纳米结构制造技术

一种产生纳米结构的快速方法，该方法包含以下步骤：通过用印模接触区域来传递电荷在第一材料的表面（１）上形成一个或多个荷电区域（５），提供第二材料的荷电纳米颗粒（７），和允许颗粒在该区域附近流动以被淀积在该区域上。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种形成小尺度结构的方法，例如纳米尺度—通常所知的纳米结构，并且也涉及小颗粒特别是纳米尺度颗粒与材料表面间相互作用的方法。到目前，利用光刻加工技术已经制造出小尺寸的光子或电子器件。随着尺寸减小，由于需要使用比以往任何时候都短的波长照射以使光致抗蚀剂曝光，因此以足够的分辨率形成这些器件的独立的几何特征变得困难。在作者为Chu等人，发表于Applied Physics Letters 67(21)，1995年11月20日，第3114-3116页的“聚合物中25nm以下的通孔和沟槽的印刻(Imprint of sub-25nm vias and trenches inpolymers)”一文中，公开了一种工艺，该工艺将一印模压入基片上的热塑性聚合物薄膜中来产生最小尺寸为25nm的通孔和沟槽。纳米尺寸的金属和半导体颗粒(纳米颗粒)可被认为一种用于光子或量子电子器件的潜在元件。这些器件的制造不仅要求淀积也要求纳米颗粒在基片上的定位。有许多不同的使用颗粒或团簇作为组成部分产生纳米级结构的方法，诸如利用毛细管力从悬浮液中沉淀，它可以产生颗粒类晶结构的二维和三维阵列。分辨率好于200nm的金属团簇的纳米级链已被制造出来。在铜淀积过程中他们在基片边界和光致抗蚀剂线上成核—“纳米级团簇链在已形成图案的Si表面上的微制造(Microfabrication of nanoscalecluster chains on a patterned Si surface)”，作者为Liu等，发表于Applied Physics Letters，1995年10月5日，第2030-2032页。“通过电子束绘图的微米尺度粉末颗粒的排列(An arrangementof micrometer-sized powder particles by electron beamdrawing)”一文，作者Fudouzi等，发表于Advanced PowderTechnol.，1997年第8卷第3期，251-262页，报道了可在绝缘表面内写下尺寸为20μm的带电线。它表明悬浮液中带电的二氧化硅球体(直径5μm)能被可控地导向这样的带电线。就荷电表面的题目，“使用力显微镜的静电书写和成像(Electrostatic writing and imaging using a forcemicroscope)”一文，作者Saurenbach，发表于IEEE Transactionson Industry Applications，28卷第1期，1992年1月，256页，公开了使用具有钨显微尖端的静电力显微镜，使其接触带有小电压的聚碳酸脂表面来将电荷传递到表面，以产生微米尺度的“电荷点”。“通过接触起电在SrTiO3薄膜上的电荷存储(Charge storage onthin Sr TrO3film by contact electrification)”，作者Uchiahashi等，发表于Japanese Journal of Applied Physics，33卷(1994)，5573-5576页，公开了通过使用原子力显微镜，利用接触起电在薄膜上的电荷存储。可能分辨间隔约60nm的荷电点。该工艺意在用于非易失性半导体存储器。专利技术概述本专利技术的一个目的是提供一种改进的方法，通过该方法可以制造具有小的几何特征的器件。本专利技术的概念是优选通过使可控的金属工具接触绝缘衬底，以在表面上的非常小，小到纳米尺度的区域导入电荷。作为本专利技术的第二步，处于气溶胶或液相中的纳米尺度颗粒则受基片上的电荷区的影响，以便被淀积在基片上或如下所说明的与基片相互作用。在第一方面，本专利技术提供了一种方法，该方法包含以下步骤，通过用工具装置接触所述区域用于传递电荷，在第一材料的表面上形成一个或多个预定形状的带电区域；以及提供第二材料；和使颗粒在所述区域的附近流动，以按照预定方式与所述区域的电荷相互作用。