專利名稱：在氧化物表面上碳納米管的選擇性設(shè)置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及特定表面上碳納米管的選擇性設(shè)置。更具體地說，本 發(fā)明提供一種方法，該方法使用在特定表面上形成的自組裝單層從包括碳 納米管的^t體吸51或者排斥碳納米管。本發(fā)明還涉及使用氧化物表面上的膦酸的自組裝單層用于碳納米管(CNT)的選擇性設(shè)置。
技術(shù)背景在分子電子學(xué)領(lǐng)域，很少有材料展示出與包括具有幾埃直徑的石墨中 空圓柱體的碳納米管一樣的前景。依靠納米管的特性，納米管可以應(yīng)用于 諸如二極管和晶體管的電子器件。納米管是獨(dú)一無二的，因?yàn)樗鼈兙哂歇?dú) 特的尺寸、外形和物理性質(zhì)。例如，碳基納米管類似于巻成圓柱體的碳的 六方晶格。除了甚至在室溫M下展示出其誘人的量子行為外，納米管i^L示出 至少兩個(gè)重要特性依靠其手性，即構(gòu)象幾何形狀，納米管既具有金屬性 也具有半導(dǎo)體性。金屬性納米管具有恒定的電阻率，可以負(fù)栽極大的電流 密度。半導(dǎo)體性納米管可以像場效應(yīng)晶體管(FET) —樣在"開"或"關(guān)" 間電轉(zhuǎn)換。通常，半導(dǎo)電碳納米管用作FET中的溝道.兩種類型可以共價(jià) 連接(即，配對電子)。這些特性^^納米管成為制造納米尺寸的半導(dǎo)體電 路的極好材料。制造碳納米管FET最常用的現(xiàn)有技術(shù)方法始于在氧化物薄膜上從懸 浮液沉積納米管。然后，在納米管之上光刻形成源極和漏極接觸。氧化層 是柵極介質(zhì)，并且體Si是器件的背柵極。如圖l,其示出了典型的現(xiàn)有技 木碳納米管FET。在氧化物表面上沉積碳納米管，接著光刻構(gòu)圖源極和漏極接觸，已經(jīng)
在現(xiàn)有技術(shù)中成功應(yīng)用于單個(gè)碳納米管FET的構(gòu)建。但是，由納米管制造 集成電路需要在表面上(即橫跨源極和漏極接觸)精確設(shè)置和對準(zhǔn)大量碳 納米管。E. Valentin等人的"High-deiisity selective placement methods for carbon nanotubes，，， Microelectronic Engineering, 61-62 (2002) ， PP. 491-496公開了使用氨丙基三乙IU^乾(APTS)提高二氧化硅表面與碳 納米管的附著力的方法。在此現(xiàn)有技術(shù)中，使用APTS在Si02上形成硅烷 化表面，其隨后用于選擇性設(shè)置碳納米管。
如本領(lǐng)域的技術(shù)人員公知的，Si02和其它非金屬氧化物是酸性氧化物， 其與水結(jié)合形成酸。已/^b這樣的氧化物有低的等電位點(diǎn)。貫穿本申請的術(shù)語"等電位點(diǎn)"是指氧化物分子上的凈電荷為零時(shí)的pH值。
在E. Valentin等人的文章中公開了現(xiàn)有技術(shù)工藝的缺點(diǎn)，即三烷ftj^硅烷在溶液中進(jìn)行聚合和自組裝必須在無水的可控條件下執(zhí)行。另外，不能在接觸印刷中使用常規(guī)的聚(二甲M氧烷)(PDMS)印記印刷APTS，因?yàn)橛糜贏PTS的溶劑可能膨脹并且毀壞這樣的印記。
