專利名稱：一種嵌入式微納通道的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及微納加工技術領域，是一種制備嵌入式微納通道的方法。
背景技術：
隨著微納加工技術的發(fā)展，以及微納加工技術與其他各個學科如生物，化學，醫(yī)藥等的結合，微納通道的制備引起了越來越多人的關注。尤其在醫(yī)藥，微流體系統(tǒng)，電子芯片生產(chǎn)，生物分析探測等方面的研究，許多都是借助于微納通道。例如在DNA的研究方面，微納通道起到了很重要的作用，人們借助于微納通道來對DNA進行操控，對DNA片段進行分離測試。具有極大意義的DNA測序就可以借助于微納通道來進行。微流體技術是指在微觀尺寸下控制、操作和檢測復雜流體的技術，是在微電子、微機械、生物工程和納米技術基礎上發(fā)展起來的一門全新交叉學科。其著重于構建微流體通道系統(tǒng)來實現(xiàn)各種復雜的微流體 操縱功能，所以微納通道的形成對微流體系統(tǒng)的發(fā)展具有至關重要的作用。迄今為止，已經(jīng)發(fā)展形成了多種多樣的制備微納通道的工藝方法，如基于電子束曝光的工藝，基于納米壓印的工藝，基于激光加工的工藝，基于材料選擇性刻蝕的工藝，基于離子束刻蝕的工藝等等?；陔娮邮毓夂图{米壓印的工藝所制作的微納通道大都處于材料的表面，不是四面封閉的微納通道。且所制作的微納通道的載體大都是有機聚合物。例如Masaki Nakajima等人在文章“Fabrication of multi-layered nano-channels by reversal imprintlithography，，，Microelectronic Engineering 83 (2006) 876-879 中米用反轉(zhuǎn)納米壓印技術制備了多層的聚合物納米通道?；诩す饧庸さ墓に嚳梢孕纬刹牧象w內(nèi)的微納通道，但是由于該工藝的一些固有限制，所制作的微納通道的尺寸都是在幾百納米甚至微米以上?；谶x擇性刻蝕的工藝可以形成位于材料體內(nèi)的微米納米通道，但是由于有腐蝕液體的參與，對通道外其余部分有損傷，不利于器件的制備與性能的提高。Kyo Seon Chu等人在文章 “Fabrication of monolithic polymer nanof luidic channels using nanowiresas sacrificial templates，，，Nanotechnology 21 (2010) 425302 (6pp)米用氧化鋒納米線作為犧牲物質(zhì)制備納米通道，其中很重要的一個環(huán)節(jié)是選擇性的腐蝕，有腐蝕液體的參與。此外還有其他的一些制備微米納米通道的工藝，例如Choonsup Lee, et. al等人在文章“ANanochannel Fabrication Technique without Nano lithography，，，nano letters, 3,1339-1340(2003).中采用化學機械研磨和熱氧化的方法制備了有覆蓋層的納米通道，但是該方法工序復雜，有犧牲層的參與，需要使用的儀器眾多。因此尋找一種制備掩埋在材料體內(nèi)，且不需腐蝕液體或刻蝕工藝參與的，工藝較簡單的制備任意形狀、尺寸的微米納米通道是刻不容緩的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制備嵌入式微納通道的方法，直接在任意形狀的納米量級粗細的結構上準確無誤的形成微納通道，實現(xiàn)真正意義上任意形狀微納通道的制作，為制作微納通道提供新的工藝途徑。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術解決方案是一種制備嵌入式微納通道的方法，其包括步驟(I)對基底進行處理清洗，或在表面覆蓋導電、絕緣薄膜層；(2)制備支撐犧牲層納米結構使支撐犧牲層納米結構按照要求分布在基底上；(3)第⑵步所得樣品的放置與固定(i)若基底是有表面導電層的導電基底，用導電物質(zhì)從基底背面將其固定在樣品托上；
