用来使纳米结构沉积和取向的方法、器件和组合件技术

用来在接收基材上沉积纳米材料、任选地以所需的取向沉积这些材料的方法和系统，其包括在转移基材上提供纳米材料，使这些纳米材料与接收基材表面上或部分表面上的粘合材料接触。任选地通过在转移过程中使所述转移基材和接收基材相对移动进行取向。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请交叉引用本申请是2003年9月25日提交的名为″用来使纳米结构沉积和取向的方法、器件和组合件(METHODS，DEVICES AND COMPOSITIONS FOR DEPOSITINGAND ORIENTING NANOSTRUCTURES)″的USSN 10/673,092部分的延续。本申请要求该申请的优先权。
技术介绍
纳米技术被预言为下一重大技术飞跃，这是由于预言通过该技术能够得到由包括电性能、光学性能和结构性能的材料性能带来的各种重要优点。有人预言纳米技术的发展是延长Moore定律的寿命的最佳希望。尽管纳米技术的发展提供了一些具有无数有趣的性质、有广泛潜在实用性的的材料，但是从工业制造方面来看，将这些材料组合为有用的器件、系统和材料仍存在一定的障碍。例如，从工业角度来看，经常被看做纳米材料的标志的碳纳米管仅能用作复合材料的填料，例如用来使全部的整体复合物具有结构，也许还可使其具有原生的电性质。这是由于这些纳米管中的各纳米管经常具有无法预料的电性质，需要灵敏的选择方法，以便将其可重现地用于要求更严格的领域，例如用于电子设备等。另一个对几乎所有纳米材料造成重要影响的困难是将这些材料组合为器件(device)和/或系统(system)，其中这些材料在所述器件和/或系统中的布置很重要，所述器件和/或系统是例如桥接电接触、跨越栅电极等。具体来说，这些材料过小，实际上不可能采用人工操作技术对其进行准确定位，特别是从工业制造的角度，例如大量高产率来看更是不可能。已经提出了许多方法，说明了采用更可操作的方法对这些材料进行定位。例如，成功应用流动定向放置法使半导体纳米线定向和放置在所需的位置，例如，其中包含纳米线或纳米管的溶液流入与基材接触，通过流动使纳米线在基材表面上排列，经由接触区域使纳米线放置在基材表面上。还提出了分子识别和自组装技术，例如在基材所需的区域使用化学基团，在纳米材料上使用互补的基团，已证明这些方法可以将纳米材料放置在基材的所需位置。尽管这些方法能够有效地放置纳米材料，但是迄今为止这些方法产生了许多完全不同的结果，例如沉积的均一性、材料的取向(orientation)和定位(positioning)。缺乏均一性对工业制造设置具有很大的害处，特别是当将其用于例如产品之间必须几乎不存在差别的电子工业时，更是如此。在需要实质的基础结构发展同时还需要技术实施中“工艺”形式发展的制造中，这些方法也受影响。因此，需要有能够稳定而可重复地使纳米材料在其它基材材料上定位和/或取向，用于例如电子、光电子、光学和材料应用领域的方法。本专利技术满足了这种需求以及各种其它需求。专利技术简述本专利技术主要提供了将纳米结构定位在基材表面上并任选进行取向或排列的方法、制品、组合件、系统(system)、成套元件等，特别是用来将纳米结构组合成功能器件或组合件。具体来说，在第一个主要方面，本专利技术提供将纳米材料沉积在基材上的方法。根据本专利技术，提供了大量沉积在转移基材上的纳米结构。提供了沉积在接收基材选定区域的粘合材料。所述转移基材与所述接收基材配对，转移基材上的纳米结构与接收基材的选定区域接触。当转移基材与接收基材分离时，转移基材留下了粘合在接收基材选定区域的纳米结构。所述大量纳米结构可以是任意种类的形式。例如，所述纳米结构可包括纳米纤维、半导体纳米线和/或诸如此类的结构。在一实施方式中，构成纳米结构的大量半导体纳米线包括第II-VI族半导体、III-V族半导体和/或第IV族半导体之类的半导体材料。纳米结构可在转移基材上合成，或者可独立合成，然后沉积在转移基材上。所述转移基材和接收基材可为任意形式，例如可以是或可包括平面片状基材(例如挠性片)或卷。所述配对步骤可包括将转移基材挤压在接收基材上，反之也可。例如，所述接收基材可以是挠性片，转移基材为卷，转移基材在挠性平面片上辊轧，将转移基材上的材料沉积在接收基材上。类似地，接收基材可包括卷，或可置于卷上，用卷在挠性平面转移基材上辊轧，以将材料沉积在位于卷上的接收基材上。所述转移基材与接收基材任选地沿基本互相平行的方向移动，使粘合在接收基材上的纳米结构基本对齐。粘合在接收基材一个或多个选定区域的纳米结构中至少约50％、60％、70％、80％、90％或更多的纳米结构可沿与公共轴线成30°、20°、10°、5°或更小角度的方向排列。