基于以上觀點(diǎn)，仍需要提供一種方法，該方法可以選擇性設(shè)置碳納米管，而避免在使用APTS的現(xiàn)有技術(shù)中描述的選擇性設(shè)置工藝具有的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種在預(yù)定表面上選擇性設(shè)置碳納米管方法，該方法避免 了現(xiàn)有技術(shù)APTS選擇性設(shè)置工藝具有的在本申請背景部分提及的難題， 具體地說，本發(fā)明涉及一種方法，其中使用在金屬氧化物表面(構(gòu)圖或非 構(gòu)圖)上形成的自組裝單層從包括碳納米管的分散體吸引或排斥碳納米管， 根據(jù)本發(fā)明，所述碳納米管可以被吸引到自組裝單層以附著到金屬氧化物 表面，或者被自組裝單層排斥而接合到與包括自組裝單層的金屬氧化物表 面不同的預(yù)定表面。本發(fā)明的方法不包括用于形成碳納米管的硅烷化表面 的形成，如上述現(xiàn)有技術(shù)中的情況。相反，使用非珪烷化單層前體形成非 硅烷化自組裝單層。
概括地說，本發(fā)明的方法包括以下步驟
在襯底的上金屬氧化物表面上選擇性設(shè)置自組裝單層； 在所述自組裝單層上或在不包括所述自組裝單層的所述襯底的表面上 從^lt體沉積碳納米管；以及從所述襯底除去多余的碳納米管。本發(fā)明的襯底可以包括金屬氧化物襯底或者其上包括構(gòu)圖金屬氧化物層的諸如Si02的非金屬氧化物襯底。優(yōu)選，本發(fā)明中使用的所述自組裝單層包括不包括甲硅烷基的單層前體，諸如有機(jī)膦酸，所述有機(jī)膦酸包括至 少一個(gè)與金屬氧化物表面鍵合的膦脧基(-P03H2)。使用這些前體形成的 單層不包括用于選擇性碳納米管設(shè)置的硅烷化表面。除了有機(jī)膦酸外，本 發(fā)明還旨在使用有機(jī)異羥肟酸作為單層前體。在整個(gè)申請中使用的術(shù)語"自 組裝單層前體"是指通過靜電或者共價(jià)鍵鍵合到所a面的可以在特定表 面上形成高填充單層的化合物。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及通過以不用自組裝單層覆蓋預(yù)定區(qū)域的方式 (例如，微接觸印刷)預(yù)構(gòu)圖具有自組裝單層的金屬氧化物襯底來選擇性 設(shè)置碳納米管，然后，通過浸入或者從溶液中提拉，通過沉積在預(yù)定區(qū)域 中形成碳納米管。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例涉及通過用自組裝單層選擇性覆蓋預(yù)定區(qū)域并 且隨后將襯底浸入碳納米管的分*:體中，在襯底的預(yù)定區(qū)域中的金屬氧化 物表面上選擇性設(shè)置碳納米管，在此情況下，碳納米管僅在存在自組裝單 層的區(qū)域上形成。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是預(yù)構(gòu)圖如具有如氧化鋁或氧化 鉿的金屬氧化物的氧化硅的酸性氧化物襯底的表面，以侯瀑^H"底的預(yù)定 表面。然后，將襯底浸入可以形成自組裝單層的溶液中，其中，M金屬 氧化物上形成自組裝單層。碳納米管的溶液沉積導(dǎo)致碳納米管設(shè)置在襯底 的預(yù)定(氧化硅)區(qū)域中。


圖1示出了 (通過橫截面圖)現(xiàn)有技術(shù)背柵極場效應(yīng)晶體管的說明圖。圖2A-2D示出了 (通過橫截面圖)使用微型印刷方案選擇性設(shè)置碳納
米管的本發(fā)明的第 一實(shí)施例的說明圖。圖3示出了用HDPA形成印記，f^用圖2A-2D示出的技術(shù)沉積碳 納米管的5.3nm厚的HfG2表面的SEM圖像。圖4A-4F示出了 (通過橫截面圖)本發(fā)明的第二實(shí)施例，其中構(gòu)圖襯 底方案用于選擇性設(shè)置碳納米管。圖5示出了用圖4A-4F示出的方案制備的Si02上構(gòu)圖AI203線的SEM 圖像。圖6A-6F示出了 (通過橫截面圖)本發(fā)明的第三實(shí)施例，該實(shí)施例類 似于本發(fā)明的第二實(shí)施例，除了碳納米管是被吸引到處理過的表面而不是 如圖4A-4F所示的未處理表面。圖7示出了用圖6A-6F示出的方案制備的Si02上構(gòu)圖A1203線的原子 力顯微鏡(AFM)圖像。