[发明专利]一种基于电场控制Ag2

说明书

本发明公开了一种基于电场控制Ag₂Ga纳米针阵列成形的制备方法，包括步骤：S1、通过光刻、蚀刻以在第一硅基板表面阵列形成针尖结构；S2、在针尖结构的尖端处镀一层镉薄膜和银薄膜，以形成探针阵列硅基底；S3、在第二硅基板表面涂覆一层镓膜，并进行加热以使镓膜成为液态，以形成镓膜衬底；S4、将镓膜衬底滑动连接于水平滑轨上；S5、将探针阵列硅基底滑动连接于垂直滑轨上；S6、对镓膜衬底与探针阵列硅基底接通直流电源，以形成电场；S7、通过控制电场强度，以及镓膜衬底、探针阵列硅基底于水平滑轨、垂直滑轨上的滑动方向、滑动速度，以在探针阵列硅基底与镓膜衬底之间形成相应形状的Ag₂Ga纳米针。本发明实现了Ag₂Ga纳米针阵列成形且形状可控。

技术领域

本发明属于纳米针制备技术领域，具体涉及一种基于电场控制Ag₂Ga纳米针阵列成形的制备方法。

背景技术

纳米针作为一维的纳米材料，具有独特的机械性、热稳定性、电子传输和光子传输性、光学性质、光导性和场发射效应等特点，因此具有巨大的应用前景。目前为止，市面上生产单个纳米针多靠技术人员，使用一个在光学或电子显微镜下观察的纳米操纵器，将一个镀银的探针与镓液滴接触。该方法费时费力，容易造成误差，纳米针形态难以控制，应用价值较低，无法批量生产。

因此，如果存在使用纳米线对整个探针晶片进行成批成形的方法，制造速度可以大大提高，制造成本可以大幅降低，开发品质更优、直径更细长径比更高、制备更简单的纳米针具有更大的产业价值和商业价值。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种基于电场控制Ag₂Ga纳米针阵列成形的制备方法，可阵列形成Ag₂Ga纳米针，且可控制纳米针的形状，可批量生产纳米针，降低生产成本，提高效率。

本发明采用以下技术方案：一种基于电场控制Ag₂Ga纳米针阵列成形的制备方法，包括步骤：

S1、对第一硅基板表面进行光刻以及各向异性蚀刻，以在第一硅基板表面阵列形成针尖结构；

S2、在针尖结构的尖端处镀一层镉薄膜，并在镉薄膜外镀一层银薄膜，以形成探针阵列硅基底；

S3、在第二硅基板表面涂覆一层镓膜，并对镓膜进行加热以使镓膜成为液态，从而形成镓膜衬底；

S4、将镓膜衬底滑动连接于水平滑轨上，以实现镓膜衬底在水平方向上的滑动；

S5、将探针阵列硅基底相对设置于镓膜衬底上方，并将探针阵列硅基底滑动连接于设置于水平滑轨侧边的垂直滑轨，以实现探针阵列硅基底于镓膜衬底上方的垂直运动；

S6、对镓膜衬底与探针阵列硅基底接通直流电源，以形成电场；

S7、通过控制电场强度，控制镓膜衬底于水平滑轨上的滑动方向、滑动速度，控制探针阵列硅基底于垂直滑轨上的滑动方向、滑动速度，以在探针阵列硅基底与镓膜衬底之间形成相应形状的Ag₂Ga纳米针。

作为优选方案，步骤S1中具体为：在第一硅基板表面以正方形区域阵列形成针尖结构。

作为优选方案，步骤S2中，在对针尖结构的尖端处进行镀银之前还包括以下步骤：

S2.1、对尖端处用除油剂进行清洗；

S2.2、用水冲洗尖端处的除油剂；

S2.3、将尖端处放置于硫酸溶液中酸洗活化处理；

S2.4、用水冲洗尖端处，再用去离子水对尖端处进行冲洗，直至去除尖端处表面残留酸液。