纳米线的生长制造技术

本发明专利技术涉及一种在基板(2)上电镀生长多个纳米线(1)的方法，其包括：a)将箔(3)放置到表面(2)上，所述箔(3)具有其中能够由电解质生长所述纳米线(1)的多个贯通孔(4)；b)将可渗透电解质的弹性元件(5)放置到所述箔(3)上，所述电解质通过所述弹性元件(5)与所述箔(3)接触；c)在第一生长时间段，电镀生长所述多个纳米线(1)；d)移除所述弹性元件(5)；以及e)在第二生长时间段，继续所述多个纳米线(1)的电镀生长。继续所述多个纳米线(1)的电镀生长。继续所述多个纳米线(1)的电镀生长。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纳米线的生长
[0001]本专利技术涉及纳米线的电镀生长。特别是，本专利技术涉及在表面上提供多个纳米线的方法和装置(arrangement)。
[0002]已知可以生产纳米线的方法和装置。例如，纳米线可以通过电镀工艺或通过薄膜技术中已知的方法获得。许多已知方法的共同之处在于，它们需要复杂的机器，特别是由于这个原因，它们通常仅使用(仅可使用)于实验室中和洁净室中。特别是，大多数已知方法不适合工业使用。
[0003]而且，许多已知的装置和方法存在以下缺点：所获得的纳米线在其性质上，特别是在其品质方面变化很大。即使使用相同的机器、起始材料和/或配方，来自不同生长工艺的纳米线也往往不同，有时显著不同。纳米线的品质往往特别取决于相应装置的使用者或相应方法的使用者的能力、环境影响以及也仅取决于几率。所有这一切由于以下事实而变得更加困难：纳米线是有时甚至不能通过光学显微镜看到的结构。因此，有必要进行详细的调查，以便能够在第一时间确定所述性质(特别是其中的波动)。
[0004]特别是由于所述的品质上的差异，用已知的方法和装置往往不可能在较大表面积上生长纳米线。因此，在纳米线生长的较大表面积的不同区域之间，纳米线的性质可能有所不同。这对于许多应用来说可能是不利的。
[0005]在此基础上，本专利技术的目的是提供一种方法和装置，利用该方法和装置可以生产品质特别一致的多个纳米线。
[0006]该目的通过独立权利要求的装置和方法来实现。在从属权利要求中指示了进一步有利的配置。权利要求和说明书中所表示的特征可以以任何技术上有意义的方式彼此组合。
[0007]根据本专利技术，提供了一种在表面上电镀生长多个纳米线的方法。该方法包括：
[0008]a)将箔放置到表面上，所述箔具有其中能够由电解质生长所述纳米线的多个贯通孔；
[0009]b)将可渗透电解质的弹性元件放置到所述箔上，所述电解质通过所述弹性元件与所述箔接触；
[0010]c)在第一生长时间段，电镀生长所述多个纳米线；
[0011]d)移除所述弹性元件；以及
[0012]e)在第二生长时间段，继续所述多个纳米线的电镀生长。
[0013]步骤a)和b)可以以任意所需的顺序一个接一个地进行或者全部或部分重叠地进行。步骤c)至e)在步骤a)和b)之后按照给定的顺序进行。
[0014]利用所述方法，可以生产纳米线。纳米线在此被理解为是指具有线状形式且尺寸在几纳米至几微米范围内的任意材料体。例如，纳米线可以具有圆形、椭圆形或多边形的底面(base area)。特别是，纳米线可以具有六边形的底面。
[0015]纳米线优选具有在100nm[纳米]至100μm[微米]范围内、特别是在500nm至60μm范围内的长度。纳米线还优选具有在10nm至10μm范围内、特别是在30nm至2μm范围内的直径。在此，术语直径与圆形的底面有关，如果底面偏离这种形状，则可应用类似的直径定义。特
别优选的是，所使用的所有纳米线具有相同的长度和相同的直径。
[0016]所述方法可用于各种纳米线材料。导电材料，特别是诸如铜、银、金、镍、锡和铂等金属优选作为纳米线材料。然而，诸如金属氧化物等非导电材料也是优选的。优选地，所有纳米线由相同的材料形成。
[0017]纳米线所要生长的表面优选地被制成是导电的。如果表面是本不导电的主体(例如基板)的部分，则可以例如通过金属化来实现导电性。因此，例如，不导电的基板可以涂覆有金属薄层。金属化尤其可用于产生电极层。根据表面和/或电极层的材料，可能可取的是，在表面和电极层之间提供粘合层，其在表面和电极层之间赋予粘附粘合(adhesive bond)。
[0018]表面的导电性允许其用作纳米线电镀生长的电极。基板尤其可以是硅基板。表面尤其可以是设置有导电结构的主体的表面。其尤其可以是硅片或所谓的印刷电路板(PCB)。
