[发明专利]一种原位构建微纳器件的方法

权利要求书

1、一种微纳器件的原位构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将纳米材料分布在衬底基片上；

(2)在基片上涂胶，包括匀胶；

(3)运用无掩模光刻机的显微系统查找纳米材料的位置，再运用无掩模光刻机原位设计待曝光电极的图形，使纳米材料连接于电极图形之间；

(4)运用无掩模光刻机原位曝光，然后显影、定影；

(5)在基片上沉积金属电极层、剥离，最后得到纳米材料连接于电极之间并位于电极之下的微纳器件。

2、按照权利要求1所述的微纳器件的构建方法，其特征在于，步骤(1)所述的纳米材料是能够制备的纳米材料，包括零维纳米材料、一维纳米材料、二维纳米材料或复合结构的纳米体系；其中，复合结构的纳米体系包括Y形、多角状纳米材料、多元纳米体系以及其它复合体系；纳米材料的特征尺度在1纳米-1厘米之间。

3、按照权利要求1所述的微纳器件的构建方法，其特征在于，步骤(1)所述将纳米材料分布在衬底基片上的过程为：利用超声的方法将纳米材料均匀分散入相应的溶液，再以以下方法之一将纳米材料溶液分散在衬底基片上：(1)使用滴定管将纳米材料溶液分散在衬底基片上，待溶液挥发后形成纳米材料在衬底基片上的分布，(2)使用旋涂或喷涂的方法使纳米材料溶液分散在衬底基片上，待溶液挥发后形成纳米材料在衬底基片上的分布；或采用以下方法之一将纳米材料分散在衬底基片上：(1)采用微流体的方法按实际需要将纳米材料分布衬底基片上，(2)采用原子力显微镜的探针或其它种类的探针移动纳米材料，使纳米材料按目的要求分布在衬底基片上，(3)采用镊子直接将所选材料分布或放在衬底基片上。

4、按照权利要求1所述的微纳器件的构建方法，其特征在于，步骤(3)所述的电极是在基片的绝缘层上制备的；基片的绝缘层为绝缘材料，包括SiO₂、玻璃或高介电材料；所述高介电材料包括Si₃N₄、Al₂O₃、HfO₂、Y₂O₃、La₂O₃、Ta₂O₅、TiO₂、LaAlO₂中的至少一种；绝缘层厚度为1纳米-10厘米。

5、按照权利要求1所述的微纳器件的构建方法，其特征在于，所述步骤(3)运用无掩模光刻机的显微系统，找到相应纳米材料的位置，找到纳米材料位置后，在该位置设计待曝光电极的图形，使得纳米材料的与电极相连接。

6、按照权利要求1所述的微纳器件的构建方法，其特征在于，步骤(3)所述的纳米材料与电极的连接为一端连接、两端连接、三端连接或多端连接；所设计的电极图形中，不需要纳米材料的每端都与电极相连接，也不需要每个电极都与纳米材料相连接。

7、按照权利要求1所述的微纳器件的构建方法，其特征在于，所述步骤(3)运用无掩模光刻机的显微系统，找到Y形纳米材料的位置，然后在Y形的三端位置设计三个电极的曝光图形，使得纳米材料位于电极之间并与电极相连接。

8、按照权利要求1所述的微纳器件的构建方法，其特征在于，所述步骤(3)运用无掩模光刻机的显微系统，找到四角锥状纳米材料的位置，然后在材料与基底接触的三端位置设计三个电极的曝光图形，使得纳米材料位于电极之间并与电极相连接。

9、按照权利要求1所述的微纳器件的构建方法，其特征在于，步骤(5)所得的连接有纳米材料的电极之间的间距小于纳米材料的长度；电极之间的距离为1纳米到1厘米之间。

10、按照权利要求1所述的微纳器件的构建方法，其特征在于，步骤(5)所述的沉积金属电极层为采用热蒸发、溅射或电子束蒸发方法在基片上沉积一层导电材料，所述导电材料包括：(1)Au、Ag、Ti、Pt、Pd、AuGe、Ta、W、Co、Mo、Cr、Ni金属中的一种或几种的复合或组合；(2)金属氧化物；(3)其它无机物或有机物导电材料；(4)金属或半导体纳米材料；其中，金属电极的厚度在1纳米到1毫米之间，导电材料的特征尺度在1纳米-1厘米之间。