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種碳納米管的選擇性設(shè)置方法，現(xiàn)在通過參考本申請 的附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。注意，提供示出本發(fā)明的不同工藝實(shí)施例 的截面圖用于說明目的，因此附圖沒有按比例畫出。如上所述，本發(fā)明提供一種可以在襯底的預(yù)定表面上選擇性設(shè)置碳納 米管的方法，具體地說，本發(fā)明提供一種使用在構(gòu)圖或非構(gòu)圖的金屬氧化 物表面上形成的自組裝單層從包括碳納米管的分散體吸51或排斥碳納米管 的方法。根據(jù)本發(fā)明，碳納米管可以被吸引到自組裝單層以附著到金屬氧 化物表面，或者被自組裝單層排斥以接合到預(yù)定表面而不是包括自組裝單 層的金屬氧化物表面。貫穿本申請的術(shù)語"碳納米管"包括具有納米尺寸直徑和較長長度的 空腔的一維納米材料。換句話說，碳納米管具有對這些系統(tǒng)重要的高縱橫 比和量子效應(yīng)。本發(fā)明中可以使用的納米管是單壁或者多壁納米材料，優(yōu) 選納米材料的外徑從約0.8nm到約30nm，更優(yōu)選其外徑從約l.Onm到約 2.5nm，優(yōu)選其長度從約5nm到約100 p m，更優(yōu)選其長度從約10nm到約
lOum。除了具有外徑外，可以用于本發(fā)明的納米管的內(nèi)經(jīng)優(yōu)選從約0.8nm 到約15nm，更優(yōu)選其內(nèi)經(jīng)從約0.8nm到約2.5nm。本發(fā)明中使用的納米 管進(jìn)一步的特性是具有優(yōu)選5或更大的量級的高縱橫比，更優(yōu)選其縱橫比 從約5到約5000。形成的納米管包括具有巻起的六方晶格結(jié)構(gòu)的碳基納米材料。使用本領(lǐng)域的技術(shù)人員^^p的技術(shù)制造本發(fā)明中使用的碳納米管。例 如，可以通過激光燒蝕，諸如一氧化碳、甲烷和乙醇的不同有機(jī)材料的化 學(xué)氣相沉積(CVD)和放電來形成碳納米管。首先參考示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖2A-2D。在示出的實(shí)施例中， 微型印刷方案用于碳納米管的選擇性設(shè)置。具體地，使用微接觸印刷用自 組裝單層12來構(gòu)圖金屬氧化物10，其中包括自組裝單層12的印記14用 于將自組裝單層從印記轉(zhuǎn)移到金屬氧化物。圖2A示出了提供包括自組裝 單層12的印記14和使其與包括至少一種來自元素周期表中的IVB、 VB、 VIB、 VIIB、 VIII或IIA (CAS版本)族的金屬的金屬氧化物10接觸的初 始順序'說明性地，金屬氧化物可以包括A1203、 Hf02、 Ti()2或Zr02。 金屬氧化物10可以位于另一種介質(zhì)材料或半導(dǎo)體材料之上。印記14是包括可以用自組裝單層12墨印(ink)的常規(guī)印記材料的構(gòu) 圖結(jié)構(gòu)。優(yōu)選，印記14包括聚(二甲^氧烷)，PDMS。使用微印刷技 術(shù)中的技術(shù)人員公知的工藝制造減去自組裝單層12的印記14。使用常用的墨印工藝把自組裝單層12施加于印記14,優(yōu)選地，印記 14被具有以下功能的單層前體墨印，該前體能夠(i )在印記表面上形 成自組裝單層12， ( ii )與如具有高等電位點(diǎn)的金屬氧化物的^Il氧化物 成鍵，(iii)排斥附著于包括碳納米管的表面上的碳納米管。說明性地， 滿足標(biāo)準(zhǔn)(i ) - (iii)的一種前體材料包括結(jié)構(gòu)式為R-P03H2的膦酸， 其中，R是包括從1到約22，優(yōu)選從1到約16個(gè)碳原子的烷基，或者R 是包括從1到12，優(yōu)選從3到6個(gè)環(huán)的芳族化合物或雜芳族化合物。雜芳 族化合物可以包括下面的一種原子作為雜原子氮、硫、氧或其組合。在 某些情況下芳族化合物或者雜芳族化合物可以被包括從1到約22個(gè)碳原子
