]第二有机材料可为一相转移催化剂基(phase-transfer catalyst-based)有机化合物，例如，季铵盐或鱗盐。更确切的说，第二有机表面活性剂可为选自下组的一或多种，包括:四辛基溴化铵(tetraoctylammonium bromide)、四乙铵基(tetraethylammonium)、四正丁基溴化铵(tetra-n-butylammonium bromide)、四甲基氯化铵(tetramethylammoniumchloride)、及四丁基氟化铵(tetrabuty lammonium fluoride)。
[0172]图2E显示与通过施加能量而生长的金属纳米粒子240键结的介电有机材料250。介电有机材料250可处于包覆金属纳米粒子240表面或填充金属纳米粒子240之间空隙的状态。介电有机材料250可提供纳米粒子之间的隔离以更加可靠地避免纳米粒子之间的电流流动。
[0173]若在前述动作中已提供了足量的有机表面活性剂，亦即，如果在施加能量之前或期间所施加的有机表面活性剂留在生长后的纳米粒子表面上并提供生长后的纳米粒子之间充分的隔离的话，就不需要额外添加介电有机材料250至生长后的纳米粒子240的表面。换句话说，由于是否使用有机表面活性剂是取决于将形成的纳米粒子尺寸，在金属纳米粒子240形成后形成介电有机材料250的步骤是选择性的(opt1nal)。
[0174]根据本发明第二实施例，介电有机材料250的制造方法及方法中所使用的材料可与本发明第一实施例中所述相同或相似。
[0175]请参照图2E，其详细描述根据本发明第二实施例之制造方法所形成的纳米结构。
[0176]请参照图2E，根据本发明第二实施例的纳米结构可包括:一基板210、形成于基板210之上连接分子224所键结的介电粒子支撑体222、由与连接分子224键结的金属离子所生长而成的金属纳米粒子240。纳米结构也可进一步包括一介电有机材料250，其具有与金属纳米粒子240表面键结的一官能团。
[0177]基板210可包括一表面层214。表面层214可包括一氧化物层。明确的说,基板210的表面层214的非限制性例子可为选自下组的至少一材料层，上述组包括:硅氧化物、铪氧化物、铝氧化物、锆氧化物、钡-钛复合氧化物、钇氧化物、钨氧化物、钽氧化物、锌氧化物、钛氧化物、锡氧化物、钡-锆复合氧化物、氮化硅、氮氧化硅、硅酸锆、及硅酸铪。
[0178]基板210可为一可挠性基板，其可包括具有羟基(-0H)官能团的表面层。可挠性基板可包括选自下组的一种、或由两种或更多所组成之混合物，上述组包括聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate ;PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylenenaphthalate ；PEN)、聚亚酰胺(polyimide ；PI)、聚碳酸酯(polycarbonate ；PC)、聚丙烯(polypropylene ；PP)、三乙酰基纤维素(triacetyl cellulose ；TAC)、聚醚砜(polyethersulfone ;PES)、及聚二甲基娃氧烧(polydimethyl si loxane ;PDMS)。
[0179]介电粒子支撑体222可包括具有选自下组的至少一元素之氧化物粒子，包括:金属、过渡金属、后-过渡金属(post-transit1n metals)、与类金属。介电粒子支撑体222可为具有平均粒径约为10?20nm的粒子。介电粒子支撑体222可为形成在基板210之上的单分子层或多分子层。
[0180]介电粒子支撑体222也可包括选自下组的至少一材料，上述组包括:硅氧化物、铪氧化物、铝氧化物、锆氧化物、钡-钛复合氧化物、钇氧化物、钨氧化物、钽氧化物、锌氧化物、钛氧化物、锡氧化物、钡-锆复合氧化物、氮化硅、氮氧化硅、硅酸锆、硅酸铪、及聚合物。
[0181]连接分子224可为有机单分子。纳米结构可包括由多个与基板210表面键结的连接分子224所形成的连接层。连接层可为一自组装(self-assembled)单分子层，与介电粒子支撑体222的表面自我结合(self-combined)。连接分子224可包括选自下列基团之一官能团，包括:胺基(amine group)、羧基(carboxyl group)、及硫醇基(th1l group)。连接分子224可包括与介电粒子支撑体222表面键结的第一官能团，与金属离子键结的第二官能团，及用来将第一官能团与第二官能团彼此连接的链基(chain groups)。
[0182]金属纳米粒子240选自于下组,包括:金属纳米粒子、金属氧化物纳米粒子、金属氮化物纳米粒子、金属碳化物纳米粒子、及金属间化合物(intermetallic compound)纳米粒子。可通过将金属离子与连接分子224键结，接着生长金属离子，进而生长金属纳米粒子240。
