一种纳米连接装置和纳米线连接方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种纳米连接装置和纳米线连接方法，涉及加工制造技术领域。本发明专利技术所述纳米连接装置，包括：真空腔、电子束发射及调控模块、电子束物镜、纳米操作装置、近场光发生装置、保护气体引入装置、工控机和显示装置。本发明专利技术所述纳米线连接方法包括：获取纳米颗粒和纳米线均匀分布于硅片表面的基底，将所述基底固定于精定位样品台上；利用粗定位样品台和精定位样品台进行所述基底的定位；利用纳米操作装置进行所述纳米线的定位，然后利用纳米操作装置进行纳米颗粒的定位；采用近场光作为热源，进行不同所述纳米线之间的连接。本发明专利技术通过多功能的结构设计，辅助完成纳米线的连接，从各个方面来提高了纳米线的连接效率和连接质量。

A nano-connection device and a nanowire connection method

The invention provides a nano connecting device and a nanowire connecting method, which relates to the field of processing and manufacturing technology. The nano-connecting device comprises a vacuum chamber, an electron beam emission and control module, an electron beam objective, a nano-operating device, a near-field light generator, a protective gas introduction device, an industrial computer and a display device. The nanowire connection method of the invention includes: acquiring the base of nanoparticles and nanowires evenly distributed on the surface of silicon wafer, fixing the base on the precise positioning sample table, positioning the base using the coarse positioning sample table and the precise positioning sample table, positioning the nanowires using the nano-manipulation device, and then determining the nanoparticles using the nano-manipulation device. Bit; Near-field light is used as a heat source to connect different nanowires. The invention assists the connection of nanowires through multi-functional structural design, and improves the connection efficiency and quality of nanowires in various aspects.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米连接装置和纳米线连接方法
本专利技术涉及加工制造
，特别涉及一种纳米连接装置和纳米线连接方法。
技术介绍
纳米线受尺度效应的影响，具有优于宏观材料的机械性能、光学性能、电学性能，是实现新型纳米器件的基本构件之一。纳米线的操作以及纳米线之间的连接是实现纳米器件制造的关键技术。目前，纳米操作及连接技术多是利用激光等辐照多个分散后的纳米线，进行所有纳米线的之间的连接。该方法容易造成纳米线的损伤，且难以针对性地选择两个或两个以上纳米线，并实现该纳米线之间的连接，进而制造纳米器件。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种纳米连接装置，用于辅助完成纳米线的连接。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种纳米连接装置，包括：真空腔、电子束发射及调控模块、电子束物镜、纳米操作装置、近场光发生装置、保护气体引入装置、工控机和显示装置；所述纳米操作装置包括：精定位样品台、精定位样品台、第一运动机构和第二运动机构；所述近场光发生装置包括：光纤探针和AFM探针；其中，所述光纤探针与所述第一运动机构相连，所述AFM探针与所述第二运动机构相连，所述精定位样品台与所述粗定位样品台相连接，所述电子束物镜、所述纳米操作装置均位于所述真空腔内部，所述保护气体引入装置和所述电子束发射及调控模块分别与所述真空腔相连接，所述电子束物镜与所述电子束发射及调控模块相连接，所述工控机适于所述真空腔、所述电子束发射及调控模块、所述电子束物镜、所述纳米操作装置和所述保护气体引入装置的控制，所述显示装置适于显示所述真空腔内设定的区域。