一种三维纳米网格结构及其电子器件制造技术

本实用新型专利技术的一种三维纳米网格结构及其电子器件，包括:衬底及纳米线支架，所述纳米线支架由衬底上生长的多根纳米相互交联形成；纳米颗粒，其置于纳米线支架中以排列固定，纳米线支架在具有高温及活性气体的环境中反应生成交联纳米线，其中交联纳米线之间或交联纳米线与纳米线支架之间相互交联形成三维纳米网格结构。本实用新型专利技术用于简化三维纳米网格结构，且具有高可靠性和大表面积的优势。且具有高可靠性和大表面积的优势。且具有高可靠性和大表面积的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种三维纳米网格结构及其电子器件


[0001]本技术涉及三维纳米网格结构的
，具体涉及一种三维纳米网格结构及其电子器件。

技术介绍

[0002]纳米材料能提高和改善电子器件的性能。例如，采用纳米材料(如纳米颗粒、纳米线、以及多孔薄膜)可以增加比表面积，从而提高半导体气体传感器和电化学传感器的性能(如灵敏度)。
[0003]对于利用纳米颗粒制作三维纳米网格结构，需要组装和固定纳米颗粒，而在组装和固定的过程中不能使用胶水进行粘贴，原因在于胶水会覆盖纳米颗粒的表面，使纳米颗粒的电子传输性能下降，导致三维纳米网格结构的制备工艺复杂，且制备完成的三维纳米网格结构在稳定性和可靠性方面均不佳。
[0004]对于利用纳米线制作三维纳米网格结构，由于纳米线的结构纤细，导致其排列组装困难，使得三维纳米网格结构的制备工艺变得复杂。
[0005]对于利用多孔薄膜制作三维纳米网格结构，多孔薄膜难以形成三维立体空间，其制作成的三维纳米网格结构的总表面积有限。
[0006]若能制作成三维纳米网格结构，且其内部的交叉互联能够增强结构稳定性，通过增加三维纳米网格结构的厚度能够提升总表面积，从而能提升高三维纳米网格结构的可靠性和增大三维纳米网格结构的表面积。但是，如何通过简单的制备方法来制备出细密的三维纳米网格结构，仍是现有技术所面临的挑战。
[0007]在现有的三维纳米网格结构中，例如专利申请号为CN201710413839.1的一种交联网状碳纳米材料的制备方法，该专利提出了基于纳米碳骨架的网格结构，而网格结构中是以金属离子作为骨架节点、有机配体作为桥连基团，其材质不属于单晶材料，导致其结构稳定性较差。而且，这种碳骨架是金属有机物(MOFs)煅烧而成的多孔碳，其孔隙是内嵌的封闭结构，而且孔隙很小，该孔隙大小为与分子尺度相当的纳米量级，导致后续难以在孔隙内修饰催化剂；再者，由于氧化物只有在氧气氛围中才能避免高温分解，而这种碳骨架需要在惰性气体(如氮气或氩气)氛围下煅烧而成，惰性气体难以裂解，导致三维纳米网格结构中的氧化物纳米线支架得不到保护。
[0008]综上所述，如何通过简单的制备方法制备出的三维纳米网格结构件，且具有高可靠性和大表面积的优势，是本技术的创研动机。

