[发明专利]多通道碳纳米管传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种多通道碳纳米管传感器，包括：基片、金属下电极、碳纳米管和金属上电极，其特征在于：基片位于整体结构的最底端，金属下电极位于基片之上，若干根碳纳米管呈垂直分布形成阵列且两端分别与金属下电极和金属上电极相连接形成碳纳米管导电通道，金属下电极、碳纳米管导电通道和金属上电极构成若干个串联单元结构。

2.根据权利要求1所述的多通道碳纳米管传感器，其特征是，所述的金属上电极、金属下电极由Cr、Cu、Au、Ti或Ni中的一种或其合金沉积得到。

3.根据权利要求1所述的多通道碳纳米管传感器，其特征是，所述的碳纳米管为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管或其组合。

4.一种根据权利要求1所述的多通道碳纳米管传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，在基底上构建碳纳米管复合膜，然后进行碳纳米管复合膜的图形化处理；

第二步，碳纳米管复合膜的平整化处理及刻蚀：对碳纳米管复合膜的表面进行研磨处理，然后利用与牺牲层材料对应的刻蚀剂进行刻蚀，

第三步，表面金属化、金属图形化处理：在刻蚀后的碳纳米管复合膜的表面沉积金属，得到金属下电极；

第四步，倒装键合，去除基底：将碳纳米管复合膜结构表面金属化的一面与基片键合，将原先的基底去除，将碳纳米管复合膜结构的未金属化一面露出。

第五步，重复第二步和第三步获得金属上电极，依次去除牺牲层材料、去除图形化留下的光刻胶以及去除金属性碳纳米管，获得多通道碳纳米管传感器。

5.根据权利要求4所述的多通道碳纳米管传感器的制备方法，其特征是，所述的在基底上构建碳纳米管复合膜具体是指采用以下两种方式中的任一一种实现：

1.1)基底上定向生长均匀的碳纳米管阵列，用牺牲层材料填充碳纳米管的间隙，直到高出所有碳纳米管顶端即得到碳纳米管复合膜；

1.2)将碳纳米管进行纯化、分散、切断处理后与牺牲层材料混合均匀后涂覆在基底表面，得到碳纳米管复合膜。

6.根据权利要求4所述的多通道碳纳米管传感器的制备方法，其特征是，所述的碳纳米管复合膜的图形化处理通过以下三种方法中的任一一种实现：

方法一、在使用生长法得到碳纳米管时，通过催化剂的前期图形化处理直接实现碳纳米管阵列的图形化；

方法二、对碳纳米管阵列进行选择性涂覆牺牲层，暴露出来的碳纳米管可以通过反应离子刻蚀法去除；

方法三、在制备碳纳米管复合膜结构之前在基片上先进行图形化，基体表面部分覆盖碳纳米管，最后去除牺牲层材料之后只有存在碳纳米管复合膜结构的地方才会有碳纳米管导电通道露出，达到图形化的目的。

7.根据权利要求4或5或6所述的多通道碳纳米管传感器的制备方法，其特征是，所述的碳纳米管复合膜的厚度为1μm～1mm。

8.根据权利要求4所述的多通道碳纳米管传感器的制备方法，其特征是，第二步中所述的刻蚀的深度为100nm～10μm。

9.根据权利要求4所述的多通道碳纳米管传感器的制备方法，其特征是，所述的金属上电极和金属下电极的厚度为10μm～100μm。

10.根据权利要求4所述的多通道碳纳米管传感器的制备方法，其特征是，所述的去除金属性碳纳米管是指：利用电流冲击将碳纳米管导电通道内的金属性碳纳米管烧除，只留下半导体型的碳纳米管作为敏感元件，将基片上的金属下电极与测试电路的连接。