纳米宽度有机导线的制备方法技术

一种制备纳米宽度有机导线的方法，采用扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）技术。工作基质采用低压电双稳材料，先把电双稳材料蒸发到基体上成为均匀薄膜，再用ＳＴＭ技术在基体面上按预先设计的点、线或图形扫描。使扫描过的部分从绝缘态变为导电态，从而获得纳米宽度的有机导线或导电图形。由本发明专利技术制备的纳米导线，可避免距离小于０．１微米（１００纳米）的金属导线间因原子徙动而产生短路的问题。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属微电子学
，是一种制备纳米电子器件的方法。众所周知，为了继续增加集成度，微电子器件正继续向线宽更细的方向发展。但是这种“更细”并不是无限的。在0.1微米(100纳米)以下，量子力学的效应将显著地呈现出来，因此人们正在寻求新的材料和新的加工方法，以得到纳米尺寸(1-100纳米)的电子器件，简称“纳米电子器件”。纳米电子器件的制作，要求大量的功能材料作运算、存贮、开关之用，还要大量纳米尺寸(直线或图形)的导线、高阻线和电介质。其中纳米尺寸的导线制作是一个非常特殊的问题，因为金属导线往往在间距很小(＜100纳米)时，将因金属原子的表面徙动而形成导线之间短路。为此人们致力于研究新的“有机导线”或“导电聚合物”来克服这一缺点。但迄今为止，二者都未能制成宽度为1-10纳米的导线。在扫描隧道显微镜(STM)发展之后，曾有人把材料通过STM针尖沉积在表面上(IBM J.Res.Dev.30，492，1986)；继而有人用含碳材料在玻璃态的Pd81Si19表面画出相距16纳米的线条，以及用碳氢化合物抗蚀剂画出了宽度为100纳米、间隔为1微米的线条(Adriatico Res.Conf.on STM，1987)。在原子操纵技术开始以后，又有人试图用STM进行原子操纵来制备导线族。例如Lyding等(J.Vac.Sci.Technol.12B，3735，1994)曾用硼掺杂的硅(100)吸附一层原子，然后用STM的针尖移走氢原子而露出基底硅，可以得到由宽度为3纳米的硅与1纳米的氢所构成的相间条纹。但不言而喻，这种硅条纹并不是真正意义上的导线。本专利技术的目的在于提供一种能够避免因原子徙动而形成短路的。本专利技术提出的制备纳米宽度有机导线的方法，采用了扫描隧道显微镜(STM)技术，工作基质采用低压电双稳材料，具体步骤如下把电双稳材料在真空中蒸发到绝缘基体上，使之成为均匀薄膜，然后，把基体放人大气中使用的STM工作室，在选定的区域上，用人工或计算机操纵STM针尖位置，使它在带电状态下扫描。扫描的范围可以是直线、曲线或者其他图形。在针尖电场的作用下，选择合适的针尖电压和扫描速度，使扫描过的部分发生跃迁(“翻转”)，即原来为绝缘态的材料变为导电态，从而在绝缘基板上获得真正的纳米有机导线或导电图形。它的工作原理同Lyding和上述其他各种方法都是完全不同的。根据需要，上述方法也可以用来制备各层薄膜分别绘有纳米点、线或图形的多层布线。上述电双稳材料可以是具有电双稳特性的有机物、聚合物、络合物、螯合物或其他材料，它们应当具有如下特性1.在相当于3-6电子伏能量的电子、离子或光子作用下能够“翻转”，使原来的绝缘态变为导电态。2.绝缘态与导电态之间的电阻率之差至少应为105倍。3.“翻转”的时间应小于100纳秒。4.在室温、大气下有合理的保存时间。本专利技术也可利用光电双稳特性的材料，把原来为绝缘体的材料在扫描光子显微镜(SPM)的激光束作用下“画出”导线。同样，也可以借助计算机控制描出导电的图形，且具有纳米级的加工精度。具体步骤同前所述。由本专利技术制备的纳米宽度(1～10纳米)的有机导线或高精度导电图形，可以避免产生导线间的短路现象。实施例下列两种全有机络合物符合上述条件(1)三聚腈胺尿酸(melamin cyanuric acid，简称MA)与四氰基对醌二甲烷(7，7，8，8-tetracyanoquinodimethane，简称TCNQ)构成的络合物；(2)四甲基镍二噻唏(Bis[2-butene-2，3-dithiolat(2-)-s，s′]-Ni，简称BBDN)与TCNQ构成的络合物。把络合物放入坩锅，在真空中加热蒸发，使在玻璃或SiO2基板上形成均匀薄膜，厚度为50nm左右。用STM针尖扫描，电压为4-6伏，使膜从高阻态(绝缘态)变为低阻态(导电态)。翻转时间经测定小于100纳秒。还可以使用其他合适的电双稳有机材料。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备纳米宽度有机导线的方法，采用扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）技术，工作基质采用低压电双稳材料，其特征在于把电双稳材料在真空中蒸发到绝缘基体上，使之成为均匀薄膜，然后把基体放入在大气中的ＳＴＭ工作室，在选定的区域上用人工或计算机操纵ＳＴＭ针尖位置，使在带电状态下扫描，并控制扫描速度，使扫描过的部分从绝缘态变为导电态。

【技术特征摘要】
1.一种制备纳米宽度有机导线的方法，采用扫描隧道显微镜(STM)技术，工作基质采用低压电双稳材料，其特征在于把电双稳材料在真空中蒸发到绝缘基体上，使之成为均匀薄膜，然后把基体放入在大气中的STM工作室，在选定的区域上用人工或计算机操纵STM针尖位置，使在带电状态下扫描，并控制扫描速度，使扫描过的部分从绝缘态变为导电态。2.根据权利要求1所述的制备纳米宽度有机导线的方法，其特征在于采用的电双稳材料为具有电双稳...

【专利技术属性】
技术研发人员：华中一，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]