(ii)若基底是有表面絕緣薄膜層的電絕緣基底，將樣品基底固定在樣品托上后，再用導電物質(zhì)將樣品表面與樣品托電連接；(iii)將固定于樣品托上的樣品，放入掃描電子束/聚焦離子束(SEM/FIB)雙束系統(tǒng)或單束聚焦離子束(FIB)腔體內(nèi)的樣品臺上；(4)圖形觀測移動腔體內(nèi)的樣品臺，用SEM或低束流離子流進行圖形觀測，找到支撐犧牲層納米結構所在的位置；調(diào)節(jié)樣品臺位置使電子束圖形與離子束圖像重合；(5)制備覆蓋層a)在支撐犧牲層納米結構上方，采用聚焦離子束化學氣象沉積法，以W(CO)6為前軀體，在基底上方所需位置沉積設定厚度和設定形狀的鎢覆蓋層；b)在覆蓋層鎢沉積完畢后，支持犧牲納米結構消失，在鎢覆蓋層內(nèi)形成與原有支撐犧牲層納米結構尺寸成一定比例的微納通道，得成品。所述的制備嵌入式微納通道的方法，其還包括步驟(6)若想取得層狀通道結構，在第(5)步已形成納米通道的結構層上表面，重復步驟2-5，得到雙層微納通道，由于通道上有鎢的覆蓋層，不影響上面一層納米結構的制備。所述的制備嵌入式微納通道的方法，其所述第(I)步中的基底，是導電良好的導體，或半導體或絕緣體。所述的制備嵌入式微納通道的方法，其所述第(2)步中，支撐犧牲層納米結構的制備方法，為納米線/納米管的生長合成方法碳熱還原法，陽極氧化法，化學氣相沉積法；或曝光-金屬沉積-溶脫工藝，刻蝕工藝；或自然界存在的納米結構。所述的制備嵌入式微納通道的方法，其所述第(2)步中，支撐犧牲層納米結構的材料種類為絕緣體、半導體、導體，或晶體結構單晶、多晶或無定形結構。所述的制備嵌入式微納通道的方法，其所述第(2)步中，支撐犧牲層納米結構的形狀為直線、曲線、螺旋。所述的制備嵌入式微納通道的方法，其所述第(2)步中，支撐犧牲層納米結構的橫截面形狀為三角形，圓，長方形或多邊形；橫截面方向的尺寸范圍為O < X < Ιμ 。所述的制備嵌入式微納通道的方法，其所述第(2)步中，或?qū)⒅螤奚鼘蛹{米結構轉(zhuǎn)移到基底上將已經(jīng)生長好的納米結構，用超聲分散方法分散到基底上。所述的制備嵌入式微納通道的方法，其所述步驟3-5，或在具有離子束輔助沉積功能的其它設備中完成。所述的制備嵌入式微納通道的方法，其所述第(5)步中，用聚焦離子束輔助沉積覆蓋層時，離子束與基底的夾角范圍為0 < α < 90° ;所使用的離子束流大小，為在該束流下的效果是沉積而不是刻蝕即可。所述的制備嵌入式微納通道的方法，其所述第(5)步中，沉積的覆蓋層厚度要使其能在納米結構上連續(xù)成膜，將納米結構全部包裹，為保證納米通道的形成，安全的覆蓋層厚度大于納米結構支撐犧牲層的厚度，覆蓋層的寬度大于納米結構寬度一定比例，使形成的通道位于覆蓋層之內(nèi)。所述的制備嵌入式微納通道的方法，其所述一定比例，由沉積的條件和納米結構本身決定，是沉積鎢形成納米通道的直徑與原有支撐犧牲層的納米結構的直徑比；安全的覆蓋層寬度是納米結構寬度的2倍以上，保證所形成的納米通道是處于覆蓋層之內(nèi)。本發(fā)明方法與現(xiàn)有的三維微納通道的制備方法相比，優(yōu)點在于I.工藝的高可控性。此方法為自下而上的結構制備方案。