的烷基(直鏈或支鏈)替代。更優(yōu)選，自組裝單層12由諸如十六烷基膦酸 的烷基膦酸構(gòu)成。滿足標(biāo)準(zhǔn)(i ) - (iii)的另一種前體材料包括普適分子式為 R、CONHOH的異羥將酸，其中R1是包括從1到約22，優(yōu)選從1到約16 個(gè)碳原子的烷基，或者W是包括從1到12優(yōu)選從3到6個(gè)碳原子的芳族 化合物或雜芳族化合物。雜芳族化合物可以包括下面的一種原子作為雜原 子氮、硫、氧或其結(jié)合。在某些情況下芳族化合物或者雜芳族化合物可 以被包括從1到約22個(gè)碳原子的烷基(直鏈或支鏈)替代。更優(yōu)選，自組 裝單層12由諸如十六烷基異羥將酸的烷基異羥肟酸構(gòu)成。注意，本發(fā)明并不旨在使用本發(fā)明背景技術(shù)部分所述的E. Valentin的 論文公開的硅烷化化學(xué)物質(zhì)來進(jìn)行碳納米管的選擇性設(shè)置。在印記14上，通it^加即墨印包括上述自組裝單層前體的一種的溶液 到印記14上形成自組裝單層12。優(yōu)選溶液包括能夠形成所述單層的自組 裝單層前體的足夠濃度。在溶液中存在的所述自組裝單層前體優(yōu)選從約0.5 到約50mM，更優(yōu)選從約l到約10mM。該溶液還包括至少一種可以溶解 自組裝單層前體的溶劑。溶劑可以包括諸如異丙基乙醇的乙醇。其它可以 用來溶解自組裝單層前體的溶劑包括己烷、甲苯、氯代烴類和醚。優(yōu)選用 如He、 Ar、 Ne或者N2的惰性氣體流干燥圖2A中示出的墨印印記。用自組裝單層前體墨印印記14之后，接著將印記14和金屬氧化物10 緊密接觸。即，用印記壓印氧化物表面以轉(zhuǎn)移圖形，如自組裝單層12。圖 2B示出了圖形從印記14轉(zhuǎn)移到金屬氧化物10之后形成的結(jié)構(gòu)。然后在可 以干燥自組裝單層12，的條件下加熱包括自組裝單層12，的金屬氧化物10。 優(yōu)選，在從約80'C到約120'C的溫度下進(jìn)行約1分鐘到約5分鐘的時(shí)間周 期的加熱。更優(yōu)選，加熱步驟在約110'C下進(jìn)行約2分鐘。圖2C示出了下一個(gè)工藝步驟，其中將溶劑中碳納米管18的分^t體17 施加到圖2B所示的結(jié)構(gòu)。使用本領(lǐng)域的技術(shù)人員乂^的技術(shù)制備碳納米 管18的^L體17。優(yōu)選，通過在有機(jī)溶劑(諸如二氯乙烯、N-甲基吡咯 烷酮或二氯甲)中或者在包括從約0.1到約1%的表面活性劑的水溶液中的
碳納米管的超聲處理制備碳納米管18的^t體17?？梢杂脕碇苽涮技{米 管的水溶液分散體的表面活性劑的實(shí)例包括十二烷基M酸鈉鹽(DDS) 和諸如Triton N-100或Triton X-100的聚(氧乙烯)替代的芳香化合物。如圖2D所示的本發(fā)明的實(shí)施例，碳納米管18被自組裝單層12，排斥， 并且沉積在金屬氧化物10的不包括自組裝單層12，的表面上。在碳納米管 18沉積在金屬氧化物10的不包括自組裝單層12，的表面上之后，通過使用 可以溶解沒有附著到金屬氧化物10上的碳納米管的如二氯乙烯的有機(jī)溶 劑漂洗該結(jié)構(gòu)，除去任何多余的碳納米管?？梢詣×覕噭訕悠芬栽谙惹皦?印的區(qū)域上除去CNT。上述工藝方案導(dǎo)致在襯底10的未壓印區(qū)域上沉積 碳納米管18。實(shí)例1和圖3也對應(yīng)于本發(fā)明的此實(shí)施例。碳納米管的沉積之后，可以利用包括光刻和金屬沉積的本領(lǐng)域內(nèi)7^ 的標(biāo)準(zhǔn)工藝執(zhí)行器件制造。本發(fā)明的第二方法利用自組裝單層前體與金屬氧化物的選擇性粘連。 