[发明专利]面向ZnO压电传感器制造的介电泳装配方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及纳米操作领域，具体地说是一种面向ZnO压电传感器制造的介电泳装配方法。

背景技术

氧化锌（Znic oxide，缩写ZnO）拥有半导体、光电、压电、气敏、透明导电和对人体无害等诸多优良特性，是一种重要的宽禁带半导体功能材料。ZnO薄膜传感器是现阶段纳米科技研究的热点之一，其具有高灵敏度、高选择性、高响应速度、小体积、低能耗等优点。

一维ZnO纳米材料有优越的电子输运特性和良好的压电效应特性，将纳米线作为敏感元件，在纳米线表面受到外力的作用下时会发生机械变形，由于ZNO压电效应而产生表面电荷，测量电荷电势的大小可准确辨别受到外力的大小。

纳米材料的精确定位、操控和组装技术是纳米器件制作的一个共性难题。采用一般的“由下至上”方法制作一维纳米器件，由于纳米材料随机分布在衬底表面，给后续器件加工带来很大的困难。实现单根和多根纳米线的精确定位、操控和组装，达到规则排列的目的是制作纳米器件必须解决的技术难题，也是纳米技术规模化、商业化应用的关键技术之一。

 

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种面向ZnO薄膜压电传感器制造的介电泳装配技术。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种面向ZnO压电传感器制造的介电泳装配方法,利用ZnO纳米线作为敏感元件，利用ZnO纳米线表面受到外力的作用下时会发生机械变形，形成压电效应而产生表面电荷，通过测量电荷电势的大小准确辨别受到外力的大小，利用介电泳技术实现单根和多根ZnO纳米线准确装配到源极和漏极之间。

所述ZnO经预处理；所述预处理方法为：将酒精分析纯溶液与ZnO混合，经超声振荡和脉冲后，实现ZnO有效分散，即完成预处理；

所述酒精溶液为99.9%的分析纯溶液；所述ZnO与酒精分析纯溶液质量比为1000～1100：1；

所述预处理方法的具体步骤为：将经混合好的ZnO酒精溶液放入超声波振荡器中超声60-90分钟，加热到30 摄氏度，然后取出静止1小时后得到均匀半透明溶液，待用；

所述超声波振荡频率为2MHz，峰峰值电压幅度为10V，电泳持续时间为5秒。

在利用介电泳装配ZnO过程中，电场所需的交变电压信号及频率通过探针施加，电泳参数如电压、频率、持续时间等都可根据实验情况来调节与监控。在进行介电泳操作时，采用微量移液器取2微升预处理后的ZnO溶液，滴定到微电极间隙后，立即对该电极施加正弦交流信号,其频率为1MHz,峰峰值电压为10V_p-p。

本发明具有如下优点：本发明采用介电泳技术，解决了ZnO基纳米器件有效装配效率低的难题，具有不破坏ZnO本身物理、化学性质的特点，根据ZnO独特的物理化学特性，可测出各种力的微小变化；采用介电泳方法具有很高的可操作性与可重复性，为ZnO压电传感器的制造提供了新的可行技术途径。

 

附图说明

图1为本发明ZnO压电传感器基本结构图；

图2为本发明ZnO在电场中受介电泳力驱动原理图； 

图3 为本发明ZnO经介电泳装配后定向排列在基片上的照片。

具体实施方式

本发明的ZnO压电传感器基本结构如图1所示；

图2为本发明ZnO在电场中受介电泳力驱动原理图；其原理为：在一定频率的空间非均匀电场作用下，ZnO会被极化而两端出现大小相等但符号相反的电荷，形成偶极子，由于两极所在位置的电场强度不同，造成粒子两端的受力不相等，从而在正电场力的作用下沿着电场强度增大的方向迁移。

    实施例1

具体过程为：

1.制备分散混合溶液：将ZnO与纯度为99.9%以上的酒精溶液质量精确配比为1000：1混合;

2.采用超声波辅助分散：将ZnO与酒精混合溶液放入试管中，并放入超声波振荡器中超声60分钟，超声波振荡频率为2MHz，峰峰值电压幅度为10V，电泳持续时间为5秒；加热到30 摄氏度，而后取出静止1小时后得到均匀半透明溶液，待用;