以納米結構為支撐犧牲層，采用聚焦離子束 輔助沉積技術在金屬納米結構之上沉積鎢覆蓋層，利用沉積鎢覆蓋層時的效應來實現(xiàn)微納通道的制備。由于微納通道制備過程中的每一個環(huán)節(jié)都精確可控，不確定因素幾乎可以忽略，從而可以制成高度可控的微納通道。該方法是一種具有高度重復性，一致性和可控性的微納通道的制備方法。2.支撐犧牲層材料選取的多樣性此方法所采用的支撐犧牲層的材料可以是多種多樣的，金屬中包含金、銀、鎳等材料制作的納米結構。也可以是非金屬材料，碳納米管等，只要該材料所構成的納米結構在采用聚焦離子束輔助沉積鎢時可以起到支撐犧牲層的作用即可。3.工藝的高靈活性工藝的靈活性表現(xiàn)在以下幾方面(I)在支撐犧牲層材料的尺度以及形狀可根據(jù)需要自由設計，拓展了可制備的微納通道的尺寸和形狀的多樣性；(2)該工藝支持多層微納通道結構的制備，從而可以設計制備空間微納通道的周期排列。而這種空間排列的周期性結構在很多領域都有重要的應用，從而拓展了該方法的適用范圍。(3)采用聚焦離子束(FIB)輔助沉積可通過工藝參數(shù)的調(diào)整，對覆蓋層鎢的尺寸、分布與空間位置進行精確的設計與控制，從而使微納結構在垂直方向上的周期易于控制；4.工藝的高精度制備特征。工藝的具有極高的圖形分辨率，該微納通道的尺寸主要依賴于兩個因素支撐犧牲層金納米結構的尺寸和聚焦離子束輔助沉積鎢的沉積條件。支撐犧牲層金納米結構是通過電子書曝光-金屬蒸鍍-溶脫工藝制備的，因此尺寸可以制作的很小，40納米寬的金線的制備工藝已經(jīng)很成熟。結合離子束掃描對納米結構的加個作用，可以將納米尺度的結構進一步做的更小。從而可以精確控制支撐犧牲層金納米結構的尺寸。聚焦離子束輔助沉積鎢覆蓋層的沉積條件的控制精度也在nm量級。從而可以在極高的精度下制備微納量級尺寸的通道。5.工藝的多維度特征。由于鎢覆蓋層的存在就使在微納通道之上制備結構成為可能?？梢酝ㄟ^多層重復該工藝來在原來的微納通道之上制備新的微納通道，從而達到空間微納通道的設計制作。實現(xiàn)三圍空間分布的微納通道群。6.高密度集成特點。
采用此方法形成的微納通道器件結構，一方面器件面積非常小，另一方面器件可以將分布調(diào)整使其非常緊湊，此外通過三圍微納器件的設計可以提高空間利用率，有利于提高器件密度，實現(xiàn)器件的高密度集成。7.工藝簡單易行，沒有腐蝕液體的參與。此工藝的工藝簡單，只需在起支撐犧牲作用的納米結構上采用聚焦離子束輔助沉積技術，以WsCOd6為前軀體在該納米結構上沉積覆蓋層鎢，不需要其他工藝的參與，以此工藝簡單易行。此工藝沒有腐蝕液的參與，因此對其他部分沒有破壞作用，有利于器件的制備與器件性能的提高。


圖I為本發(fā)明一種制備嵌入式微納通道的方法中通過在金屬納米線上通過聚焦離子束沉積鎢來形成微納通道的流程圖；其中 圖I (a)為采用聚焦離子束輔助沉積技術在金屬納米線上沉積一層鎢的過程示意圖；圖1(b)為沉積完成后所形成的納米通道結構；圖2為采用電子束曝光-金屬沉積-溶脫工藝在基底上沉積的金屬納米線的流程圖的橫截面示意圖；其中圖2 (a)是在基底上涂覆一層電子束光刻膠；圖2(b)采用電子束曝光工藝在光刻膠上爆出納米圖形，顯影定影將曝光得到的納米圖形轉(zhuǎn)移到電子束光刻膠上；圖2(C)采用熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)、磁控濺射等工藝在樣品上進行金屬蒸鍍；圖2(d上只剩下所需的金屬納米圖形；圖2(e)采用聚焦離子束輔助沉積技術在金屬納米線上沉積金屬鎢形成納米通道。