用于多个纳米丝的用户友好且可靠的电生长的设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种用于在基片(3)上电生长多个纳米丝(2)的设备(1)，包括基片支座(4)和壳体(34)，在该壳体中布置有腔室(18)、控制单元(8)和电解质用储罐(35)，所述设备(1)被设计成当所述基片支座(4)连带所述基片(3)已被插入所述腔室(18)中时使所述多个纳米丝(2)从所述电解质生长到所述基片(3)上。电解质生长到所述基片(3)上。电解质生长到所述基片(3)上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于多个纳米丝的用户友好且可靠的电生长的设备和方法
[0001]本专利技术涉及用于在基片上电生长多个纳米丝的设备和方法。
[0002]用以制造纳米丝的设备和方法是已知的。例如纳米丝可以通过电镀工艺或通过从薄膜技术中知道的方法获得。对于许多已知的方法来说，它们需要复杂的机器是常见的，尤其因此缘故，它们通常只在实验室和净室中被使用(只能在此使用)。特别是，大多数已知的方法不适合工业使用。
[0003]此外，许多已知的设备和方法有如下缺点，所获纳米丝在其特性、尤其是其质量方面变化很大。即便使用相同的机器、原材料和/或配方，来自不同生长过程的纳米丝也常有差异，有时差异很大。纳米丝质量通常尤其取决于相应设备的用户或相应方法的用户的能力、环境影响和/或仅取决于偶然性。由于纳米丝是有时甚至用光学显微镜都看不到的结构，这一切都变得更加困难。因此可能需要进行详细调查以便首先确定所述特性(尤其是其波动)。
[0004]在此基础上，本专利技术的目的是提供一种设备和一种方法，借此能以特别用户友好的方式可靠生产多个纳米丝。
[0005]该目的通过根据独立权利要求的设备和方法来实现。在从属权利要求中指明其它有利设计。权利要求书和说明书所表示的特征能以任何技术上有意义的方式相互组合。
[0006]根据本专利技术，提供一种用于在基片上电生长多个纳米丝的设备。该设备包括基片支座和壳体，壳体中布置有腔室、控制单元和电解质用储罐，该设备被设计成当基片支座连带基片已被插入腔室中时将多个纳米丝从电解质生长到基片上。
[0007]所述设备优选被设计为以自动化方式生长纳米丝。该设备可以尤其被设计用于工业用使用。
[0008]可利用所述设备来生产纳米丝。纳米丝在这里是指具有丝状形式和尺寸在几纳米到几微米范围内的任何材料体。纳米丝可以例如具有圆形、椭圆形或多边形的基本面积。特别是，纳米丝可以具有六边形基本面积。
[0009]纳米丝长度优选为100纳米至100微米，特别是500纳米至60微米。纳米丝长度优选以在5％至20％范围内的标准偏差分布。纳米丝还优选具有在10nm至10μm范围内、尤其在30nm至4μm范围内的直径。在这里，术语“直径”与圆形基本面积有关，如果基本面积偏离圆形基本面积，则适用直径的相似定义。特别优选的是所用的所有纳米丝具有相同的长度和相同的直径。
[0010]所述设备可被用于纳米丝的各种材料。导电材料且特别是诸如铜、银、金、镍、锡和铂的金属优选作为纳米丝材料。其中的铜是特别优选的。然而，诸如金属氧化物的非导电材料也是优选的。所有的纳米丝优选由相同的材料形成。
[0011]纳米丝可以用该设备被生长到基片表面上。基片表面优选被制成是导电的。如果基片表面是不导电的基片的一部分，则可以例如通过金属化来实现导电性。因此，例如不导电的基片可被涂覆有金属薄层。金属化特别是可被用于生产电极层。根据基片表面和/或电极层的材料，在基片表面和电极层之间提供粘接层可能是可取的，该粘接层赋予基片表面与电极层之间的粘接。
[0012]基片表面的导电性允许其用作纳米丝电流生长用电极。基片可以特别是硅基片。基片可以特别是具有导电结构的主体。它尤其可以是硅芯片或所谓的印刷电路板(PCB)。但纳米丝在许多其它表面例如玻璃、陶瓷和聚合物上生长也是可能的。基片可以是刚性的或柔性的。该设备优选适用于在平行于待生长表面的每个方向上延伸达80厘米的基片和/或横向于待生长表面延伸1微米至100毫米的基片。例如12英寸晶圆可用作基片。或者基片例如可以在平行于待生长表面的平面中具有30x40cm的延伸尺寸。
[0013]利用所述设备，纳米丝可以在箔的孔中电生长到基片表面上。为此使用电解质。例如600毫升电解质可能足以在整个12英寸晶圆上生长纳米丝。电解质由储罐提供。优选地，储罐填充有电解质。该设备还优选具有至少一个连接机构，电解质储罐可以通过该连接机构以电解质可用于纳米丝生长的方式连接。该连接机构优选形成为使储罐在连接时通过该连接机构被打开并且当储罐与该连接机构分离时通过连接机构被关闭。因此，储罐的打开和关闭自动进行。因此罐可以具有开口，该开口由阀关闭，阀在连接连接机构时由连接机构被打开并且当储罐与连接机构分离时被再次关闭。因此，如果储罐未连接到连接机构，则储罐关闭。因此，可以在用户不可能接触电解质的情况下更换储罐。就此而言，所述设备尤其安全。在这种配置中，储罐也可被称为料筒。
