專利名稱：分類儲存納米碳管的方法及組裝納米碳管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微納米尺度加工和制造，尤其涉及一種分類儲存納米碳管的方法及組
裝納米碳管的方法。
背景技術(shù)：
不同于晶格結(jié)構(gòu)確定的金剛石晶體和石墨晶體，納米碳管是結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣、性能 千差萬別的一大類材料的總稱。具體來說，不僅單根單壁納米碳管由巻曲矢量(m， n)唯一 標記的結(jié)構(gòu)在理論上有無窮多種(實際上受到穩(wěn)定性的制約，直徑不可能太大，所以m和n 不會很大，單壁碳管的直徑一般在 lnm量級)，以單壁納米碳管為基礎(chǔ)，還廣泛存在著雙 壁碳管、多壁碳管、單壁碳管束、多壁碳管束等組合結(jié)構(gòu)。就簡單的單壁碳管而言，它們可以 是封口的或開口的，化學(xué)活性不盡相同；其巻曲矢量上的微小差別又會導(dǎo)致迥然不同的電 學(xué)特征，可能是金屬型導(dǎo)體或不同禁帶寬度的半導(dǎo)體；各種有意無意的摻雜和不可避免的 拓撲缺陷的還會帶來實測性能上的種種差別。多壁碳管和管束的性質(zhì)就更為復(fù)雜，不僅要 考慮其中每根單壁碳管的性能，還要考慮管間的相互作用和耦合，由于管間結(jié)合力較弱，有 時還會發(fā)生相鄰碳管/碳管層之間的位移?？傊?，雖然經(jīng)過了長達十八年的研究，至今尚未 有哪個實驗室能按要求給出指定結(jié)構(gòu)的納米碳管。在納米碳管的實驗研究領(lǐng)域，通常的流 程仍然是使用性能未知的碳管樣品，大量重復(fù)去做同一個器件或?qū)嶒?，雖然得到的是屬性 隨機的碳管，但通過對結(jié)果的分類或平均，還是可以分析出有益的科學(xué)結(jié)論。比起早期的碳 管研究來，實驗上的進步主要體現(xiàn)在從使用一團亂麻的碳管墊/叢，發(fā)展到研究取向規(guī)則 生長的碳管陣列，進一步又能研究基于單根納米碳管的器件或現(xiàn)象。但就選材的隨機性、不 確定性和難以精確重復(fù)的角度來看，進步則不大。也正是因此，碳管的諸多優(yōu)良特性很難走 出實驗室范圍實現(xiàn)大規(guī)模的應(yīng)用——畢竟器件性能的均一可靠是工業(yè)化生產(chǎn)最基本的要 求。為了解決這一難題，許多研究小組進行了大量不懈的努力，但還沒有得到一個完美的解 決方案。目前的解決途徑主要分為兩大類一是繼續(xù)研究納米碳管的生長機理，精確控制 生長條件，直接長出所需特定結(jié)構(gòu)或性質(zhì)的碳管來，但這類方法很難控制，至今未能完全實 現(xiàn)；二是在多種納米碳管混雜在一起的生長產(chǎn)物中進行后繼的分離純化，得到所需特定結(jié) 構(gòu)或性質(zhì)的碳管來。但這類方案存在的問題是分離操作是對大量多種類型納米碳管的混 合物進行的；分離后的產(chǎn)物仍是粗略分類的大量碳管的混合物，遠未實現(xiàn)按照單根納米碳 管性質(zhì)和結(jié)構(gòu)來精確分類。 并且，要想真正把碳管作為構(gòu)建納米器件的基本單元來使用，除了要得到性能均 一可控的碳管以外，還有一個同樣重要的問題是如何精確地、大規(guī)模地組裝它們。解決這個 問題的途徑之一是直接生長，讓碳管按照設(shè)計要求的方向直接長出所需的結(jié)構(gòu)甚至器件， 但這種途徑的難度是巨大的，至今沒有很好的實現(xiàn)方案；第二個途徑的基本思想是把處理 過的碳管轉(zhuǎn)移到需要的地方去。但該途徑的缺陷是宏觀尺度下的操作很難在微米尺度的 區(qū)域內(nèi)逐根安放特定類型的納米碳管；微觀尺度下的操作需要復(fù)雜昂貴的探針設(shè)備，且效 率和成功率都很低；無論宏觀還是微觀操作，受限于沒有可靠的納米碳管分類儲存方案，都
