专利名称：用于制造纳米结构的电阻加热器件的制作方法
用于制造纳米结构的电阻加热器件
背景技术：
纳米技术涉及在纳米(即，十亿分之一米)级别上操作和制造材料和器件的技术领域。具有几百纳米或更小尺寸的结构(即，纳米结构)已经引起关注，因为它们可潜在地用于创造出具有广泛应用的许多新器件，这些应用包括光、电和机械应用。可以想象的是， 纳米结构可以用于制造具有期望的光、电和/或机械属性的更小、更轻和/或更强的器件。 当前感兴趣的是在纳米级别上控制材料的属性和结构。已经进行了在纳米结构中操作这些材料并在更复杂的器件中装配这些纳米结构的研究。
图IA示出了加热器件的示意性实施例的透视图。图IB示出了图IA所示的加热器件的示意性实施例沿直线A-A’的截面图。图IC示出了图IA所示的加热器件的示意性实施例沿直线B-B’的截面图。图2示出了用于制造加热器件的方法的示意性实施例的示例流程图。图3A-3F是示出了图2中所示方法的一部分的系列示意图。图4示出了用于制造导电细长结构的方法的示意性实施例的流程图。图5A和5B是示出了图4中所示方法的系列示意图。图6示出了用于制造导电细长结构的方法的另一个示意性实施例的流程图。图7A-7D是示出了图6中所示方法的系列示意图。图8示出了使用加热器件来制造纳米点阵列的方法的示意性实施例的示例流程图。图9A-9C是示出了图8中所示方法的一部分的系列示意图。图10示出了使用加热器件来制造纳米线阵列的方法的示意性实施例的示例流程图。图11A-11E是示出了图10中所示方法的一部分的系列示意图。
具体实施例方式(综述)本公开提供了与加热器件有关的技术。在一个实施例中，加热器件可以包括衬底；置于衬底上的至少一个导电细长结构，其包括至少一个电阻部分，该电阻部分的电导率低于至少一个导电细长结构的剩余部分的电导率；以及置于至少一个导电细长结构的至少一个电阻部分上的至少一个导热柱。上述综述仅是示意性的，并非旨在以任何方式进行限制。除了上文描述的示意性方面、实施例和特征之外，通过参考附图和以下详细描述，其他方面、实施例和特征将会变得更加明显。在以下详细描述中，参考形成该描述一部分的附图。在附图中，类似符号通常表示类似部件，除非上下文另行指明。
具体实施方式
部分、附图和权利要求书中记载的示例性实施例并不是限制性的。在不脱离在此所呈现主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实施例，且可以进行其他改变。应当理解，在此一般性记载以及附图中图示的本公开的各方案可以按照在此明确和隐含公开的多种不同配置来设置、替换、组合、分割和设计。小规模的结构(例如纳米结构)可用于创造出具有广泛应用的许多新器件，但由于其尺寸小而难以制造。本公开中描述的技术采用了一种新颖的加热器件，向分离的纳米尺寸区域进行局部加热。这种局部加热操作在各种纳米结构(例如纳米点阵列和纳米线阵列)的制造中具有广阔应用。图IA示出了加热器件的示意性实施例的透视图。图IB示出了图IA所示的加热器件的示意性实施例沿直线A-A’的截面图。图IC示出了图IA所示的加热器件的示意性实施例沿直线B-B’的截面图。参考图1A-1C，加热器件100可以包括衬底110、位于衬底110上的多个导电细长结构120a-120c(下文统一称为导电细长结构120)以及分别位于导电细长结构120a-120c 上的多个导热柱130a-130c(下文统一称作导热柱130)。在一个实施例中，可以由至少一个耐热材料来制造衬底110。作为非限制示例，衬底110可以由蓝宝石、玻璃或半导体材料(例如硅(Si)、锗(Ge)和砷化镓(GaAs))制成。 在另一个实施例中，衬底110可以由柔性材料(例如弹性材料)制造。该弹性材料的例子包括但不限于聚-二甲基-硅氧烷(PDMS)、聚-三甲基-甲硅烷基-丙炔(PTMSP)、聚乙烯基-三甲基-硅烷(PVTMS)、聚氨基甲酸酯/聚-醚-氨基甲酸酯、天然橡胶、乙烯_丙烯 (二烯)橡胶(EP(D)M)和腈丁二烯橡胶(NBR)。衬底110可以形成为具有多种形状中的任意形状。在一个实施例中，如图1A-1C中所示，衬底110可以形成为具有矩形的形状。