d)有機(jī)化合物，例如，季銨鹽或鱗鹽。更確切的說(shuō)，第二有機(jī)表面活性劑可為選自下組的一或多種，包括:四辛基溴化銨(tetraoctylammonium bromide)、四乙銨基(tetraethylammonium)、四正丁基溴化銨(tetra-n-butylammonium bromide)、四甲基氯化銨(tetramethylammoniumchloride)、及四丁基氟化銨(tetrabuty lammonium fluoride)。
[0174]圖2E顯示與通過(guò)施加能量而生長(zhǎng)的金屬納米粒子240鍵結(jié)的介電有機(jī)材料250。介電有機(jī)材料250可處于包覆金屬納米粒子240表面或填充金屬納米粒子240之間空隙的狀態(tài)。介電有機(jī)材料250可提供納米粒子之間的隔離以更加可靠地避免納米粒子之間的電流流動(dòng)。
[0175]若在前述動(dòng)作中已提供了足量的有機(jī)表面活性劑，亦即，如果在施加能量之前或期間所施加的有機(jī)表面活性劑留在生長(zhǎng)后的納米粒子表面上并提供生長(zhǎng)后的納米粒子之間充分的隔離的話(huà)，就不需要額外添加介電有機(jī)材料250至生長(zhǎng)后的納米粒子240的表面。換句話(huà)說(shuō)，由于是否使用有機(jī)表面活性劑是取決于將形成的納米粒子尺寸，在金屬納米粒子240形成后形成介電有機(jī)材料250的步驟是選擇性的(opt1nal)。
[0176]根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例，介電有機(jī)材料250的制造方法及方法中所使用的材料可與本發(fā)明第一實(shí)施例中所述相同或相似。
[0177]請(qǐng)參照?qǐng)D2E，其詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的制造方法所形成的納米結(jié)構(gòu)。
[0178]請(qǐng)參照?qǐng)D2E，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的納米結(jié)構(gòu)可包括:一基板210、形成于基板210之上連接分子224所鍵結(jié)的介電粒子支撐體222、由與連接分子224鍵結(jié)的金屬離子所生長(zhǎng)而成的金屬納米粒子240。納米結(jié)構(gòu)也可進(jìn)一步包括一介電有機(jī)材料250，其具有與金屬納米粒子240表面鍵結(jié)的一官能團(tuán)。
[0179]基板210可包括一表面層214。表面層214可包括一氧化物層。明確的說(shuō),基板210的表面層214的非限制性例子可為選自下組的至少一材料層，上述組包括:硅氧化物、鉿氧化物、鋁氧化物、鋯氧化物、鋇-鈦復(fù)合氧化物、釔氧化物、鎢氧化物、鉭氧化物、鋅氧化物、鈦氧化物、錫氧化物、鋇-鋯復(fù)合氧化物、氮化硅、氮氧化硅、硅酸鋯、及硅酸鉿。
[0180]基板210可為一可撓性基板，其可包括具有羥基(-0H)官能團(tuán)的表面層。可撓性基板可包括選自下組的一種、或由兩種或更多所組成之混合物，上述組包括聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate ;PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylenenaphthalate ；PEN)、聚亞酰胺(polyimide ；PI)、聚碳酸酯(polycarbonate ；PC)、聚丙烯(polypropylene ；PP)、三乙?；w維素(triacetyl cellulose ；TAC)、聚醚砜(polyethersulfone ；PES)、及聚二甲基娃氧燒(polydimethylsi loxane ；PDMS)。
[0181]介電粒子支撐體222可包括具有選自下組的至少一元素之氧化物粒子，包括:金屬、過(guò)渡金屬、后-過(guò)渡金屬(post-transit1n metals)、與類(lèi)金屬。介電粒子支撐體222可為具有平均粒徑約為10?20nm的粒子。介電粒子支撐體222可為形成在基板210之上的單分子層或多分子層。
[0182]介電粒子支撐體222也可包括選自下組的至少一材料，上述組包括:硅氧化物、鉿氧化物、鋁氧化物、鋯氧化物、鋇-鈦復(fù)合氧化物、釔氧化物、鎢氧化物、鉭氧化物、鋅氧化物、鈦氧化物、錫氧化物、鋇-鋯復(fù)合氧化物、氮化硅、氮氧化硅、硅酸鋯、硅酸鉿、及聚合物。
