專利名稱：面向ZnO壓電傳感器制造的介電泳裝配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米操作領(lǐng)域，具體地說是一種面向ZnO壓電傳感器制造的介電泳裝配方法。
背景技術(shù)：
氧化鋅(Znic oxide，縮寫SiO)擁有半導體、光電、壓電、氣敏、透明導電和對人體無害等諸多優(yōu)良特性，是一種重要的寬禁帶半導體功能材料。ZnO薄膜傳感器是現(xiàn)階段納米科技研究的熱點之一，其具有高靈敏度、高選擇性、高響應(yīng)速度、小體積、低能耗等優(yōu)點。一維ZnO納米材料有優(yōu)越的電子輸運特性和良好的壓電效應(yīng)特性，將納米線作為敏感元件，在納米線表面受到外力的作用下時會發(fā)生機械變形，由于ZNO壓電效應(yīng)而產(chǎn)生表面電荷，測量電荷電勢的大小可準確辨別受到外力的大小。納米材料的精確定位、操控和組裝技術(shù)是納米器件制作的一個共性難題。采用一般的“由下至上”方法制作一維納米器件，由于納米材料隨機分布在襯底表面，給后續(xù)器件加工帶來很大的困難。實現(xiàn)單根和多根納米線的精確定位、操控和組裝，達到規(guī)則排列的目的是制作納米器件必須解決的技術(shù)難題，也是納米技術(shù)規(guī)?；⑸虡I(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之
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發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種面向ZnO薄膜壓電傳感器制造的介電泳裝配技術(shù)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為
一種面向ZnO壓電傳感器制造的介電泳裝配方法，利用ZnO納米線作為敏感元件，利用ZnO納米線表面受到外力的作用下時會發(fā)生機械變形，形成壓電效應(yīng)而產(chǎn)生表面電荷， 通過測量電荷電勢的大小準確辨別受到外力的大小，利用介電泳技術(shù)實現(xiàn)單根和多根SiO 納米線準確裝配到源極和漏極之間。所述ZnO經(jīng)預(yù)處理；所述預(yù)處理方法為將酒精分析純?nèi)芤号cZnO混合，經(jīng)超聲振蕩和脈沖后，實現(xiàn)ZnO有效分散，即完成預(yù)處理；
所述酒精溶液為99. 9%的分析純?nèi)芤?；所述ZnO與酒精分析純?nèi)芤嘿|(zhì)量比為1000 1100 1 ；
所述預(yù)處理方法的具體步驟為將經(jīng)混合好的ZnO酒精溶液放入超聲波振蕩器中超聲 60-90分鐘，加熱到30攝氏度，然后取出靜止1小時后得到均勻半透明溶液，待用； 所述超聲波振蕩頻率為2MHz，峰峰值電壓幅度為10V，電泳持續(xù)時間為5秒。在利用介電泳裝配ZnO過程中，電場所需的交變電壓信號及頻率通過探針施加，
3電泳參數(shù)如電壓、頻率、持續(xù)時間等都可根據(jù)實驗情況來調(diào)節(jié)與監(jiān)控。在進行介電泳操作時，采用微量移液器取2微升預(yù)處理后的ZnO溶液，滴定到微電極間隙后，立即對該電極施加正弦交流信號，其頻率為1MHz，峰峰值電壓為10VP_P。本發(fā)明具有如下優(yōu)點本發(fā)明采用介電泳技術(shù)，解決了 ZnO基納米器件有效裝配效率低的難題，具有不破壞ZnO本身物理、化學性質(zhì)的特點，根據(jù)ZnO獨特的物理化學特性， 可測出各種力的微小變化；采用介電泳方法具有很高的可操作性與可重復性，為ZnO壓電傳感器的制造提供了新的可行技術(shù)途徑。


圖1為本發(fā)明ZnO壓電傳感器基本結(jié)構(gòu)圖2為本發(fā)明ZnO在電場中受介電泳力驅(qū)動原理圖； 圖3為本發(fā)明ZnO經(jīng)介電泳裝配后定向排列在基片上的照片。
具體實施例方式本發(fā)明的ZnO壓電傳感器基本結(jié)構(gòu)如圖1所示；
圖2為本發(fā)明ZnO在電場中受介電泳力驅(qū)動原理圖；其原理為在一定頻率的空間非均勻電場作用下，ZnO會被極化而兩端出現(xiàn)大小相等但符號相反的電荷，形成偶極子，由于兩極所在位置的電場強度不同，造成粒子兩端的受力不相等，從而在正電場力的作用下沿著電場強度增大的方向遷移。實施例1 具體過程為
1.制備分散混合溶液將ZnO與純度為99.9%以上的酒精溶液質(zhì)量精確配比為1000 1混合；