[0019]利用所述方法，纳米线可以在箔的孔中电镀生长到表面上。为此使用电解质。如果在生长期间箔紧密地贴靠表面并且电解质均匀地分布在箔上，则可以以特别一致的品质提供纳米线。这在通过将生长分成两个步骤来描述的方法的情况下实现。在第一生长步骤中，弹性元件贴靠箔，由此将箔固定在表面上。弹性元件可渗透电解质，使得电解质可以通过弹性元件释放到箔上。在第一生长步骤中，纳米线生长到箔被纳米线固定在表面上的程度。在第二生长步骤中，不再需要弹性元件。因此弹性元件被移除，由此电解质可以甚至更均匀地分布在表面上。
[0020]在步骤a)中，将箔放置到待生长的表面上。箔优选地由塑料材料形成，特别是由聚合物材料形成。特别是，优选的是箔以箔不会滑动的方式与表面连接。这可能降低所生长的纳米线的品质。
[0021]箔具有多个贯通孔，纳米线可以在其中生长。孔优选被制成穿过箔，其由从箔的上侧穿过至箔的下侧的通道形成。特别是，优选的是，将孔制成圆柱形。然而，也可以将孔制成沿着弯曲路径的通道。例如，孔可以具有圆形、椭圆形或多边形的底面。特别是，孔可以具有六边形的底面。孔优选均匀地形成(即，孔在尺寸、形状、布置和/或与相邻孔的距离方面优选没有差异)。当纳米线在步骤c)和d)中生长时，孔优选(特别是完全地)被电镀沉积材料填充。这使得纳米线呈现出孔的尺寸、形状和布置。因此，待生长的纳米线的性质可以通过箔或孔的选择来确定或影响。因此，箔也可以被称为“模板”、“模板箔”或“图案”。
[0022]在步骤b)中，将可渗透电解质的弹性元件放置到箔上。弹性元件优选地被设计成至少在一个输送点(delivery point)释放电解质。输送点优选地被制成覆盖表面区域，特别优选的是，电解质可以在输送区域上均匀地释放。还优选的是，弹性元件完全覆盖箔。例如，弹性元件可以是海绵或布。弹性元件优选地被设计成使得其能够附加地实现箔的固定。这尤其可以通过提供电解质的装置来实现，该装置被制成覆盖表面区域并被设计用于将箔压靠在表面上。
[0023]在步骤c)和e)中，生长纳米线。这最初在第一生长过程中根据步骤c)发生。为此，在待生长的表面和电极之间施加电压。表面和电极都与电解质接触。因此，纳米线由电解质生长到表面上，进入箔的孔中。在第一生长时间段期间，弹性元件搁靠(rest)在箔上。这可以防止箔滑动。在第一生长时间段中，纳米线形成为使得纳米线固定箔的程度。弹性元件随后是多余的。因此在步骤d)中将其移除。在步骤d)的持续时间内，可以切断所施加的电压，使得生长在这种情况下被中断。然而，也可以设想不间断地继续生长，使得生长也发生在步
骤d)中。在这种情况下，第一生长时间段和第二生长时间段仅通过在这两个步骤之间移除的弹性元件而彼此分开。在步骤e)中，对于第二生长时间段，继续纳米线的生长。这原则上如步骤c)中那样发生，但没有弹性元件。因此，在步骤e)中，没有弹性元件贴靠箔。在这种情况下，电解质可以直接与表面接触。这使得电解质更容易供应到表面。因此，可以更容易地实现在任何时候在表面的所有点处都有足够的电解质。如果不是这种情况，则尽管施加了电压，纳米线的生长也不会在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在基板(2)上电镀生长多个纳米线(1)的方法，其包括：a)将箔(3)放置到表面(2)上，所述箔(3)具有其中能够由电解质生长所述纳米线(1)的多个贯通孔(4)；b)将可渗透电解质的弹性元件(5)放置到所述箔(3)上，所述电解质通过所述弹性元件(5)与所述箔(3)接触；c)在第一生长时间段，电镀生长所述多个纳米线(1)；d)移除所述弹性元件(5)；以及e)在第二生长时间段，继续所述多个纳米线(1)的电镀生长。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤c)中根据用于电镀生长纳米线(1)的电流确定转移电荷，并且其中步骤c)在转移电荷达到预定极限值时结束。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤c)中将所述弹性元件(5)按压到所述箔(3)上。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤d)中借助于夹具(6)将所述弹性元件(5)从所述箔(3)抬离。5.一种电镀生长多个纳米线(1)的装置(7)，其包括：－纳米线(1)所要生长的表面(2)，－放置到所述表面(2)上的箔(3)，所述箔(3)具有其中能够由电解质生长所述纳米线(1)的多个贯通孔(4)，－弹性元件(5...

【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：