專利名稱:一種采用半導體納米線作為探針精確移動納米線的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于精確移動納米材料領域，特別涉及一種采用半導體納米線作為探針精確移動納米線的方法。
背景技術：
隨著納米材料研究工作的不斷深入，世界各國的研究趨勢正逐步由廣泛探索納米材料的制備轉移到納米材料單體(單根納米線、納米管或納米線異質結)性能測量及具有重要應用背景的納米器件制造。納米材料單體物理性能測量是納米器件設計與功能化的基礎和關鍵。納米材料的尺寸與光波波長、德布羅意波長以及超導態(tài)的相干長度等物理特征尺寸相當，同時納米材料包含的原子數(shù)大大下降，使得晶體周期性的邊界條件被破壞，宏觀固定的準連續(xù)能帶轉變?yōu)殡x散的能級；納米材料表面層附近的原子密度減小，電子的平均自由程很短，而局域性和相干性增強。這些特點導致納米材料宏觀的光、電、磁、熱、力學等物理特性與常規(guī)材料有很大不同，體現(xiàn)出量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應和宏觀隧道效應等。這些特性使得納米材料目前已成為高集成、高通量和大功率等新功能器件的基礎。新功能器件的設計與實現(xiàn)則要求對納米材料單體的微結構與性能進行深入地研究，進而才能對構建的納米器件功能化進行評估。然而，目前常規(guī)的技術和方法包括現(xiàn)代微電子技術和微加工方法難以對尺寸如此微小(0-100納米)、特定結構的納米材料進行操縱、加工處理和性能研究，這就需要使用具有高空間分辨率的現(xiàn)代電子顯微技術才能對納米材料進行操縱和研究。納米材料的在線電子顯微學，就是在此背景下最近發(fā)展起來的最先進的對納米材料單體進行原位物理性能測量、微結構研究、操縱及加工的科學。納米材料的在線電子顯微學就是在高分辨透射電鏡中，采用先進的樣品臺和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，將外場引入到單個納米材料的特定部位，對納米材料進行三維空間的操縱，在接近原子分辨的尺度上原位研究納米材料微結構、性能及其對外場的響應行為的動態(tài)過程研究。這在一定程度上給所研究的納米材料創(chuàng)造一個器件化的模型環(huán)境，對于設計和構建新型納米元器件具有非常重要的意義。所以，要想得到簡單、快速移動納米線構建納米器件，必須通過快速移動納米線的方法，但是迄今為止尚未見采用半導體納米線作為探針來精確移動納米材料的方法。
發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種采用半導體納米線作為探針精確移動納米線的方法，該方法簡單實現(xiàn)對納米材料的三維空間操縱，能方便利用納米材料構建納米器件，并對納米器件的性能進行評估，對于設計和構建新型納米元器件、納米器件的研究和應用都具有非常重要的意義。
本發(fā)明的一種采用半導體納米線作為探針精確移動納米線的方法，包括
(I)將移動端納米線粘到0. 25 0. 35毫米的Au針尖上，并將Au針尖安裝在納米探針套管上；
(2)將被移動納米線粘到0. 25 0. 35毫米的Pt針尖上，并將Pt針尖安裝在STM套管上；
(3)待透射電子顯微鏡樣品室達到真空后，插入STM樣片桿，開啟電子束，觀察被散射電子像，并用STM系統(tǒng)控制移動電解；
(4)在Au針尖上找到一根突出的納米線，用STM移動控制系統(tǒng)移動納米線，將其與Pt針尖相連接，在Au針尖和Pt針尖之間加一個5 20V的恒定電壓，關閉電壓，移動STM使Au針尖上的納米線與Pt針尖分開,形成在Au針尖上的納米線移動探針；
(5)將Au電極和Pt電極針尖移動到Pt上被移動的納米線附近，在兩電極上加I 50V電壓，然后用探針與被移動納米線相接觸，關閉電壓，用STM系統(tǒng)移動探針，將被移動納米線移動到需要的位置，最后將探針移去，實現(xiàn)納米線的精確移動。
步驟(I)中的所述移動端納米線為半導體納米線。
所述半導體納米線為硫化鋅納米線或硒化鋅納米線。
步驟(2)中的所述被移動納米線為半導體納米線或金屬納米線。
所述半導體納米線為硫化鋅納米線或n型娃半導體納米線,金屬納米線為金納米線。
該方法是通過安裝在透視電子顯微鏡中的STM系統(tǒng)來操縱的。
