專利名稱：電子束誘導(dǎo)金屬沉積增強懸空納米管器件橫向剛度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子束誘導(dǎo)金屬沉積增強懸空納米管器件橫向剛度的方法，該方 法可用于掃描探針顯微鏡碳納米管探針在形貌檢測、納米加工，以及場發(fā)射納米管器件等 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
掃描探針顯微鏡碳納米管探針是將納米管固定在普通探針的末端，將納米管作為 探針進行工作。碳納米管探針已經(jīng)顯示了許多普通探針?biāo)痪邆涞膬?yōu)良性能，如更高的分 辨率、耐磨性和良好的柔韌性等。由于長徑比大，納米管探針被期望是表征陡峭樣品的理想 探針。然而由于碳納米管細長，納米管探針的橫向彈性系數(shù)小，導(dǎo)致其在對大深寬比樣品進 行形貌表征時，很容易因為橫向剛度小而產(chǎn)生彎曲失穩(wěn)，使獲得的圖像存生假象，其大長徑 比優(yōu)勢沒有得到充分的發(fā)揮。對于掃描表面起伏較大的粗糙陡峭樣品，需要碳納米管探針具有一定的長度以保 證其長徑比大的優(yōu)勢，減小探針的展寬效應(yīng)，而且同時需要提高納米管的直徑以提高其彈 性系數(shù)和穩(wěn)定性。直徑增加勢必影響探針分辨率，所以對于表征表面粗糙的樣品表面，末端 直徑細化的納米管探針是理想選擇。而大長徑比且橫向剛度大的納米管探針制備研究仍是 國內(nèi)外尚未解決的制造難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種電子束誘導(dǎo)金屬沉積增強懸空納米管器件橫向剛度 的方法。本發(fā)明提出的調(diào)控方法，能顯著提高納米管探針等懸空納米管器件的使用性能。一種電子束誘導(dǎo)金屬沉積增強懸空納米管器件橫向剛度的方法，包括下列步驟1)將需要剛度優(yōu)化的懸空納米管器件置于聚焦電子束設(shè)備樣品臺上；2)通過電子束成像系統(tǒng)對納米管器件進行形貌觀測，調(diào)整聚焦電子束設(shè)備的工作 距離；3)加熱金屬有機化合物使其變成氣態(tài)，并使金屬有機化合物氣體流過懸空納米管 器件；4)然后開啟聚焦電子束設(shè)備的聚焦電子束發(fā)生器，對納米管器件的局部或全部進 行電子束掃描照射；5)在電子束指定照射區(qū)域，在電子束的照射轟擊下，金屬化合物氣體被分解，金屬 沉積物沉積到受電子束照射的納米管上；6)達到預(yù)期沉積參數(shù)后，停止電子束照射，關(guān)閉金屬有機化合物氣體閥門，并停止 對其加熱。作為優(yōu)選實施方式，所述的金屬有機化合物為加熱后可變成氣態(tài)的鎢、金、鋁和鉬 的金屬有機化合物；可以利用電子束照射所有納米管的區(qū)域，使金屬沉積物將納米管全部 包裹，也可以對電子束照射局部納米管器件，確保納米管懸空末端不被金屬沉積；也可以對電子束照射局部納米管器件，確保納米管懸空末端不被金屬沉積，同時在靠近納米管與基 底固定的位置增加電子束掃描照射時間，實現(xiàn)更多金屬沉積。本發(fā)明提出的方法穩(wěn)定可靠，對懸空納米管器件可實現(xiàn)不同特征結(jié)構(gòu)的橫向剛度 控制，定位精度高、靈活性好。


圖1電子束誘導(dǎo)金屬沉積增強懸空納米管器件橫向剛度的方法的基本原理圖，其 中，(a)為剛度優(yōu)化前的納米管器件；(b)為納米管器件剛度優(yōu)化方案1 ;(c)為納米管器件 剛度優(yōu)化方案2 ； (d)納米管器件剛度優(yōu)化方案3。
具體實施例方式下面對本發(fā)明做進一步詳述。1)將需要剛度優(yōu)化的懸空納米管器件(如碳納米管、硅納米管等各種材料納米 管)置于聚焦電子束設(shè)備樣品臺上，這里的懸空納米管器件指一端固定另一端懸空的納米 管器件，如掃描探針顯微鏡納米管探針、納米管場發(fā)射器件等；2)通過電子束成像系統(tǒng)對納米管器件進行形貌觀測，調(diào)整聚焦電子束工作距離；3)加熱金屬化合物，如鎢、金、鋁和鉬等的金屬有機化合物mi(co)6， C7H7F602Au, (OK) 3A1，C7H7Pt，使其變成氣態(tài)。