在另一个实施例中，衬底110可以形成为具有圆柱状，其中导电细长结构120设置在其侧面上。 例如，衬底110可以包括由非常坚硬的材料(例如半导体材料)制成的圆柱状核芯结构，并且包括由柔性材料(例如弹性材料)制造的至少一个外部结构。该外部结构可以被配置为围绕该圆柱状核芯结构，从而至少部分地或完全地覆盖该圆柱状核芯结构的外表面。在本实施例中，导电细长结构120可以设置在外部结构的上表面上。在一个实施例中，每一个导电细长结构120可以包括至少一个电阻部分(例如，导电细长结构120a-120c中的电阻部分121a_121c)，该电阻部分的电导率低于对应的导电细长结构的剩余部分(例如导电细长结构120a-120c中的剩余部分122a_122c)的电导率。 在下文中，电阻部分121a-121c和剩余部分122a_122c分别统一称作电阻部分121和剩余部分122。当任意一个导电细长结构120连接至外部电源(未示出)(例如电压源或电流源)时，电流可以流过对应的导电细长结构。当电流从中流过时，由于对应的导电细长结构的电阻部分和剩余部分之间的电导率的不同，对应的导电细长结构中的电阻部分可以产生热量。这种现象已知被称作“电阻加热”。在一个实施例中，电阻部分121可以由金属碳化物(例如碳化钛和碳化钼)制成。 剩余部分122可以由电导率高于金属碳化物的至少一种材料制成。在一个实施例中，剩余部分122可以由碳纳米管材料(CNT)制成。CNT可以是具有按规则设置的碳原子的圆柱状材料，其直径在Inm到大约3nm的范围内，并且其高度在大约几纳米至大约几十纳米的范围内。在另一个实施例中，剩余部分122可以由石墨烯制成。石墨烯是由密集地填充在蜂窝状晶体栅格中的Sp2键合碳原子构成的平面薄片。剩余部分122可以包括多层堆叠的石墨烯。例如，剩余部分122可以包括几层至几百层堆叠的石墨烯。在一个实施例中，导热柱130可以分别位于导电细长结构120的电阻部分121上。 在该设置中，每一个导热柱130可以将其下的电阻部分121产生的热量传导至对应的导热柱130的上部。这允许每一个导热柱130对与其接触或接近的任何材料或结构进行局部加热。在一个实施例中，导热柱130可以由具有高导热系数的至少一种材料制成，并且可以具有比电阻部分121的电导率低的电导率。例如，导热柱130可以由导热材料(例如金属(例如氧化铝)、金属碳化物或金属氧化物(例如铟锡氧化物ITO))制成。在一个实施例中，加热器件100可选地还可以包括衬底110上的至少一个绝缘层 (未示出)。在一个实施例中，绝缘层可以设置在导电细长结构120之间。在另一个实施例中，绝缘层可以部分地或完全地覆盖导电细长结构120。绝缘层可以和每一个导电细长结构 120电绝缘，使得每一个导电细长结构120的加热可以单独地由至少一个外部电源来控制。在一个实施例中，衬底110的边长可以在几厘米至几百厘米的范围内。在一个实施例中，每一个导电细长结构120的宽度可以在几十纳米至几百纳米的范围内，并且其长度可以在几微米至几百厘米的范围内。导电细长结构120彼此之间的距离可以在大约50nm 至大约500nm的范围内。应当理解，为了简明起见，图1A-1C示出了具有三个导电细长结构的示意性实施例。导电细长结构120的每一个电阻部分121可以形成为矩形的形状，其边长是大约50nm至大约500nm。在一个实施例中，导热柱130的宽度可以是大约50nm至大约 500nm，并且其高度可以是几十纳米至几百微米。应当理解，结合图1A-1C描述的加热器件100及其组件的结构和材料配置仅表示能够实施加热器件100的多种方式中的几种方式。例如，尽管如图1A-1C所示的加热器件 100可以包括多个导电细长结构120，在一些其他实施例中，加热器件100可以具有一个导电细长结构。此外，尽管如图1A-1C所示，将多个导热柱130设置在每一个导电细长结构 120上，可以在所有的或一部分导电细长结构上设置单个导热柱。如图1A-1C所示，导电细长结构120彼此可以具有相同的长度，并基本上彼此平行地设置。然而，应当理解，每一个导电细长结构120可以具有不同的长度，并且可以按照多种方式中的任意方式来设置。