一种用于气敏传感器制造的纳米线原位成形方法

摘要

一种用于气敏传感器制造的纳米线原位成形方法，先进行传感器图形化结构制造，在刚性基材表面均匀制备一层聚合物材料，在聚合物表面制备出具有应力豁口的金属薄膜电极，在此结构上制备出引线电极，然后进行一维纳米间隙结构制造，采用掩模板通过低能电子束对聚合物材料进行曝光，金属薄膜电极将在应力集中的豁口位置形成缝隙结构，然后将制成的缝隙结构置于气体敏感材料纳米粒子的悬浮液中，在金属薄膜电极两侧施加交变电场，纳米粒子形成纳米线，最后完成纳米线两端连接对电极的传感器制造；本发明解决了纳米线气敏传感器中纳米线的组装和安放的问题，达到传感器制造的批量化、低成本和一致性等制造技术属性要求。

主权项

一种用于气敏传感器制造的纳米线原位成形方法，其特征在于，包括以下步骤:第一步，传感器图形化结构制造，在石英或硅的刚性基材表面均匀制备一层纳米至微米级别的聚合物材料，该聚合物材料在低能电子束照射下具有延展特性，能够为表面的金属薄膜开裂提供变形来源；在聚合物表面制备出具有应力豁口的金属薄膜电极，金属薄膜电极的厚度为纳米级，金属薄膜电极采用Cr/Au材料，在此结构上制备出引线电极，引线电极材料为Ag；第二步，一维纳米间隙结构制造，采用掩模板通过低能电子束对聚合物材料进行电子束对准曝光，曝光采用接触式曝光工艺，电子束加速电压在10‑50kV之间，电流在100‑500pA之间，聚合物材料吸收电子后由于库伦斥力的存在将产生延展变形，随着低能电子束的持续照射，金属薄膜电极在与聚合物材料界面处的结合力的作用下产生延展变形，当延展变形量大于金属薄膜电极的强度极限时，金属薄膜电极将在应力集中的豁口位置形成纳米级缝隙结构；第三步，纳米线结构原位生长，将制成的纳米级缝隙结构置于气体敏感材料纳米粒子的悬浮液中，在金属薄膜电极两侧施加交变电场，纳米粒子在介电泳力的作用下向电极方向移动，从而沿纳米间隙的方向聚集并形成纳米线；第四步，纳米线两端连接对电极的传感器制造，纳米线生长成形完成后，纳米线和金属薄膜电极一起构成了纳米线传感器，直接用于有害气体的探测。