[发明专利]一种多壁碳纳米管电极的制作方法

权利要求书

1.一种多层管壁参与导电的多壁碳纳米管电极的制作方法，其包括以下步骤：

1)选择具有绝缘介质层(1)的平整基片作为衬底；

2)将多壁碳纳米管分散于衬底上；

3)将分散有多壁碳纳米管的衬底放入电子束曝光系统中，选定其中一单根多壁碳纳米管(2)，并记录该单根多壁碳纳米管(2)的坐标位置，然后将衬底从电子束曝光系统中取出；在具有该单根多根碳纳米管(2)的衬底表面旋涂正性光刻胶，利用热板进行烘烤；再次将衬底放入电子束曝光系统，按照之前记录的所述单根多壁碳纳米管(2)的坐标位置，进行曝光制作出电极图案，将衬底从电子束曝光系统中取出，经过显影和定影后，在衬底上的光刻胶层中形成电极图案；

4)采用镀膜工艺在具有电极图案的衬底表面上沉积金属膜，并放入丙酮溶液中进行溶脱剥离处理，在衬底上形成压于该单根多壁碳纳米管之上的金属电极(3)；

5)将步骤4)所述衬底放入聚焦离子束系统中，在衬底的所述金属电极(3)与多壁碳纳米管(2)接触的部位打孔(4)，孔深穿透所述单根多壁碳纳米管；

6)然后将步骤4)所述衬底放入等离子体刻蚀系统，用等离子体刻蚀以改善孔内多壁碳纳米管的截面质量；

7)利用聚焦离子束诱导沉积技术在步骤4)所述衬底的孔内沉积金属(5)，使所述单根多壁碳纳米管(2)与金属电极(3)之间通过金属(5)形成直接接触，得到多壁碳纳米管电极。

2.按权利要求1所述的多层管壁参与导电的多壁碳纳米管电极的制作方法，其特征在于，所述步骤1)中所述的绝缘介质层(1)的材质为氧化硅、氮化硅、氧化铝或氧化铪，其厚度一般为10-500纳米。

3.按权利要求1所述的多层管壁参与导电的多壁碳纳米管电极的制作方法，其特征在于，所述步骤2)中所述的将多壁碳纳米管分散于衬底上通常是将多壁碳纳米管溶解稀释于有机溶液中，然后用滴管将其滴于衬底上，干燥后多壁碳纳米管即分布散落于衬底表面。

4.按权利要求3所述的多层管壁参与导电的多壁碳纳米管电极的制作方法，其特征在于，所述的有机溶液为丙酮或酒精。

5.按权利要求1所述的多层管壁参与导电的多壁碳纳米管电极的制作方法，其特征在于，所述步骤4)中所述的镀膜工艺为金属靶溅射法或金属蒸镀法；所述金属靶溅射法为磁控溅射、直流辉光溅射或离子束溅射；所述金属蒸镀法为热蒸发或电子束蒸发；所沉积的金属膜的厚度为所述正性光刻胶厚度的1/3-1/2。

6.按权利要求1所述的多层管壁参与导电的多壁碳纳米管电极的制作方法，其特征在于，所述步骤5)中打孔采用聚焦离子束刻蚀打孔，或采用激光打孔；孔径等于所述单根多壁碳纳米管的直径。

7.按权利要求1所述的多层管壁参与导电的多壁碳纳米管电极的制作方法，其特征在于，所述步骤6)等离子体刻蚀或离子溅射采用氧气或氩气，刻蚀时间为20秒到2分钟。

8.按权利要求1所述的多层管壁参与导电的多壁碳纳米管电极的制作方法，其特征在于，所述步骤7)中的利用聚焦离子束诱导沉积技术在孔内沉积金属钨是利用含钨有机物作为反应气体，通过将该反应气体喷射到孔内，同时用离子束轰击使含钨有机物分解，金属钨原子沉积于孔内，分解的碳氧原子被真空泵抽走，金属钨沉积的位置和形状由离子束轰击扫描的位置和图案确定。

9.按权利要求8所述的多层管壁参与导电的多壁碳纳米管电极的制作方法，其特征在于，所述含钨有机物为W(CO)₆。