[发明专利]一种利用静电纺丝排列纳米线阵列的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种利用静电纺丝从溶液中组装一维纳米线阵列的方法，属于纳米器件制造和信息传输技术的交叉领域。

背景技术

目前，一维纳米线结构的制备技术已经比较成熟，利用激光烧蚀，化学气相沉积，电弧放电，热剂合成，电化学沉积等制备方法可以得到各种类型的纳米线。在纳米线精细控制制备与基于单根纳米线的器件研究的基础上，将纳米线构建组装成特定功能的宏观器件是半导体纳米线器件化研究的关键步骤，即所谓“自下而上”的器件发展模式。这是纳米线器件走向规模应用的必经之路。对于实现平面内纳米线的排列，已发展了多种方法：LB膜方法、静电纺丝、电场诱导、磁场诱导、流体流动导向、化学/生物分子亲合组装、磁偶选择和压印转移等等。LB膜技术，将有序的纳米线单层膜在水面上形成并转移到基片上，可在较大面积上获得可控、重复、及产生多层次的结构；静电纺丝技术可望制备多种纳米或亚微米尺度的低维材料。通过对喷头、收集电极等部件的设计可获得不同聚合物的共轴复合结构，并实现纳米线在平面上的有序排列。电场诱导仅适合于导电的纳米材料；磁场诱导仅能组装具有磁性的纳米材料，限制了其应用的材料范围。最近，报道一种基于逐层自组装纳米线单元制备三维多功能器件通用的方法。以Ge/Si核壳结构纳米线作为有代表性的例子，组装十层垂直堆跺的纳米线场效应晶体管。通过纳米催化剂导向生长的方法以实现优化的纳米线生长，再采用接触式压印方法直接从纳米线生长的基片向第二块器件基片上转移图形，并结合平面微加工工艺获得器件单元结构。为了精确制作三维结构，纳米线压印和器件制备的方法被重复若干次，每次间隔都淀积绝缘的SiO₂缓冲层，以获得垂直堆跺的电子层。这一加工工艺对于目前报道的各种纳米线材料和器件设计是通用，并且，这一简单和低处理温度需求使得它成为获得高性能且在不同层能实现不同功能的三维集成电路方面的一种理想的方法。但是对于目前溶液中获得的纳米线、纳米带一维的纳米材料的有序排列结构，尤其是大规模的平行排列，目前的研究成果还不成熟，文献报道中也只有微流体模版、LB膜、电场/磁场诱导这几种方法。最近文献报道了利用纳米线的悬浮液滴在已经修饰过的平面内组装纳米线的新方法。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种利用静电纺丝排列纳米线阵列的方法，该方法易于对纳米线进行大规模的平行排列，可用于制备纳电子器件等。

技术方案：本发明利用静电纺丝排列纳米线阵列的方法包括以下步骤：

a.对所制得的纳米线进行预处理，并使其在溶剂中悬浮；

b.对要制得的纤维进行定向处理，并且作为模板；

c.用刀片把吸附在纳米纤维上的半导体纳米线溶液刮均匀，然后再在基底上加润滑剂，通过机械臂拖动纺丝纤维的玻璃片在基底上左右移动，实现吸附在纤维上的半导体纳米线向基底转移。

对所制得的纳米线进行预处理是对纳米线进行疏水或是亲水处理，这样才能使得纳米线很好的分散在溶剂中。

作为模板的纤维先进行定向处理，处理的方法为接收纳米纤维的基片垂直于纺丝的针筒出口作圆周运动。所述的润滑剂为水或有机溶剂。

有益效果：本发明利用静电纺丝从溶液中组装一维纳米线阵列的方法，具有如下的优点；第一本发明的方法所需设备简单、操作便利，第二本发明的方法也适合于制作成本比较低廉的塑料基底器件，第三本发明易于对纳米线进行大规模的平行排列，可用于制备纳电子器件等。

附图说明

图1是本发明流程原理示意图，其中有：刀片1，纳米线溶液2，纳米纤维3，纺丝纤维的玻璃片在硅片上的左右移动方向4，硅片基底5，纳米线6。

具体实施方式

利用静电纺丝从溶液中组装一维纳米线阵列的方法包括以下步骤：(1)利用实验纺丝好的定向纳米纤维作为模板，用刀片把滴加在纳米纤维上的半导体纳米线溶液刮均匀，(2)然后再在基底上加一点润滑剂(如水或有机溶剂)，通过机械臂拖动纺丝纤维的玻璃片在基底上左右来回移动，实现定向吸附在纤维上的半导体纳米线向基底的成功转移(实验示意图见图1)。

本发明利用静电纺丝从溶液中组装一维纳米线阵列的原理如图1所示，利用定向纺丝的纳米纤维(接受纤维的玻片和纺丝的针筒出口垂直，且作圆周转动)作为模板，用刀片把滴加在纳米纤维上的半导体纳米线溶液(如CdS纳米线+表面活性剂SDS超声分散在水和乙醇的混合夜中)刮均匀，然后再在基底上(如硅片)加一点润滑剂(如水或有机溶剂)，通过机械臂拖动纺丝纤维的玻璃片在基底上左右移动，由于纳米线和基底之间的范德华力，而实现吸附在纤维上的半导体纳米线向基底的成功转移。