一种用于制备线形结构侧向电极的定位装置

1.本发明属于先进制造技术领域，涉及一种用于制备线形结构侧向电极的定位装置。


背景技术：

2.微纳线形结构因具有高延展性、大比表面积等突出性能，在生物医疗、组织工程、新能源、微纳传感器、柔性显示等多个领域得到了广泛的应用。微纳线形结构要实现功能化，微纳线形结构上的电极至关重要。例如，阵列线性结构两端电极、阵列线性结构表面电极。这些微纳线形结构电极的制备装置发挥了重要的作用。
3.磁控溅射、蒸镀等方法制备金属电极灵活可控、制备周期短、靶材选择范围广，制备出的电极厚度均匀、致密性高、易于掺杂改性，因此被大量应用。磁控溅射、蒸镀等方法多适用于大面积电极的制备，针对特殊结构、特殊尺寸的电极，需要借助特定的辅助装置。
4.采用上述方法制备微纳线形结构侧向电极，同样需要借助辅助装置，掩模版辅助是可行思路，然而，线形结构与掩模版的位置关系是制备侧向电极的关键，不仅影响侧向电极的尺寸，还影响侧向电极的均匀性及一致性。目前，微纳结构的转移与定位多采用昂贵的微操作平台或原子力显微镜，面临步骤复杂、周期长等难题。