如上文所述，可以通过将每一个导电细长结构120与至少一个外部电源连接而单独地控制每一个导电细长结构120的加热。外部电源可以选择性地向选定的导电细长结构120提供电信号(例如电压信号)，从而对位于选定的导电细长结构120上的导热柱130进行加热，同时保持剩余的导热柱130不被加热。在一些实施例中，加热器件100可以包括具有更短长度的导电细长结构120 (因而位于其上的导热柱130的数目更少)，以使加热器件100的用户能够精细地控制对选定的导热柱130的加热。加热器件100可以用于向分离的纳米尺寸区域的阵列进行加热。该阵列的整体图案可以取决于导电细长结构120和导热柱130在衬底110上的设置方式。导电细长结构120和导热柱130可以通过以下方式来设置与加热器件100要加热的分离的纳米尺寸区域的期望整体图案基本上相对应。参考图2和图3A-3F，下文描述用于制造加热器件的方法的示例实施例。图2示出了用于制造加热器件的方法的示意性实施例的示例流程图。图3A-3F是示出了图2中所示方法的一部分的系列示意图。具体地，图3A是衬底上形成的多个导电细长结构的示意性实施例的截面图。图3B是在衬底和多个导电细长结构上形成的绝缘层的示意性实施例的截面图。图3C是导电细长结构在去除过程后暴露出的部分的示意性实施例的截面图。图3D是通过向导电细长结构的暴露部分提供化学反应物而形成的电阻部分的示意性实施例的截面图。图3E是通过沉积过程分别在电阻部分上形成的导热柱的示意性实施例的截面图。图3F是在去除绝缘层后进一步暴露的导热柱的示意性实施例的截面图。可以准备衬底310 (方框210)。可以通过使用上文段落W020]中描述的任何材料来准备衬底310。至少一个导电细长结构可以形成在衬底310上(方框220)。如图3A中所示，多个导电细长结构320a-320c可以形成在衬底310上。可以使用多种纳米制造技术之一来形成导电细长结构320a-320c。该纳米制造技术的示例包括但不限于(a)层形成/ 蚀刻技术；或(b)液化技术。与方框220中的纳米制造技术有关的技术细节将参考图4、图 5A、图5B、图6和图7A-7D在下文中详细描述。导电细长结构320a-320c中可以形成至少一个电阻部分(方框230)。在一个实施例中，如图3B所示，绝缘层325可以形成在衬底310上以覆盖导电细长结构320a-320c。 绝缘层325可以由绝缘材料(例如硅石、氧化铝和二氧化硅)制成，并且可以通过采用本领域中已知的沉积技术(例如化学气相沉积(CVD)技术)而设置在衬底310上。此外，可以通过采用本领域中已知的掩蔽和干法蚀刻技术(例如，光刻法和等离子蚀刻)对绝缘层325 进行蚀刻。蚀刻部分的界面可以形成为矩形的形状，其边长是大约50nm至大约500nm。如图3C中所示，可以去除绝缘层325的至少一部分，以暴露其下的导电细长结构 320a-320c的至少一部分。可以向导电细长结构320a-320c的暴露部分提供至少一种化学反应物30。化学反应物30可以和导电细长结构320a-320c的暴露部分发生化学反应，并将其转化为具有较低电导率的电阻材料。可以在预先规定的温度下(例如，范围从大约iioo°c至大约1500°C) 提供化学反应物30，以便于化学反应物30和导电细长结构320a-320c的暴露部分之间的反应。相应地，如图3D中所示，电阻部分321a-321c可以形成在导电细长结构320a-320c的暴露部分上。电阻部分321a-321c中的每一个可以具有比至少一个导电细长结构320a-320c 的剩余部分的电导率低的电导率。例如，化学反应物30可以由挥发性金属或非金属卤化物、金属氯化物或挥发性金属或非金属氧化物的材料而制成。在导电细长结构320a-320c由CNT或石墨烯制成的实施例中，化学反应物30可以与CNT或石墨烯材料中的碳原子发生化学反应，并将碳原子转化为碳化物。上述材料中的金属或非金属元素的类型可以取决于要从其获得的电阻材料的类型而变化。例如，氯化钛和氧化钼分别可以用于形成由碳化钛和碳化钼制成的电阻部分 321a-321c。