[发明专利]一种精密操控和传递纳米线的装置及方法

说明书

本发明公开了一种精密操控和传递纳米线的装置及方法，涉及微纳制造技术领域。该装置包括飞秒脉冲光源、显微镜物镜、覆设有银膜的第一玻璃片、第二玻璃片、交流电源；该方法包括首先飞秒脉冲光源发出的飞秒脉冲激光经过显微镜物镜聚焦后照射在银膜上形成银膜间隙，其次交流电源与银膜间隙的两端连接，并在银膜间隙上滴入纳米线溶液使纳米线取向排列在银膜间隙的两端，然后反转第一玻璃片，再次发出的飞秒脉冲激光经过显微镜物镜聚焦后照射在第一玻璃片未覆设有纳米线的一面以使纳米线从第一玻璃片转移到第二玻璃片上。本发明结合介电泳技术和基于氧化石墨烯作为动态释放层的激光诱导前向转移技术，实现简单、方便、快捷地精密操控和传递纳米线。

技术领域

本发明涉及微纳制造技术领域，特别是涉及一种精密操控和传递纳米线的装置及方法。

背景技术

当今，电子产品正向多功能、高密度、高可靠性以及绿色封装等方向特别是小型化(甚至是纳米尺寸)方向迅速发展；同时，连接件性能的要求越来越苛刻，需要纳米连接制造的结构件或元器件数量迅猛增多。随着纳米技术的快速发展，许多不同种类的纳米线被作为基本元器件来制造各种纳米器件。目前，金纳米线、银纳米线和铜纳米线等金属纳米线以及金属氧化物纳米线等半导体纳米线已经被广泛研究和应用于制造各种纳米器件，例如，单光子探测器、柔性可穿戴电子器件和传感器等等。在制造纳米器件过程中，操控传递和焊接纳米线是非常关键的。纳米操控和传递技术是其中的一个重要关键技术，它可以用来控制纳米级构件的组装，为下一步纳米焊接打下重要基础。所以精密操控和传递纳米线是非常重要的和有必要的，这样就有利于更好地制造各种纳米器件。

虽然，目前已有报道利用介电泳技术来取向纳米线，但这只能粗略地控制纳米线。另外，也有报道利用激光诱导前向转移技术来传递材料，但是在动态释放层中使用的物质是金属薄膜、三氮烯、聚酰亚胺或氢化碳薄膜。当动态释放层足够厚(1μm-10μm)时，它们可以完全吸收激光能量，形成水泡；随着激光能量的不断吸收，这种水泡迅速膨胀并传递在它表面的材料。这项技术可以适用于一些敏感材料的传递，例如功能聚合物和分子材料、生物分子材料等，但是这种基于厚膜的激光诱导前向转移技术不适合于纳米线的传递，因为水泡膨胀时会使得纳米线弯曲变形。由上可知，已有的技术方法可以粗略的控制纳米线和传递一些固体材料，但不能到达精密操控和传递纳米线。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供了一种精密操控和传递纳米线的装置及方法，该装置结构简单紧凑、成本低，该方法结合介电泳技术和基于氧化石墨烯作为动态释放层的激光诱导前向转移技术来实现精密地操控和传递纳米线的目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种精密操控和传递纳米线的装置，包括：

飞秒脉冲光源；

显微镜物镜，用于将所述飞秒脉冲光源发出的飞秒脉冲激光进行聚焦；

三维控制平移台；

覆设有银膜的第一玻璃片和未覆设有银膜的第二玻璃片，所述第一玻璃片和所述第二玻璃片均放置在所述三维控制平移台上，且当所述飞秒脉冲光源发出的飞秒脉冲激光经过所述显微镜物镜聚焦后照射在所述银膜上，形成银膜间隙；其中，所述银膜是通过在沉积有氧化石墨烯的第一玻璃片上打印银纳米颗粒所形成的；以所述银膜间隙为分割线将所述银膜分割成两部分；

交流电源，与所述银膜间隙的两端连接；

纳米线，取向排列在所述银膜间隙的两端，并当所有的所述纳米线全部覆设在所述第一玻璃片上时，将所述第一玻璃片覆设有纳米线的一面朝向所述第二玻璃片，并通过所述飞秒脉冲光源发出的飞秒脉冲激光经过所述显微镜物镜聚焦后照射在所述第一玻璃片未覆设有纳米线的一面，以使所述纳米线从所述第一玻璃片转移到所述第二玻璃片上。

可选的，所述显微镜物镜的数值孔径为0.8，放大倍数为100倍。