为外加交变电压幅值(H.ff.Seo, C.S.Han, D.G.Choi, K.S.Kim and Y.H.Lee, Microelectron.Eng.,2005，81,83)、电场作用时间(J.Li, Q.Zhang, N.Peng and Q.Zhu, Appl.Phys.Lett., 2005,86,153116)和碳纳米管悬浮液浓度(Z.Chen, ff.Hu, J.Guo and K.Saito, J.Vac.Sc1.Technol.B，2004，22，776)，其他影响因素包括碳纳米管和介电液的电学性能、外加交变电压频率、电极结构形状及电极间隙大小等。总体来说，增大外加交变电压幅值、电场作用时间和碳纳米管悬浮液浓度都会使组装的碳纳米管数量增多，但就现有文献看，这三个过程参数对组装结果的影响程度没有统一、明确的量化关系，组装结果存在较大的随机性。由于介电电泳组装碳纳米管的影响因素很多，并且这些因素之间存在交互作用，加之一些随机性因素，使得介电电泳法不容易稳定地获得所需的组装结果，且组装后需要使用扫描隧道显微镜等操作繁琐的仪器设备来进行检测。碳纳米管在微电子等领域的实际应用既要求能大量地对碳纳米管进行组装，更要求能实现碳纳米管的单根和小数量组装，特别是对组装后的碳纳米管连接电阻有特定的限制要求，因为连接电阻对碳纳米管器件的性能有着决定性的影响(E.Artukovic, M.Kaempgen, D.S.Hecht, S.Roth, G.Griiiiner.Nano Lett.，2005, 5, 757)。因此，缺乏高自动化程度、满足特定组装要求的组装技术成为阻碍碳纳米管应用的首要因素。
[0004]SuehiiO等人采用介电电泳法大规模地组装碳纳米管。他们将电极封闭于一个腔体内，通过泵的作用使碳纳米管溶液在腔体内流动。在电极的两端施加一定频率和幅值的交流电压，借助阻抗分析仪监测电极之间的电导率(J.Suehiro, G.Zhou andM.Hara,J.Phys.D:Appl.Phys.,2003,36, L109)，该方法用于碳纳米管的大规模组装。Banerjee等人用介电电泳组装时在电路中串联一个很大的电阻，当少量碳纳米管组装成功后，由于电路的闭合，串联的电阻会分担大部分压降，两个电极之间的电压就变得很小而不足以提供碳纳米管进一步组装所需的电场强度，避免了碳纳米管的无限制组装(S.Banerjee，B.E.White, L.Huang, B.J.Rego, S.0brien and 1.P.Herman, J.Vac.Sc1.Technol.B, 2006,24，3173)，但该方法不能稳定地获得所需数量 的碳纳米管组装。已公布的专利:碳纳米管与金属电极的连接处理方法(
【发明者】安立宝, 杨晓霞, 张志明, 张红 申请人:河北联合大学