至少一个导热柱可以形成在至少一个导电细长结构320a-320c的电阻部分 321a-321c上(方框230)。在一个实施例中，如图3E中所示，导热材料可以沉积到导电细长结构320a-320c的暴露部分上，在其上形成电阻部分321a_321c以形成导热柱330a-330c。 此外，在另一实施例中，如图3F中所示，可选地去除绝缘层325的至少一部分，以进一步暴露导热柱330a-330c的至少一部分。可以通过使用本领域中已知的沉积技术(例如CVD) 来沉积导热材料。此外，可以通过本领域中的掩蔽和蚀刻技术(例如光刻法和等离子蚀刻) 来去除绝缘层325。图4示出了用于制造导电细长结构的方法的示意性实施例的流程图。图5A和5B 是示出了图4中所示方法的系列示意图。具体地，图5A是沉积在衬底上的由导电材料制成的层的示意性实施例的截面图，而图5B是示出了衬底上形成的导电细长结构的示意图。参考图4和5A，由导电材料制成的层515可以形成在衬底510上(方框410)。在一个实施例中，导电材料可以是CNT材料。可以通过使用多种技术(以下描述其中的两种)将CNT材料沉积在衬底510上。在第一示例中，可以通过将CNT溶液(即，通过将CNT散布到溶剂(例如去离子水、烷属烃或己烷)中而准备的溶液)施加到衬底510 上并烘干衬底510而将CNT材料沉积到衬底510上。可以使用本领域中已知的多种技术将 CNT溶液施加到衬底510上。该技术的示例包括但不限于旋涂和浸涂。在一个实施例中， 可以用表面活性剂或配位体包裹CNT，以使CNT有效地散布到溶剂中。这种可应用的表面活性剂的示例包括但不限于1_十八胺。在使用散布有表面活性剂包裹的CNT的溶液的情况下，可以在氧化环境下对施加有该溶液的衬底510进行加热，以去除附加到CNT的表面活性剂。在第一示例中，在向衬底510施加CNT溶液之前，可以利用至少一种化学材料对衬底510的表面进行功能化，这有助于选择性地将CNT溶液中的金属CNT粘合到衬底510的表面上。这种化学材料的示例包括但不限于苯基端的硅烷。例如，衬底510可以被涂覆氧化物层(例如SiO2层)，然后可以利用上述化学材料对该氧化物层进行功能化。在第二示例中，首先，(a)通过使用水助化学气相沉积(CVD)技术(称作“超级生长”过程)，在衬底510上形成高度为几百微米的垂直排列的CNT丛林膜阵列。然后，(b)其上形成有CNT丛林膜的衬底510被拉入溶液(例如异丙基酒精(IPA)溶液)以水平地重定向垂直排列的CNT，然后通过引入氮气进行烘干。上述过程创建了密集填充的CNT层，其可用于在其上执行的后续光刻和蚀刻过程，以形成导电细长结构。在另一实施例中，导电材料可以是石墨烯。可以通过使用本领域中已知的各种技术将石墨烯材料沉积在衬底510上。例如，可以在金属层(其可以形成在基底结构上)上生长几层至几百层石墨烯，然后将生长的石墨烯层转移到衬底510上。参考图4和5B，可以去除衬底510上的层515的一部分，以在衬底510上形成导电细长结构520a-520c (下文统称为导电细长结构520)(方框520)。可以通过采用本领域中已知的掩蔽和蚀刻技术(例如光刻法和等离子蚀刻)来去除层515的该部分。图6示出了用于制造导电细长结构的方法的另一个示意性实施例的流程图。图 7A-7D是示出了图6中所示方法的一系列示意图。具体地，图7A是置于衬底上的起始结构的示意性实施例的截面图。图7B是置于衬底上的间隔物以及布置该间隔物的导向结构的示意性实施例的截面图。图7C是从起始结构形成的导电细长结构的示意性实施例的截面图。图7D是在去除间隔物和导向结构后的衬底和导电细长结构的示意性实施例的截面图。 在本实施例中，可以使用导向自保护、通过液化(导向-SPEL)技术来形成导电细长结构。参考图6，如图7A中所示，可以在衬底710上准备起始结构715a_715c (下文统称为起始结构715)(方框610)。如图7B中所示，间隔物716a和716b (下文统称为间隔物 716)可以形成在衬底710的两端上(方框620)。如图7B中所示，例如薄板717的导向结构可以形成在间隔物716上(方框630)。