如圖4A-4F所示，本發(fā)明的此實(shí)施例允許在標(biāo)準(zhǔn)Si02介質(zhì)層上制造碳納米 管FET。具體地，本實(shí)施例開始于提供包括諸如SK)2的酸性氧化物的襯底 20或其它任意非M氧化物襯底。這在圖4A中示出。下一步，如圖4B 所示，在襯底20的表面上形成具有至少一個(gè)開口 23的構(gòu)圖^氣化物22 即金屬氧化物.使用諸如化學(xué)氣相沉積(CVD)、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相 沉積(PECVD)、蒸發(fā)、溶液沉積、金屬有機(jī)沉積或原子層沉積的常用沉 積工藝形成構(gòu)圖M氧化物.在本發(fā)明中，^!氧化物層的厚度不關(guān)鍵。 沉積之后，使用標(biāo)準(zhǔn)光刻以在J^b氧化物層中制造暴露下面的襯底20的至 少一個(gè)開口?？蛇x地，在金屬氧化物的沉積期間使用構(gòu)圖掩模形成構(gòu)圖基礎(chǔ)氧化物22 (以下稱為構(gòu)圖金屬氧化物22)。圖4C與4D分別示出了在構(gòu)圖M氧化物22表面上的自組裝單層12， 形成期間與形成后的結(jié)構(gòu)。具體地，圖4C示出了施加包括自組裝單層前 體12的溶液21時(shí)的結(jié)構(gòu)。包括自組裝單層前體和溶劑的溶液21與本發(fā)明 第一實(shí)施例中描述的用于墨印印記的相同。優(yōu)選，通過在所述溶液中將圖 4B的結(jié)構(gòu)浸泡從約2小時(shí)到約24小時(shí)來執(zhí)行本發(fā)明。在此實(shí)施例中，如
圖4D所示，自組裝單層12，只粘連于金屬氧化物表面22上，而不粘連于 襯底20的暴露表面。圖4E和4F示出了在襯底20的暴露表面上形成碳納米管18期間和之 后的結(jié)構(gòu)。如在本發(fā)明第一實(shí)施例中描述的進(jìn)行納米管*。最終結(jié)構(gòu)包 括在襯底20的暴露表面上形成的碳納米管18。實(shí)例2和圖5也對應(yīng)于本 發(fā)明的此實(shí)施例。注意，以上所述的兩個(gè)方案可以被i人為是負(fù)膠構(gòu)圖，其中碳納米管不 與存在高疏水自組裝單層的區(qū)域粘連。但是，如果用對碳納米管具有親和 性的功能性，例如胺，結(jié)束自組裝單層，則會淀進(jìn)而不是阻止碳納米管的 吸附。圖6A-6F示出了本發(fā)明的此實(shí)施例。通過首先提供圖6A所示的結(jié) 構(gòu)開始本發(fā)明的此實(shí)例。此結(jié)構(gòu)包括襯底20，襯底20包括諸如酸性氧化 物的非M氧化物。下一步，如圖6B所示，在襯底20的表面上形成具有 至少一個(gè)開口 23的構(gòu)圖金屬氧化物22，以俊暴露襯底20的表面部分。圖 6B所示的構(gòu)圖金屬氧化物22的形成與以上本發(fā)明的第二實(shí)施例中所描述 的相同。圖6C和6D示出了與包括自組裝單層前體12的溶液17相接觸期 間及以后的結(jié)構(gòu)。不同于前面的實(shí)例，其中自組裝單層是疏水的，此實(shí)例 使用了包括可以作用于(或吸引)碳納米管的功能性的自組裝單層前體。 在此實(shí)施例中，自組裝單層前體包括分子式為X-R2-Z的化合物，其中X 是膦g (-P03H2)或異羥坊絲(-CONHOH) ， Z是畫NH2、 NHNH2、 -ONH2、 -ONHOH或-Ar (芳族化合物)-N+，并且112是包括從1到22個(gè) ^^、子的直鏈烷基，國(CH2)n殘基，其中n從3到21,如(CH20)x的 烷SJ^，其中x從3到21，包括一到六個(gè)苯基、氮苯基、或漆吩基的芳基， 或混合烷基-芳基。優(yōu)選本發(fā)明的此實(shí)施例的前體是諸如氨基丁基膦酸 (ABPA)的M烷基膦酸。包括自組裝單層前體的溶液17包括第二實(shí)施 例中描述的溶劑并且如上所述施加。圖6E和6F示出了在襯底20的暴露表面上形成碳納米管18期間和之 后的結(jié)構(gòu)。如本發(fā)明第一實(shí)施例所述進(jìn)行納米管分歉。最終結(jié)構(gòu)包括在自 組裝單層12，的表面上形成的碳納米管。在此實(shí)施例中，由于碳納米管作用
