專利名稱：一種碳納米管-電極結(jié)構(gòu)及基于該結(jié)構(gòu)的溫度傳感器芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及納米器件領(lǐng)域，具體地說是設(shè)計一種利用碳納米管作為溫度傳感 單元的納米管傳感器芯片結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)溫度高靈敏度檢測。
背景技術(shù)：
作為新穎的納米材料，碳納米管具有優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)。碳納米管電阻率會隨 溫度的變化而改變，是一種理想的制作溫度傳感器的納米材料。碳納米管作為溫度傳感單 元的前提是將碳納米管首先裝配在微電極之間形成碳納米管_電極結(jié)構(gòu)。介電泳技術(shù)可 以實現(xiàn)碳納米管的并行操控，而實現(xiàn)介電泳的物理條件是在空間產(chǎn)生非均勻電場，并且保 證碳納米管裝配過程的可控性。綜上所述，設(shè)計合適的納米管傳感器結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)碳納米管 溫度傳感器的核心技術(shù)之一。

實用新型內(nèi)容為解決上述問題，本實用新型的目的提出一種利用碳納米管作為溫度傳感單元的 納米管傳感器芯片結(jié)構(gòu)。具體方案如下一種碳納米管_電極結(jié)構(gòu)，包括基底、碳納米管、電極，所述電極成對設(shè)置在基底 上，所述碳納米管與所述的一對電極間電連接。本實用新型還公開一種基于碳納米管_電極結(jié)構(gòu)的溫度傳感器芯片，包括碳納米 管_電極結(jié)構(gòu)構(gòu)成的傳感器芯片、劃片標(biāo)記、對準(zhǔn)標(biāo)記、壓焊點、識別標(biāo)記；所述壓焊點與所 述碳納米管-電極結(jié)構(gòu)的電極電連接。所述的每個碳納米管_電極結(jié)構(gòu)具有3對指狀電極對。所述碳納米管_電極結(jié)構(gòu)的每對電極之間的間距為1微米，指狀電極的寬度為10 微米。所述傳感器芯片為在2mmX2mm的區(qū)域內(nèi)集成8個碳納米管-電極結(jié)構(gòu)。本實用新型原理是碳納米管具有良好的熱導(dǎo)性，并且金屬性碳納米管的電阻會隨溫度的變化而發(fā)生 改變。利用碳納米管電阻率隨溫度變化的性質(zhì)，本專利提出了一種利用碳納米管作為溫度 傳感單元的具有低能耗、高靈敏度的傳感器芯片結(jié)構(gòu)，并且設(shè)計了實現(xiàn)該芯片結(jié)構(gòu)的加工 方法。本實用新型所提出的傳感器芯片結(jié)構(gòu)，可以利用介電泳技術(shù)實現(xiàn)碳納米管在微電極 上的可控裝配，從而完成溫度傳感單元的構(gòu)建。本實用新型具有如下優(yōu)點該傳感器芯片在2mmX2mm的區(qū)域內(nèi)集成了 8個獨立 溫度傳感單元，因此具有高的溫度檢測靈敏度與檢測精度。本實用新型提出的溫度傳感器 芯片結(jié)構(gòu)，可以采用介電泳技術(shù)實現(xiàn)碳納米管在微電極陣列上的快速裝配，從而形成碳納 米管-金屬電極的溫度傳感單元。

圖1為碳納米管_電極結(jié)構(gòu)示意圖；[0014]圖2為基于碳納米管_電極的溫度傳感器芯片結(jié)構(gòu)圖；圖3為傳感器芯片結(jié)構(gòu)圖；圖4為傳感器芯片中的碳納米管_電極結(jié)構(gòu)放大圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型的碳納米管-電極結(jié)構(gòu)，包括基底1、碳納米管2、電極3， 所述電極3成對設(shè)置在基底1上，所述碳納米管2與所述的一對電極3間電連接。