如图7C中所示，可以对起始结构715进行加热， 以形成导电细长结构720a-720c (下文统称为导电细长结构720)(方框640)。在一个实施例中，可通过使用特定波长的(例如波长从大约290nm至320nm)脉冲激光器、利用洪流光束(flood beam)或掩蔽光束(masked beam)来加热起始结构715，该洪流光束或掩蔽光束选择性地提供了用于熔化期望的材料的能量，同时保持起始结构715下面和附近的材料处于低温固态。当对起始结构715进行加热时，使其熔化。熔化的起始结构715和导向结构 717之间的相互作用可导致熔化的起始结构715依靠液体表面张力而上升以到达导向结构 717，由此可以形成基本上垂直形成的导电细长结构720。如图7D中所示，可以去除间隔物 716和导向结构717 (方框650)。根据本公开准备的加热器件可以用于制造各种类型的纳米结构(例如，纳米点、 纳米线、纳米管、纳米棒、纳米带、纳米四脚体，等等)及其阵列。图8示出了使用加热器件来制造纳米点阵列的方法的示意性实施例的示例流程图。图9A-9C是示出了图8中所示方法的一部分的系列示意图。具体地，图9A是连接至电源的加热器件的示意性实施例的截面图。图9B是向下按压到位于衬底上的聚合物薄膜上的加热器件的导热柱的示意性实施例的截面图。图9C是在去除薄膜的未固化部分后在衬底上剩余的热固化部分或纳米点的阵列的示意性实施例的截面图。参考图8，加热器件900可以电连接至电源9，对加热器件900的电阻部分中的至少一些进行加热，进而对电阻部分上的至少一个导热柱进行加热(方框810)。如图9A中所示，加热器件900包括衬底910、至少一个导电细长结构(包括具有电阻部分921a和剩余部分922a的导电细长结构920a)以及至少一个导热柱(包括置于电阻部分921a上的导热柱 930a)。在一个实施例中，电源9可以电连接至导电细长结构(例如导电细长结构920a)， 在导电细长结构上设置有要加热的导热柱(例如导热柱930a)。虽然在图9A中仅示出一个电源9，可以使用多于一个的电源。可以额外采用各种开关机制中的至少一种，以选择性地将加热器件中的一些导电细长结构连接至电源。这能够选择性地仅对加热器件中期望的导热柱进行加热。该开关机制在本领域中是公知的，因而无需在这里进行更多描述便可实现。可以放置被加热的导热柱与薄膜相接触，以产生薄膜中的至少一个热固化部分 (图8中的方框820)。如图9B中所示，可以将加热器件900的导热柱(包括导热柱930a) 向下按压到位于衬底970上的聚合物薄膜960上。导热柱(包括导热柱930a)将聚合物薄膜960的至少一部分局部加热至预先规定的温度(例如，从大约200°C到大约300°C的温度)，以形成热固化部分(包括热固化部分961)。虽然在本实施例中将导热柱930a描述为与聚合物薄膜960相接触地放置，应当理解，在其他实施例中，可以将导热柱930a与聚合物薄膜960相邻地放置，或者将导热柱930a放置在聚合物薄膜960附近。此外，取决于加热器件的形状，可以使用多种方式中的任意方式将加热器件按压到薄膜上。虽然在图9B中示出的加热器件900具有矩形的形状，在其他实施例中，加热器件可以具有圆柱状形状，其中导热柱形成在加热器件(例如热滚轮)的外侧部分上。在该实施例中，可以在大的平面薄膜上连续滚动加热器件，从而在其中有序地形成一系列热固化部分。可以去除薄膜的剩余部分，以形成纳米点阵列(纳米点分别对应于薄膜中的热固化部分)(图8中的方框830)。可以通过本领域中已知的方式去除薄膜的剩余部分(即未固化部分)。例如，可以向薄膜施加溶剂，使得该溶剂可以溶解或驱散薄膜的未固化部分。 例如，如图9C中所示，在执行该去除操作后，衬底970上剩余热固化部分或纳米点961的阵列。