相对于现有技术，本专利技术所述的纳米连接装置具有以下优势：本专利技术通过所述真空腔提高了电子束成像精度，对操作及连接过程进行实时视觉成像，进而提高了纳米线和纳米颗粒连接的精度；通过所述样品台对硅片进行移动，使硅片置于电子束检测范围内，继而通过所述执行端操作装置对所述纳米线和纳米颗粒进行操作，通过所述样品台与所述执行端操作装置的双重配合，使纳米线和纳米颗粒的操作灵活度更佳，纳米线和纳米颗粒的运动空间更广，从而有助于提高纳米线和纳米颗粒连接的精度。本专利技术所述精定位样品台通过三个平动自由度可实现三维空间的移动，将所述样品移动到设定的位置，进行初步定位；所述精定位样品台与所述第五旋转件连接，通过第四旋转件的转动使所述精定位样品台倾斜，为得到最佳的电子束成像提供了便利；通过所述第五旋转件自转使所述精定位样品台旋转，以此找到最佳的纳米结构操作角度；通过对所述精定位样品台进行初步调节，使其处于最佳的操作位置，可以间接减小精定位的移动距离，从而节省设备成本，并实现大行程高精度的移动。本专利技术还提出一种纳米线连接方法，采用包括上述所述的纳米连接装置，所述纳米线连接方法包括：S1：获取纳米颗粒和纳米线分散于硅片表面的基底；S2：将所述基底固定于精定位样品台上，调节电子束物镜和电子束发射及调控模块，移动样品台进行所述基底的定位；S3：调节所述电子束物镜和所述电子束发射及调控模块，移动样品台对目标纳米线进行定位；S4:调节所述电子束物镜和所述电子束发射及调控模块，利用执行端操作装置带动执行端对所述目标纳米线进行移动；S5：调节所述电子束物镜和所述电子束发射及调控模块，利用纳米操作装置对目标纳米颗粒进行定位；S6:调节所述电子束物镜和所述电子束发射及调控模块，移动执行端操作装置带动执行端对所述目标纳米颗粒进行移动；S7：开启近场光发生装置，采用近场光作为热源，采用所述目标纳米颗粒作为焊剂，对所述纳米线进行连接。可选地，所述S2步骤包括：调节粗定位样品台，使所述基底移动至设定位置；调节所述精定位样品台、电子束物镜和所述电子束发射及调控模块，直至使所述目标纳米线和和所述目标纳米颗粒在显示装置上呈现出清晰的成像。可选地，所述S3步骤包括：调节所述粗定位样品台的旋转自由度，使所述精定位样品台倾斜；调节所述精定位样品台，使目标纳米线位于成像视图的中央；增大电子束物镜的放大倍数，调节电子束发射及调控模块，使所述目标纳米线在显示装置上呈现出清晰的成像。可选地，所述S4步骤包括：缩小电子束物镜的放大倍数，调节电子束发射及调控模块；控制所述第二运动机构，使AFM探针不断接近所述目标纳米线，直至使所述AFM探针的针尖和所述目标纳米线均在显示装置上呈现出清晰的成像；利用所述AFM探针的针尖推动所述目标纳米线，将不同的所述目标纳米线的首尾两端相对接。可选地，所述S5步骤包括：增大电子束物镜的放大倍数，调节电子束发射及调控模块；控制所述精定位样品台运动，使所述目标纳米颗粒在显示装置上呈现出清晰的成像。可选地，所述S6步骤包括：缩小电子束物镜的放大倍数，调节所述电子束发射及调控模块，直至使所述AFM探针的针尖和所述目标纳米颗粒均在显示装置上呈现出清晰的成像；控制第二运动机构，使所述AFM探针的针尖推动所述目标纳米颗粒，使所述目标纳米颗粒移动至不同所述目标纳米线的对接处。可选地，所述S7步骤包括：控制第二运动机构，使所述AFM探针的针尖位于所述目标纳米线的对接处；开启激光发射装置，调节激光功率、波长等激光参数，控制第一运动机构调整光纤探针的角度，使激光从所述光纤探针出射至所述目标纳米线对接处的所述纳米颗粒，并使所述AFM探针的针尖位于激光辐照的范围内，通过激光辐照所述纳米颗粒设定的时间。可选地，所述获取纳米颗粒和纳米线均匀分布于硅片表面的基底包括：硅片的清洗，所述纳米颗粒和所述纳米线的分散。可选地，所述纳米颗粒和所述纳米线的分散步骤包括：纳米溶液的配备；所述纳米颗粒和所述纳米线的旋涂。相对于现有技术，本专利技术所述的纳米线连接方法具有以下优势：本专利技术通过将纳米线和纳米颗粒按照一定比例混合后均匀分散于硅片表面，避免了直接涂覆纳米线和纳米颗粒造成的过于集中或者过于疏散的现象的发生，提高了纳米线连接的效率；通过粗定位平台与精定位平台的配合，可以更加高效地对纳米颗粒和纳米线进行捕捉，提高了纳米线连接的效率；通过粗定位平台与第二运动机构的配合，使AFM探针的操作更加便捷，提高了纳米线连接的效率；通过将激光转化为近场光，并利用近场光进行纳米颗粒的连接，避免激光的作用面积过大，造成纳米线和纳米颗粒的损毁，提高了纳米线的连接质量。