[发明专利]架构可挠性纳米结构的方法

说明书

技术领域

本发明各实施例系有关于可挠性纳米结构、其制造方法、及其应用装置。

背景技术

纳米结构相较于传统块体(bulk)薄膜型结构具有量子限制效应(quantum confinement effect)、Hall-Petch效应、滴熔点(dropping melting point)、共振效应(resonance phenomenon)、优异的载流子迁移率(carrier mobility)等特点。因此，纳米结构被应用至化学电池、太阳能电池、半导体装置、化学传感器、光电装置及其类似装置。

纳米结构一般是以自上而下(top-down)或自下而上(bottom-up)法所形成。自下而上(bottom-up)法包括汽-液-固(vapor-liquid-solid)生长法与液体生长法。汽-液-固生长法是基于一催化反应，且包括比如热化学气相沉积法(Thermal Chemical Vapor Deposition；thermal-CVD)、金属有机化学气相沉积法法(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition；MOCVD)、脉冲激光沉积法(Pulsed Laser Deposition；PLD)、与原子层沉积法(Atomic Layer Deposition；ALD)。至于液体生长法，则建议使用自组装(self-assembly)技术及水热法(hydrothermal method)。

根据传统的自下而上(bottom-up)法，将事先准备好的纳米粒子连接至具有经修饰表面的基板。然而，由于纳米粒子尺寸会影响半导体存储(memory)的再现性及可靠性之议题，这种方法受到限制。换句话说，通过通过简单地将纳米粒子连接至基板的方法来制造纳米结构，看似是不可能改良内存效能，除非纳米粒子合成技术产生显著的进展。

为了克服此限制，可通过通过自上而下(top-down)法比如微影工艺来制备纳米粒子。然而，因为使用自上而下(top-down)法需要高端(high-end)的微影设备，因此需要对设备进行大量的投资。而且，由于工艺相当地复杂，将其量产能力的潜力有限。还有，虽然使用电子束实施蚀刻工艺，仍然很难将粒子的尺寸维持在预定程度(predetermined level)之下。

发明内容

各实施例揭示可通过通过市售且符合成本效益的方法而快速量产的纳米结构，及其制造方法。

各实施例也揭示具有可控制尺寸之纳米粒子的纳米结构，及其制造方法。

各实施例也揭示甚至在比例经缩放的(scaled)应用装置中，也能够确保操作稳定性、再现性、及可靠性的纳米结构。

各实施例也揭示包括良好的操作稳定性、再现性、及可靠性的纳米结构的装置。

在一实施例中，可挠性纳米结构的制造方法包括：形成一可挠性基板；形成多个连接分子(linkers)于可挠性基板之上；形成多个金属离子于连接分子之上；以及形成一或多个金属纳米粒子于连接分子之上。

形成可挠性基板的步骤可包括：形成能够键结至连接分子的一表面层于可挠性基板的一表面上。表面层包括具有羟基(-OH)官能团的一有机材料。

可挠性基板可为一聚合物，其包括选自下组的一种、或两种或更多种所形成的一混合物，包括：聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate；PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate；PEN)、聚亚酰胺(polyimide；PI)、聚碳酸酯(polycarbonate；PC)、聚丙烯(polypropylene；PP)、三乙酰基纤维素(triacetyl cellulose；TAC)、聚醚砜(polyethersulfone；PES)、及聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane；PDMS)。

形成一或多个金属纳米粒子的步骤可包括：施加能量至金属离子。

此方法可进一步包括：将一介电有机材料与一无机氧化物的至少之一键结至每一个金属纳米粒子的表面。

此方法可进一步包括：于形成一或多个金属纳米粒子之前或期间提供一或多种的有机表面活性剂。

有机表面活性剂可为一含氮有机材料或一含硫有机材料。

有机表面活性剂可包括一第一有机材料及不同种类的一第二有机材料；且第一有机材料为一含氮有机材料或一含硫有机材料，而第二有机材料为一相转移催化剂基(phase-transfer catalyst-based)有机材料。