圖3是采用電子束曝光的套刻工藝結合離子束輔助沉積技術制作的雙層納米通道的結構圖；圖4為以多壁碳管的兩端為支撐犧牲層來制作微納通道，形成以多壁碳管為導管的器件。將分散在基底上的單根多壁碳管的兩端采用聚焦離子束沉積鎢，被鎢覆蓋的地方形成納米通道，通道的一側(cè)為多壁碳管，另一側(cè)為刻蝕出的凹槽。在一側(cè)的凹槽中加入溶液，以多壁碳納米管為輸運通道，將溶液引入到另一側(cè)的凹槽中。圖中標號說明I 基底2金屬納米線3聚焦離子束4鎢的前軀體5采用聚焦離子束輔助沉積的覆蓋層鎢5-1-第一層覆蓋層鶴5-2第二層覆蓋層鎢6微納通道
6-1第一層微納通道6-2第二層微納通道7電子束光刻膠8金屬膜9 凹槽10多壁碳納米管
具體實施例方式本發(fā)明的一種制備嵌入式微納通道的方法包括步驟 I、支撐犧牲層的制備設計所需要的通道的形狀，尺寸，分布等。依據(jù)所需要的納米孔孔的長度，寬度，高度，形狀，及分布(可以是交叉分布)設計所需的支撐犧牲層納米結構的各項參數(shù)，支撐犧牲層納米結構的寬度和高度與孔的尺寸有一定關系，具體的關系依賴于材料，以及沉積鎢時所采用的參數(shù)。支撐犧牲層的形狀以及分布決定了納米通道的形狀以及分布。支撐犧牲層納米結構的制作可以采用電子束曝光-金屬蒸鍍-溶脫工藝，來實現(xiàn)特點位置，特點尺寸，特定分布的支撐犧牲層金屬納米結構。也可以采用別的方法來實現(xiàn)支撐犧牲層納米結構的制作。例如將生長的納米線直接分散在基底上，以該納米結構為支撐犧牲層來形成微納通道的制備。2、樣品放置與固定(i)若基底是具有表面絕緣薄膜層的導電基底，用導電物質(zhì)從基底背面將其固定在樣品托上；(ii)若基底是具有表面導電層的電絕緣基底，將樣品固定在樣品托上后，再用導電物質(zhì)將樣品表面與樣品托連接.將固定于樣品托上的樣品放入雙束SEM/FIB或單束FIB腔體內(nèi)的樣品臺上，然后對樣品臺實行一定角度的傾斜，使FIB垂直于基底入射；3、圖形觀測移動樣品臺，用SEM或低束流離子流進行圖形觀測，找到支撐犧牲層納米結構所在的位置。4、覆蓋層的生長采用聚焦離子束輔助沉積技術，在支撐犧牲層納米結構上采用聚焦離子束化學氣象沉積法，以WsCOd6為前軀體，在所需位置沉積一定厚度一定形狀的鎢。沉積的鎢圖形有所要得到的微納通道決定。沉積的鎢層的厚度應稍大于支撐犧牲層納米結構的厚度。在覆蓋層鎢沉積完畢之后，金屬納米結構消失，在鎢層之下形成一定形狀和尺寸的微納通道?？刂瞥练e鎢覆蓋層時的各項參數(shù)，也可以一定程度上控制微納通道的尺寸。若想取得層狀通道結構，可以在以已形成納米通道的結構之上重復步驟1-4，由于通道上有鎢的覆蓋，不影響上一層納米結構的制備。[實施實例I]基于離子束在納米線上輔助沉積鎢時形成納米通道的現(xiàn)象在Si02/Si基底上以金屬納米線為支撐犧牲層來構造三維納米通道網(wǎng)絡。具體步驟如下I、金屬納米線網(wǎng)絡的制備
由于電子束曝光工藝可以制作任意形狀的納米線，所以可以采用電子束曝光-金屬沉積-溶脫工藝制作金屬納米線網(wǎng)絡，包括以下步驟，如圖2所示(I)在干凈的Si02/Si基底上采用旋涂工藝涂覆一層電子束光刻膠(PMMA4955%，4000轉(zhuǎn))。(2)采用電子束線曝光在光刻膠上曝出所需的納米線網(wǎng)絡線條，同時在圖形周圍爆出用于定標的十字形標記，通過顯影定影將曝光的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上。(3)采用金屬蒸鍍工藝如熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)、磁控濺射等在光刻膠上均勻蒸鍍一層金屬。