在转移基材和接收基材分离之后，可通过例如对接收(和/或转移)基材进行溶剂清洁或等离子体清洁，从其上除去粘合材料。所述粘合材料任选包括光致抗蚀剂，所述光致抗蚀剂能够在曝光之后、通常是然后再与显影剂溶液而除去。在相关的方面，在沉积过程中，通过使转移基材和接收基材中的一个或多个相对于转移基材和接收基材中的另一个运动，使沉积的纳米结构基本沿公共轴线取向。例如，可使大多数纳米结构以长轴基本垂直于转移基材上纳米结构表面平面的形式沉积在转移基材上。移动步骤后，将纳米结构从转移基材上分离，在接收基材上留下大量基本沿公共轴线取向的纳米结构。本专利技术还提供具有第一基材的制品，所述第一基材具有位于其表面上的粘合材料和位于该粘合材料上的大量纳米结构，所述纳米结构任选基本沿公共轴线取向。类似地，本专利技术提供包括聚合物粘合材料层的组合件，在此粘合材料层表面上粘合有大量基本对齐的纳米线。在任意情况下，所述纳米结构可如上所述地排列。类似地，该粘合层可同样如上所述地包含光致抗蚀剂之类的抗蚀剂。本专利技术还包括系统，例如包括在其第一表面上具有大量纳米结构的转移基材的系统。通常包括第一表面的接收基材与转移基材的第一表面相对放置。自动移动系统与所述转移基材和接收基材中的至少一种相连，用来使转移基材的第一表面与接收基材的第一表面互相接触，然后使转移基材的第一表面与接收基材的第一表面分离。例如，在一实施方式中，该移动系统包括用来引导转移基材片与接收基材片接触的一个或多个卷。该系统任选地包括位于接收基材第一表面上方、用来在其上(例如当移动系统移动转移基材使其第一表面与接收基材的第一表面接触之前)沉积粘合材料的粘合材料沉积涂布器。包括本文各种制品、组合件或系统的成套元件也是本文的特征。这些成套元件可包括本文所述的制品、组合件或系统元件，例如与合适的包装元件(例如用来固定相应部件的容器)以及结构材料结合，例如用来操作相应的制品、组合件或系统。从以下说明书可以显而易见地看出许多本专利技术的用途、应用和改变，这些用途、应用和改变通常包括在本专利技术中。上面的系统、制品、组合件和方法也可以各种组合一起使用。附图简述附图说明图1是说明本专利技术纳米结构沉积法的示意图。图2是晶体管之类纳米线基电子器件的示意图。图3是使用取向的纳米线集合作为器件导电通道制备的晶体管阵列和单独器件的示意图。图4是本专利技术纳米结构沉积和排列/取向法的示意图。图5是用来制造较高体积纳米线基材的卷到卷法示意图。图6是根据本专利技术在硅晶片上沉积和取向的半导体纳米线的SEM图。详述本专利技术一般涉及用来使纳米材料、特别是具有高长宽比的纳米材料在其它基材材料上定位和/或取向的器件、系统和方法。一般地说，本专利技术包括从称为″转移基材″的第一基材将纳米材料转移到需要安置这些纳米材料的被称为″接收基材″的第二基材上。因此，起初将纳米材料提供于所述转移基材表面之上。然后在需要在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将纳米材料沉积在基材上的方法，该方法包括：提供大量位于转移基材上的纳米结构；提供沉积在接收基材一个或多个选定区域上的粘合材料；将所述转移基材与接收基材配对，转移基材上的纳米结构与接收基材的一个或多个选定区域接触；使转移基材与接收基材分离，留下粘合在接收基材一个或多个选定区域上的纳米结构集合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-9-25 10/673,0921.一种将纳米材料沉积在基材上的方法，该方法包括提供大量位于转移基材上的纳米结构；提供沉积在接收基材一个或多个选定区域上的粘合材料；将所述转移基材与接收基材配对，转移基材上的纳米结构与接收基材的一个或多个选定区域接触；使转移基材与接收基材分离，留下粘合在接收基材一个或多个选定区域上的纳米结构集合。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述大量纳米结构包括大量纳米纤维。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述大量纳米纤维包括大量半导体纳米线。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述大量半导体纳米线包括选自第II-VI族半导体、第III-V族半导体或第IV族半导体的半导体材料。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纳米结构在所述转移基材上合成。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纳米结构沉积在所述转移基材上。