專利名稱：平行襯底納米線陣列的可控制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米線材料的制備領(lǐng)域，尤其涉及一種平行襯底納米線陣列的可控制備方法。
背景技術(shù)：
納米線材料被廣泛的應(yīng)用于納米電子學(xué)、光電子學(xué)等領(lǐng)域，如用納米線材料制備納米激光器、探測器、光學(xué)調(diào)制器、分子生物傳感器、場效應(yīng)晶體管、等光電器件。納米線材料因其具有重要的基礎(chǔ)科學(xué)研究價值及以開發(fā)和潛在的科技應(yīng)用價值而成為新的研究熱點。美國《科學(xué)》雜志在2005年5月出版的科技新聞中，把納米線研究列在物理學(xué)研究5 個熱點中的第二位，以探索”小尺度“下物質(zhì)變化規(guī)律與新奇性質(zhì)為課題的納米線研究已引起了各國的高度重視。目前，納米線的制備常用的方法有激光燒蝕、化學(xué)氣相沉積、電弧放電、熱劑合成、離子注入等制備方法，由此可以得到各種類型的納米線，但這些納米線一般呈不規(guī)則分布，線間不易分離，分離也對納米線產(chǎn)生較多缺陷，尤其在制作納米器件時，困難更大。這極大的影響和制約納米線的研究和應(yīng)用，特別是納米線陣列的制備。而目前制備納米線陣列的方法有模板法、缺陷法、電磁場法、刻蝕法等。但這些方法均存在可控性不好的問題。因此如何制備高度有序可控的納米線陣列是急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施方式提供一種平行襯底納米線陣列的可控制備方法，可以相對簡單的方式可控的制備納米線陣列。解決上述問題的技術(shù)方案如下本發(fā)明實施方式提供一種平行襯底納米線陣列的可控制備方法，該方法包括在溶液中設(shè)置襯底，在襯底上方設(shè)置超聲駐場波，超聲駐場波的駐波節(jié)點面指向所述襯底；將制備納米線的材料以納米顆粒的形式在溶液中在超聲駐場波的作用下沿駐波節(jié)點面排列沉積在襯底上形成平行襯底的納米線陣列。上述方法還包括襯底上形成納米線陣列后，排放掉所述溶液，先自然排放，在溶液液面達到襯底表面時，采用熱蒸發(fā)方式排除剩余的溶液，保留所述襯底上形成的納米線陣列。上述方法中，所述熱蒸發(fā)溫度小于70°C。上述方法還包括通過熱處理，將所述襯底上形成的納米線陣列固化在所述襯底上。上述方法中，所述熱處理溫度根據(jù)制備納米線材料的熔點溫度確定。上述方法中，所形成的納米線陣列平行分布在所述襯底上。上述方法中，通過調(diào)節(jié)形成超聲駐場波的超聲波的頻率調(diào)整所述襯底上形成的納米線陣列的納米線之間的距離。
上述方法中，通過調(diào)節(jié)形成超聲駐場波的超聲波的功率調(diào)整所述襯底上形成的納米線陣列的納米線的粗細(xì)。上述方法中，納米顆粒的尺寸小于10納米。上述方法還包括在所述襯底上制備好第一層納米線陣列后，將所述襯底轉(zhuǎn)動一定角度，在該襯底的納米線陣列上沉積第二層納米線陣列，第二層納米線與第一層納米線相交形成納米線網(wǎng)格。從上述提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施方式提供方法中，將納米顆粒在溶液中經(jīng)超聲駐波場向襯底上沉積，從而在襯底上形成納米線陣列。該方法可以實現(xiàn)簡單可控，較低成本的制作高質(zhì)量的納米線陣列材料。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。圖1為本發(fā)明實施例提供的制備方法示意圖；圖中各標(biāo)號對應(yīng)的名稱為1-容器；2-超聲波發(fā)生器；3-換能器；4-納米顆粒； 5-抽氣孔；6-注氣孔；7-攪拌器；8-納米線陣列；9-反射板；10-襯底；11-溫控裝置； 12-熱電偶；13-排液口 ； 14-電熱器；15-注液孔；16-微調(diào)螺釘。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。下面對本發(fā)明實施例作進一步地詳細(xì)描述。本發(fā)明實施例提供一種平行襯底納米線陣列的可控制備方法，可采用圖1所示的制備設(shè)備，該方法包括在溶液中設(shè)置襯底，在襯底上方設(shè)置超聲駐場波，超聲駐場波的駐波節(jié)點面指向所述襯底；將制備納米線的材料以納米顆粒的形式在溶液中在超聲駐場波的作用下沿駐波節(jié)點面排列沉積在襯底上形成平行襯底的納米線陣列。上述方法還包括襯底上形成納米線陣列后，排放掉所述溶液，排放溶液時先自然排放(可緩慢排放)，在溶液液面達到或接近襯底表面時，采用熱蒸發(fā)方式排除剩余的溶液，保留所述襯底上形成的納米線陣列。上述方法中，襯底材料可以根據(jù)選擇，如可以根據(jù)所使用納米線陣列的產(chǎn)品選擇襯底材料。溶液可采用對納米顆粒沒有分解和化學(xué)反應(yīng)，并容易熱分解蒸發(fā)的材料。上述方法中，所述熱蒸發(fā)溫度小于70°C。上述方法還包括通過熱處理，將所述襯底上形成的納米線陣列固化在所述襯底上。上述方法中，所述熱處理溫度根據(jù)制備納米線材料的熔點溫度確定。上述方法中，所形成的納米線陣列平行分布在所述襯底上。上述方法中，通過調(diào)節(jié)形成超聲駐場波的超聲波的頻率調(diào)整所述襯底上形成的納米線陣列的納米線之間的距離。上述方法中，通過調(diào)節(jié)形成超聲駐場波的超聲波的功率調(diào)整所述襯底上形成的納米線陣列的納米線的粗細(xì)。