并使金屬化合物氣體流過懸空納米管器 件；4)然后開啟聚焦電子束發(fā)生器，選擇合適的電子束能量(1 30Kv加速電壓)，對 一端懸空納米管器件在指定位置進行電子束掃描照射；5)在電子束指定照射區(qū)域，在電子束的照射轟擊下，金屬化合物氣體被分解，金屬 沉積物沉積到受電子束照射的納米管上；納米管器件剛度優(yōu)化方案1 電子束照射所有納米管的區(qū)域，金屬沉積物將納米管全部包裹；納米管器件剛度優(yōu)化方案2 電子束照射局部納米管區(qū)域，保證納米管懸空末端 不被金屬沉積；納米管器件剛度優(yōu)化方案3 電子束照射局部納米管區(qū)域，保證納米管懸空末端 不被金屬沉積，同時在靠近納米管與基底固定的位置增加電子束掃描照射時間，實現(xiàn)更多 金屬沉積；6)達到預(yù)期沉積參數(shù)后，停止電子束照射，關(guān)閉金屬化合物氣體閥門，并停止對其 加熱。
權(quán)利要求
1.一種電子束誘導(dǎo)金屬沉積增強懸空納米管器件橫向剛度的方法，包括下列步驟1)將需要剛度優(yōu)化的懸空納米管器件置于聚焦電子束設(shè)備樣品臺上；2)通過電子束成像系統(tǒng)對納米管器件進行形貌觀測，調(diào)整聚焦電子束設(shè)備的工作距1 ；3)加熱金屬有機化合物使其變成氣態(tài)，并使金屬有機化合物氣體流過懸空納米管器件；4)然后開啟聚焦電子束設(shè)備的聚焦電子束發(fā)生器，對納米管器件的局部或全部進行電 子束掃描照射；5)在電子束指定照射區(qū)域，在電子束的照射轟擊下，金屬化合物氣體被分解，金屬沉積 物沉積到受電子束照射的納米管上；6)達到預(yù)期沉積參數(shù)后，停止電子束照射，關(guān)閉金屬有機化合物氣體閥門，并停止對其 加熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束誘導(dǎo)金屬沉積增強懸空碳納米管器件橫向剛度的方 法，其特征在于，所述的金屬有機化合物為加熱后可變成氣態(tài)的鎢、金、鋁和鉬的金屬有機 化合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束誘導(dǎo)金屬沉積增強懸空碳納米管器件橫向剛度的方 法，其特征在于，利用電子束照射所有納米管的區(qū)域，使金屬沉積物將納米管全部包裹。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束誘導(dǎo)金屬沉積增強懸空碳納米管器件橫向剛度的方 法，其特征在于，對電子束照射局部納米管器件，確保納米管懸空末端不被金屬沉積；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束誘導(dǎo)金屬沉積增強懸空碳納米管器件橫向剛度的方 法，其特征在于，對電子束照射局部納米管器件，確保納米管懸空末端不被金屬沉積，同時 在靠近納米管與基底固定的位置增加電子束掃描照射時間，實現(xiàn)更多金屬沉積。
全文摘要
本發(fā)明屬于納米管器件技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電子束誘導(dǎo)金屬沉積增強懸空納米管器件橫向剛度的方法，包括下列步驟將需要剛度優(yōu)化的懸空納米管器件置于聚焦電子束設(shè)備樣品臺上；通過電子束成像系統(tǒng)對納米管器件進行形貌觀測，調(diào)整聚焦電子束設(shè)備的工作距離；加熱金屬有機化合物使其變成氣態(tài)，并使金屬有機化合物氣體流過懸空納米管器件；然后開啟聚焦電子束設(shè)備的聚焦電子束發(fā)生器，對納米管器件的局部或全部進行電子束掃描照射；在電子束指定照射區(qū)域，在電子束的照射轟擊下，金屬化合物氣體被分解，金屬沉積物沉積到受電子束照射的納米管上；達到預(yù)期沉積參數(shù)后，停止電子束照射，關(guān)閉金屬有機化合物氣體閥門，并停止對其加熱。本發(fā)明提出的方法穩(wěn)定可靠，對懸空納米管器件可實現(xiàn)不同特征結(jié)構(gòu)的橫向剛度控制，定位精度高、靈活性好。
文檔編號G01R3/00GK102053180SQ201010563410
公開日2011年5月11日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者徐宗偉, 房豐洲, 肖茵靜 申請人:天津大學(xué)