[0014]如果在生长过程中箔紧贴基片表面且电解质均匀分布在箔上，则能以特别一致的质量提供纳米丝。为此，电解质可渗透的弹性元件可以贴靠箔。电解质可以通过弹性元件被释放到箔上并且箔可以保持在基片表面上。一旦在第一生长步骤之后纳米丝已经生到箔被纳米丝保持在基片表面上的程度，就可以移除弹性元件。在第二生长步骤中不使用弹性元件，故电解质甚至可被更均匀地分布在基片表面上。
[0015]箔优选由塑料材料形成，特别是由聚合物材料形成。箔具有多个通孔，纳米丝可以在通孔中生长。优选地，通过由从箔顶侧穿过到箔底侧的通道形成孔地使孔穿过箔。特别优选的是孔被制成柱形。但孔也可以被制成沿弯曲路径的通道。孔可以具有例如圆形、椭圆形或多边形的基本面积。特别是，孔可以具有六边形基本面积。孔优选均匀地形成(即，孔优选在尺寸、形状、排列和/或与相邻孔距方面无差异)。当正在生长纳米丝时，优选地(尤其完全地)用电沉积材料填充孔。这使得纳米丝呈现孔的大小、形状和排列。因此，可以通过选择箔或其中的孔来建立或影响待生长纳米丝的特性。因此，箔也可以被称为“模板”、“模板箔”或“图案板”。箔中的孔可以通过用高能重离子照射箔来获得。离子可以具有在MeV到GeV范围内的能量。
[0016]一旦纳米丝已生长到箔的孔中，就可以例如用等离子体或溶剂去除箔。纳米丝由此被暴露。
[0017]该设备具有壳体，该设备的所有其它部件最好都布置在该壳体中。就此而言，该设备可被认为是一种紧凑的机器。壳体优选具有至1平方米的基本面积。这是可能的，因为特别是腔室、控制单元和电解质储罐一起布置在壳体中。壳体优选具有矩形基本面积。壳体优选具有1
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3米的高度，特别是1.5
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2.5米的高度。壳体优选由金属、特别是由高级钢形成。壳体材料优选具有涂层，特别是在壳体外侧上。因此壳体可以例如由涂覆的高级钢形成。壳体可以通过涂层被保护，免受化学物质的影响。
[0018]壳体包围腔室，基片支座可被插入腔室中。该腔室优选具有用于基片支座的容槽。基片支座设计成保持要在其上生长纳米丝的基片。一旦基片支座连带基片被插入腔室中，
就可以在基片上生长纳米丝。这是通过将纳米丝从电解质电生长到基片表面来实现的。
[0019]基片支座优选作为抽屉形成。这意味着基片支座可被推入容槽中，例如经由侧向布置在强制内的导轨。优选的是该抽屉可以完全与设备余部分开。或者，抽屉可被抽出的程度可以被限制到最大程度，使得抽屉无法被抽出超过最大程度。
[0020]该设备优选具有用于移动基片支座的驱动装置。例如基片支座可被手动置入装载位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在基片(3)上电生长多个纳米丝(2)的设备(1)，所述设备(1)包括基片支座(4)和壳体(34)，在所述壳体(34)中布置有腔室(18)、控制单元(8)和电解质用储罐(35)，所述设备(1)被设计成当所述基片支座(4)连带所述基片(3)已被插入所述腔室(18)中时使所述多个纳米丝(2)从所述电解质生长到所述基片(3)上。2.根据权利要求1所述的设备(1)，其中，所述腔室(18)的内侧(45)由耐电解质材料形成。3.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其中，所述控制单元(8)被设计成用于确定分配给所述储罐(35)的至少一个参数。4.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其中，所述控制单元(8)被设计成用于确定所述电解质的流量和/或压力。5.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，所述设备(1)还具有用于将所述电解质从所述储罐(35)泵送到所述腔室(18)中的泵(41)，所述泵(41)以阻尼方式被保持在支座(42)上，所述支座(42)以阻尼方式被保持在所述壳体(34)中。6.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其中，用于所述电解质的...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥拉夫，
申请(专利权)人：纳米线有限公司，
类型：发明
国别省市：