該方法是通過在半導體納米線探針電極上加電壓，通過電場的作用在被移動納米材料上產生相反的電荷，通過靜電力的作用使被移動材料與半導體納米線探針連接在一起，后隨半導體納米探針移動。
有益效果
該方法簡單實現(xiàn)對納米材料的三維空間操縱，能方便利用納米材料構建納米器件，并對納米器件的性能進行評估，對于設計和構建新型納米元器件、納米器件的研究和應用都具有非常重要的意義。
圖1為制備硫化鋅半導體移動納米探針，其中(a)為移動前，(b)為移動中；
圖2為制備的被移動的硫化鋅半導體納米線材料，其中(a)為移動前，(b)為移動中，(C)為移動到指定位置。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求
書所限定的范圍。
實施例1
(I)化學合成方法制備硫化鋅納米線。
(2)將移動端硫化鋅納米線粘到(Au)針尖上；用剪刀將0. 25-0. 35毫米的Au絲的一端削尖，并在Au絲的尖端粘上少量的硫化鋅納米線粉末，將粘有硫化鋅納米線粉末的Au針尖安裝在納米探針套管上。
(3)將被移動硫化鋅納米線粘到Pt針尖上；用剪刀將0. 25-0. 35毫米的Pt絲的一端削尖，并在Pt絲的尖端粘上少量的硫化鋅納米線粉末，將粘有硫化鋅納米線粉末的Pt針尖安裝在STM套管上。
(4)待透射電子顯微鏡樣品室中的真空度達到要求后，插入STM樣片桿，開啟電子束，觀察被散射電子像，并用STM系統(tǒng)控制移動電解。
(5)在觀察被散射電子像的同時，在Au針尖上找到一根突出的硫化鋅納米線，用STM移動控制系統(tǒng)移動硫化鋅納米線；使硫化鋅納米線與安裝在STM套管上的Pt針尖向連接，在Au針尖和Pt針尖之間加一個5-20V的恒定電壓，并通過顯示器監(jiān)控通過它們之間的電流，待硫化鋅納米線和Au針尖之間的形成很好的點接觸后(參見圖1a)，關閉電壓，移動STM使Au針尖上的硫化鋅納米線與Pt針尖分開。形成一根硫化鋅納米線粘在Au電解上的納米線移動探針(參見圖lb)。
(6)在觀察被散射電子像的同時，用STM系統(tǒng)移動步驟(5)所制備的硫化鋅納米線探針端，在Au電極和Pt電極針尖移動到Pt上被移動的納米線附近，在兩電極上加1-50V電壓，使硫化鋅納米線探針和被移動硫化鋅納米線之間產生靜電力(參見圖2a)，然后用STM系統(tǒng)移動硫化鋅納米線探針與被移動硫化鋅納米線相接觸(參見圖2b)，被移動硫化鋅納米線由于靜電引力的作用，被移動的硫化鋅納米線將被粘在硫化鋅納米線探針上，利用STM系統(tǒng)移動硫化鋅納米線探針，移動到我們需要的位置，關閉電壓，被移動的硫化鋅納米線就被放置在需要的位置上，然后利用STM系統(tǒng)移去硫化鋅納米線探針，實現(xiàn)了硫化鋅納米線的精確移動(參見圖2c)。
實施例2
(I)化學合成方法制備硫化鋅納米線和硒化鋅納米線。
(2)將移動端半導體硒化鋅納米線粘到0. 25 0. 35毫米的Au針尖上，并將Au針尖安裝在納米探針套管上；
(3)將被移動硫化鋅納米線粘到0. 25 0. 35毫米的Pt針尖上，并將Pt針尖安裝在STM套管上；
(4)待透射電子顯微鏡樣品室達到真空后，插入STM樣片桿，開啟電子束，觀察被散射電子像，并用STM系統(tǒng)控制移動電解；
(5)在Au針尖上找到一根突出的納米線，用STM移動控制系統(tǒng)移動納米線，將其與Pt針尖相連接，在Au針尖和Pt針尖之間加一個5 20V的恒定電壓，關閉電壓，移動STM使Au針尖上的納米線與Pt針尖分開,形成在Au針尖上的納米線移動探針；
(6)將Au電極和Pt電極針尖移動到Pt上被移動的納米線附近，在兩電極上加I 50V電壓，然后用探針與被移動納米線相接觸，關閉電壓，用STM系統(tǒng)移動探針，將被移動納米線移動到需要的位置，最后將探針移去，實現(xiàn)納米線的精確移動。
實施例3
(I)化學合成方法制備硫化鋅納米線和n型硅半導體納米線。
(2)將移動端硫化鋅納米線粘到0. 25 0. 35毫米的Au針尖上，并將Au針尖安裝在納米探針套管上；
(3)將被移動n型硅半導體納米線粘到0. 25 0. 35毫米的Pt針尖上，并將Pt針尖安裝在STM套管上；
(4)待透射電子顯微鏡樣品室達到真空后，插入STM樣片桿，開啟電子束，觀察被散射電子像，并用STM系統(tǒng)控制移動電解；
(5)在Au針尖上找到一根突出的納米線，用STM移動控制系統(tǒng)移動納米線，將其與Pt針尖相連接，在Au針尖和Pt針尖之間加一個5 20V的恒定電壓，關閉電壓，移動STM使Au針尖上的納米線與Pt針尖分開,形成在Au針尖上的納米線移動探針；