3無法簡便地在微米尺度范圍內(nèi)進行同種類納米碳管的批量精確組裝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種分類儲存納米碳管的方法及定位組裝納米碳管的方 法，以實現(xiàn)納米碳管的大規(guī)模分類存儲和精確定位組裝。 雖然納米碳管的種類多種多樣，性質(zhì)千差萬別，但就一根(或一束)碳管而言，它 的性質(zhì)確是明確而一定的，所以當(dāng)我們需要兩根完全一樣的碳管時，最簡單直接的辦法就 是找一根碳管，從中間切成兩段去用——推而廣之，如果以很長的碳管為原料，就可以把它 們切成不止兩段而是成千上萬段，儲存起來以備將來之用；這千萬根來自同一碳管的小段 的性能是完全一致的，只須拿出其中幾個樣本去做充分的物性表征和測量，就可以給剩余 的備品貼上一個很詳細的性能標簽。 基于這種思路，本發(fā)明提供了一整套工藝，其結(jié)果是逐漸積累起一個龐大的、分類 良好而且性能已知的納米碳管樣品庫存，以后的工作中需要什么樣特定性能甚至是特定結(jié) 構(gòu)的碳管就到這個庫存中檢索和取用即可；而且某個器件中的碳管單元萬一損壞了，還可 以從這個庫存中拿來同樣的備品去替換和修復(fù)。 納米碳管是非常細小的材料，單根納米碳管在光學(xué)顯微鏡下通常是不可見的，而
且難以操縱。目前對單根碳管的觀察手段主要有掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、原子力
顯微鏡、掃描隧道顯微鏡等；而單根碳管的操縱則不僅需要上述設(shè)備，還要使用高精度的移
動針尖，條件苛刻、耗時費力、成功率低，難以大規(guī)模搭建可靠的碳管器件。 本發(fā)明為分類后的每一段納米碳管提供了一片聚合物薄膜作為載體，此薄膜的長
度寬度均在10微米量級，在光學(xué)顯微鏡下即可看到，而且可以用機械或液壓控制的玻璃拉
絲尖端方便地操縱，通過轉(zhuǎn)移和定位組裝可見的聚合物載體薄膜間接實現(xiàn)了單根納米碳管
的轉(zhuǎn)移和定位組裝，最后可根據(jù)需要選擇溶掉或保留聚合物薄膜。 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供了一種分類儲存納米碳管的方法，該方法包
括如下步驟將平貼襯底生長的納米碳管切割為多個納米碳管子段，并把截自相同納米碳
管的子段分為一類；以聚合物薄膜覆蓋所述襯底上分類的納米碳管子段；在所述聚合物薄
膜上制作光學(xué)顯微鏡下可見的標記圖案，所述標記圖案用于唯一確定所述每一納米碳管子
段的位置；用溶液溶解掉所述襯底或襯底表層，將載有所述分類的納米管子段的所述聚合
物薄膜撈到中空的框架上，獲取懸空存儲所述分類的納米管子段的聚合物薄膜。 相對于現(xiàn)有技術(shù)中，本發(fā)明分類儲存納米碳管的方法具有如下有益效果 第一、采用的不是對大批混雜碳管分離純化的方法，而是對納米碳管進行逐一切
割，獲得大量分類精確、性質(zhì)一致的納米碳管子段，進而把嚴格分類的納米碳管大規(guī)模的儲
存起來，使每一類都包括大量精確分類，性質(zhì)相同的單根納米碳管備份，可供多次取用。 第二、通過在聚合物薄膜上制作光學(xué)顯微鏡下可見的標記圖案，可以確定每一納