在第二方面，本专利技术提供了完成方法的装置，该装置包含用于接触第一材料表面上的一个或多个预定形状区域以将电荷传到其上的工具装置，和用于使第二材料的颗粒在所述区域附近流动，按照预定形式与所述区域相互作用的装置。在另一方面，本专利技术提供了一种方法，该方法包含以下步骤，在材料表面上形成一个或多个预定形状的带电区域；提供纳米尺度颗粒；以及允许颗粒在所述区域的附近流动，以按照预定形式与所述区域相互作用。对于本说明书的目的，“纳米尺度颗粒”意指直径为300纳米或更小的颗粒。大多数应用的优选颗粒直径为50纳米或更小；而在有些应用中例如光电子学应用中，更进一步优选颗粒直径为10纳米或更小。工具装置可以是具有大到毫米尺度或小到纳米尺度的轮廓表面(contoured surface)的压机(press)或印模，它被安排与基片表面接触，并且具有符合所需要的图形或将要被淀积到基片上的电荷的构形的构形。压机或印模可以是刚性材料或弹性材料，例如表面有橡胶涂层的金属。使用印模的一个显著优点是一个具有预定形状的荷电区域构形，它在一个宽广范围内延伸，可在一次单独操作中形成。本专利技术的工艺因此比其它方法，如电子束绘图或书写的方法，进行得更快。或者，工具可以采取针、杆或其它伸长体的形式，它们按照预想的路径在表面绘制来产生所需要的电荷图形。工具也可以是扫描探针显微镜的尖端。工具材料通常是金属的，但也可以是任何其它合适的刚性材料，该材料具有与第一材料的功函数相关的功函数以便允许电荷流动到第一材料表面。第一材料通常为绝缘材料，但也可以是半导体的或任何可使施加的电荷保持足够长时间以允许进行的本专利技术方法材料。除局部荷电区域以外，第二材料的淀积可通过施加静电沉淀电场辅助进行。优选，第二材料颗粒具有和第一材料符号相反的第二电荷。或者，第二材料的颗粒可以是和第一电荷符号相同的，被淀积的第二材料的图形由来自一个或多个荷电区域的排斥力决定。颗粒带电的要求在某些情况下可以放宽—在电场中颗粒可以被极化并且会由于电场梯度被吸引向静电荷电体。在另一应用中，电中性纳米颗粒可被发射到一个表面，每个颗粒吸收一个或多个电荷载流子，并且在荷电条件下从基片被反弹回来。除接触荷电外，可以使用其它方法产生局部荷电区域，包括通过利用光子辐照导入电荷图形，例如使用掩模通过例如同步加速的光子辐照；或在极性半导体表面通过激光干涉导入荷电图形。第二材料颗粒可通过任何合适的工艺形成。一个优选的产生气溶胶形式的颗粒的工艺在下面描述。或者其它工艺如激光烧蚀可被采用。附图简述现在将只通过实施例参考附图描述本专利技术地优选实施例，其中附图说明图1是说明本专利技术方法的简图；图2a～2c是说明按照本专利技术施加电荷到绝缘表面的接受区域的过程；图3是本专利技术的方法中，用于气溶胶纳米颗粒发生器的淀积反应室(沉淀器)；图4以图解的形式说明气溶胶纳米颗粒发生器，它在我们共同未解的PCT申请号GB98/03429中被描述。图5a～c到9是按照本专利技术形成的其上有颗粒淀积的材料表面的扫描电子显微照片；以及图10～20是表示本专利技术不同实施例的简图。优选实施例描述现在参考附图中的图1，硅晶片3的表面被氧化生成二氧化硅层1，带负电荷的局部区域5被印在表面上。在局部电场F的辅助下，在气溶胶单元中形成的纳米颗粒7被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包含以下步骤，通过用工具装置（９）接触所述区域来传递电荷，在第一材料的表面（１）上形成预定形状的一个或多个荷电区（５）；提供第二材料的颗粒（７）；和允许颗粒在所述区域附近流动，以便按照预定方式与所述区域相互作用。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：KW德佩尔特，CMH马努松，LI萨米尔松，TJ克林克，
申请(专利权)人：英国技术集团国际有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]