[发明专利]一种悬空碳纳米管阵列及其制备方法

说明书

本发明公开了一种悬空碳纳米管阵列及其制备方法。该制备方法包括：制备碳纳米管网状薄膜；在基底上制备多个沿第一方向延伸的沟槽；将碳纳米管网状薄膜放置于基底设置有沟槽的一侧；采用激光光束辐照沟槽上的碳纳米管网薄膜，以形成悬空碳纳米管阵列；其中，沿第一方向，激光光束的脉冲频率为第一预设值；沿垂直于第一方向，激光光束的脉冲频率为第二预设值；第一预设值大于所述第二预设值。本发明实施例提供的悬空碳纳米管阵列的制备方法，通过在沿沟槽的延伸方向施加脉冲频率相对较高的激光光束，并在沿垂直于沟槽的延伸方向施加脉冲频率相对较低的激光光束，可以保留部分沿垂直于沟槽的延伸方向的碳纳米管，得到全碳结构的悬空碳纳米管阵列。

技术领域

本发明实施例涉及碳纳米管器件加工技术领域，尤其涉及一种悬空碳纳米管阵列及其制备方法。

背景技术

碳纳米管具有优异的机械强度以及良好的导热性和导电性，可以广泛应用于微纳器件；悬空的碳纳米管阵列器件在高灵敏度质量传感、气体传感、纳机电、逻辑电路等领域应用前景广阔。

目前，常见的制备悬空碳纳米管的方法主要两种。一种是首先利用光刻等工艺制备出两个电极，然后在两个电极的上方沉积形成悬空的碳纳米管。然而，采用这种方法形成的悬空碳纳米管，碳纳米管与两端的电极处往往接触不牢固，容易造成碳纳米管松弛，在碳纳米管阵列器件工作时，碳纳米管本身的振动会影响碳纳米管阵列器件的响应特性。

另一种方法是，在基底上先生长碳纳米管阵列，利用光刻和刻蚀的方法形成电极，再从基底的另一侧将碳纳米管底部的基底刻蚀掉，从而形成悬空的碳纳米管。采用这种方法形成悬空碳纳米管时，需要光刻工艺，光刻工艺需要利用光刻胶形成光刻图案。但是，这种方法容易导致光刻胶与碳纳米管接触，在后续的工艺中，碳纳米管上的光刻胶很难彻底清除干净。残留于碳纳米管器件上的光刻胶容易对碳纳米管器件的性能产生影响，并且，该方法在制备悬空碳纳米管时，步骤繁杂，制备效率低下。

发明内容

本发明提供一种悬空碳纳米管阵列及其制备方法，可以得到全碳结构的悬空碳纳米管阵列。

第一方面，本发明实施例提供了一种悬空碳纳米管阵列的制备方法，包括：

制备碳纳米管网状薄膜；

在基底上制备多个沿第一方向延伸的沟槽；

将所述碳纳米管网状薄膜放置于所述基底设置有所述沟槽的一侧；

采用激光光束辐照所述沟槽上的所述碳纳米管网薄膜，以形成悬空碳纳米管阵列；

其中，沿所述第一方向，所述激光光束的脉冲频率为第一预设值；沿垂直于所述第一方向，所述激光光束的脉冲频率为第二预设值；所述第一预设值大于所述第二预设值。

进一步地，所述激光光束为光栅扫描脉冲激光光束。

进一步地，所述第一预设值大于等于1×10⁵Hz，且小于或等于2×10⁶Hz；所述第二预设值大于或等于100Hz，且小于或等于1×10⁴Hz。

进一步地，沿所述第一方向以及垂直于所述第一方向，所述激光光束的脉冲宽度均大于或等于500ns，且小于或等于5000ns。

进一步地，所述制备碳纳米管网状薄膜，包括：

采用气相沉积法、溶液旋涂法或滴涂法制备碳纳米管网状薄膜。

进一步地，所述基底的材料为氧化硅或氧化铪。

进一步地，所述基底包括依次层叠设置的单晶硅层和氧化硅层；所述碳纳米管网状薄膜位于所述氧化硅层远离所述单晶硅层的一侧；

所述沟槽形成于所述氧化硅层中。

进一步地，所述单晶硅层的厚度大于或等于500μm；