[发明专利]纳米微电极及制作方法

权利要求书

1.一种纳米微电极，其特征在于包括：

具有位点窗口的第一绝缘层，且自所述位点窗口延伸出一簇丝状结构的纳米电极；

在所述第一绝缘层的一表面形成有包含所述纳米电极的金属连接线和金属焊接位点的图形化金属层，所述图形化金属层与所述纳米电极分别形成于所述第一绝缘层的不同表面；

在所述图形化金属层上形成有包含焊点窗口的第二绝缘层，其中，所述焊点窗口处于所述金属焊接位点处以暴露出所述金属焊接位点。

2.如权利要求1所述的纳米微电极，其特征在于：所述丝状结构的直径在10nm至500nm范围内，长度在30nm至2000nm范围内。

3.如权利要求1所述的纳米微电极，其特征在于：所述丝状结构呈柱状、锥状或者火山口状。

4.如权利要求1所述的纳米微电极，其特征在于：所述纳米电极的材料为铂、金、银、铜以及碳纳米管中的一种。

5.一种纳米微电极的制作方法，其特征在于包括步骤：

1)在经过清洗抛光的铝片的一表面通过旋涂光敏性聚合物或气相沉积绝缘材料，并结合光刻以形成具有用于制作纳米电极的位点窗口的第一绝缘层；

2)以具有第一绝缘层的铝片作为阳极，以铂作为阴极，将位点窗口部浸于电解液中，并在所述阳极及阴极间施加相应电压对所述铝片的位点窗口部的铝进行一次氧化；

3)将经过氧化的所述铝片再置入腐蚀液中去除一次氧化所形成的氧化膜；

4)将去除氧化膜的所述铝片采用电解液对所述位点窗口部的铝进行二次氧化以在所述位点窗口形成规则排列的氧化铝纳米孔；

5)通过电子束蒸发、热蒸发、溅射、电镀或结晶生长法在所述氧化铝纳米孔中填充导电材料以形成纳米电极；

6)在填充有导电材料的所述铝片的第一绝缘层表面通过Lift-off方法或图形化腐蚀方法制作金属层，并进而形成包含所述纳米电极的金属连接线和金属焊接位点的图形化金属层；

7)通过旋涂光敏性聚合物或气相沉积绝缘材料并结合光刻在所述图形化金属层上形成具有焊点窗口的第二绝缘层，其中，所述焊点窗口处于所述金属焊接位点处以暴露出所述金属焊接位点；

8)通过化学腐蚀或电化学腐蚀法腐蚀所述铝片以形成由绝缘材料、金属、及绝缘材料组成的三层结构的纳米微电极。

6.如权利要求5所述的纳米微电极的制作方法，其特征在于：步骤2)中采用浓度在0.3至0.5mol/l内的草酸电解液，并施加处于30至55伏电压范围内的一电压，在0至10℃温度范围内氧化所述铝片20分钟至2小时。

7.如权利要求5所述的纳米微电极的制作方法，其特征在于：步骤2)中采用浓度在0.3至0.4mol/1内的硫酸电解液，并施加处于10至25伏电压范围内的一电压，在0至10℃温度范围内氧化所述铝片20分钟至2小时。

8.如权利要求5所述的纳米微电极的制作方法，其特征在于：步骤2)中采用浓度在0.3至0.4mol/1内的磷酸电解液，并施加处于140至190伏电压范围内的一电压，在0至10℃温度范围内氧化所述铝片20分钟至2小时。

9.如权利要求5所述的纳米微电极的制作方法，其特征在于：步骤3)中采用1.8％铬酸和5％磷酸1∶1的混合液作为腐蚀液。

10.如权利要求5所述的纳米微电极的制作方法，其特征在于：步骤5)填充的导电材料为铂、金、银、铜以及碳纳米管中的一种。

11.一种纳米微电极的制作方法，其特征在于包括步骤：

1)将高分子有机薄膜经过高能重离子辐照以形成直径从几nm到几十nm的柱状损伤区域；

2)将具有柱状损伤区域所述高分子有机薄膜放在蚀刻液中进行蚀刻以形成直径从十几nm到几μm的微孔阵列；

3)通过物理和化学方法将金属、无机盐或半导体材料填充至所述微孔阵列中以形成平行排列的纳米线阵列；

4)用溶液将所述微孔阵列的高分子有机薄膜溶解以形成相应纳米电极。

12.如权利要求11所述的纳米微电极的制作方法，其特征在于：步骤3)的物理和化学方法为电子束蒸发、热蒸发、溅射、电化学沉积、结晶生长及化学还原反应法中的一种。

13.如权利要求11所述的纳米微电极的制作方法，其特征在于：所述高分子有机薄膜材料为聚碳酸酯。

14.如权利要求13所述的纳米微电极的制作方法，其特征在于：所述蚀刻液为2-10mol/l的naOH溶液。