(6)將Au電極和Pt電極針尖移動到Pt上被移動的納米線附近，在兩電極上加I 50V電壓，然后用探針與被移動納米線相接觸，關閉電壓，用STM系統(tǒng)移動探針，將被移動納米線移動到需要的位置，最后將探針移去，實現(xiàn)納米線的精確移動。
實施例4
(I)化學合成方法制備硫化鋅納米線和金納米線。
(2)將移動端硫化鋅納米線粘到0. 25 0. 35毫米的Au針尖上，并將Au針尖安裝在納米探針套管上；
(3)將被移動金納米線粘到0. 25 0. 35毫米的Pt針尖上，并將Pt針尖安裝在STM套管上；
(4)待透射電子顯微鏡樣品室達到真空后，插入STM樣片桿，開啟電子束，觀察被散射電子像，并用STM系統(tǒng)控制移動電解；
(5)在Au針尖上找到一根突出的納米線，用STM移動控制系統(tǒng)移動納米線，將其與Pt針尖相連接，在Au針尖和Pt針尖之間加一個5 20V的恒定電壓，關閉電壓，移動STM使Au針尖上的納米線與Pt針尖分開,形成在Au針尖上的納米線移動探針；
(6)將Au電極和Pt電極針尖移動到Pt上被移動的納米線附近，在兩電極上加I 50V電壓，然后用探針與被移動納米線相接觸，關閉電壓，用STM系統(tǒng)移動探針，將被移動納米線移動到需要的位置，最后將探針移去，實現(xiàn)納米線的精確移動。
權利要求
1.一種采用半導體納米線作為探針精確移動納米線的方法，包括(1)將移動端納米線粘到O.25 O. 35毫米的Au針尖上，并將Au針尖安裝在納米探針套管上；(2)將被移動納米線粘到O.25 O. 35毫米的Pt針尖上，并將Pt針尖安裝在STM套管上；(3)待透射電子顯微鏡樣品室達到真空后，插入STM樣片桿，開啟電子束，觀察被散射電子像，并用STM系統(tǒng)控制移動電解；(4)在Au針尖上找到一根突出的納米線，用STM移動控制系統(tǒng)移動納米線，將其與Pt 針尖相連接，在Au針尖和Pt針尖之間加一個5 20V的恒定電壓，關閉電壓，移動STM使 Au針尖上的納米線與Pt針尖分開,形成在Au針尖上的納米線移動探針；(5MfAu電極和Pt電極針尖移動到Pt上被移動的納米線附近，在兩電極上加I 50V 電壓，然后用探針與被移動納米線相接觸，關閉電壓，用STM系統(tǒng)移動探針，將被移動納米線移動到需要的位置，最后將探針移去，實現(xiàn)納米線的精確移動。
2.根據(jù)權利要求
1所述的一種采用半導體納米線作為探針精確移動納米線的方法，其特征在于步驟(I)中的所述移動端納米線為半導體納米線。
3.根據(jù)權利要求
2所述的一種采用半導體納米線作為探針精確移動納米線的方法，其特征在于所述半導體納米線為硫化鋅納米線或硒化鋅納米線。
4.根據(jù)權利要求
1所述的一種采用半導體納米線作為探針精確移動納米線的方法，其特征在于步驟(2)中的所述被移動納米線為半導體納米線或金屬納米線。
5.根據(jù)權利要求
4所述的一種采用半導體納米線作為探針精確移動納米線的方法，其特征在于所述半導體納米線為硫化鋅納米線或η型硅半導體納米線，金屬納米線為金納米線。
6.根據(jù)權利要求
1所述的一種采用半導體納米線作為探針精確移動納米線的方法，其特征在于該方法是通過安裝在透射電子顯微鏡中的STM系統(tǒng)來操縱的。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種采用半導體納米線作為探針精確移動納米線的方法，包括在真空系統(tǒng)中，制備半導體納米線探針，在半導體納米線移動探針和被移動線之間施加1～50V的電壓，通過安裝在透視電子顯微鏡中的STM系統(tǒng)讓兩個納米材料接觸，利用它們之間的靜電吸引力，使被移動的納米線移動到指定位置。該方法簡單實現(xiàn)對納米材料的三維空間操縱，能方便利用納米材料構建納米器件，并對納米器件的性能進行評估，對于設計和構建新型納米元器件、納米器件的研究和應用都具有非常重要的意義。
文檔編號G01Q10/04GKCN101949957SQ201010278161
公開日2013年4月17日 申請日期2010年9月10日
發(fā)明者胡俊青, 鄒儒佳, 張振宇, 于利, 田啟威, 吳江紅 申請人:東華大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (7),