于或者吸引到自組裝單層12，，所以碳納米管不在襯底20的暴露表面上形 成。實(shí)例3和圖7也對應(yīng)于本發(fā)明的此實(shí)施例。提供下面的實(shí)例以說明本發(fā)明用于碳納米管的選擇性設(shè)置的不同工藝 方案。實(shí)例1:通過真空蒸鍍用100nm的氧化鉿覆蓋硅晶片。用5mM異丙基乙醇中 的十六烷基膦酸溶液浸泡具有預(yù)構(gòu)圖特征(印壓)的聚(二甲氧M烷) (PDMS)印記并用氮?dú)饬鞲稍?。然后，將PDMS印記壓在具有氧化鉿表 面的襯底上并且保持?jǐn)?shù)秒，并且接著在IOO匸時(shí)加熱一分鐘。然后在二氯 乙烯中用碳納米管的分^t體覆蓋壓印襯底并且在氮?dú)饬飨赂稍?。隨后將襯 底浸入二氯乙烯中并且劇烈攪動以除去壓印區(qū)域上的任何碳納米管。此工 藝導(dǎo)致碳納米管只在襯底的非壓印(暴露氧化鉿表面)區(qū)域上沉積，如圖 3所示。在壓印區(qū)域觀察不到納米管形成。 實(shí)例2:通過穿過遮光掩模的蒸鍍用lOnm的氧化鋁來構(gòu)圖在表面上具有 100nm的氧化珪的硅晶片。然后將襯底浸入5mM乙醇中的十六烷基膦酸 溶液中。兩小時(shí)后，從溶液中移出襯底并用乙醇沖洗，并且在IO(TC下干 燥一分鐘。在襯底上沉積二氯乙烯中的碳納米管的分散體并且在氮?dú)饬飨?干燥。然后用溶劑沖M底并在室溫下干燥。在此實(shí)例中，如圖5所示， 在暴露二氧化a面上沉積碳納米管。在此實(shí)例中，碳納米管附著于干凈 的Si02表面上而不是處理過的A1203,實(shí)例3:通過標(biāo)準(zhǔn)光刻，用9nm的鋁層來構(gòu)圖在表面上具有100nm的氧化硅 的硅晶片。然后，在氧等離子體中氧化鋁層。將樣品設(shè)置在稀(4mM甲醇 中的)4-氨基丁基膦酸(ABPA)溶液中數(shù)天。ABPA僅粘連于A1203而不 粘連于Si02。然后樣品在碳納米管的懸浮液中，在表面活性劑Triton-X和 水中處理4小時(shí)。從溶液中移出襯底并且用多余的溶劑沖洗襯底。襯底的 檢測表明碳納米管主要出現(xiàn)在ABPA粘連的區(qū)域上，即，在Al203構(gòu)圖線 上(圖7)。周圍的Si02表明碳納米管或無定形碳的密度極低。雖然通過參考其優(yōu)選實(shí)施例具體示出并描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的 技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離本發(fā)明范圍和精神下可以在形式與細(xì)節(jié)上進(jìn) 行前述和其它改變。因此，本發(fā)明并不限于描述和示出的具體形式和細(xì)節(jié)， 而是旨在落入附加權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種在預(yù)定表面上選擇性設(shè)置碳納米管的方法，包括如下步驟 在襯底的上金屬氧化物表面上選擇性設(shè)置自組裝單層；在所述自組裝單層上或在不包括所述自組裝單層的所述襯底的表面上 從M體沉積碳納米管；以及從所述襯底除去多余的碳納米管。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述襯底由未構(gòu)圖的金屬氧化物構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所i^擇性設(shè)置自組裝單層的步驟包 括提供包括所述自組裝單層的圖形的印記和將所迷自組裝單層的所述圖形 轉(zhuǎn)移到所述金屬氧化物.