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配对步骤包括将转移基材压在接收基材的选定区域上。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转移基材包括挠性平面片状基材。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述转移基材卷置于一卷上。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述转移基材卷在接收基材上辊轧。11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收基材包括挠性平面片状基材。12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述接收基材置于一卷上。13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述配对步骤和分离步骤之间，转移基材和接收基材中的至少一个以基本平行于所述转移基材和接收基材中另一者的方向移动，使粘合在接收基材上的纳米结构基本对齐。14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，粘合在所述接收基材一个或多个选定区域上的纳米结构集合中至少50％的纳米结构以与公共轴线小于30°的夹角排列。15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，粘合在所述接收基材上的纳米结构集合中至少50％的纳米结构以与公共轴线小于10°的夹角排列。16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，粘合在所述接收基材上的纳米结构集合中至少50％的纳米结构以与公共轴线小于5°的夹角排列。17.如权利要求13所述的方法，其特征在于，粘合在所述接收基材一个或多个选定区域上的纳米结构集合中至少80％的纳米结构以与公共轴线小于30°的夹角排列。18.如权利要求13所述的方法，其特征在于，粘合在所述接收基材一个或多个选定区域上的纳米结构集合中至少80％的纳米结构以与公共轴线小于10°的夹角排列。19.如权利要求13所述的方法，其特征在于，粘合在所述接收基材一个或多个选定区域上的纳米结构集合中至少90％的纳米结构以与公共轴线小于30°的夹角排列。20.如权利要求13所述的方法，其特征在于，粘合在所述接收基材上的纳米结构集合中至少90％的纳米结构以与公共轴线小于10°的夹角排列。21.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在分离步骤之后，从所述接收基材表面除去粘合材料。22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述去除步骤包括对接收基材进行等离子体清洁。23.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述去除步骤包括用溶剂清洁接收基材的表面。24.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述粘合材料包括光致抗蚀剂，所述去除步骤包括使粘合材料曝光，并使粘合材料与显影剂溶液接触。25.一种在基材上沉积大量已基本取向的纳米结构的方法，该方法包括提供其上沉积了大量纳米结构的转移基材，所述大量纳米结构中的每一个都具有长轴；提供具有包含粘合材料的表面的接收基材；使所述转移基材表面上的纳米结构与所述接收基材表面上的粘合材料接触，使所述纳米结构粘合在所述粘合材料上；使所述转移基材和接收基材中的一个或多个相对于所述转移基材和接收基材的另一个移动，使所述纳米结构基本沿公共轴线取向；在所述移动步骤之后，将纳米结构从转移基材分离，在接收基材上留下大量基本沿公共轴线取向的纳米结构。26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，大多数纳米结构以长轴与所述转移基材上纳米结构表面的平面基本垂直的方式沉积在转移基材上。27.一种制品，该制品包括具有第一表面的基材；位于所述第一表面上的聚合物粘合材料；位于所述第一表面上、粘合在所述粘合材...

【专利技术属性】
技术研发人员：R杜布罗，LT罗曼诺，D斯顿伯，
申请(专利权)人：奈米系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]