图10示出了使用加热器件来制造纳米线阵列的方法的示意性实施例的示例流程图。图11A-11E是示出了图10中所示方法的一部分的系列示意图。图IlA是连接到电源的加热器件的示意性实施例的截面图。图IlB是衬底以及在其上准备的纳米结构催化剂的阵列的示意性实施例的截面图。图IlC是与位于衬底上的纳米结构催化剂相邻地放置的加热器件的导热柱的示意性实施例的截面图。图IlD是在衬底上形成的液体纳米结构催化剂簇的阵列的示意性实施例的截面图。图IlE是分别在液体纳米结构催化剂簇下生长的纳米线阵列的示意性实施例的截面图。参考图10，加热器件1100可以与电源11相连，从而对加热器件的电阻部分中的至少一些以及至少一个导热柱进行加热(方框1010)。如图IlA中所示，加热器件1100包括衬底1110、至少一个导电细长结构(包括具有电阻部分1121a和剩余部分1122a的导电细长结构1120a)以及至少一个导热柱(包括置于电阻部分1121a上的导热柱1130a)。如图IlB中所示，可以在衬底1180上准备至少一种纳米结构催化剂(包括纳米结构催化剂1185的纳米结构催化剂的阵列)(图10中的方框1020)。可以使用本领域中已知的各种技术中的任意技术来准备纳米结构催化剂1185。例如，(a)可以在衬底1180的一部分上形成抗蚀图，以丢弃衬底1180中未被覆盖的其他部分，(b)可以在衬底1180的抗蚀部分和未被覆盖部分上沉积纳米结构催化剂材料，以及(c)从衬底1180上选择性地去除(例如揭去)其上沉积的抗蚀层和纳米结构催化剂材料。虽然图IlB所涉及的实施例在衬底1180上准备纳米结构催化剂(例如纳米结构催化剂1185)的阵列，在一些其他实施例中，可以仅使用覆盖所有或一部分衬底1180的纳米结构催化剂材料层。在一个实施例中，可以使用如下材料作为纳米结构催化剂材料当处于液态时，该材料可以吸收不同材料的水汽，并且会发生被吸收的材料的晶体生长。该纳米结构催化剂材料的示例包括但不限于金属(例如金、铁、钴、银、锰、钼、镓、铝、钛和镍)、氯化物或金属氧化物。如图IlC和IlD中所示，被加热的导热柱(包括导热柱1130a)可以放置在至少一种纳米结构催化剂(例如，图IlC中的包括纳米结构催化剂1185的纳米结构催化剂的阵列)的附近，以由此形成至少一个液体纳米结构催化剂簇(例如，图IlD中的包括液体纳米结构催化剂簇1185的液体纳米催化剂簇的阵列)(图10中的方框1130)。在一些实施例中，可以在上述加热过程之前、期间或之后添加纳米结构前体材料，以降低纳米结构催化剂 1185的熔点。在一个实施例中，含硅材料可以用作该纳米结构前体材料。如图IlE中所示，可以从至少一个液体纳米结构催化剂簇(例如液体纳米结构催化剂簇1185)生长纳米结构(例如，纳米线1195)(图10中的方框1140)。在一个实施例中， 可以通过使用各种催化技术来生长纳米线1195，该催化技术使用一种材料的催化剂来形成不同材料的纳米线。该技术的示例包括但不限于气-固(VS)技术和气-液-固(VLS)技术。例如，可以引入包含气体混合物(例如包括SiH4和H2的气体混合物)的硅(Si)，以在纳米结构催化剂簇1185下生长纳米线1195。当从气体混合物提供Si时，纳米结构催化剂簇1185可以变得Si过度饱和，因而过量的Si可以从纳米结构催化剂簇1185中沉淀出来， 以在纳米结构催化剂簇1185下形成Si纳米线1195。在该生长完成之后，可以去除纳米线 1195上的纳米结构催化剂簇1185。应当理解，根据本公开的加热器件可以用于除了结合附图8、9A_9C、10和11A-11E所描述的纳米结构制造过程之外的其他纳米结构制造过程中。其他应用包括但不限于聚合过程和纳米焊接过程。在聚合示例中，加热器件可以用于选择性地加热聚合物薄膜的一部分，以激活该加热部分中的热激活引发物，其引发加热部分中的聚合。在纳米焊接示例中，加热器件可以用于加热位于多个纳米材料之间的金属粒子，以利用金属粒子来焊接多个纳米材料。本领域的技术人员将会理解，针对这里公开的这些和其他过程和方法，该过程和方法中执行的功能可以以不同的顺序而实现。此外，概述的步骤和操作仅作为示例而提供， 而且这些步骤和操作中的一些可以是可选的、可以组合为更少的步骤和操作或扩展为附加步骤和操作，而不会背离所公开的实施例的本质。本公开不限于在本申请中描述的具体示例，这些具体示例意在说明不同方案。本领域技术人员清楚，不脱离本公开的精神和范围，可以做出许多修改和变型。本领域技术人员根据之前的描述，除了在此所列举的方法和装置之外，还可以想到本公开范围内功能上等价的其他方法和装置。