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述自組裝單層包括具有分子式 R-P03H2的膦酸，其中R是包括從l到約22個(gè)碳原子的烷基，或R是包 括從1到12個(gè)環(huán)的芳族化合物或雜芳族化合物，或具有普適分子式 R、CONHOH的異羥將酸，其中W是包括從1到約22個(gè)^f、子的烷基， 或R1是包括從1到12個(gè)環(huán)的芳族化合物或雜芳族化合物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中所述單層包括膦酸。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所^^A十六烷基膦酸。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中所述單層包括異羥肟酸.
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，所述異羥肟酸是十六烷基異羥肟酸，
9. 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述碳納米管的沉積發(fā)生在未使用所 述自組裝單層壓印的所述金屬氧化物的區(qū)域上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中使用包括所述碳納米管的分散體執(zhí) 行所述碳納米管的沉積。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述^L體包括有機(jī)溶劑或水溶劑 和表面活性劑。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中所述上金屬氧化物表面包括位于所 述襯底上的構(gòu)圖金屬氧化物。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中使用包括自組裝單層前體的溶液執(zhí) 行所述自組裝單層的所述選擇性設(shè)置。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所迷自組裝單層前體包括具有分子 式R-P03H2的膦酸，其中R是包括從1到約22個(gè)碳原子的烷基，或R是 包括從1到12個(gè)環(huán)的芳族化合物或雜芳族化合物，或具有普適分子式 R、CONHOH的異羥肟酸，其中W是包括從1到約22個(gè)碳原子的烷基， 或W是包括從1到12個(gè)環(huán)的芳族化合物或雜芳族化合物，
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述單層前體包括膦酸。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中所述膦^lL十六烷基膦酸。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述單層前體包括異羥肟酸。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述異羥肟酸是十六烷基異羥肟酸。
19. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述碳納米管的沉積發(fā)生在不包括 所述自組裝單層的所述襯底的區(qū)域上。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中使用包括所述碳納米管的分散體執(zhí) 行所述碳納米管的沉積。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中所述^fc體包括有機(jī)溶劑或水溶劑 和表面活性劑。
22. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述自組裝單層前體包括分子式 為X-R2-Z的化合物，其中X是膦^^或異羥肟^， Z是-NH2、 NHNH2、 -ONH2、 -ONHOH或-Ar-W，并且R2是包括從1到22個(gè)碳原子的直^ 基；-(012)11殘基，其中n從3到21;如(CH20) x的烷錄，其中x 從3到21;包括1到6個(gè)苯基、氮苯基或逸哈基的芳基；或蔬合烷基-芳基。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中所述化合物是氨基丁基膦酸 (ABPA).
24. 根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中所述碳納米管的沉積發(fā)生在所述自 組裝單層的表面上。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中使用包括所述碳納米管的^t體執(zhí) 行所述碳納米管的沉積。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中所述^:體包括有機(jī)溶劑或水溶劑 和表面活'性劑。
27. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中所述自組裝單層不包括硅烷化表面。
28. —種在預(yù)定表面上選擇性設(shè)置碳納米管的方法，包括如下步驟 使用通過包括自組裝單層的構(gòu)圖印記的微接觸印刷，在金屬氧化物上選擇性設(shè)置所述自組裝單層；在不包括所述自組裝單層的所述金屬氧化物上從分散體沉積碳納米 管；以及從所述襯底除去多余的碳納米管。
29. —種在預(yù)定表面上選擇性設(shè)置碳納米管的方法，包括如下步驟 在包括暴露襯底表面的至少 一個(gè)開口的構(gòu)圖金屬氧化物上選擇性設(shè)置自組裝單層；在所述自組裝單層上或在不包括所述自組裝單層的所述襯底的表面上 從分^t體沉積碳納米管；以及從所述襯底除去多余的碳納米管。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在特定表面上選擇性設(shè)置碳納米管的方法。更具體地說，本發(fā)明提供了一種方法，其中使用在未構(gòu)圖或構(gòu)圖金屬氧化物表面上形成的自組裝單層從包括碳納米管的分散體吸引或排斥碳納米管。根據(jù)本發(fā)明，碳納米管可以被吸引到自組裝單層以附著到金屬氧化物表面上，或它們可以被自組裝單層排斥而接合到與包括自組裝單層的金屬氧化物表面不同的預(yù)定表面。
文檔編號B82B3/00GK101124050SQ200680003296
公開日2008年2月13日 申請日期2006年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月27日
發(fā)明者A·阿夫扎利-阿爾達(dá)卡尼, J·B·漢農(nóng) 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司