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例的纳米连接装置的前视图；图2为本专利技术实施例的纳米连接装置的俯视图；图3为本专利技术实施例的纳米连接装置的轴测图；图4为本专利技术实施例的近场光发生装置的俯视图；图5为本专利技术实施例的图4中I处的局部放大图；图6为本专利技术实施例的真空腔的内部视图；图7为本专利技术实施例的纳米操作装置的轴测图；图8为本专利技术实施例的图7中II处的局部放大图；图9为本专利技术实施例的执行端安装结构示意图；图10为本专利技术实施例的另一执行端安装结构轴测图；图11为本专利技术实施例的第二运动机构的轴测图；图12为本专利技术实施例的第一运动机构的轴测图；图13为本专利技术实施例的样品台轴测图；图14为本专利技术实施例的粗定位样品台轴测图；图15为本专利技术实施例的精定位样品台轴测图；图16为本专利技术实施例的真空腔剖视图；图17为本专利技术实施例的纳米光学天线结构示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米连接装置，其特征在于，包括：真空腔(101)、电子束发射及调控模块(102)、电子束物镜(103)、纳米操作装置、近场光发生装置、保护气体引入装置(105)、工控机和显示装置(108)；所述纳米操作装置包括：精定位样品台(202)、精定位样品台(202)、第一运动机构(203)和第二运动机构(204)；所述近场光发生装置包括：光纤探针和AFM探针；其中，所述光纤探针与所述第一运动机构(203)相连，所述AFM探针与所述第二运动机构(204)相连，所述精定位样品台(202)与所述粗定位样品台(201)相连接，所述电子束物镜(103)、所述纳米操作装置均位于所述真空腔(101)内部，所述保护气体引入装置(105)和所述电子束发射及调控模块(102)分别与所述真空腔(101)相连接，所述电子束物镜(103)与所述电子束发射及调控模块(102)相连接，所述工控机适于所述真空腔(101)、所述电子束发射及调控模块(102)、所述电子束物镜(103)、所述纳米操作装置和所述保护气体引入装置(105)的控制，所述显示装置(108)适于显示所述真空腔(101)内设定的区域。

【技术特征摘要】
1.一种纳米连接装置，其特征在于，包括：真空腔(101)、电子束发射及调控模块(102)、电子束物镜(103)、纳米操作装置、近场光发生装置、保护气体引入装置(105)、工控机和显示装置(108)；所述纳米操作装置包括：精定位样品台(202)、精定位样品台(202)、第一运动机构(203)和第二运动机构(204)；所述近场光发生装置包括：光纤探针和AFM探针；其中，所述光纤探针与所述第一运动机构(203)相连，所述AFM探针与所述第二运动机构(204)相连，所述精定位样品台(202)与所述粗定位样品台(201)相连接，所述电子束物镜(103)、所述纳米操作装置均位于所述真空腔(101)内部，所述保护气体引入装置(105)和所述电子束发射及调控模块(102)分别与所述真空腔(101)相连接，所述电子束物镜(103)与所述电子束发射及调控模块(102)相连接，所述工控机适于所述真空腔(101)、所述电子束发射及调控模块(102)、所述电子束物镜(103)、所述纳米操作装置和所述保护气体引入装置(105)的控制，所述显示装置(108)适于显示所述真空腔(101)内设定的区域。2.一种纳米线连接方法，其特征在于，采用包括权利要求1所述的纳米连接装置，所述纳米线连接方法包括：S1：获取纳米颗粒和纳米线分散于硅片表面的基底；S2：将所述基底固定于精定位样品台(202)上，调节电子束物镜(103)和电子束发射及调控模块(102)，移动样品台进行所述基底的定位；S3：调节所述电子束物镜(103)和所述电子束发射及调控模块(102)，移动样品台对目标纳米线进行定位；S4:调节所述电子束物镜(103)和所述电子束发射及调控模块(102)，利用执行端操作装置带动执行端对所述目标纳米线进行移动；S5：调节所述电子束物镜(103)和所述电子束发射及调控模块(102)，利用纳米操作装置对目标纳米颗粒进行定位；S6:调节所述电子束物镜(103)和所述电子束发射及调控模块(102)，移动执行端操作装置带动执行端对所述目标纳米颗粒进行移动；S7：开启近场光发生装置，采用近场光作为热源，采用所述目标纳米颗粒作为焊剂，对所述纳米线进行连接。3.根据权利要求2所述的纳米线连接方法，其特征在于，所述S2步骤包括：调节粗定位样品台(201)，使所述基底移动至设定位置；调节所述精定位样品台(202)、电子束物镜(103)和所述电子束发射及调控模块(102)，直至...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨立军，王扬，王根旺，丁烨，赵春洋，侯超剑，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23