[发明专利]基于单一溶液电镀的CNT与Cu复合导线的制备方法

摘要

本发明公开了基于单一溶液电镀的CNT与Cu复合导线的制备方法，通过制备CNT阵列、制备电极、刻蚀、电镀、氢气退火、电流退火，获得具有高电流载流能力的复合材料导线。本发明形成CNT/Cu复合导线的过程中，种子层与常规电镀在同一溶液中完成，避免了传统工艺中需要在乙腈/乙酸铜混合溶液中电镀种子层后再在CuSO4溶液中进行电镀的问题，既简化了电镀步骤，且避免了在更换溶液过程中内部Cu颗粒的氧化，制备的表面Cu颗粒粒度相较于采用CuSO4制备的样品更为均匀致密。本发明制备的CNT/Cu复合导线，能有效地提高导线的载流能力，使得电路在大电流工作下导线不易熔断。

主权项

1.基于单一溶液电镀的CNT和Cu复合导线的制备方法，其特征在于包括下述步骤：1）在Si片上生长一层SiO₂绝缘层并作为基底；2）在基底上制备正交的CNT纺丝阵列，致密化后，在CNT纺丝阵列的两端分别制备Ti层与Au层作为电极，同时起到固定CNT纺丝阵列的作用；3）采用光刻胶作为掩膜，按照所需导线结构光刻完毕后，祛除未受光刻胶保护的CNT，再祛除光刻胶以得到CNT纺丝阵列导线；4）配置乙酸铜、乙腈的混合溶液，并以0.001A通电电流对混合溶液进行极化，直到混合溶液电阻≤10000Ω；5）采用Cu作为电镀阳极，长有CNT纺丝阵列导线的基底作为阴极，在步骤4）配置好的乙酸铜、乙腈的混合溶液中，按照电镀电流I电镀2h，其中，基底上与阴极连接的电极不要接触混合溶液；6）将电镀电流I调整为电镀电流II，继续在乙酸铜、乙腈混合溶液中电镀2h，制得电镀后的CNT纺丝阵列与Cu复合导线；所述电镀电流II为电镀电流I的10倍；其中，基底上与阴极连接的电极不要接触混合溶液；7）将电镀后的CNT纺丝阵列与Cu复合导线采用乙腈清洗后，在H₂环境下采用250℃退火3h，其中H₂气流量150sccm，Ar气流量200sccm；8）对CNT纺丝阵列与Cu复合导线加载2×10⁵A/cm²的电流，直至电阻稳定不再下降，得到最终的CNT纺丝阵列与Cu复合导线。