[0183]可根据金属纳米粒子240生长时的所施加的能量条件来控制金属纳米粒子240的尺寸。取决于表面活性剂的提供与否，也可在施加用来生长金属纳米粒子240的能量之前或是期间控制金属纳米粒子240的尺寸。表面活性剂可为一有机表面活性剂，且在金属纳米粒子240生长完成后，表面活性剂可留在金属纳米粒子240的表面上。根据本发明一实施例，当没有使用表面活性剂时，金属纳米粒子240之粒径可约为2.0?3.0nm。根据本发明另一实施例，当使用单一种表面活性剂时，金属纳米粒子240之粒径可约为1.3?1.6nm。又根据本发明另一实施例，当使用多个不同种类的表面活性剂时，金属纳米粒子240之粒径可约为0.5?1.2nm。
[0184]介电有机材料250与生长后的金属纳米粒子240的表面键结。介电有机材料250可避免电流流过金属纳米粒子240。介电有机材料250可包覆金属纳米粒子240的表面,且介电有机材料250可填充在彼此隔离配置的金属纳米粒子240之间的空隙。当在金属纳米粒子240生长(即，还原或形成)前或当纳米粒子在生长时提供表面活性剂给金属离子，表面活性剂会留在金属纳米粒子240的表面。由于表面活性剂可为一介电有机材料，当纳米粒子生长完成后，如果配置好的纳米粒子因为残留的表面活性剂而与彼此绝缘，就可不需要在纳米粒子生长完成后再额外形成介电有机材料250。
[0185]虽然没有显示在附图中，可在由介电有机材料250所包覆的金属纳米粒子240之间形成一额外的介电材料。换句话说，在形成介电有机材料250后,可额外形成无机氧化物材料以更稳定地固定金属纳米粒子240。无机氧化物材料也可在没有介电有机材料250的存在下直接形成。
[0186]金属纳米粒子240可与彼此隔离配置以形成一单分子纳米粒子层。纳米粒子层可包括键结至或包覆金属纳米粒子240表面的介电有机材料(或做为表面活化剂的有机材料)。纳米粒子层可进一步包括一无机氧材料，其填充在被包覆的纳米粒子240之间的空隙。
[0187]根据本发明第二实施例,纳米结构可具有一垂直多堆栈(mult1-stack)结构。换句话说，纳米结构可具有一堆栈结构，其中与连接分子224键结的支撑层220与纳米粒子层重复且交替地堆栈。在下层纳米粒子层与上层支撑层之间，可进一步包括具有能够与连接分子224所键结的介电粒子支撑体222键结之官能团的一介电层。如果形成下层纳米粒子层的介电有机材料250具有能够与上层支撑层键结的官能团，就可不需要形成额外的介电层。简而言之，可基于所使用的介电有机材料250种类来决定是否要形成介电层。
[0188]根据本发明实施例，纳米结构非常微小(fine)、具有均匀的尺寸、且可高密度地制造。还有，由于纳米粒子被介电连接分子所固定，纳米粒子具有优异的物理稳定性。基于这些理由，使用这种纳米结构的应用装置可轻易地缩放比例(scaled)，而当这些应用装置的比例被缩放(scaled)时，这些应用装置仍具有良好的操作稳定性、再现性、及可靠性。
[0189]根据本发明实施例，可通过原位(in-situ)工艺制造纳米结构。因此，生产成本可最小化，且可于短时间内大量生产。
[0190]根据本发明实施例之纳米结构及其制造方法，可通过使用表面活性剂并在纳米粒子生长过程中引发反应的简易工艺来控制纳米粒子的尺寸。简而言之，可制造出具有理想尺寸的纳米粒子，并同时保持应用装置的特性。
[0191]虽然已描述各种实施例以说明本发明之目的，然而对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明的精神和权利要求所界定者的范围内，当可作任意的更动与润饰。
【主权项】
1.一种纳米结构的制造方法，其特征在于，包括: 形成一可挠性基板； 形成多个介电粒子支撑体于该可挠性基板之上，所述介电粒子支撑体键结有多个连接分子; 形成多个金属离子于所述连接分子之上；以及 形成一或多个金属纳米粒子于所述连接分子之上。
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于该形成多个金属离子于所述连接分子之上的步骤包括: 将所述金属离子键结至所述连接分子。
3.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于该形成一或多个金属纳米粒子的步骤包括: 生长与所述连接分子键结的所述金属离子。
4.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于该形成一可挠性基板的步骤包括: 形成能够键结所述连接分子的一表面层于该可挠性基板的一表面上。
5.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于该表面层包括具有一羟基官能团的一有机材料。
6.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于该可挠性基板为一聚合物，其包括选自下组的一种、或两种或更多种所形成的一混合物，包括:聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚亚酰胺、聚碳酸酯、聚丙烯、三乙酰基纤维素、聚醚砜、及聚二甲基硅氧烷。
