[发明专利]含门电极的纳米电极对的制备方法及所制备的纳米电极对

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，具体涉及一种含门电极的纳米电极对的制备方法及所制备的纳米电极对。

背景技术

随着科学技术的发展，单个芯片上集成的晶体管数目按指数增长，相应的单个器件的尺寸也越变越小。随着尺寸的减小，将达到传统器件所能满足的极限，摩尔定律也将失效。为了适应这一发展，纳米器件甚至分子器件将是未来的发展重点。为了研究纳米器件的电学性质，把纳米器件连接到外电路是必要的。因此我们必须发展一种制备纳米尺度的电极对的方法。

人们已经发展出了一些制备纳米电极对的方法。主要方法包括：

1.采用光刻或EBL或FIB的方法(Steinmann，P.and J.M.R.Weaver(2004).″Fabrication of sub-5nm gaps between metallic electrodesusing conventional lithographic techniques.″Journal of VacuumScience & Technology B 22(6)：3178-3181)，这种方法能制备含门电极的纳米电极对，但是对电极的形貌控制不是很好；

2.机械拉伸细金属丝从而在中间形成纳米电极对的方法(M.A.Reed etal，Conductance of a molecular junction，Science 278，252(1997))；

3.电化学沉积的方法(C.Z.Li，X.E.He，and N.J.Tao，Quantizedtunneling current in the metallic nanogaps formed by electrodepositionand etching，Applied Physics letters 77，3995(2000))；

4.电迁移(electromigration)方法(H.Park，A.K.L.Lim，Alivisatos，A.P.，et al.，Fabrication of metalli celectrodes with nanometerseparation by electromigration，Applied Physics Letters 74，301(1999))；第2、3、4种方法可以产生几个纳米的电极对，但这些方法很难形成门电极；

5.利用碳纳米管为阻挡层，结合电子束曝光，制备纳米尺度的电极对(Chung，J.H.，K.H.Lee，et al.(2003).″Nanoscale gap fabricationby carbon nanotube-extracted lithography(CEL).″Nano Letters 3(8)：1029-1031)，这种方法对电极形貌控制比较好，但是尚未发展出制备包含门电极的纳米电极对的方法。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种含门电极的纳米电极对的制备方法及所制备的纳米电极对。

一方面，本发明提供一种含有门电极的纳米电极对的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、在基底上制备碳纳米管十字架构型，所述碳纳米管十字架构型至少中心部分悬空于基底上方；

步骤二、以所述碳纳米管十字架构型为阻挡层，围绕碳纳米管十字架构型的中心位置制备第一对电极和第二对电极，所述第一对电极和所述第二对电极的每对中的两个电极彼此相对；

步骤三、去除所述碳纳米管十字架构型。

如上所述的含门电极的纳米电极对的制备方法，所述步骤一包括：

步骤A、在所述基底上制备两对辅助电极，其中第一对辅助电极将第一根碳纳米管悬空的固定在所述基底上，第二对辅助电极中的两个电极分别位于所述第一根碳纳米管两侧；

步骤B、在所述第二对辅助电极的两个电极之间施加交变电场，将第二根碳纳米管拉到所述第二对辅助电极之间，所述第二根碳纳米管和第一根碳纳米管组成所述碳纳米管十字架构型。

如上所述的含门电极的纳米电极对的制备方法，所述步骤A包括：

制备含碳纳米管的悬浊液；

在所述基底上涂覆第一层光刻胶，然后在所述第一层光刻胶上添加所述含碳纳米管的悬浊液，对沉积在所述第一层光刻胶上的所述第一根碳纳米管进行定位，并在其上涂覆第二层光刻胶；

利用曝光、显影和蒸镀技术在涂覆有光刻胶的所述基底上制作所述两对辅助电极；

进行去胶程序。

如上所述的含门电极的纳米电极对的制备方法，所述第一层光刻胶厚度为80-120纳米，所述第二层光刻胶厚度为200-300纳米。