米碳管子段的確切位置。 第三、依據(jù)該存儲方法獲取的納米碳管，可以用聚合物薄膜在光學(xué)顯微鏡下揀選 和操縱看不見的單根納米碳管，操作簡便。 總而言之，本發(fā)明分類儲存納米碳管的方法實現(xiàn)了單根納米碳管的大規(guī)模分類儲 存，基于該存儲方式，可以建立起起一個龐大的、分類良好而且性能已知的碳管樣品庫存，以后的工作中需要什么樣特定性能甚至是特定結(jié)構(gòu)的碳管，只需到這個庫存中檢索和取用 即可，而且某個器件中的碳管單元萬一損壞了，還可以從這個庫存中拿來同樣的備品去替 換和修復(fù)，應(yīng)用前景十分廣闊。 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明還提供了一種組裝納米碳管的方法，該方法包括 如下步驟將平貼襯底生長的納米碳管切割為多個納米碳管子段，并把截自相同納米碳管 的子段分為一類；以聚合物薄膜覆蓋所述襯底上分類的納米碳管子段；在所述聚合物薄膜 上制作光學(xué)顯微鏡下可見的標記圖案，所述標記圖案用于唯一確定所述每一納米碳管子段 的位置；所述標記圖案將所述聚合物薄膜劃分為多個聚合物膜片，所述聚合物膜片的形狀 一一對應(yīng)于所承載納米碳管子段的位置；用溶液溶解掉所述襯底或襯底表層，將載有所述 分類的納米管子段的所述聚合物薄膜撈到中空的框架上，獲取懸空存儲所述分類的納米管 子段的聚合物薄膜；在光學(xué)顯微鏡下，選擇包括所需納米碳管子段的聚合物膜片，將該膜片 從所述聚合物薄膜上摘下，按所需位置和方向?qū)⑤d有所述納米碳管子段的聚合物膜片置于 目標襯底上；選擇溶解聚合物膜片步驟，組裝完成后，選擇保留或者溶解掉所述載有納米碳 管子段的聚合物膜片。 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明組裝納米碳管的方法在依據(jù)分類儲存納米碳管的方法 存儲納米碳管后，獲得以大量微米尺度的聚合物膜片為載體的多個納米碳管，在光學(xué)顯微 鏡下揀選特定的納米碳管，按照設(shè)計要求的位置和方向轉(zhuǎn)移到需要它們的襯底或器件上 去，組裝完畢后，再溶解掉膜片而保留下納米碳管。該方法僅僅借助光學(xué)顯微鏡觀察和玻璃 針尖的操作，廉價、簡單、快速、高效地實現(xiàn)了納米碳管的精確定位組裝實現(xiàn)了納米碳管的 精確轉(zhuǎn)移和定位組裝。


圖1為本發(fā)明分類儲存納米碳管的方法實施例的步驟流程圖； 圖2為用于氧等離子體刻蝕納米碳管的PMMA掩模的電子束曝光圖案； 圖3為用于懸空存儲已分類納米碳管的PMMA薄膜、在此懸空薄膜上的嵌有納米碳
管段的PMMA膜片陣列的電子束曝光圖案； 圖4為本發(fā)明定位組裝納米碳管的方法實施例的步驟流程圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實 施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。 參照圖1，圖1為本發(fā)明分類儲存納米碳管的方法實施例的步驟流程圖，包括如下 步驟 步驟110 :分類步驟，將平貼襯底生長的納米碳管切割為多個納米碳管子段，并把 截自相同納米碳管的子段分為一類。 步驟120 :聚合物薄膜覆蓋步驟，以聚合物薄膜覆蓋所述襯底上分類的納米碳管 子段。 步驟130 :位置標記步驟，在所述聚合物薄膜上制作光學(xué)顯微鏡下可見的標記圖 案，所述標記圖案用于唯一確定所述每一納米碳管子段的位置。