(4)將蒸鍍有金屬的基片寢泡在丙酮或者其他類型的溶脫劑中，將圖形之外的金屬溶脫掉。此時得到金屬納米線網(wǎng)絡。2、納米通道的形成。(I)樣品放置與固定將Si02/Si基底用導電碳帶從基底背面固定在具有水平表面的樣品托上，將固定于樣品托上的樣品放入雙束SEM/FIB腔體內(nèi)的樣品臺上.所用的系統(tǒng)FIB入射方向與水平面夾角為38°。(2)覆蓋在金屬納米線上的聚焦離子束輔助沉積鎢覆蓋層的生長。抽真空，真空達到要求后，打開電子槍(5kV電子束加速電壓，30μπι的電子束光闌)和離子槍(30kV離·子束加速電壓，IOpA的離子束束流)，將樣品臺傾斜52°，使離子束垂直于基底入射。加熱W(CO)6金屬有機物氣態(tài)分子源導入系統(tǒng)，將導管引入到基底表面，依據(jù)金屬納米線網(wǎng)絡的位置和所需納米通道的尺寸畫出沉積的圖形范圍，選擇沉積的條件(沉積鎢的圖形文件、沉積所采用的束流、覆蓋層的厚度等)進行覆蓋層的沉積。3、得到第一層處于基底表面被鎢覆蓋的納米通道在覆蓋層沉積完成后，微納米通道已經(jīng)形成。為了表征微納通道的尺寸，可以采用離子束刻蝕技術將覆蓋層刻蝕掉一定厚度來觀察。最后得到的微納通道的尺寸由以下因素決定金屬納米線的橫截面尺寸、金屬納米線材料類型、沉積覆蓋層鎢時所采用的條件(包括離子束流、離子入射角、離子束工作高度等)、基底材料類型。金屬納米線的尺寸可以通過電子束曝光工藝中的參數(shù)來精確的控制，如光劑量、電子束光刻膠的種類及厚度，曝光時所采用的光闌的大小，電子束加速電壓的大小等。由于電子束曝光可以精確控制金屬納米線的橫截面尺寸、形狀、以及網(wǎng)絡分布。在電子束曝光工藝制作出納米線圖形后，進行金屬蒸鍍時，所選擇的金屬材料的種類很廣，因為金屬蒸鍍可以采用不同的方式如熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)、磁控濺射等。在形成任意網(wǎng)絡形狀的任意種類的金屬納米線條后，通過聚焦離子束輔助沉積形成任意網(wǎng)絡形狀的微納通道。4、在第一層納米通道的覆蓋層上制作第二層金屬納米線網(wǎng)絡。步驟如下(I)確定第一層納米通道的坐標為了精確控制第二層的納米線網(wǎng)絡與第一次的納米通道的相對位置，我們以第一次制作的十字形標記為參考點來確定第一層通道相對與參考點的坐標。在此坐標系里確定第二層金屬納米線的位置。(2)在確定的第二層金屬納米線的位置后，采用電子束曝光，以第一次制作的十字形標記為參考點，在所需位置處曝出納米線條。通過顯影定影將曝光的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上。(3)采用金屬蒸鍍工藝如熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)、磁控濺射等在光刻膠上均勻蒸鍍一
層金屬。(4)將蒸鍍有金屬的基片寢泡在丙酮或者其他類型的溶脫劑中，將圖形之外的金屬溶脫掉。此時得到第二層金屬納米線網(wǎng)絡。5、第二層納米通道的制備第二層納米通道的制備方法與第一層納米通道的制備方法類似，采用電子束成像找到第一層納米通道后，重復上述步驟2和3。即可得到處于材料體內(nèi)多層的納米通道。如圖3所示。要得到更多層的納米通道，只需重復步驟4-5即可。[實施實例2]基于離子束在納米線上輔助沉積鎢時形成納米通道的現(xiàn)象在Si基底上以多壁碳納米管為支撐犧牲層來構造三維納米通道網(wǎng)絡。