上述方法中，納米顆粒的尺寸小于10納米。上述方法還包括在所述襯底上制備好第一層納米線陣列后，將所述襯底轉(zhuǎn)動一定角度(如90度角)，在該襯底的納米線陣列上沉積第二層納米線陣列，第二層納米線與第一層納米線相交形成納米線網(wǎng)格；形成納米線網(wǎng)格后可以通過熱處理再將納米線網(wǎng)格固化在所述襯底上。上述制備方法所采用的裝置如圖1所示，包括容器、超聲波發(fā)生器、換能器和反射板；超聲波發(fā)生器、換能器和反射板可以為多組，在容器內(nèi)形成兩列或多列相交的超聲波從而形成超聲駐場波，為調(diào)整形成超聲駐場波的各列超聲波之間相交的夾角，可通過微調(diào)螺釘將反射板設(shè)置在容器內(nèi)側(cè)壁上，通過微調(diào)螺釘可調(diào)整反射板對換能器發(fā)出的超聲波的反射角度；容器上可以設(shè)置抽氣孔、進氣孔、注液孔和攪拌器，以便于向容器內(nèi)加入包含納米顆粒的溶液，并在攪拌器攪拌下合成為納米顆粒；襯底設(shè)置在容器的底部，容器底部設(shè)置排出溶液的排液口；為實現(xiàn)對形成納米線陣列的襯底進行熱處理，可在容器底部設(shè)置電熱器，襯底可設(shè)置在該電熱器上，同時在容器內(nèi)設(shè)置熱電偶，使電熱器與熱電偶均與溫控裝置電連接；熱電偶可設(shè)置兩個，一個設(shè)置在容器的溶液中，另一個設(shè)置在電熱器上，在溫控裝置的控制下，可通過電熱器對形成納米線陣列的襯底進行熱處理。本發(fā)明實施例的制備方法以較簡單的方式實現(xiàn)可控制備納米線材料。實現(xiàn)了以較低成本制備出納米線格形狀可控的納米線材料。本方法所制備的納米線陣列也可以制作納米線網(wǎng)格。通過人為組裝可以制備納米級顯示器、可用于柔性電子器件，有機發(fā)光二極管(OLED)，有機太陽能電池，生物傳感器，以及合成肌肉，紫外光探測器件、發(fā)光二極管、氣體傳感器、太陽能電池、基于場發(fā)射的平板顯示器件等。納米線陣列的應(yīng)用遠不止這些。廉價、低成本、工藝簡單、材料適用性強的制備納米線陣列技術(shù)，尤其達到簡單可控的納米線陣列技術(shù)是非常有意義的。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種平行襯底納米線陣列的可控制備方法，其特征在于，該方法包括在溶液中設(shè)置襯底，在襯底上方設(shè)置超聲駐場波，超聲駐場波的駐波節(jié)點面指向所述襯底；將制備納米線的材料以納米顆粒的形式在溶液中在超聲駐場波的作用下沿駐波節(jié)點面排列沉積在所述襯底上形成平行襯底的納米線陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括襯底上形成納米線陣列后，排放掉所述溶液，先自然排放，在溶液液面達到襯底表面時，采用熱蒸發(fā)方式排除剩余的溶液，保留所述襯底上形成的納米線陣列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述熱蒸發(fā)溫度小于70°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 通過熱處理，將所述襯底上形成的納米線陣列固化在所述襯底上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述熱處理溫度根據(jù)制備納米線材料的熔點溫度確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所形成的納米線陣列平行分布在所述襯底上。
7.根據(jù)權(quán)利權(quán)求1所述的方法，其特征在于，所述方法中，通過調(diào)節(jié)形成超聲駐場波的超聲波的頻率調(diào)整所述襯底上形成的納米線陣列的納米線之間的距離。
8.根據(jù)權(quán)利權(quán)求1所述的方法，其特征在于，所述方法中，通過調(diào)節(jié)形成超聲駐場波的超聲波的功率調(diào)整所述襯底上形成的納米線陣列的納米線的粗細(xì)。
9.根據(jù)權(quán)利權(quán)求1所述的方法，其特征在于，所述方法中，納米顆粒的尺寸小于10納米。
10.根據(jù)權(quán)利權(quán)求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在所述襯底上制備好第一層納米線陣列后，將所述襯底轉(zhuǎn)動一定角度，在該襯底的納米線陣列上沉積第二層納米線陣列，第二層納米線與第一層納米線相交形成納米線網(wǎng)格。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種平行襯底納米線陣列的可控制備方法，屬于納米線材料制備領(lǐng)域。該方法包括在溶液中設(shè)置襯底，在襯底上方設(shè)置超聲駐場波，超聲駐場波的駐波節(jié)點面指向所述襯底；將制備納米線的材料以納米顆粒的形式在溶液中在超聲駐場波的作用下沿駐波節(jié)點面排列沉積在所述襯底上形成平行襯底的納米線陣列。該方法將納米顆粒在溶液中經(jīng)超聲駐場波向襯底上沉積，從而在襯底上形成納米線陣列。該方法可以實現(xiàn)簡單可控，較低成本的制作高質(zhì)量的納米線陣列材料。
文檔編號B82B3/00GK102491262SQ20111042013
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者周洋, 武光明, 邢光建 申請人:北京石油化工學(xué)院