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步驟140 :襯底溶解步驟，用溶液溶解掉所述襯底或襯底表層，將載有所述分類的 納米管子段的所述聚合物薄膜撈到中空的框架上，獲取懸空存儲所述分類的納米管子段的 聚合物薄膜。 上述步驟，實現(xiàn)了單根納米碳管的大規(guī)模分類儲存；該方案類似于現(xiàn)有技術(shù)中的 對納米碳管進行分類的第二類途徑，但最大的區(qū)別是但采用的不是對大批混雜碳管分離 純化的方法，而是對分散生長的納米碳管進行逐一切割，分段使用，因而分類更加嚴格精 確，也更利于后繼應(yīng)用時的揀選和精確組裝。 本實施例通過為每段納米碳管子段提供了一片光學(xué)顯微鏡下可見的聚合物薄膜 作為光學(xué)顯微鏡下不可見的納米碳管的載體，從而可以借助聚合物薄膜在光學(xué)顯微鏡下揀 選和操縱看不見的單根納米碳管；基于該存儲方式，十分有利于納米碳管的精確定位組裝， 操作簡便，用法靈活，應(yīng)用前景十分廣闊，例如，可以應(yīng)用到搭建基于碳管的納米電路、用特 定屬性的碳管大量制造性能均一的納米器件用納米碳管制作更細的AFM針尖和場發(fā)射針
尖、用納米碳管制造納米級的生物分子檢測探針和傳感器等技術(shù)領(lǐng)域。
下面，對上述各個步驟的優(yōu)選實施方式進行進一步的說明。 在上述位置標記步驟130中，標記圖案將所述聚合物薄膜劃分為多個聚合物膜 片，并且，聚合物膜片的形狀一一對應(yīng)于所承載納米碳管子段的位置。 本改進的實施方式中，通過設(shè)計載有納米碳管子段的聚合物膜片的形狀，聚合物 膜片的形狀一一對應(yīng)于所承載納米碳管子段的位置，使得人們可在光學(xué)顯微鏡下判斷它所 承載的納米碳管的位置。 在上述改進后的步驟130的基礎(chǔ)上，限定每一承載納米碳管子段的聚合物膜片通 過郵票式虛邊與所述聚合物薄膜相連接。 通過上述進一步的改進，可以單獨從整體薄膜上取下而不影響其它的膜片及其所 承載的納米碳管子段。 在上述進一步改進的實施方式中，每一聚合物膜片上設(shè)置有裝配孔，以方便對納 米碳管子段的操作。 上述聚合物薄膜優(yōu)選聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜。上述分類步驟進一步可以 通過如下方式實現(xiàn)首先，用用經(jīng)過電子束曝光和顯影的帶有圖案的聚甲基丙烯酸甲酯膜 作掩模，用氧等離子體把納米碳管刻蝕為所述多個納米碳管子段；然后，用丙酮浸泡，以溶 掉所述多個納米碳管子段的聚甲基丙烯酸甲酯掩模。
分類儲存納米碳管的方法實例 本發(fā)明所提供的實施例優(yōu)選電子束曝光技術(shù)中常用的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 作為氧等離子刻蝕納米碳管時的掩模和存儲、承載納米碳管子段時的聚合物薄膜。PMMA薄 膜通過電子束曝光領(lǐng)域公知的甩膠、烤膠工藝得到，其厚度在50納米 1微米范圍。本實 施例優(yōu)選化學(xué)氣相沉積(CVD)法平貼襯底生長的納米碳管作為原始納米碳管材料，其中襯 底優(yōu)選表面覆有二氧化硅層且?guī)в卸ㄎ粯擞浀墓杵?在掃描電鏡下拍攝平貼襯底生長的納米碳管的照片，根據(jù)襯底上的定位標記測量 納米碳管的位置。根據(jù)測量的數(shù)據(jù)設(shè)計電子束曝光用的掩模圖案，采用標準的電子束曝 光工藝甩膠、烤膠、曝光、顯影，得到用于氧等離子體刻蝕納米碳管的PMMA掩模，如圖2所 示。圖2中P是PMMA薄膜，C是納米碳管，E是電子束曝光并顯影的區(qū)域。氧等離子體刻蝕
