纳米颗粒线阵列电阻的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种纳米颗粒线阵列电阻的制备方法，包括：获得制备样品；将制备样品放置在三维微位移平台上；飞秒脉冲激光经过光路系统后透过石英玻片聚焦在金膜表面，PC机控制三维微位移平台在Y和Z轴方向上移动，金膜被聚焦的激光烧蚀，形成束缚空间的等离子体喷发，喷发的金纳米颗粒被覆盖的玻璃接收，玻璃表面获得金纳米颗粒线阵列电阻；表征金纳米颗粒线阵列电阻的形貌特征。该方法基于飞秒激光微纳加工平台，结合激光诱导后向转移技术，通过控制飞秒脉冲激光能量密度、扫描速度和加工条数，制备金纳米颗粒组成的线阵列电阻，利用扫描电子显微镜和原子力显微镜表征不同加工参数的金纳米颗粒形貌特征。

Preparation method of resistance of nanoscale linear array

The invention provides a method for preparing nano-particle line array resistance, which includes: obtaining a preparation sample; placing the preparation sample on a three-dimensional micro-displacement platform; focusing a femtosecond pulse laser on a gold film surface through a quartz slide after passing through the optical path system; PC controlling the three-dimensional micro-displacement platform moving in the direction of Y and Z axis; and gold film. The focused laser ablation forms a plasma eruption in the confinement space, and the gold nanoparticles are received by the covered glass. The resistance of the gold nanoparticle line array is obtained on the glass surface, which characterizes the morphological characteristics of the resistance of the gold nanoparticle line array. Based on the femtosecond laser micro-nano processing platform and laser-induced backward transfer technology, the line array resistance of gold nanoparticles was prepared by controlling the energy density, scanning speed and processing strips of femtosecond laser pulse. The gold nanoparticles with different processing parameters were characterized by scanning electron microscopy and atomic force microscopy. Grain morphology.

【技术实现步骤摘要】
纳米颗粒线阵列电阻的制备方法
本专利技术属于复合纳米结构新材料的快速制备技术，是光、机、电、材料和计算机一体化的综合交叉领域，具体为一种纳米颗粒线阵列电阻的制备方法。
技术介绍
由于材料的纳米结构有很大的比表面积、存在量子束缚效应和小尺寸效应等，导致纳米结构材料具有与块体材料不同的优异光学、电学、化学和力学特性，如较高的表面化学活性、气体吸附优势、吸收增强效应和量子遂穿效应等，在光电子