技术实现要素：

5.本发明为了克服上述挑战，发明了一种用于制备线形结构侧向电极的定位装置。利用光沿直线传播原理，借助双光源调整线形结构与掩模的位置，实现线形结构与掩模缝隙中心对称。首先负压吸附转移线形结构至掩模缝隙周围，打开双光源，并借助定位挡板、微位移平台、探针不断移动线形结构，通过底部光线明暗度判断线形结构在掩模上的位置，最终实现线形结构在掩模缝隙上的定位。
6.本发明采用的技术方案是：
7.一种用于制备线形结构侧向电极的定位装置，包括水平台、底部光源、掩模、掩模缝隙、透明载物台、定位挡板、微位移平台、探针、摆臂、线形结构、移线吸口、移线腔体、移线位移平台、显微镜和顶部光源；
8.所述的水平台上方固定有透明载物台；所述的掩模放置在透明载物台，掩模上加工有尺寸可调的掩模缝隙；所述的定位挡板固定在透明载物台上方，对称分布在掩模两侧，起到限位掩模的作用；所述的微位移平台固定在定位挡板上，对称分布在掩模两侧，微位移平台的横梁上安装有摆臂，摆臂下方固定有探针，微位移平台可以结合摆臂的运动，实现探针在空间内的微运动；所述的线形结构在探针的推动下，向掩模缝隙中心处移动；
9.所述的移线位移平台横梁上安装有移线腔体；所述的移线吸口密封连接在移线腔体最下方，利用外部气体控制系统，调节移线腔体内气压，使其小于标准大气压；所述的线形结构材质、直径影响移线吸口的尺寸及移线腔体内的气压；所述的移线吸口具有吸附功能，借助移线吸口的负压吸附力，将线形结构吸起，并利用移线位移平台的移动将线形结构
放置掩模上；所述的掩模两侧的定位挡板阻挡线形结构及掩模的位置移动；所述的移线吸口的尺寸与线形结构的材质、直径匹配；
10.所述的底部光源位于透明载物台的下方，底部光源产生的光线透过透明载物台并穿过掩模缝隙；所述的显微镜位于最上端，用于观测记录观察线形结构在掩模的位置，并观察探针与线形结构的位置；所述的顶部光源位于显微镜的一侧，为显微镜提供光；所述的线形结构的直径大于掩模缝隙的宽度；所述的线形结构在移动时，借助显微镜观察掩模缝隙内光线的强弱，当掩模缝隙无底部光源光线穿过时，线形结构的中心与掩模缝隙的中心完全重合，停止探针移动，并将线形结构与掩模缝隙的位置固定；所述的线形结构的电极材料仅可穿过掩模缝隙沉积到线形结构上，形成一条与掩模缝隙等尺寸的电极，被掩模挡住的电极材料不会到达线形结构上；
11.所述的用于制备线形结构侧向电极的定位装置，其特征在于，所述的移线腔体内气压、移线吸口的尺寸由线形结构的材料、力学特性和尺寸决定；所述的线形结构的直径始终大于掩模缝隙的宽度，线形结构上电极尺寸与掩模缝隙的尺寸相同，且掩模缝隙的宽度可以在线调整；所述的线形结构上电极个数由线形结构直径及掩模缝隙的宽度共同决定。
12.本发明的有益效果为：一种用于制备线形结构侧向电极的定位装置，利用光沿直线传播原理，借助双光源调整线形结构与掩模的位置，实现线形结构与掩模缝隙中心对称。首先负压吸附转移线形结构至掩模缝隙周围，打开双光源，并借助定位挡板、微位移平台、探针不断移动线形结构，通过底部光线明暗度判断线形结构在掩模上的位置，最终实现线形结构在掩模缝隙上的定位。此用于制备线形结构侧向电极的定位装置，通过光线明暗度，控制线形结构在掩模上的位置，实现线形结构制备侧向电极时在掩模上位置的定位，实现不同尺寸、不同数量线形结构侧向电极的制备，该定位装置结构简单、易于操作。
附图说明：
13.图1是本发明实施例中的制备线形结构侧向电极的定位装置示意图。
14.图2是本发明实施例中线形结构定位过程的示意图。
15.图3是本发明实施例中线形结构与掩模缝隙的示意图。
16.图中：1包括水平台、2底部光源、3掩模、4掩模缝隙、5透明载物台、6定位挡板、微7位移平台、8探针、9摆臂、10线形结构、11移线吸口、12移线腔体、13移线位移平台、14显微镜、15顶部光源。
具体实施方式
17.以下结合技术方案和附图详细说明本发明的具体实施方式。参见图1至图3。
18.本实施例公开了一种用于制备线形结构侧向电极的定位装置，其特征在于：包括水平台1、底部光源2、掩模3、掩模缝隙4、透明载物台5、定位挡板6、微位移平台7、探针8、摆臂9、线形结构10、移线吸口11、移线腔体12、移线位移平台13、显微镜14和顶部光源15；
19.具体地讲，在本实施例中，水平台1上方固定有pmma材质的透明载物台5；所述的不锈钢掩模3放置在透明载物台5，掩模3上加工有尺寸可调的掩模缝隙4，掩模缝隙4为100nm-0.2mm；所述的定位挡板6固定在透明载物台5上方，对称分布在掩模3两侧，起到限位掩模3的作用；所述的微位移平台7定位精度为100nm-0.02mm，固定在定位挡板6上，对称分布在掩
模3两侧，微位移平台7的横梁上安装有摆臂9，摆臂9下方固定有探针8，微位移平台7可以结合摆臂9的运动，实现探针8在空间内的微运动；所述的线形结构10在探针8的推动下，向掩模缝隙4中心处移动；
20.具体地讲，在本实施例中，移线位移平台13横梁上安装有移线腔体12；所述的移线吸口11密封连接在移线腔体12最下方，移线吸口11直径为100nm-0.2mm；利用外部气体控制系统，调节移线腔体12内气压，气压值为5
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103pa；所述的线形结构10金属、聚合物、金属氧化物等材质、直径都会影响移线吸口11的尺寸及移线腔体12内的气压；所述的移线吸口11具有吸附功能，借助移线吸口11的负压吸附力，将直径为40nm-0.2mm的线形结构10吸起，并利用移线位移平台13的移动将线形结构10放置掩模3上；所述的掩模3两侧的定位挡板6阻挡线形结构10及掩模3的位置移动；所述的移线吸口11的尺寸与线形结构10的材质、直径匹配；
21.具体地讲，在本实施例中，底部光源2位于透明载物台5的下方，底部光源2产生的光线透过透明载物台5并穿过掩模缝隙4，掩模缝隙4的尺寸为30nm-0.18mm；所述的显微镜14位于最上端，用于观测记录观察线形结构10在掩模3中的位置，并观察探针8与线形结构10的位置；所述的顶部光源15位于显微镜14的一侧，为显微镜14提供光；所述的线形结构10的直径大于掩模缝隙4的宽度；所述的线形结构10在移动时，借助显微镜14观察掩模缝隙4内光线的强弱，当掩模缝隙4无底部光源2光线穿过时，线形结构10的中心与掩模缝隙4的中心完全重合，停止探针8移动，并将线形结构10与掩模缝隙4的位置固定；所述的线形结构10的电极材料仅可穿过掩模缝隙4沉积到线形结构10上，形成一条与掩模缝隙4等尺寸的电极，电极尺寸为30nm-0.18mm，被掩模3挡住的电极材料不会到达线形结构10上；
22.具体地讲，在本实施例中，所述的用于制备线形结构侧向电极的定位装置，其特征在于，所述的移线腔体12内气压、移线吸口11的尺寸由线形结构10的材料、力学特性和尺寸决定；所述的线形结构10的直径始终大于掩模缝隙4的宽度，线形结构10上电极尺寸与掩模缝隙4的尺寸相同，且掩模缝隙4的宽度可以在线调整；所述的线形结构10上电极个数由线形结构10直径及掩模缝隙4的宽度共同决定。