6截斷納米碳管是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的技術(shù)，本實施例采用的具體工藝條件為氧氣流量 40sccm，氣壓2Pa，功率80W，刻蝕臺直徑4英寸，刻蝕時間5 20秒。 刻蝕后用丙酮浸泡溶去PMMA掩模，根據(jù)先前測量的納米碳管位置數(shù)據(jù)設(shè)計電子 束曝光用的膜片圖案，再次依標準的電子束曝光工藝甩膠、烤膠、曝光、顯影，得到用于懸空 存儲已分類納米碳管子段的PMMA薄膜以及整體薄膜上嵌有納米碳管段的PMMA膜片陣列， 如圖3所示。圖3中P是PMMA薄膜，C是納米碳管，E是電子束曝光并顯影的區(qū)域。圖3中 膜片形狀上的拐角點使得納米碳管在PMMA膜片上的位置可在光學(xué)顯微鏡下由膜片拐角點 的位置判斷出來；不對稱的倒角使膜片的正反面也可以由形狀判斷；圓孔則是為了用玻璃 針尖操作方便而設(shè)計的。膜片的長寬和孔的大小都可依實際的情況和目的進行調(diào)整，常用 的參數(shù)范圍是膜片長寬均在2 100微米，孔的直徑在1 50微米。
由于本實施例采用的是表面覆有0. 1 1微米厚二氧化硅層的硅片作為襯底，所 以接下來選用濃度約為5% 15%的HF水溶液溶解掉襯底表面的二氧化硅層。襯底表面 層的溶解使得PMMA薄膜整體漂浮在溶液表面，因為薄膜上載有納米碳管段的膜片有如圖3 中所示的郵票式虛邊與薄膜整體相連，所以仍與薄膜整體連為一體，而不會散落到溶液中。
用鏤空的(空洞比整張PMMA薄膜略小)的金屬或塑料框架撈出漂在溶液中的 PMMA薄膜，使PMMA薄膜懸空撐在框架的空洞上，即得到了懸空存儲在PMMA膜片上的大量已
分類的納米碳管子段。 參照圖4，圖4為本發(fā)明定位組裝納米碳管的方法實施例的步驟流程圖，包括如洗 步驟 步驟410 :分類步驟，將平貼襯底生長的納米碳管切割為多個納米碳管子段，并把 截自相同納米碳管的子段分為一類； 步驟420 :聚合物薄膜覆蓋步驟，以聚合物薄膜覆蓋所述襯底上分類的納米碳管 子段； 步驟430 :位置標記步驟，在所述聚合物薄膜上制作光學(xué)顯微鏡下可見的標記圖 案，所述標記圖案用于唯一確定所述每一納米碳管子段的位置；所述標記圖案將所述聚合 物薄膜劃分為多個聚合物膜片，所述聚合物膜片的形狀一一對應(yīng)于所承載納米碳管子段的 位置； 步驟440 :襯底溶解步驟，用溶液溶解掉所述襯底或襯底表層，將載有所述分類的 納米管子段的所述聚合物薄膜撈到中空的框架上，獲取懸空存儲所述分類的納米管子段的 聚合物薄膜； 步驟450 :組裝步驟，在光學(xué)顯微鏡下，選擇包括所需納米碳管子段的聚合物膜 片，將該膜片從所述聚合物薄膜上摘下，按所需位置和方向?qū)⑤d有所述納米碳管子段的聚 合物膜片置于目標襯底上； 步驟460 :選擇溶解聚合物膜片步驟，組裝完成后，選擇保留或者溶解掉所述載有 納米碳管子段的聚合物膜片。 在上述位置標記步驟430中，優(yōu)選每一承載納米碳管子段的聚合物膜片通過郵票 式虛邊與所述聚合物薄膜相連接，可以單獨從整體薄膜上取下而不影響其它的膜片及其所 承載的納米碳管子段；并且，聚合物膜片的形狀一一對應(yīng)于所承載納米碳管子段的位置。為 方便操作，還可以在每一聚合物膜片上設(shè)置裝配孔。
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在組裝步驟450中，通過機械_液壓兩級位移臺操縱一根玻璃針尖將載有所述納 米碳管子段的聚合物膜片按所需位置和方向置于目標襯底上。 通過上述步驟，在依據(jù)分類儲存納米碳管的方法存儲納米碳管后，通過先組裝載
有納米碳管的聚合物膜片，再溶解掉膜片而保留下碳管的方法，僅僅借助光學(xué)顯微鏡觀察
和玻璃針尖的操作，廉價、簡單、快速、高效地實現(xiàn)了納米碳管的精確定位組裝實現(xiàn)了納米