技术实现思路

[0009]本技术的目的在于针对现有三维纳米网格结构的不足，提供一种三维纳米网格结构及其电子器件的硬件结构，该三维纳米网格结构简单，且具有低成本、高可靠性和大表面积的优势。
[0010]为实现上述目的，本技术提供一种三维纳米网格结构，包括：
[0011]在衬底上生长多根纳米线以形成阵列，多条所述纳米线排列形成用于固定和排列纳米颗粒的纳米线支架；
[0012]将纳米颗粒置于纳米线支架中，并在高温条件下通入活性气体以使纳米颗粒与活性气体反应生成交联纳米线，其中交联纳米线之间或交联纳米线与纳米线支架之间相互交联从而形成三维纳米网格结构。
[0013]进一步地，所述纳米线是在衬底表面生长而成，且垂直或倾斜于衬底表面生长。
[0014]进一步地，所述纳米颗粒的粒径介于10纳米至1000微米之间。
[0015]进一步地，所述纳米颗粒包括反应物和催化剂，所述催化剂用于引导所述反应物的晶体生长成交联纳米线。
[0016]进一步地，所述反应物包括金属氧化物、金属氮化物、金属氯化物、金属硫化物中一者或多者的组合；或者
[0017]所述催化剂包括金属单质或合金。
[0018]进一步地，所述活性气体，是含有与纳米线材料阴离子相同原子的活性气体。
[0019]进一步地，在生成交联纳米线之后，进一步包括：在交联纳米线的表面覆盖用于提高表面积和/或催化活性的层状纳米材料，所述层状纳米材料包括纳米片和/或薄膜。其中，所述纳米片由颗粒组成，颗粒表面有密集的细孔，该细孔的直径介于0.1nm～5nm之间的原子尺度。所述纳米片，优选Co
x
Ni
y
N材料(钴镍氮)，其中氮原子聚集在钴镍合金的表面(即表面氮化)。所述，原子尺度的细孔与表面氮化的Co
x
Ni
y
N材料能提高纳米片的催化活性。
[0020]进一步地，所述层状纳米材料的材质包括氮化铝、氮化硼、氮化铟、氮化镓、氮化钛、氮化钴、氮化镍、石墨烯及其复合物中的一者或多者的组合。
[0021]进一步地，所述纳米线支架、交联纳米线、或三维纳米网格，有助于增加石墨烯的附着力。注释：在平坦的衬底表面，石墨烯的附着力很弱、容易脱落；纳米线则可以增加附着力，由于石墨烯可以缠绕纳米线侧壁，石墨烯与纳米线的附着力得以大幅提升，因此在衬底上生长纳米线可固定石墨烯。
[0022]进一步地，通过化学气相沉积技术(包括金属有机物化学气相沉积)实现在所述衬底上生长多根纳米线。
[0023]进一步地，在所述衬底远离纳米线的背面制备用于传递信号的金属电极。
[0024]进一步地，在N型硅衬底的表面生长GaN纳米线作为支架，在纳米线支架内部填入Ga2O3纳米颗粒，通入氨气作为活性气体并升温至反应生成GaN交联纳米线进而构建所述三维纳米网格，在硅衬底的背面制备金属电极从而构建电化学传感器，所述三维纳米网格可用于电化学检测溶液中的重金属离子(具体机理为重金属离子在三维纳米网格表面进行吸附和解吸附)，所产生的电信号通过金属电极输出；或者
[0025]在蓝宝石衬底的表面生长Ga2O3纳米线作为支架纳米线，在纳米线支架的内部填入GaN纳米颗粒，通入氧气并升温至氧气与GaN纳米颗粒反应生成Ga2O3交联纳米线进而构建所述三维纳米网格，在三维纳米网格的两测制备两个金属电极从而构建压力传感器，所述金属电极用于测试三维纳米网格受到挤压时的电阻变化。
[0026]一种电子器件，所述电子器件具有由上述三维纳米网格结构制作得到的三维纳米网格结构。
[0027]进一步地，所述电子器件包括压力传感器、气体传感器、电化学传感器中的任意一
种。
[0028]本技术的有益效果：
[0029]本技术的一种三维纳米网格结构，其中，先在衬底上生长纳米线，形成纳米线支架；将纳米颗粒置于纳米线支架中，经高温处理，使得纳米颗粒与活性气体反应生成交联纳米线；交联纳米线与纳米线支架相互交联，形成细密的三维纳米网格结构；由于纳米线交联导致的孔隙度大，该网格结构是开放式多孔结构，从而易于在三维网格内部修饰纳米片或纳米点作为催化剂(即在交联纳米线的表面附着纳米片或纳米点)。上述三维纳米网格结构简单，并具有高可靠性和大表面积的优势。
附图说明
[0030]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的台件。
[0031]在附图中：
[0032]图1示出了本技术在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维纳米网格结构，其特征在于，包括：衬底及纳米线支架，所述纳米线支架由衬底上生长的多根纳米相互交联形成；纳米颗粒，其置于纳米线支架中以排列固定，纳米线支架在具有高温及活性气体的环境中反应生成交联纳米线，其中交联纳米线之间或交联纳米线与纳米线支架之间相互交联形成三维纳米网格结构。2.根据权利要求1所述的三维纳米网格结构，其特征在于：所述纳米线是在衬底表面生长而成，且垂直或倾斜于衬底表面生长。3.根据权利要求1所述的三维纳米网格结构，其特征在于，所述交联纳米线的表面覆盖有用于提高表面积和/或催化活性的层状纳米材料。4.根据权利要求3所述的三维纳米网格结构，其特征在于，所述层状纳米材料包括纳米片和/或薄膜。5.根据权利要求4所述的三维纳米网格结构，其特征在于：所述薄膜为石墨烯薄膜。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄辉，渠波，蔡伟成，陈顺姬，肖洪倩，
申请(专利权)人：黄辉，
类型：新型
国别省市：