[发明专利]一种可寻址纳米尺度分子结制备方法

摘要

一种可寻址纳米尺度分子结制备方法，属于纳米材料微细加工及纳米电子器件测试领域。本发明的方法为：首先清洗压电陶瓷基片；在压电陶瓷基片上制备绝缘层薄膜并在中间位置获得微纳米尺度条状凸起；在绝缘层薄膜上制备狭颈状Au电极膜层；将压电陶瓷基片放置在真空室内，再将压电陶瓷基片的两侧分别焊接导线并引出真空室；之后给压电陶瓷基片通电，使Au电极膜层断裂获得纳米尺度间隙的金属电极对；最后在纳米尺度电极间隙中填充有机分子材料获得可寻址的纳米尺度分子结。本发明通过调整压电陶瓷两端的偏压和通电时间获得间隙可控的纳米尺度Au电极对，在间隙中的分子自组装避免了在分子层上沉积上电极时金属分子界面出现的污染和热致烧蚀现象。

主权项

一种可寻址纳米尺度分子结制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、清洗压电陶瓷基片；步骤2、在压电陶瓷基片上制备绝缘层薄膜并在中间位置获得微纳米尺度条状凸起结构；所述在压电陶瓷基片上制备绝缘层薄膜采用等离子体增强化学气相沉积法或反应磁控溅射法实现；绝缘层薄膜的材料为氮化硅或氧化硅或碳化硅；所述在薄膜上获得微纳米尺度条状凸起结构的方法有两种，选择其中任意一种方法均可：第一种方法为：在上述绝缘层薄膜中间位置光刻获得凸起结构图案作牺牲层，经反应离子蚀刻同时减薄牺牲层和未遮蔽的氮化硅或氧化硅或碳化硅膜层后，去胶得到中间凸起结构；第二种方法为：通过在上述绝缘层薄膜上直接聚焦离子束沉积Al膜后表面氧化生长一层氧化铝薄膜作凸起结构；步骤3、在所述绝缘层薄膜上制备两头宽中间窄的狭颈状Au电极膜层，方法为：狭颈处的线宽在50～120nm之间的Au电极是通过先在绝缘层薄膜上光刻出带狭颈的图案，再蒸发或溅射沉积金属膜层后去除光刻胶获得；狭颈处的线宽在30～50nm的Au电极通过直接在绝缘层薄膜上聚焦离子束沉积获得；其中，所述光刻包括光学光刻与电子束光刻；步骤4、将压电陶瓷基片放置在真空室内，再将压电陶瓷基片的两侧分别焊接导线并引出真空室；之后给压电陶瓷基片通电，使Au电极膜层断裂获得纳米尺度间隙的金属电极对；Au电极间纳米尺度间隙的形成过程为：在压电陶瓷极化方向施加20～30V的偏压，利用逆向压电效应使压电陶瓷产生机械形变，其上表面的Au电极膜随之拉伸直至断裂，断裂处形成纳米尺度间隙；步骤5、在纳米尺度电极间隙中填充有机分子材料获得可寻址的纳米尺度分子结；所述填充有机分子材料的方法有两种，任选其一即可：一种是向真空室中通入目标分子的无水乙醇或四氢呋喃溶液2～3小时，溶液浓度为1～2毫摩尔/升，在纳米裂隙中形成自组装分子层；第二种方法是通过坩埚分子蒸发源蒸发沉积的方法填充目标分子。