[实用新型]纳米线巨压阻特性测量装置有效

专利信息
申请号: 201520888642.X 申请日: 2015-11-09
公开(公告)号: CN205193157U 公开(公告)日: 2016-04-27
发明(设计)人: 张加宏;赵阳;李敏;杨敏 申请(专利权)人: 南京信息工程大学
主分类号: G01R27/02 分类号: G01R27/02;G01R3/00;B82Y15/00
代理公司: 南京纵横知识产权代理有限公司 32224 代理人: 董建林;母秋松
地址: 210044 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 纳米 线巨压阻 特性 测量 装置
【说明书】:

技术领域

实用新型涉及纳米线巨压阻特性测量装置,属于微纳机电系统技术领域。

背景技术

纳米线作为典型的一维半导体纳米材料,除具有一般纳米材料的特征外,还具有 与现代大规模集成电路工艺相兼容,易于大量制备,且便于表面修饰等特点。由于纳米线的 半导体性质显示出独特的电学、力学、热学和化学特性,使其研究范围及应用领域覆盖了从 化学、物理、生物、环境传感器、场效应晶体管和逻辑电路等众多领域。除此之外,硅纳米线 还显示出不同于体硅材料的场发射、热导率、可见光致发光及量子限制效应,在纳米电子器 件、光电子器件以及新能源等方面具有巨大的潜在应用价值。

一方面,在探索纳米线的性能与应用时,巨压阻效应由于其在机电传感器和应变 工程中潜在的利用价值成为人们所最感兴趣的特性。尽管如此,目前纳米线巨压阻结构的 制备还是比较困难的,其制备方法主要有:1、通过反复的热氧化与腐蚀工艺减薄减小纳米 线的直径形成显著的量子限制效应来提升纳米线的压阻特性;2、利用化学工艺对纳米线进 行表面修饰;3、制备半导体-金属异质结构。

另一方面,目前对纳米结构压阻系数的表征主要可以分成两大类:一类是基于原 子力显微镜(AtomicForceMicroscope,AFM)或者是其他探针技术的加载方法,主要特点 在于需要对AFM/探针集成纳米力学传感器以及纳米精度执行器、需要采用纳米操纵技术把 纳米结构组装到针尖上去等等。但这类实验测试系统十分复杂,实验成本也十分昂贵。而 且,AFM针尖结构的尺寸要比纳米结构大得多,机械加载过程中的控制精度很难达到纳米量 级。此外,大多数AFM机械加载实验都是在扫描电子显微镜(ScanningElectron Microscopy,SEM)内进行,SEM的成像技术会对电气特性的测量产生影响。另一类则是利用 微电子机械系统微驱动器对纳米结构进行加载,目前主要有压电驱动、静电梳齿驱动、热驱 动三种MEMS驱动器件,其电阻的测量全部采用两点测量,由于接触电阻等因素的存在,无疑 加大了纳米线的压阻系数的测量误差。

值得注意的是,由于温度漂移使得半导体巨压阻传感器的灵敏度和稳定性产生一 定影响,而且降低了测量的精度,所以针对应用于各种温度环境的半导体压阻传感器需要 考虑其温度漂移效应,然而目前针对纳米线的压阻系数的温度特性的研究却较少,因而迫 切需要相关的测量与研究方法。

实用新型内容

目的:为了克服现有技术中存在的不足,本实用新型提供一种纳米线巨压阻特性 测量装置。

技术方案:为解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案为:

一种纳米线巨压阻特性测量装置,包括:纳米线、铂电阻温度传感器、电热致动器、 基于电容测量的位移传感器、电极、基于电容测量的负荷传感器,所述铂电阻温度传感器、 电热致动器、基于电容测量的位移传感器、基于电容测量的负荷传感器依次连接,所述电极 数量设置为四个,所述四个电极设置在基于电容测量的位移传感器与基于电容测量的负荷 传感器之间,两个水平放置的电极之间设置有纳米线,所述纳米线上下两侧均设置有电极。

还包括校准探针,所述校准探针与基于电容测量的负荷传感器相连接。

还包括电气绝缘模块,其特征在于:所述电热致动器与基于电容测量的位移传感 器之间,基于电容测量的位移传感器与电极之间,电极与基于电容测量的负荷传感器之间, 基于电容测量的负荷传感器与校准探针之间均设置有电气绝缘模块。

所述纳米线采用外生长硅纳米线,通过在纳米线上制备银的纳米粒子对其进行表 面修饰形成巨压阻特性。

所述纳米线采用化学气相沉积方法,基于径向与轴向生长的控制合成具有巨压阻 特性的硅锗径向异质结构纳米线。

所述纳米线采用溶液气象法自生长自组装具有巨压阻特性的硅锗纵向异质结纳 米线。

所述纳米线采用STM针尖操作将制备完成的具有巨压阻特性的纳米线在两个悬挂 电极上表面相应位置进行定位、校准、拉紧纳米线等装配操作,利用电子束诱导沉积将纳米 线阵列固定在悬挂电极上。

纳米线巨压阻特性测量装置制造方法,其特征在于:包括如下步骤:

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