如圖2所示，一種基于碳納米管_電極結(jié)構(gòu)的溫度傳感器芯片包括碳納米管_電 極結(jié)構(gòu)構(gòu)成的傳感器芯片8、劃片標(biāo)記4、對準(zhǔn)標(biāo)記5、壓焊點6、識別標(biāo)記7 ；所述壓焊點6與 所述碳納米管_電極結(jié)構(gòu)的電極3電連接。如圖4所示，所述的每個碳納米管_電極結(jié)構(gòu)具有3對指狀電極對，所述碳納米 管-電極結(jié)構(gòu)的每對電極之間的間距㈧為1微米，指狀電極的寬度⑶為10微米。如圖3所示，所述傳感器芯片為在2mmX 2mm的區(qū)域內(nèi)集成8個碳納米管-電極結(jié) 構(gòu)，尺寸為(a) 0. 75mm ； (b) 2000 μ m ； (c) 2mm ； (d) 9mm ； (e) 10mm。本實用新型的碳納米管-電極結(jié)構(gòu)的電極加工方法包括下列步驟(a)清洗硅 片；(b)硅片表面氧化形成IOOnm氧化層；(c)氧化層表面濺射金屬，其金屬材料的厚度為 Cr20nm/Au30nm ； (d)涂光刻膠、固化光刻膠；(e)光刻，對光刻膠進行曝光并顯影；(f)利用 干法刻蝕金屬，形成圖形結(jié)構(gòu)，除去表面殘留的光刻膠；利用介電泳技術(shù)實現(xiàn)碳納米管在電 極上裝配，采用質(zhì)量百分比濃度為0. 01 %碳納米管溶液(溶劑為乙醇/丙酮)，施加的電壓 幅值為10V，頻率為IMHz。
權(quán)利要求一種碳納米管 電極結(jié)構(gòu)，其特征在于包括基底、碳納米管、電極，所述電極成對設(shè)置在基底上，所述碳納米管與所述的一對電極間電連接。
2.一種基于如權(quán)利要求1所述的碳納米管-電極結(jié)構(gòu)的溫度傳感器芯片，其特征在于 包括碳納米管_電極結(jié)構(gòu)構(gòu)成的傳感器芯片、劃片標(biāo)記、對準(zhǔn)標(biāo)記、壓焊點、識別標(biāo)記；所述 壓焊點與所述碳納米管_電極結(jié)構(gòu)的電極電連接。
3.按照權(quán)利要求2所述的溫度傳感器芯片，其特征在于所述的每個碳納米管_電極 結(jié)構(gòu)具有3對指狀電極對。
4.按照權(quán)利要求2所述的溫度傳感器芯片，其特征在于所述碳納米管_電極結(jié)構(gòu)的 每對電極之間的間距為1微米，指狀電極的寬度為10微米。
5.按照權(quán)利要求2所述的溫度傳感器芯片，其特征在于所述傳感器芯片為在 2mmX 2mm的區(qū)域內(nèi)集成的8個碳納米管-電極結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實用新型公開一種碳納米管-電極結(jié)構(gòu)及基于該結(jié)構(gòu)的溫度傳感器芯片，包括基底、碳納米管、電極，所述電極成對設(shè)置在基底上，所述碳納米管與所述的一對電極間電連接。碳納米管具有良好的導(dǎo)熱性，并且金屬性碳納米管的電阻率會隨溫度的變化而發(fā)生改變。利用碳納米管電阻率隨溫度變化的性質(zhì)，本專利提出了一種能夠利用碳納米管-電極作為溫度傳感單元的具有低能耗、高靈敏度的傳感器芯片結(jié)構(gòu)，該傳感器芯片在2mm×2mm的區(qū)域內(nèi)集成了8個獨立溫度傳感單元。所述溫度傳感器芯片結(jié)構(gòu)，可以利用介電泳技術(shù)實現(xiàn)碳納米管在微電極陣列上的裝配，形成碳納米管-金屬電極的溫度傳感單元，并最終形成碳納米管溫度傳感器。
文檔編號G01N27/18GK201653962SQ200920288330
公開日2010年11月24日 申請日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者于海波, 曲艷麗, 李文榮, 王越超, 田孝軍, 董再勵 申請人:中國科學(xué)院沈陽自動化研究所