具體步驟如下I、多壁碳納米管的制備及分散 多壁碳納米管的制備可以采用多種方法如電弧放電法、激光燒蝕法、化學氣相沉積法(碳氫氣體熱解法)，固相熱解法、輝光放電法和氣體燃燒法等以及聚合反應合成法等。將制備的碳納米管浸泡在酒精中通過超聲使均勻分散在基底上。2，納米通道的形成。2、微納通道的制備(I)樣品放置與固定Si基底用導電碳帶從基底背面固定在具有水平表面的樣品托上，將固定于樣品托上的樣品放入雙束SEM/FIB腔體內(nèi)的樣品臺上.所用的系統(tǒng)FIB入射方向與水平面夾角為38°。(2)覆蓋在金屬納米線上的聚焦離子束輔助沉積鎢覆蓋層的生長。抽真空，真空達到要求后，打開電子槍(5kV電子束加速電壓，30μπι的電子束光闌)和離子槍(30kV離子束加速電壓，IOpA的離子束束流)，將樣品臺傾斜52°，使離子束垂直于基底入射。加熱W(CO)6金屬有機物氣態(tài)分子源導入系統(tǒng)，將導管引入到基底表面，依據(jù)多壁碳納米管的位置和的尺寸畫出沉積的圖形范圍，選擇沉積的條件(沉積鎢的圖形文件、沉積所采用的束流、覆蓋層的厚度等)進行覆蓋層的沉積。3、得成品在覆蓋層沉積完成后，微納米通道已經(jīng)形成。為了表征微納通道的尺寸，可以采用離子束刻蝕技術將覆蓋層刻蝕掉一定厚度來觀察。碳納米管作為支撐犧牲層來制作微納通道，在覆蓋層沉積完成后，碳管消失形成微納通道，由于該通道是碳納米管消失后形成的，所以通道的環(huán)境中含有一定量的碳原子。碳原子與環(huán)境有一定的相容性。這樣的微納通道有助于進行生物方面的研究。此外，在碳納米管的局部進行微納通道的制備，如在碳納米管兩側(cè)制作有覆蓋層的微納通道，以此為引流渠道來進行碳納米管對水、生物分子、無機分子的輸運特性的研究等。如圖4所示，以多壁碳管的兩端為支撐犧牲層來制作微納通道，形成以多壁碳管為導管的器件。步驟如下將分散在基底上的單根多壁碳管的兩端采用聚焦離子束沉積鎢，被鎢覆蓋的地方形成納米通道，通道的一側(cè)為多壁碳管，在納米通道的令一側(cè)刻蝕出的凹槽。在一側(cè)的凹槽中加入溶液，以多壁碳納米管為輸運通道，將溶液引入到另一側(cè)的凹槽中。從而研究多壁碳管多不同溶液的輸運特性。盡管參照上述的實施例已對本發(fā)明作出具體描述，但是對于本領域的普通技術人員來說，應該理解可以基于本發(fā)明公開的內(nèi)容進行修改或改進，并且這些修改和改進都應在本發(fā)明權利要求的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種制備嵌入式微納通道的方法，其特征在于，包括步驟 (1)對基底進行處理清洗，或在表面覆蓋導電、絕緣薄膜層； (2)制備支撐犧牲層納米結構使支撐犧牲層納米結構按照要求分布在基底上； (3)第(2)步所得樣品的放置與固定 (i)若基底是有表面導電層的導電基底，用導電物質(zhì)從基底背面將其固定在樣品托上； ( )若基底是有表面絕緣薄膜層的電絕緣基底，將樣品基底固定在樣品托上后，再用導電物質(zhì)將樣品表面與樣品托電連接； (iii)將固定于樣品托上的樣品，放入掃描電子束/聚焦離子束(SEM/FIB)雙束系統(tǒng)或單束聚焦離子束(FIB)腔體內(nèi)的樣品臺上； (4)圖形觀測 移動腔體內(nèi)的樣品臺，用SEM或低束流離子流進行圖形觀測，找到支撐犧牲層納米結構所在的位置；調(diào)節(jié)樣品臺位置使電子束圖形與離子束圖像重合； (5)制備覆蓋層 a)在支撐犧牲層納米結構上方，采用聚焦離子束化學氣象沉積法，以W(CO)6為前軀體，在基底上方所需位置沉積設定厚度和設定形狀的鎢覆蓋層； b)在覆蓋層鎢沉積完畢后，支持犧牲納米結構消失，在鎢覆蓋層內(nèi)形成與原有支撐犧牲層納米結構尺寸成一定比例的微納通道，得成品。
