[发明专利]二维电化学构建纳微电学元件的改进方法

说明书

本发明公开了一种二维电化学构建纳微电学元件的改进方法，属于电化学技术领域。解决了现有方法制备的纳微电学元件成本高、效率低、电学元件性能差的问题。其包括以下步骤：(1)制备连接电极：以绝缘材料为基底，将掩膜平行地放置在基底的中间位置，将基底放入溅射室，在其表面沉积一层导电性良好的薄膜，去掉掩膜即得连接电极；(2)二维电化学沉积纳微电学元件：将两个连接电极用导线与电源连接后，将基底放入电化学生长室内，在两电极间滴加电解液，控制温度使电解液结冰，然后在电极上施加沉积电势，样品沉积结束后，取出基底用超纯水洗净，即得到附着在基底上的二维纳微电学元件。本发明方法适用于制备二维纳微电学元件。

技术领域

本发明涉及一种二维电化学构建纳微电学元件的改进方法，属于电化学技术领域。

背景技术

二维空间电化学沉积方法已成为无模版辅助条件下制备大尺寸纳微有序结构阵列的有效方法之一。相对于其它实验方法，该方法可以实现无模板辅助条件下构建亚毫米尺寸量级有序结构纳微功能材料的目的，具有明显的优势。

现有构建二维纳微材料电学元件的方法需要两步完成，第一步把基底放在生长室内，将两个相应厚度为30μm左右的细条状的金属电极(沉积电极)平行的放置在基底上。在两金属电极中间滴加少许电解液，然后轻轻盖上盖玻片。缓慢调节低温循环水浴的温度，在基底和盖玻片之间形成一层单晶的冰，这时基底与冰层之间会形成一个准二维的高浓度电解液层。然后在两电极间施加电压进行沉积。金属阳离子在沉积电场的作用下向阴极迁移，并在阴极处被还原。后续的还原产物不断堆积到沉积物的最前端，导致电沉积生长界面不断向阳极移动。如此，便可以沉积出二维纳微结构材料。第二步沉积结束后，将带有样品的盖玻片放在干燥器中自然晾干后取出，先将掩膜搭在准备好的样品上，并固定好；再用导电胶在掩膜两边分别固定一条铜导线，铜导线的顶端要靠近掩膜并露在表面，顶端处再涂抹少量导电银胶。将连接好的样品表面溅射一层金膜用作连接电路的电极。溅射过程结束之后取下掩膜，被掩膜盖住的那部分二维纳微结构便被连接进电路，此时基于二维材料的纳微结构电学元件就制备好了。

但目前，基于此方法制备的二维材料构建的纳微电学元件，由于第二步沉积的导电电极与材料之间为标准的欧姆接触，其接触界面处的电阻可以达到几百欧，与材料的电导性相当。即此时电学元件的电阻主要是由两个接触电阻和材料本身电阻三部分组成，当只有材料电阻发生变化时，这一变化会因接触电阻的存在而被削弱，检测信号会明显低于实际变化程度，对材料的电导特性研究非常不利，因此，此方法制备的纳微电学元件成本高、效率低、电学元件性能差。

本发明通过在沉积基底上直接溅射导电电极来代替金属箔片电极，将沉积电极与电路连接电极合二为一，实现了材料制备与电路连接的一步到位，达到了简化二维电化学方法构建二维纳微材料电学元件的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二维电化学构建纳微电学元件的改进方法，大大降低了电学元件导电电极与材料的接触电阻，改善了电学元件的性能。

所述的二维电化学构建纳微电学元件的改进方法，包括以下步骤：

(1)制备连接电极：

以绝缘材料为基底，在基底上覆盖掩膜，使掩膜的长宽与基底的长宽相对应，将掩膜平行地放置在基底的中间位置，然后将基底放入溅射室，在基底表面沉积一层导电性良好的薄膜，去掉掩膜即得所述的连接电极；

(2)二维电化学沉积纳微电学元件：

将去掉掩膜后的两个连接电极用导线与电源正负极相连作为电沉积的阳极与阴极，将基底放入电化学生长室内，在两电极间滴加电解液，盖上盖玻片，控制温度使电解液结冰，然后在电极上施加沉积电势，基底上逐渐沉积出二维纳微结构材料，待沉积物从阴极生长到阳极后沉积结束，再将导线与电源断开连接，取出基底并保持导线与电极连接良好，然后用超纯水清洗基底3-5次，即得到附着在基底上的二维纳微电学元件。

步骤(1)所述的绝缘材料为玻璃片或石英片。