[0183]連接分子224可為有機(jī)單分子。納米結(jié)構(gòu)可包括由多個(gè)與基板210表面鍵結(jié)的連接分子224所形成的連接層。連接層可為一自組裝(self-assembled)單分子層，與介電粒子支撐體222的表面自結(jié)合(self-combined)。連接分子224可包括選自下列基團(tuán)的一官能團(tuán)，包括:胺基(amine group)、羧基(carboxyl group)、及硫醇基(th1l group)。連接分子224可包括與介電粒子支撐體222表面鍵結(jié)的第一官能團(tuán)，與金屬離子鍵結(jié)的第二官能團(tuán)，及用來(lái)將第一官能團(tuán)與第二官能團(tuán)彼此連接的鏈基(chain groups)。
[0184]金屬納米粒子240可選自下組,包括:金屬納米粒子、金屬氧化物納米粒子、金屬氮化物納米粒子、金屬碳化物納米粒子、及金屬間化合物(intermetallic compound)納米粒子。可通過(guò)將金屬離子與連接分子224鍵結(jié)，接著生長(zhǎng)金屬離子，進(jìn)而生長(zhǎng)金屬納米粒子240。
[0185]可根據(jù)金屬納米粒子240生長(zhǎng)時(shí)的所施加的能量條件來(lái)控制金屬納米粒子240的尺寸。取決于表面活性劑的提供與否，也可在施加用來(lái)生長(zhǎng)金屬納米粒子240的能量之前或是期間控制金屬納米粒子240的尺寸。表面活性劑可為一有機(jī)表面活性劑，且在金屬納米粒子240生長(zhǎng)完成后，表面活性劑可留在金屬納米粒子240的表面上。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，當(dāng)沒(méi)有使用表面活性劑時(shí)，金屬納米粒子240的粒徑可約為2.0?3.0nm。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，當(dāng)使用單一種表面活性劑時(shí)，金屬納米粒子240的粒徑可約為1.3?1.6nm。又根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，當(dāng)使用多個(gè)不同種類(lèi)的表面活性劑時(shí)，金屬納米粒子240的粒徑可約為0.5?1.2nm。
[0186]介電有機(jī)材料250與生長(zhǎng)后的金屬納米粒子240的表面鍵結(jié)。介電有機(jī)材料250可避免電流流過(guò)金屬納米粒子240。介電有機(jī)材料250可包覆金屬納米粒子240的表面,且介電有機(jī)材料250可填充在彼此隔離配置的金屬納米粒子240之間的空隙。當(dāng)在金屬納米粒子240生長(zhǎng)(即，還原或形成)前或當(dāng)納米粒子在生長(zhǎng)時(shí)提供表面活性劑給金屬離子，表面活性劑會(huì)留在金屬納米粒子240的表面。由于表面活性劑可為一介電有機(jī)材料，當(dāng)納米粒子生長(zhǎng)完成后，如果配置好的納米粒子因?yàn)闅埩舻谋砻婊钚詣┒c彼此絕緣，就可不需要在納米粒子生長(zhǎng)完成后再額外形成介電有機(jī)材料250。
[0187]雖然沒(méi)有顯示在附圖中，可在由介電有機(jī)材料250所包覆的金屬納米粒子240之間形成一額外的介電材料。換句話(huà)說(shuō)，在形成介電有機(jī)材料250后,可額外形成無(wú)機(jī)氧化物材料以更穩(wěn)定地固定金屬納米粒子240。無(wú)機(jī)氧化物材料也可在沒(méi)有介電有機(jī)材料250的存在下直接形成。
[0188]金屬納米粒子240可與彼此隔離配置以形成一單分子納米粒子層。納米粒子層可包括鍵結(jié)至或包覆金屬納米粒子240表面的介電有機(jī)材料(或做為表面活化劑的有機(jī)材料)。納米粒子層可進(jìn)一步包括一無(wú)機(jī)氧材料，其填充在被包覆的納米粒子240之間的空隙。
[0189]根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例,納米結(jié)構(gòu)可具有一垂直多堆棧(mult1-stack)結(jié)構(gòu)。換句話(huà)說(shuō)，納米結(jié)構(gòu)可具有一堆棧結(jié)構(gòu)，其中與連接分子224鍵結(jié)的支撐層220與納米粒子層重復(fù)且交替地堆棧。在下層納米粒子層與上層支撐層之間，可進(jìn)一步包括具有能夠與連接分子224所鍵結(jié)的介電粒子支撐體222鍵結(jié)的官能團(tuán)的一介電層。如果形成下層納米粒子層的介電有機(jī)材料250具有能夠與上層支撐層鍵結(jié)的官能團(tuán)，就可不需要形成額外的介電層。簡(jiǎn)而言之，可基于所使用的介電有機(jī)材料250種類(lèi)來(lái)決定是否要形成介電層。