碳管的精確轉(zhuǎn)移和定位組裝。 定位組裝納米碳管的方法實施例 在實施上面所描述的分類儲存納米碳管的方法實例后，獲得了懸空存儲在PMMA 膜片上的大量已分類的納米碳管子段。下面詳細說明如何用上述已經(jīng)分類的納米碳管子段 作為"建筑單元"按實際設(shè)計組裝出各種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和器件。 該過程涉及到載有納米碳管子段的PMMA膜片的揀選、轉(zhuǎn)移和最后的組裝，主要的 方式是通過機械_液壓兩級位移臺操縱一根玻璃針尖將載有所述納米碳管子段的聚合物 膜片按所需位置和方向置于目標襯底上。優(yōu)選三個自由度的機械_液壓兩級位移臺控制玻 璃針尖來操縱載有納米碳管的聚合物膜片。其中，玻璃針尖可以由直徑約1毫米的毛細玻 璃管經(jīng)鎢絲加熱拉制而成，改技術(shù)是已有的玻璃加工技術(shù)，在此不再詳細說明。
把拉制好的玻璃針尖裝在由三維機械位移臺-三維液壓位移臺組成的兩級精密 位移臺上，置于光學(xué)顯微鏡下，即可對玻璃針尖進行微米精度的操縱。上述位移臺和光學(xué)顯 微鏡均采用已經(jīng)商品化的常規(guī)設(shè)備。 在光學(xué)顯微鏡下通過三維位移臺操作玻璃針尖穿過PMMA膜片上的孔，像撕郵票 一樣把選中的膜片從整體PMMA薄膜上撕下來，然后轉(zhuǎn)移膜片到希望裝配此根納米碳管的 位置上方，按照膜片形狀所指示的納米碳管位置調(diào)整膜片的放置角度，然后降低玻璃針尖， 使承載著納米碳管的膜片貼附在希望的位置上，抽離玻璃針尖，即完成了一個PMMA膜片的 精確組裝。根據(jù)實際需要，可以保留作為納米碳管載體的PMMA膜片，或者靜置于丙酮中溶 解掉PMMA膜片而僅剩下納米碳管。反復(fù)上述操作，即可用納米碳管按實際設(shè)計組裝出各種 復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和器件。 在上述實施例中，依據(jù)分類儲存納米碳管的方法存儲納米碳管后，獲得以大量微
米尺度的聚合物膜片為載體的多個納米碳管，在光學(xué)顯微鏡下揀選特定的納米碳管，按照
設(shè)計要求的位置和方向轉(zhuǎn)移到需要它們的襯底或器件上去，組裝完畢后，再溶解掉膜片而
保留下納米碳管。該方法僅僅借助光學(xué)顯微鏡觀察和玻璃針尖的操作，廉價、簡單、快速、高
效地實現(xiàn)了納米碳管的精確定位組裝實現(xiàn)了納米碳管的精確轉(zhuǎn)移和定位組裝。 本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與
其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。定位組裝納米碳
管的方法與分類儲存納米碳管的相關(guān)之處可以互相參照。 以上對本發(fā)明所提供的分類儲存納米碳管的方法及定位組裝納米碳管的方法進 行了詳細介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施 例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人 員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明 書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
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權(quán)利要求