应用广泛，如钯纳米尺寸电阻可用于制备氢气传感器件。纳米尺寸电阻的常见制备方法包括光刻图案纳米线电沉积(LPNE，Lithographicallypatternednanowireelectrodeposition)和薄膜沉积(thinfilmdepositionsystem)等，这些制备方法操作繁琐，工艺流程相对复杂，必须使用专项设备，且设备昂贵。
技术实现思路
为了克服上述现有技术存在的不足，本专利技术提供了纳米颗粒线阵列电阻的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：纳米颗粒线阵列电阻的制备方法，包括飞秒激光系统、三维微位移平台、光路系统和PC机，所述光路系统包括半波片、格兰棱镜、光阑、快门和聚焦物镜，所述飞秒激光系统输出的飞秒脉冲激光依次通过间隔放置的半波片、格兰棱镜、光阑、快门和聚焦物镜，制备样品放置在所述三维微位移平台上，飞秒脉冲激光经过所述聚焦物镜聚焦在制备样品上，所述三维微位移平台和快门通过所述PC机控制；所述制备方法包括以下步骤：步骤一、将金膜镀在玻璃表面，然后将石英玻片覆盖在金膜上，获得所述制备样品；步骤二、将所述制备样品放置在所述三维微位移平台上，石英玻片朝向所述聚焦物镜；步骤三、所述飞秒激光系统输出飞秒脉冲激光，飞秒脉冲激光依次经过所述半波片、格兰棱镜、光阑、快门和聚焦物镜后透过石英玻片聚焦在金膜表面，同时所述PC机控制所述三维微位移平台在Y轴和Z轴方向上移动，金膜被聚焦的激光烧蚀，形成束缚空间的等离子体喷发，喷发的金纳米颗粒被覆盖的玻璃接收，实现制备样品表面的飞秒激光诱导后向转移，玻璃表面获得金纳米颗粒线阵列电阻；步骤四：利用扫描电子显微镜和原子力显微镜分析表征飞秒激光后向转移技术制备的金纳米颗粒线阵列电阻的形貌特征。优选地，所述飞秒激光系统输出的飞秒脉冲激光波长为800nm，脉冲宽度为90fs，重复频率为1kHz。优选地，所述聚焦物镜的焦距为15cm，所述聚焦物镜聚焦后的光斑尺寸为40μm。优选地，所述半波片与格兰棱镜组合可以连续调节激光输出的能量，所述快门精确选取飞秒脉冲激光数目。优选地，所述金膜厚度为50nm，所述玻璃为K9玻璃，所述石英玻片厚度为1mm。本专利技术提供的纳米颗粒线阵列电阻的制备方法包括飞秒激光系统、三维微位移平台、光路系统和PC机，光路系统包括半波片、格兰棱镜、光阑、快门和聚焦物镜，飞秒激光系统输出的飞秒脉冲激光依次通过间隔放置的半波片、格兰棱镜、光阑、快门和聚焦物镜，制备样品放置在三维微位移平台上，飞秒脉冲激光经过聚焦物镜聚焦在制备样品上，三维微位移平台和快门通过PC机控制；制备方法包括：将金膜镀在玻璃表面，然后将石英玻片覆盖在金膜上，获得制备样品；将制备样品放置在三维微位移平台上，石英玻片朝向聚焦物镜；步骤三、飞秒激光系统输出飞秒脉冲激光，飞秒脉冲激光依次经过半波片、格兰棱镜、光阑、快门和聚焦物镜后透过石英玻片聚焦在金膜表面，同时PC机控制三维微位移平台在Y轴和Z轴方向上移动，玻璃表面获得金纳米颗粒线阵列电阻；分析表征飞秒激光后向转移技术制备的金纳米颗粒线阵列电阻的形貌特征；上述方法利用飞秒激光微纳加工平台，采用飞秒激光直写和激光诱导后向转移技术可以方便快速的将金纳米颗粒按设计的图案转移到玻璃表面，形成线阵列纳米电阻，在线阵列电阻两侧镀上金电极，制备纳米线阵列电阻原型，利用皮安计测量纳米电阻的阻值大小，解决了激光能量密度对金纳米颗粒形貌的影响，激光直写时的扫描速度对线阵列纳米电阻阻值的影响等问题，激光直写工艺实现金纳米颗粒的线阵列电阻的可控制备，纳米电阻形貌可以通过调节激光能量密度控制，而激光直写技术可以调节扫描速度和线阵列的条数；操作方法简单可靠，无需其他专用设备，制备效率高，可以应用于光电子集成器件、气体传感器件和生物传感器件等领域。附图说明图1为本专利技术实施例1的纳米颗粒线阵列电阻的制备方法的激光直写示意图；图2为激光诱导后向转移制备金纳米颗粒电阻示意图；图3为制备的电阻原型和结构示意图；图4为不同加工参数制备的电阻阻值测量结果对比图；图5为编号gold3的金纳米颗粒线阵列电阻表征后的形貌特征。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。实施例1本专利技术提供了纳米颗粒线阵列电阻的制备方法，具体如图1所示，包括飞秒激光系统、三维微位移平台、光路系统和PC机，光路系统包括半波片、格兰棱镜、光阑、快门和聚焦物镜，飞秒激光系统输出的飞秒脉冲激光依次通过间隔放置的半波片、格兰棱镜、光阑、快门和聚焦物镜，制备样品放置在三维微位移平台上，飞秒脉冲激光经过聚焦物镜聚焦在制备样品上，三维微位移平台和快门通过PC机控制；图1中的XYZ平台即为上述三维微位移平台。