[0190]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，納米結(jié)構(gòu)非常微小(fine)、具有均勻的尺寸、且可高密度地制造。還有，由于納米粒子被介電連接分子所固定，納米粒子具有優(yōu)異的物理穩(wěn)定性?；谶@些理由，使用這種納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)用裝置可輕易地縮放比例(scaled)，而當(dāng)這些應(yīng)用裝置的比例被縮放(scaled)時(shí)，這些應(yīng)用裝置仍具有良好的操作穩(wěn)定性、再現(xiàn)性、及可靠性。
[0191]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，可通過(guò)原位(in-situ)工藝制造納米結(jié)構(gòu)。因此，生產(chǎn)成本可最小化，且可于短時(shí)間內(nèi)大量生產(chǎn)。
[0192]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的納米結(jié)構(gòu)及其制造方法，可通過(guò)使用表面活性劑并在納米粒子生長(zhǎng)過(guò)程中引發(fā)反應(yīng)的簡(jiǎn)易工藝來(lái)控制納米粒子的尺寸。簡(jiǎn)而言之，可制造出具有理想尺寸的納米粒子，并同時(shí)保持應(yīng)用裝置的特性。
[0193]雖然已描述各種實(shí)施例以說(shuō)明本發(fā)明之目的，然而對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明的精神和權(quán)利要求所界定者的范圍內(nèi)，當(dāng)可作任意的更動(dòng)與潤(rùn)飾。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種納米結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括: 一可撓性基板； 多個(gè)介電粒子支撐體，形成于該可撓性基板之上 多個(gè)連接分子，與所述介電粒子支撐體鍵結(jié)；以及 一或多個(gè)金屬納米粒子，與所述連接分子鍵結(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的納米結(jié)構(gòu)，其特征在于所述金屬納米粒子是由與所述連接分子鍵結(jié)的金屬離子所生長(zhǎng)而成。
3.如權(quán)利要求1所述的納米結(jié)構(gòu)，其特征在于該可撓性基板為一聚合物，其包括選自下組的一種、或兩種或更多種所形成之一混合物，包括:聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚亞酰胺、聚碳酸酯、聚丙烯、三乙酰基纖維素、聚醚砜、及聚二甲基硅氧烷。
4.如權(quán)利要求1所述的納米結(jié)構(gòu)，其特征在于每一個(gè)所述介電粒子支撐體包括選自下組的至少一材料，包括:硅氧化物、鉿氧化物、鋁氧化物、鋯氧化物、鋇-鈦復(fù)合氧化物、釔氧化物、鎢氧化物、鉭氧化物、鋅氧化物、鈦氧化物、錫氧化物、鋇-鋯復(fù)合氧化物、氮化硅、氮氧化硅、硅酸鋯、硅酸鉿、及聚合物。
5.如權(quán)利要求1所述的納米結(jié)構(gòu)，其特征在于，進(jìn)一步包括: 與該金屬納米粒子之一表面鍵結(jié)的一介電有機(jī)材料與一無(wú)機(jī)氧化物的至少之一。
6.如權(quán)利要求1所述的納米結(jié)構(gòu)，其特征在于該金屬納米粒子具有一平均粒徑約2.0 ?3.0nm0
7.如權(quán)利要求2所述的納米結(jié)構(gòu),其特征在于,進(jìn)一步包括: 與該金屬納米粒子鍵結(jié)的一種或多種之一有機(jī)表面活性劑。
8.如權(quán)利要求7所述的納米結(jié)構(gòu)，其特征在于該有機(jī)表面活性劑為一含氮有機(jī)材料或一含硫有機(jī)材料。
9.如權(quán)利要求8所述的納米結(jié)構(gòu)，其特征在于該金屬納米粒子具有一平均粒徑約L 3 ?L 9nm。
10.如權(quán)利要求7所述的納米結(jié)構(gòu)，其特征在于該有機(jī)表面活性劑包括一第一有機(jī)材料及不同種類(lèi)的一第二有機(jī)材料； 該第一有機(jī)材料為一含氮有機(jī)材料或一含硫有機(jī)材料；以及 該第二有機(jī)材料為一相轉(zhuǎn)移催化劑基有機(jī)材料。