一種分類儲存納米碳管的方法，其特征在于，包括如下步驟分類步驟，將平貼襯底生長的納米碳管切割為多個納米碳管子段，并把截自相同納米碳管的子段分為一類；聚合物薄膜覆蓋步驟，以聚合物薄膜覆蓋所述襯底上分類的納米碳管子段；位置標記步驟，在所述聚合物薄膜上制作光學(xué)顯微鏡下可見的標記圖案，所述標記圖案用于唯一確定所述每一納米碳管子段的位置；襯底溶解步驟，用溶液溶解掉所述襯底或襯底表層，將載有所述分類的納米管子段的所述聚合物薄膜撈到中空的框架上，獲取懸空存儲所述分類的納米管子段的聚合物薄膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分類儲存納米碳管的方法，其特征在于，所述位置標記步驟中，所述標記圖案將所述聚合物薄膜劃分為多個聚合物膜片，所述聚合物膜片的形狀一一對應(yīng)于所承載納米碳管子段的位置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的分類儲存納米碳管的方法，其特征在于，所述位置標記步驟中，所述每一承載納米碳管子段的聚合物膜片通過郵票式虛邊與所述聚合物薄膜相連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分類儲存納米碳管的方法，其特征在于，所述每一聚合物膜片上設(shè)置有裝配孔。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的分類儲存納米碳管的方法，其特征在于，所述聚合物薄膜為聚甲基丙烯酸甲酯薄膜。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的分類儲存納米碳管的方法，其特征在于，所述分類步驟進一步包括刻蝕子步驟，用經(jīng)過電子束曝光和顯影的帶有圖案的聚甲基丙烯酸甲酯膜作掩模，用氧等離子體把納米碳管刻蝕為所述多個納米碳管子段；掩模溶掉子步驟，用丙酮浸泡，以溶掉所述多個納米碳管子段的聚甲基丙烯酸甲酯掩模。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的分類儲存納米碳管的方法，其特征在于，所述分類步驟中所述襯底為帶有二氧化硅表層且?guī)в卸ㄎ粯擞浀墓杵辉谒鲆r底溶解步驟中，所述溶液為氫氟酸溶液。
8. —種組裝納米碳管的方法，其特征在于，通過權(quán)利要求1至7所述的分類儲存納米碳管的方法獲取懸空存儲所述分類的納米管子段的聚合物薄膜后，進一步包括如下步驟組裝步驟，在光學(xué)顯微鏡下，選擇包括所需納米碳管子段的聚合物膜片，將該膜片從所述聚合物薄膜上摘下，按所需位置和方向?qū)⑤d有所述納米碳管子段的聚合物膜片置于目標襯底上；選擇溶解聚合物膜片步驟，組裝完成后，選擇保留或者溶解掉所述載有納米碳管子段的聚合物膜片。
全文摘要
本發(fā)明公開一種分類儲存納米碳管的方法及組裝納米碳管的方法。其中，分類儲存納米碳管的方法包括如下步驟將納米碳管切割為多個納米碳管子段并以聚合物薄膜覆蓋；在聚合物薄膜上制作光學(xué)顯微鏡下可見的標記圖案，標記圖案用于唯一確定每一納米碳管子段的位置；溶解掉襯底或襯底表層，將載有分類的納米管子段的聚合物薄膜撈到中空的框架上，獲取懸空存儲分類的納米管子段的聚合物薄膜。本發(fā)明實現(xiàn)了納米碳管的大規(guī)模分類存儲和精確定位組裝。
文檔編號B82B3/00GK101704508SQ20091023692
公開日2010年5月12日 申請日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者俞大鵬, 宋學(xué)鋒 申請人:北京大學(xué)