[发明专利]一种组装半导体纳米线的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种利用毛细管的毛细力直接从液相中组装半导体纳米线的方法，属于纳米器件制造和信息传输技术的交叉领域。

背景技术

尽管在过去十几年中已经在纳米线的制备方面获得很大的进展，但应用于实用性器件仍面临着巨大的挑战，组装集成方法和技术尚待突破。而将纳米线构建组装成特定功能的宏观器件是纳米线器件化研究的关键步骤，即所谓“自下而上”的器件发展模式。这是纳米线器件走向规模应用的必经之路。使用图形化的催化剂，纳米线可以直接在基片上以设计的构型直接生长，而不需进一步的光刻，但它也面临着平面生长和器件制造的传统限制；对于实现平面内纳米线的平行排列，已发展了多种方法：电场诱导、静电纺丝、流体流动导向、LB膜方法、化学/生物分子亲合组装、磁偶选择和压印转移等等。LB膜技术，将有序的纳米线单层膜在水面上形成并转移到基片上，可在较大面积上获得可控、重复、及产生多层次的结构；静电纺丝技术可望制备多种纳米或亚微米尺度的低维材料。通过对喷头、收集电极等部件的设计可获得不同聚合物的共轴复合结构，并实现纳米线在平面上的有序排列。合理地选择与设计这些共轴复合结构的成分，将使这其具有非常丰富的应用功能，并使相应的器件设计具有很好的灵活性。但如何获得结晶性能优良的无机半导体纳米线并为功能化器件的设计提供有序的排列仍是具有挑战性的问题。最近，报道一种基于逐层自组装纳米线单元制备三维多功能器件通用的方法。以Ge/Si核壳结构纳米线作为有代表性的例子，组装十层垂直堆跺的纳米线场效应晶体管。通过纳米催化剂导向生长的方法以实现优化的纳米线生长，再采用接触式压印方法直接从纳米线生长的基片向第二块器件基片上转移图形，并结合平面微加工工艺获得器件单元结构。为了精确制作三维结构，纳米线压印和器件制备的方法被重复若干次，每次间隔都淀积绝缘的SiO₂缓冲层，以获得垂直堆跺的电子层。这一加工工艺对于目前报道的各种纳米线材料和器件设计是通用，并且，这一简单和低处理温度需求使得它成为获得高性能且在不同层能实现不同功能的三维集成电路方面的一种理想的方法。但是对于目前溶液中获得的纳米线、纳米带一维的纳米材料的有序排列结构，或是成束，目前的研究成果还不成熟，文献报道中也只有微流体模版和LB膜这两种方法。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种利用毛细管的毛细力直接从液相中组装半导体纳米线的方法，易于对纳米线束的宽度范围及长度进行精确控制，可用于制备纳光电子器件等。

技术方案：本发明的组装半导体纳米线的方法利用毛细管的毛细力直接从液相中组装半导体纳米线，具体包括以下步骤：

a.对所用的半导体纳米线进行分散处理，使其在溶剂中分散悬浮形成半导体纳米线悬浮液；

b.对所用的毛细管进行顶部拉伸处理，使其满足组装的要求；

c.将毛细管插入半导体纳米线悬浮液中，在垂直于毛细管顶部上方的位置放置一个送气流的导管，控制气流横向流过毛细管顶部速度，使得溶剂通过类似于植物的蒸腾作用，带动溶剂不停的蒸发，使得其中的半导体纳米线在毛细力和自身重力的作用下在毛细管内自组装成束。

所述半导体纳米线在进行分散处理前先进行疏水或是亲水处理，使得纳米线能很好的分散在溶剂中。对毛细管顶部进行拉伸处理，可控制其顶部的孔径。组装好纳米线通过对毛细管切割或是内包覆处理。所述半导体纳米线悬浮液是不同种类的半导体纳米线悬浮液混合液。

有益效果：本发明利用毛细管的毛细力直接从液相中组装半导体纳米线的方法，第一本发明的方法所需设备简单、操作便利，第二本发明易于对纳米线束的范围及长度进行精确控制，可用于制备纳光电子器件等。

附图说明

图1是本发明原理示意图，其中有：气流导管1，气流2，毛细管3，容器4，纳米线悬浮液5。

具体实施实例

组装半导体纳米线的方法利用毛细管的毛细力直接从液相中组装半导体纳米线，具体包括以下步骤：

a.对所用的半导体纳米线进行分散处理，使其在溶剂中分散悬浮形成半导体纳米线悬浮液；

b.对所用的毛细管进行顶部拉伸处理，控制其顶部的孔径，使其满足组装的要求；

c.将毛细管插入半导体纳米线悬浮液中，在垂直于毛细管顶部上方的位置放置一个送气流的导管，控制气流横向流过毛细管顶部速度，使得溶剂通过类似于植物的蒸腾作用，带动溶剂不停的蒸发，使得其中的半导体纳米线在毛细力和自身重力的作用下在毛细管内自组装成束。