[发明专利]一种采用自对准成型制备三维纳米空间电极的方法

权利要求书

1.一种采用自对准成型制备三维纳米空间电极的方法，其特征在于，包括：

将样品固定于衬底上，衬底固定于样品托上，将固定有样品及衬底的样品托放置于电子束/离子束双束设备真空腔内的样品台上；

采用电子显微镜在样品上找到特定纳米结构，然后采用聚焦离子束或电子束辅助沉积技术在样品上生长与衬底成一定夹角的铂纳米线；

采用热退火方式对制备的铂纳米线进行形变操作；以及

生长电极接触块或连线，得到三维纳米空间电极。

2.根据权利要求1所述的采用自对准成型制备三维纳米空间电极的方法，其特征在于，所述将样品固定于衬底上，衬底固定于样品托上，包括：

若衬底正面为绝缘层，背面为导电层，则将该衬底背面导电层与样品托接触，并用导电物质将衬底固定于样品托上；若衬底正面为导电层，背面为绝缘层，则将该衬底背面绝缘层与样品托接触，并将样品固定于样品托上后再用导电物质将衬底正面导电层与样品托连接。

3.根据权利要求1所述的采用自对准成型制备三维纳米空间电极的方法，其特征在于，所述采用电子显微镜在样品上找到特定纳米结构后，还包括：

选定铂纳米线生长的位置及铂纳米线与铂前躯体源的相对位置，并对铂纳米线与铂前躯体源的相对位置进行调节。

4.根据权利要求3所述的采用自对准成型制备三维纳米空间电极的方法，其特征在于，所述对铂纳米线与铂前躯体源的相对位置进行调节的步骤中，该相对位置的控制是通过旋转样品台实现的。

5.根据权利要求3所述的采用自对准成型制备三维纳米空间电极的方法，其特征在于，所述采用聚焦离子束或电子束辅助沉积技术在样品上生长与衬底成一定夹角的铂纳米线包括：

采用电子显微镜在样品上找到特定纳米结构后，通过FIB/SEM双束系统自带的气体辅助沉积系统引入金属有机物气态分子源，在所选定的铂纳米线生长的位置启动离子束或者电子束的点扫描模式，在离子束或电子束的作用下，吸附在衬底表面的金属有机分子分解成金属原子和相关气体，金属原子沉积在扫描位置处，相关气体则被真空系统抽走，从而在扫描位置处形成铂原子的沉积；并且金属有机分子会继续吸附在衬底表面，由于扫描点的位置不变，因此沉积会在相同的位置处发生且沉积的铂原子层高度不断增大；铂纳米线高度的控制是通过控制点扫描的时间来控制的；铂纳米线的直径是通过束流的选取，聚焦的调整来进行控制的；由于沉积高度是沿着离子束或者电子束的入射方向，因此所沉积的纳米柱的取向由离子束或者电子束的入射方向决定，通过调整样品台的倾斜方向能够使离子束或者电子束以一定的角度入射到样品台上，从而能够控制生长与衬底成一定夹角的铂纳米线。

6.根据权利要求5所述的采用自对准成型制备三维纳米空间电极的方法，其特征在于，所述铂纳米线的长度通过沉积时间来控制，铂纳米线的直径由生长时的聚焦程度和所用的电子束/离子束的束流决定；所采用的铂纳米柱直径小于3微米且长径比大于1∶1，通过退火来调控使其形变弯曲。

7.根据权利要求1所述的采用自对准成型制备三维纳米空间电极的方法，其特征在于，所述采用热退火方式对制备的铂纳米线进行形变操作包括：

将制备有铂纳米线的样品放置于退火炉墙体内，选择退火温度、退火时间，以及退火气氛进行退火，使铂纳米线弯曲；其中铂纳米线弯曲的角度与退火时间、退火温度以及退火气氛有关，通过对这三个参数的控制来实现纳米柱弯曲的角度。

8.根据权利要求7所述的采用自对准成型制备三维纳米空间电极的方法，其特征在于，所述在对退火时间、退火温度以及退火气氛这三个参数进行控制来实现纳米柱弯曲角度的过程中，采用多种温度、时间、气氛的组合来实现相同的弯曲效果。

9.根据权利要求8所述的采用自对准成型制备三维纳米空间电极的方法，其特征在于，所述采用多种温度、时间、气氛的组合来实现相同的弯曲效果包括：

在900℃氮气的氛围下退火1分钟，或者在250℃空气的氛围下退火4小时，能够使铂纳米线达到同样的弯曲效果。

10.根据权利要求1所述的采用自对准成型制备三维纳米空间电极的方法，其特征在于，所述生长电极接触块或连线是通过聚焦离子束或电子束诱导的材料沉积来实现的，具体包括：

调整样品台位置，在电子束或者离子束下找到三维电极接触块或者连线生长的位置，通过FIB/SEM双束系统自带的气体辅助沉积系统引入金属有机物气态分子源，通过系统自带的画图软件在所要沉积电极接触块或连线的位置处画出所要沉积的电极接触块或者连线的图形，设置图形的大小以及厚度，系统软件会依据所画图形的大小和位置，在启动离子束或者电子束扫描后，控制离子束或者电子束使其在所画图形的区域内进行扫描，在离子束或者电子束的作用下，吸附在衬底表面的金属有机分子分解成金属原子和相关气体，金属原子沉积在扫描位置处，相关气体则被真空系统抽走，从而在扫描位置处形成铂原子的沉积，进行电极接触块或者连线的生长。