这种修改和变型应落在所附权利要求的范围内。本公开应当由所附权利要求的术语及其等价描述的整个范围来限定。应当理解，本公开不限于具体方法、试齐U、化合物组成或生物系统，这些都是可以改变的。还应理解，这里所使用的术语仅用于描述具体示例的目的，而不应被认为是限制性的。至于本文中任何关于多数和/或单数术语的使用，本领域技术人员可以从多数形式转换为单数形式，和/或从单数形式转换为多数形式，以适合具体环境和应用。为清楚起见，在此明确声明单数形式/多数形式可互换。本领域技术人员应当理解，一般而言，所使用的术语，特别是所附权利要求中(例如，在所附权利要求的主体部分中)使用的术语，一般地应理解为“开放”术语(例如，术语 “包括”应解释为“包括但不限于”，术语“具有”应解释为“至少具有”等)。本领域技术人员还应理解，如果意在所引入的权利要求中标明具体数目，则这种意图将在该权利要求中明确指出，而在没有这种明确标明的情况下，则不存在这种意图。例如，为帮助理解，所附权利要求可能使用了引导短语“至少一个”和“一个或多个”来引入权利要求中的特征。然而， 这种短语的使用不应被解释为暗示着由不定冠词“一”或“一个”引入的权利要求特征将包含该特征的任意特定权利要求限制为仅包含一个该特征的实施例，即便是该权利要求既包括引导短语“一个或多个”或“至少一个”又包括不定冠词如“一”或“一个”(例如，“一”和 /或“一个”应当被解释为意指“至少一个”或“一个或多个”)；在使用定冠词来引入权利要求中的特征时，同样如此。另外，即使明确指出了所引入权利要求特征的具体数目，本领域技术人员应认识到，这种列举应解释为意指至少是所列数目(例如，不存在其他修饰语的短语“两个特征”意指至少两个该特征，或者两个或更多该特征)。另外，在使用类似于“A、 B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和 C、和/或具有A、B、C的系统等)。本领域技术人员还应理解，实质上任意表示两个或更多可选项目的转折连词和/或短语，无论是在说明书、权利要求书还是附图中，都应被理解为给出了包括这些项目之一、这些项目任一方、或两个项目的可能性。例如，短语“A或B”应当被理解为包括“A”或“B”、或“A和B”的可能性。另外，在以马库什组描述本公开的特征或方案的情况下，本领域技术人员应认识至IJ，本公开由此也是以该马库什组中的任意单独成员或成员子组来描述的。本领域技术人员应当理解，出于任意和所有目的，例如为了提供书面说明，这里公开的所有范围也包含任意及全部可能的子范围及其子范围的组合。任意列出的范围可以被容易地看作充分描述且实现了将该范围至少进行二等分、三等分、四等分、五等分、十等分等。作为非限制性示例，在此所讨论的每一范围可以容易地分成下三分之一、中三分之一和上三分之一等。本领域技术人员应当理解，所有诸如“直至”、“至少”、“大于”、“小于”之类的语言包括所列数字，并且指代了随后可以如上所述被分成子范围的范围。最后，本领域技术人员应当理解，范围包括每一单独数字。因此，例如具有1 3个单元的组是指具有1、2 或3个单元的组。类似地，具有1 5个单元的组是指具有1、2、3、4或5个单元的组，以此类推。尽管已经在此公开了多个方案和实施例，但是本领域技术人员应当明白其他方案和实施例。这里所公开的多个方案和实施例是出于说明性的目的，而不是限制性的，本公开的真实范围和精神由所附权利要求表征。
权利要求
1.一种加热器件，包括 衬底；设置在所述衬底上的至少一个导电细长结构，所述至少一个导电细长结构包括至少一个电阻部分，所述电阻部分的电导率低于所述至少一个导电细长结构的剩余部分的电导率；以及设置在所述至少一个导电细长结构的所述至少一个电阻部分上的至少一个导热柱。