具体制备方法包括以下步骤：步骤一、将金膜镀在玻璃表面，然后将石英玻片覆盖在金膜上，获得制备样品；金膜厚度为50nm，玻璃为K9玻璃，石英玻片厚度为1mm。步骤二、将制备样品放置在三维微位移平台上，石英玻片朝向聚焦物镜；步骤三、飞秒激光系统输出飞秒脉冲激光，飞秒脉冲激光依次经过半波片、格兰棱镜、光阑、快门和聚焦物镜后透过石英玻片聚焦在金膜表面，同时PC机控制三维微位移平台在Y轴和Z轴方向上移动，Z轴步进距离调节线扫描间距，金膜被聚焦的激光烧蚀，形成束缚空间的等离子体喷发，喷发的金纳米颗粒被覆盖的玻璃接收，实现制备样品表面的飞秒激光诱导后向转移，玻璃表面获得金纳米颗粒线阵列电阻；由于石英的烧蚀阈值远高于金膜，使得金膜被烧蚀，而对玻璃衬底不会产生影响。本实施例中飞秒激光系统输出的飞秒脉冲激光波长为800nm，脉冲宽度为90fs，重复频率为1kHz；聚焦物镜的焦距为15cm，聚焦物镜聚焦后的光斑尺寸为40μm；半波片与格兰棱镜的工作波长为800nm，半波片与格兰棱镜组合可以连续调节激光输出的能量，快门精确选取飞秒脉冲激光数目。步骤四：利用扫描电子显微镜和原子力显微镜分析表征飞秒激光后向转移技术制备的金纳米颗粒线阵列电阻的形貌特征，本实施例中扫描电子显微镜的型号为JSM-7001F，原子力显微镜的型号为MultiModeNanoscopeⅢ，烧蚀与否通过扫描电镜来表征。图2为飞秒激光诱导后向转移技术制备金纳米颗粒线阵列电阻示意图。金膜被聚焦的激光烧蚀，形成束缚空间的等离子体喷发，喷发的金纳米颗粒被覆盖的石英衬底接收。聚焦的激光束固定不动，图2所示的金膜样品固定在三维微位移平台上，加工方向沿着Y轴方向，从上到下扫描一次，得到一条金纳米颗粒组成的纳米线，Z轴方向的步进位移即是纳米线之间的间距，经过激光束的多次线扫描后，便可得到线阵列结构。图3为制备的电阻原型和结构示意图，其中图3(a)中方框内即为金纳米颗粒组成的线阵列电阻，两侧为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.纳米颗粒线阵列电阻的制备方法，其特征在于，包括飞秒激光系统、三维微位移平台、光路系统和PC机，所述光路系统包括半波片、格兰棱镜、光阑、快门和聚焦物镜，所述飞秒激光系统输出的飞秒脉冲激光依次通过间隔放置的半波片、格兰棱镜、光阑、快门和聚焦物镜，制备样品放置在所述三维微位移平台上，飞秒脉冲激光经过所述聚焦物镜聚焦在制备样品上，所述三维微位移平台和快门通过所述PC机控制；所述制备方法包括以下步骤：步骤一、将金膜镀在玻璃表面，然后将石英玻片覆盖在金膜上，获得所述制备样品；步骤二、将所述制备样品放置在所述三维微位移平台上，石英玻片朝向所述聚焦物镜；步骤三、所述飞秒激光系统输出飞秒脉冲激光，飞秒脉冲激光依次经过所述半波片、格兰棱镜、光阑、快门和聚焦物镜后透过石英玻片聚焦在金膜表面，同时所述PC机控制所述三维微位移平台在Y轴和Z轴方向上移动，金膜被聚焦的激光烧蚀，形成束缚空间的等离子体喷发，喷发的金纳米颗粒被覆盖的玻璃接收，实现制备样品表面的飞秒激光诱导后向转移，玻璃表面获得金纳米颗粒线阵列电阻；步骤四：利用扫描电子显微镜和原子力显微镜分析表征飞秒激光后向转移技术制备的金纳米颗粒线阵列电阻的形貌特征。...

【技术特征摘要】
1.纳米颗粒线阵列电阻的制备方法，其特征在于，包括飞秒激光系统、三维微位移平台、光路系统和PC机，所述光路系统包括半波片、格兰棱镜、光阑、快门和聚焦物镜，所述飞秒激光系统输出的飞秒脉冲激光依次通过间隔放置的半波片、格兰棱镜、光阑、快门和聚焦物镜，制备样品放置在所述三维微位移平台上，飞秒脉冲激光经过所述聚焦物镜聚焦在制备样品上，所述三维微位移平台和快门通过所述PC机控制；所述制备方法包括以下步骤：步骤一、将金膜镀在玻璃表面，然后将石英玻片覆盖在金膜上，获得所述制备样品；步骤二、将所述制备样品放置在所述三维微位移平台上，石英玻片朝向所述聚焦物镜；步骤三、所述飞秒激光系统输出飞秒脉冲激光，飞秒脉冲激光依次经过所述半波片、格兰棱镜、光阑、快门和聚焦物镜后透过石英玻片聚焦在金膜表面，同时所述PC机控制所述三维微位移平台在Y轴和Z轴方向上移动，金膜被聚焦的激光烧蚀，形成束缚空间的等离子体喷发，喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：张成云，刘志宇，刘佐濂，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东,44