2.如權利要求I所述的制備嵌入式微納通道的方法，其特征在于，還包括步驟(6) 若想取得層狀通道結構，在第(5)步已形成納米通道的結構層上表面，重復步驟2-5，得到雙層微納通道，由于通道上有鎢的覆蓋層，不影響上面一層納米結構的制備。
3.如權利要求I所述的制備嵌入式微納通道的方法，其特征在于，所述第(I)步中的基底，是導電良好的導體，或半導體或絕緣體。
4.如權利要求I所述的制備嵌入式微納通道的方法，其特征在于，所述第(2)步中，支撐犧牲層納米結構的制備方法，為納米線/納米管的生長合成方法碳熱還原法，陽極氧化法，化學氣相沉積法；或曝光-金屬沉積-溶脫工藝，刻蝕工藝；或自然界存在的納米結構。
5.如權利要求I所述的制備嵌入式微納通道的方法，其特征在于，所述第(2)步中，支撐犧牲層納米結構的材料種類為絕緣體、半導體、導體，或晶體結構單晶、多晶或無定形結構。
6.如權利要求I所述的制備嵌入式微納通道的方法，其特征在于，所述第(2)步中，支撐犧牲層納米結構的形狀為直線、曲線、螺旋。
7.如權利要求I所述的制備嵌入式微納通道的方法，其特征在于，所述第(2)步中，支撐犧牲層納米結構的橫截面形狀為三角形，圓，長方形或多邊形；橫截面方向的尺寸范圍為O < X ^ I μ m。
8.如權利要求I所述的制備嵌入式微納通道的方法，其特征在于，所述第(2)步中，或?qū)⒅螤奚鼘蛹{米結構轉(zhuǎn)移到基底上將已經(jīng)生長好的納米結構，用超聲分散方法分散到基底上。
9.如權利要求I所述的制備嵌入式微納通道的方法，其特征在于，所述步驟3-5，或在具有離子束輔助沉積功能的其它設備中完成。
10.如權利要求I所述的制備嵌入式微納通道的方法，其特征在于，所述第(5)步中，用聚焦離子束輔助沉積覆蓋層時，離子束與基底的夾角范圍為0< α <90° ;所使用的離子束流大小，為在該束流下的效果是沉積而不是刻蝕即可。
11.如權利要求I所述的制備嵌入式微納通道的方法，其特征在于，所述第(5)步中，沉積的覆蓋層厚度要使其能在納米結構上連續(xù)成膜，將納米結構全部包裹，為保證納米通道的形成，安全的覆蓋層厚度大于納米結構支撐犧牲層的厚度，覆蓋層的寬度大于納米結構寬度一定比例，使形成的通道位于覆蓋層之內(nèi)。
12.如權利要求11所述的制備嵌入式微納通道的方法，其特征在于，所述一定比例，由沉積的條件和納米結構本身決定，是沉積鎢形成納米通道的直徑與原有支撐犧牲層的納米結構的直徑比；安全的覆蓋層寬度是納米結構寬度的2倍以上，保證所形成的納米通道是處于覆蓋層之內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備嵌入式微納通道的方法，涉及微納加工技術，其包括步驟(1)清理基底；(2)制備橫截面尺寸在納米量級的支撐犧牲層；(3)將步驟(2)中加工好的樣品放置與固定在設備中；(4)圖形觀測，找到支撐犧牲層納米結構所在的位置；(5)在支撐犧牲層上通過離子束輔助沉積技術沉積覆蓋層鎢，得成品。本發(fā)明的制備方法是基于離子束沉積覆蓋層鎢后，支撐犧牲層納米結構消失的現(xiàn)象來制備嵌入式微納通道的方法，工藝靈活、效率高、可控性好。是材料體內(nèi)的、任意形狀的微納尺寸通道的制作方法。
文檔編號B81C1/00GK102874743SQ20111019473
公開日2013年1月16日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權日2011年7月12日
發(fā)明者崔阿娟, 李無瑕, 顧長志, 李俊杰 申請人:中國科學院物理研究所