2.根据权利要求1所述的设备，还包括设置在所述衬底上的绝缘层，以覆盖所述至少一个导电细长结构的表面的至少一部分。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个导电细长结构的所述剩余部分具有碳纳米管CNT或石墨烯。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个导电细长结构的所述电阻部分具有金属碳化物。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个导热柱具有氧化铝、金属碳化物或金属氧化物。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述衬底具有至少一种弹性材料。
7.一种用于制造加热器件的方法，所述方法包括 在衬底上形成至少一个导电细长结构；在所述至少一个导电细长结构中形成至少一个电阻部分，所述电阻部分的电导率低于所述至少一个导电细长结构的剩余部分的电导率；以及在所述至少一个导电细长结构的电阻部分上分别形成至少一个导热柱。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，形成至少一个导电细长结构的步骤包括 在所述衬底上沉积碳纳米管CNT或石墨烯；以及去除所述CNT或石墨烯的至少一部分，以形成所述衬底上的所述至少一个导电细长结构。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，形成至少一个导电细长结构的步骤包括 在所述衬底上形成由导电材料制成的第一层；以及去除所述第一层的至少一部分，以形成所述至少一个导电细长结构。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，形成至少一个导电细长结构的步骤包括 执行液化技术，以形成所述衬底上的所述至少一个导电细长结构。
11.根据权利要求7所述的方法，其中，形成至少一个电阻部分的步骤包括 在所述衬底上形成绝缘层，以覆盖所述至少一个导电细长结构；去除所述绝缘层的至少一部分，以暴露其下的导电细长结构的至少一部分；以及向所述导电细长结构的暴露部分提供至少一种化学反应物。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，分别形成至少一个导热柱的步骤包括在所述导电细长结构的暴露部分上沉积导热材料，以形成所述至少一个导热柱；以及去除所述绝缘层的至少一部分，以进一步暴露所述至少一个导热柱的至少一部分。
13.根据权利要求7所述的方法，其中，所述至少一个导电细长结构的所述电阻部分由金属碳化物制成。
14.根据权利要求7所述的方法，其中，所述至少一个导热柱的材料包括氧化铝、金属碳化物或金属氧化物。
15.根据权利要求7所述的方法，还包括以至少一种弹性材料来制造所述衬底。
16.一种用于制造纳米结构的方法，所述方法包括准备加热器件，其中所述加热器件包括至少一个导电细长结构，所述至少一个导电细长结构包括至少一个电阻部分，所述电阻部分的电导率低于所述至少一个导电细长结构的剩余部分的电导率；以及分别设置在所述至少一个导电细长结构的所述电阻部分上的至少一个导热柱；以及将所述加热器件与电源相连，以加热所述电阻部分中的至少一些以及所述至少一个导热柱。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括放置被加热的导热柱与薄膜相接触，以产生所述薄膜中的至少一个热固化部分；以及 去除所述薄膜的剩余部分。
18.根据权利要求16所述的方法，还包括在衬底上准备至少一种纳米结构催化剂；将被加热的导热柱放置在所述至少一种纳米结构催化剂附近，以形成至少一种液体纳米结构催化剂簇；以及从所述至少一种液体纳米结构催化剂簇生长纳米结构。
全文摘要
所公开的发明涉及用于电阻加热器件的设备和技术。该加热器件可以包括衬底；设置在所述衬底上的至少一个导电细长结构，所述至少一个导电细长结构包括至少一个电阻部分，所述电阻部分的电导率低于所述至少一个导电细长结构的剩余部分的电导率；以及设置在所述至少一个导电细长结构的所述至少一个电阻部分上的至少一个导热柱。
文档编号H05B3/10GK102484898SQ201080037959
公开日2012年5月30日 申请日期2010年8月27日 优先权日2009年8月27日
发明者李光烈 申请人:高丽大学校产学协力团