[发明专利]一种室温键合ITO纳米线的装置和方法

摘要

本发明给出一种室温键合氧化铟锡纳米线的方法，将待焊接的纳米结构A和作为焊接材料的纳米线B设置于探针尖端正对样品台的一侧表面，探针尖端制备电子束辐照敏感的高分子固化材料；利用大尺度位移装置和小尺度位移装置控制探针往作为焊接材料的纳米线B移动，使探针和纳米线B顶端接触；利用探针尖端粘合并固化纳米线B；控制探针移动，使用探针折断纳米线B并将其移动到待焊接的A表面并接触，进行冷焊接，通过电学测试单元监测纳米线的焊接过程，当纳米线之间的接触电阻率与纳米线本身的电阻率相当时，即表示通路导电。利用电子束或者离子束刻蚀并切断纳米线B与探针的连接，并使纳米线B保持与纳米线A相连接，实现纳米线结构在室温下的键合。

主权项

一种室温键合ITO纳米线的方法，其特征在于，采用如下室温键合ITO纳米线的装置实现，所述一种室温键合ITO纳米线的装置包括位移控制单元(1)，能够实现微米以上尺度位移的大尺度位移装置(2)，能够实现微米以下尺度位移的小尺度位移装置(3)，由导电材料制成的探针(5)和样品台(8)，内装有电压源和电流表的电学测试单元(9),具有纳牛顿级别的测力精度的测力传感器(4)和压力监测单元(10)；所述样品台(8)设置于能够通过电子束成像并发射离子束的真空腔体内，一侧表面通过导电胶设置有待焊接的纳米结构A(6)和作为焊接材料的纳米线B(7)，所述待焊接的纳米结构A(6)和作为焊接材料的纳米线B(7)的直径均小于50纳米且生长于导电衬底上；所述大尺度位移装置(2)、小尺度位移装置(3)、测力传感器(4)和探针(5)顺序固定安装于真空腔体内，探针(5)尖端正对能够设置衬底的样品台一侧表面，所述大尺度位移装置(2)、小尺度位移装置(3)和测力传感器(4)信号连接至设置于真空腔体外侧的位移控制单元(1)，通过位移控制单元(1)控制探针(5)的三维方向的移动，通过压力监测单元(10)监测探针的受力；所述电学测试单元(9)设置于真空腔体外，一端电连接至大尺度位移装置(2)，一端电连接至样品台(8)，当探针与样品台(8)直接连接时，大尺度位移装置(2)、小尺度位移装置(3)、测力传感器(4)、探针(5)、样品台(8)和电学测试单元(9)之间形成导电通路；所述室温键合ITO纳米线的方法具体步骤如下：步骤(1)，选取待焊接的纳米结构A和作为焊接材料的纳米线B，所述作为焊接材料的纳米线B的直径小于50纳米且生长于衬底上；步骤(2)，将待焊接的纳米结构A和作为焊接材料的纳米线B在氧气等离子体中处理1‑10分钟，功率30‑100瓦，气压1‑5Pa,氧气流量10‑100sccm；步骤(3)，将待焊接的纳米结构A和作为焊接材料的纳米线B置入紫外臭氧环境中处理30‑120秒；步骤(4)，将待焊接的纳米结构A和作为焊接材料的纳米线B设置于探针尖端正对样品台的一侧表面，探针尖端制备电子束辐照敏感的导电高分子固化材料；步骤(5)，利用大尺度位移装置和小尺度位移装置控制探针往作为焊接材料的纳米线B移动，使探针和纳米线B顶端接触；步骤(6)，聚焦电子束在探针尖端的电子束辐照敏感的高分子固化材料上使其固化并粘合纳米线B；步骤(7)，利用大尺度位移装置和小尺度位移装置控制探针侧移，使用探针折断纳米线 B并将其移动到待焊接的A表面并接触，控制探针施加正压力，保持1‑30秒进行冷焊接；通过电学测试单元施加电压，检测回路中的电流并计算接触电阻率，当接触电阻率与纳米线本身的电阻率相差在误差范围内时，表示两者之间接触良好；步骤(8)，使用聚焦的电子束或者离子束刻蚀纳米线B，使纳米线B与探针分隔；步骤(9)，所获得的纳米线B焊接于待焊接的纳米结构A表面的结构能够带有活动自由度，且电连接得到保持，表面焊接成功。