[发明专利]用于在疏水性材料的表面上提供金属电极的方法

说明书

本发明涉及一种在疏水性材料的表面上制造金属电极的方法。

发明背景

已知疏水性材料展现出的物理特性在电子领域具有优势。例如，石墨烯具有光子的特性为光电子领域做出了巨大的贡献。然而，难以从疏水性材料生产高质量的电子装置。特别难以将电极沉积到纯疏水性材料上。

为制备金属电极，已经做出了如下方法的尝试，该方法包括使得疏水性材料与在溶液中具有金属颗粒的流体的毛细管的一端靠近的步骤。然后通过电喷射离子化（ESI）技术使得流体液滴沉积到材料表面上：通过将一个电极与毛细管端接触，一个电极与疏水性材料的表面接触，从而在电极之间建立电流的方法，使得毛细管端与材料的表面经受非常强的电场。然后在电场的作用下，毛细管的流体中所含的金属颗粒迁移到与材料表面接触的电极。由于电场的量级，金属颗粒以流体液滴剧烈地冲击到材料的表面。在该冲击中，溶剂自然地蒸发到环境空气中，该蒸发会因为气体例如氮气的存在而被激励。

然而，该方法需要磁场，该磁场强大到通过加热引起了毛细管端中的流体的局部蒸发。从而仅留下了金属颗粒，该颗粒阻塞了毛细管端，因此阻碍了液滴的形成。

发明目的

本发明的目的是提供一种在疏水性材料的表面上制造金属电极的方法，该方法可以消除上述缺陷。

发明内容

为了实现该目的，本发明提供了一种在疏水性材料的表面上制造金属电极的方法，该方法包括以下步骤：

使得含流体的毛细管的一端靠近材料表面的区域，所述流体包含溶解在溶剂中的金属颗粒；以及

通过激光辐射的方法照射所述区域从而具有以下作用：引起来自毛细管的流体液滴流动，使得液滴沉积到所述区域上，使得液滴中所含的溶剂发生蒸发，并使得材料表面上的金属颗粒发生退火从而形成电极。

从而激光辐射通过使疏水性材料的局部离子化产生了静电荷。从而在材料所含的带电颗粒与流体的金属颗粒所含的带电颗粒之间发挥静电作用力。这些静电作用力在毛细管端与材料表面之间产生了电场。在电场的作用下，毛细管端处的流体中所含的自由电荷发生移动，从而引起了流体的宏观移动。该现象被称作电渗现象。流体的移动从而引起了毛细管端处液滴的形成和流动。一旦液滴沉积到材料的表面上，激光辐射使得形成了金属电极。

因此毛细管端没有以任何方式经受高电压，从而本发明避免了毛细管端处流体的局部蒸发。

附图简要说明

通过阅读本发明特定的非限制性实施方式的如下描述，可以理解本发明的其他特性和优点。参考附图，其中：

图1所示是实现了本发明方法的运行装置的示意图；以及

图2所示是本发明方法的各个步骤（步骤a、b、c、d）的示意图。

发明详述

参考图1，设计在运行装置中实现本发明的方法，所述运行装置包含对倒置显微镜2进行控制的计算机1，所述显微镜与激光器3连接，所述倒置显微镜2和激光器3形成了固定组件。计算机1还控制了第一机械手4，可以操作该第一机械手4使得毛细管5相对于显微镜2和激光器3在平面中沿着两个平移轴X轴和Y轴以及垂直于平面的平移轴Z轴移动。计算机1还控制了机械手（未示出），可以操作该机械手使得样品6相对于显微镜2和激光器3在平面中沿着两个平移轴X轴和Y轴以及垂直于平面的平移轴Z轴移动。

毛细管5包含流体，该流体含有溶解于溶剂中的金属颗粒，在该实施例中为金颗粒。

样品6具有沉积到合适基材8上的疏水性材料7的第一精细层。在优选的实施方式中，第一层7由石墨烯制得，基材8由硼硅酸盐玻璃制得。在运行装置中，基材8朝向激光器3而第一层7朝向毛细管5。

例如，参考图2的步骤（a），可以通过如下步骤制备样品6。将疏水性材料的厚层10靠着基材8的表面放置。然后将基材8升至高温，从而引起了基材8中的氧化物发生解离。然后通过一个电极与基材8接触，一个电极与厚层10接触的方法使得所述基材8和厚层10经受电场。基材8中的氧化物分离使得基材8变得弱导电性，具体来说，在施加了电场后，该导电性足以在电极之间建立起电流。在电场的作用下，移动离子朝向与基材8接触的电极迁移，留下了带相反电荷的固定离子，从而在基材8和厚层10之间的界面处产生了电荷。当电场施加了一段时间之后，与基材8接触的厚层10的表面与基材8牢固地粘合。

参考图2的步骤（b），其足以消除厚层10的主要部分，从而仅留下与基材8粘合的第一精细层7，从而形成了样品6。