2.采用超聲波輔助分散將ZnO與酒精混合溶液放入試管中，并放入超聲波振蕩器中超聲60分鐘，超聲波振蕩頻率為2MHz，峰峰值電壓幅度為10V，電泳持續(xù)時間為5秒；加熱到30攝氏度，而后取出靜止1小時后得到均勻半透明溶液，待用；
3.實驗過程在利用介電泳裝配ZnO過程中，電場所需的交變電壓信號通過探針施加， 電泳參數(shù)如電壓、頻率、持續(xù)時間等都可根據(jù)實驗情況來調(diào)節(jié)與監(jiān)控。在進行介電泳操作時，采用微量移液器取2微升預(yù)處理后的ZnO溶液，滴定到微電極間隙后，立即對該電極施加正弦交流信號，其頻率為1MHz，峰峰值電壓為10VP_P。實施例2 具體過程為
1.制備分散混合溶液將ZnO與純度為99.9%以上的酒精溶液質(zhì)量精確配比為1100 1混合；
2.采用超聲波輔助分散將ZnO與酒精混合溶液放入試管中，并放入超聲波振蕩器中超聲90分鐘，超聲波振蕩頻率為2MHz，峰峰值電壓幅度為10V，電泳持續(xù)時間為5秒；加熱到30攝氏度，而后取出靜止1小時后得到均勻半透明溶液，待用；
3.實驗過程在利用介電泳裝配ZnO過程中，電場所需的交變電壓信號通過探針施加，電泳參數(shù)如電壓、頻率、持續(xù)時間等都可根據(jù)實驗情況來調(diào)節(jié)與監(jiān)控。在進行介電泳操作時，采用微量移液器取2微升預(yù)處理后的ZnO溶液，滴定到微電極間隙后，立即對該電極施加正弦交流信號，其頻率為1MHz，峰峰值電壓為10VP_P。 圖3為本發(fā)明ZnO經(jīng)介電泳裝配后定向排列在基片上的照片；從圖中裝配結(jié)果可以看出，ZnO整齊排列在電極間及電極上，說明介電泳在電場中對ZnO具有很強的驅(qū)動和排列能力。
權(quán)利要求
1.一種面向ZnO壓電傳感器制造的介電泳裝配方法，其特征在于利用ZnO納米線作為敏感元件，利用ZnO納米線表面受到外力的作用下時會發(fā)生機械變形，形成壓電效應(yīng)而產(chǎn)生表面電荷，通過測量電荷電勢的大小準確辨別受到外力的大小，利用介電泳技術(shù)實現(xiàn)單根和多根ZnO納米線準確裝配到源極和漏極之間。
2.按權(quán)利要求1所述的面向ZnO壓電傳感器制造的介電泳裝配方法，其特征在于 所述ZnO經(jīng)預(yù)處理；所述預(yù)處理方法為將酒精分析純?nèi)芤号cZnO混合，經(jīng)超聲振蕩和脈沖后，實現(xiàn)ZnO有效分散，即完成預(yù)處理。
3.按權(quán)利要求2所述的面向ZnO壓電傳感器制造的介電泳裝配方法，其特征在于所述酒精溶液為99. 9%的分析純?nèi)芤海凰鯶nO與酒精分析純?nèi)芤嘿|(zhì)量比為1000 1100 :1。
4.按權(quán)利要求2所述的面向ZnO壓電傳感器制造的介電泳裝配方法，其特征在于所述預(yù)處理方法的具體步驟為將經(jīng)混合好的ZnO酒精溶液放入超聲波振蕩器中超聲60-90 分鐘，加熱到30攝氏度，然后取出靜止1小時后得到均勻半透明溶液，待用。
5.按權(quán)利要求4所述的面向ZnO壓電傳感器制造的介電泳裝配方法，其特征在于所述超聲波振蕩頻率為2MHz，峰峰值電壓幅度為10V，電泳持續(xù)時間為5秒。
6.按權(quán)利要求1所述的面向ZnO壓電傳感器制造的介電泳裝配方法，其特征在于在利用介電泳裝配ZnO過程中，電場所需的交變電壓信號及頻率通過探針施加，電泳參數(shù)如電壓、頻率、持續(xù)時間等都可根據(jù)實驗情況來調(diào)節(jié)與監(jiān)控；在進行介電泳操作時，采用微量移液器取2微升預(yù)處理后的ZnO溶液，滴定到微電極間隙后，立即對該電極施加正弦交流信號，其頻率為1MHz，峰峰值電壓為lOVp-p。
全文摘要
本發(fā)明涉及納米操作領(lǐng)域，公開一種面向ZnO壓電傳感器制造的介電泳裝配方法。將酒精分析純?nèi)芤号cZnO混合，經(jīng)超聲振蕩和脈沖后，實現(xiàn)ZnO有效分散，即完成預(yù)處理。再利用介電泳技術(shù)實現(xiàn)對ZnO在微電極上的有效可控裝配。本發(fā)明提出的方法，對ZnO所具有的物理、化學性質(zhì)不會產(chǎn)生任何破壞，可操作性與可重復性強，為ZnO壓電傳感器的制造提供了新的可行技術(shù)途徑。
文檔編號H01L41/22GK102485641SQ20101057471
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者田孝軍, 董再勵, 許可 申請人:中國科學院沈陽自動化研究所