11.如權(quán)利要求10所述的納米結(jié)構(gòu)，其特征在于所述金屬納米粒子具有一平均粒徑約0.5 ?L 2nm。
12.如權(quán)利要求1所述的納米結(jié)構(gòu)，其特征在于所述連接分子包括與所述介電粒子支撐體的表面鍵結(jié)的多個(gè)有機(jī)單分子。
13.如權(quán)利要求2所述的納米結(jié)構(gòu)，其特征在于所述連接分子包括:與所述介電粒子支撐體之表面鍵結(jié)之多個(gè)第一官能團(tuán)、與該一或多個(gè)金屬納米粒子鍵結(jié)的多個(gè)第二官能團(tuán)、以及用以將所述第一官能團(tuán)與所述第二官能團(tuán)彼此連接的多個(gè)鏈基。
14.如權(quán)利要求2所述的納米結(jié)構(gòu)，其特征在于每一個(gè)所述連接分子包括選自下組的一官能團(tuán)，包括:胺基、羧基、及硫醇基，做為能夠與所述金屬離子鍵結(jié)的官能團(tuán)。
15.如權(quán)利要求1所述的納米結(jié)構(gòu)，其特征在于所述金屬納米粒子系選自下組包括:金屬納米粒子、金屬氧化物納米粒子、金屬氮化物納米粒子、金屬碳化物納米粒子、及金屬間化合物納米粒子。
16.如權(quán)利要求1所述的納米結(jié)構(gòu)，其特征在于所述金屬納米粒子彼此分開(kāi)配置并形成一單一的單分子層。
17.如權(quán)利要求1所述的納米結(jié)構(gòu)，其特征在于所述介電粒子支撐體配置于該可撓性基板之上以形成一介電粒子支撐層，其中每一個(gè)所述介電粒子支撐體與一連接分子鍵結(jié)。
18.如權(quán)利要求17所述的納米結(jié)構(gòu),其特征在于,進(jìn)一步包括: 一納米粒子層，形成于該介電粒子支撐層之上，且該納米粒子層包括: 與彼此隔離的多個(gè)該金屬納米粒子；以及 一介電材料，與每一個(gè)所述金屬納米粒子之一表面鍵結(jié)。
19.如權(quán)利要求18所述的納米結(jié)構(gòu)，其特征在于多個(gè)該介電粒子支撐層與多個(gè)該納米粒子層重復(fù)并交替地堆棧以形成一垂直多堆棧結(jié)構(gòu)。
20.一種納米結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括: 一可撓性基板； 多個(gè)介電粒子支撐體，位于該可撓性基板之上； 多個(gè)連接分子，形成于所述介電粒子支撐體上，并適于將多個(gè)金屬離子與所述介電粒子支撐體耦合；以及 一或多個(gè)金屬納米粒子，形成至所述連接分子。
21.如權(quán)利要求20所述的納米結(jié)構(gòu)，其特征在于每一個(gè)所述連接分子包括選自下組的一官能團(tuán)，包括:胺基、羧基、及硫醇基，做為與所述金屬離子鍵結(jié)的官能團(tuán)。
22.如權(quán)利要求20所述的納米結(jié)構(gòu)，其特征在于，進(jìn)一步包括: 與所述金屬離子或所述金屬納米粒子鍵結(jié)的一或多種的一有機(jī)表面活性劑。
23.如權(quán)利要求20所述的納米結(jié)構(gòu),其特征在于所述金屬納米粒子具有0.5?3.0nm的一平均直徑。
24.如權(quán)利要求23所述的納米結(jié)構(gòu)，其特征在于所述金屬納米粒子具有一粒子半徑標(biāo)準(zhǔn)偏差等于或小于20%。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種可撓性納米結(jié)構(gòu)、其制造方法、及利用此可撓性納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)用裝置。此納米結(jié)構(gòu)包括：一可撓性基板；多個(gè)介電粒子支撐體(dielectric particle supporters)，形成于可撓性基板之上；多個(gè)連接分子(linker)，與介電粒子支撐體鍵結(jié)；以及一或多個(gè)金屬納米粒子，與連接分子鍵結(jié)。
【IPC分類(lèi)】B82B1-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104724665
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410370747
【發(fā)明人】金俊亨
【申請(qǐng)人】Sk新技術(shù)株式會(huì)社
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2014年7月30日
【公告號(hào)】US20150174855