7.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于该形成一或多个金属纳米粒子的步骤包括: 施加能量至所述金属离子。
8.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，进一步包括: 将一介电有机材料与一无机氧化物的至少之一键结至每一个所述金属纳米粒子的一表面。
9.如权利要求3所述的制造方法，进一步包括: 在形成一或多个金属纳米粒子之前或期间提供一或多种的一有机表面活性剂。
10.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于该有机表面活性剂为一含氮有机材料或一含硫有机材料。
11.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于该有机表面活性剂包括一第一有机材料及不同种类的一第二有机材料； 该第一有机材料为一含氮有机材料或一含硫有机材料；以及 该第二有机材料为一相转移催化剂基有机材料。
12.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于该形成多个介电粒子支撑体于该可挠性基板之上，所述介电粒子支撑体键结有多个连接分子的步骤，包括: 准备一介电粒子支撑体溶液，其由所述介电粒子支撑体、所述连接分子、及一溶剂组成；以及 施加或沉积该介电粒子支撑体溶液至该可挠性基板或施加或沉积该介电粒子支撑体溶液于该可挠性基板上
13.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于所述介电粒子支撑体包括一介电材料，其具有选自下组的至少一元素，包括:过渡金属、后-过渡金属、及类金属。
14.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于所述介电粒子支撑体包括选自下组的至少一种材料，包括:硅氧化物、铪氧化物、铝氧化物、锆氧化物、钡-钛复合氧化物、钇氧化物、钨氧化物、钽氧化物、锌氧化物、钛氧化物、锡氧化物、钡-锆复合氧化物、氮化硅、氮氧化硅、硅酸锆、硅酸铪、及聚合物。
15.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于所述连接分子包括选自下组的一官能团，包括:胺基、羧基、及硫醇基，以与所述金属离子键结。
16.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于该将多个金属离子键结至所述连接分子的步骤包括: 施加一金属前驱物至所述连接分子。
17.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于该将多个金属离子键结至所述连接分子的步骤包括: 施加溶解有金属前驱物的一金属前驱物溶液至所述连接分子所键结的一结构，或提供一气态金属前驱物至所述连接分子所键结的该结构。
18.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于该能量为选自下组的至少一种，包括:热能、化学能、光能、振动能、离子束能、电子束能、及福射能。
19.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于所述金属纳米粒子系由选自下组的一种所形成，包括:金属纳米粒子、金属氧化物纳米粒子、金属氮化物纳米粒子、金属碳化物纳米粒子、及金属间化合物纳米粒子。
20.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于该能量是同时施加至所有的金属离子键结区域。
21.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于该能量是选择性或间歇性地施加以维持一部分的该金属离子免于被粒子化。
22.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于该能量的施加被调整以控制所述金属纳米粒子的一尺寸或密度。
【专利摘要】本发明提供一种纳米结构、其制造方法、及其应用装置，包括：形成一可挠性基板；形成多个介电粒子支撑体(dielectric particle supporters)于可挠性基板之上，形成多个金属离子于连接分子之上；以及形成一或多个金属纳米粒子于连接分子之上。
【IPC分类】B82B3-00, B82Y40-00
【公开号】CN104724669
【申请号】CN201410370882
【发明人】金俊亨
【申请人】Sk新技术株式会社
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2014年7月30日
【公告号】US20150174607