[发明专利]一种嵌入式跨表面生长三维纳米线螺旋结构的制备方法

说明书

本发明涉及一种嵌入式跨表面生长三维纳米线螺旋结构的制备方法，该方法借助选择性刻蚀和沉积技术，以诱导金属纳米颗粒为引导颗粒，采用热蒸发或EBE方法有效控制引导颗粒的尺寸，采用IPSLS纳米线生长模式制备嵌入式跨表面生长三维纳米线螺旋，三维纳米线螺旋结构与上下两端金属电极形成回路，从而完成有效的电路连接；本发明在形成电流回路后会在螺旋结构内部及附近区域形成高度局域化的磁场，并有效控制尺寸至百纳米级别，可使得仪器的灵敏度和空间分辨率远远优过传统的磁性探测结构，为高速精准的生物磁信号探测提供了重要基础；可与平面微加工工艺兼容，可实现批量化制备，在微纳信息电子、生物医学等领域有很大的应用前景。

技术领域

本发明涉及微纳器件技术领域，具体涉及一种嵌入式跨表面生长三维纳米线螺旋结构的制备方法。

背景技术

在化学和生物学中，磁共振波谱(NMR)和成像(MRI)由于可以在非常局部的范围内获得丰富的信息，而成为研究人员对样品结构分析的常用方法。但目前，该方法的主要限制是对小尺度样品的灵敏度和空间分辨率较低，只有在最大限度地减少噪声的情况下，才可能获得清晰的光谱或图像。如果灵敏度提高10倍，就会使数据处理时间从几天缩减到几分钟，大大提高检测效率。另外，如果MRI分辨率能提高到百纳米级，仪器将可以实现对单个细胞的水平进行功能研究。

而螺旋线在有电流通过的情况下会在线圈内部及导线周围区域形成磁场，将其应用在磁共振仪器上可以大大提高仪器的灵敏度和空间分辨率。

因此，提供一种制备嵌入式跨表面生长三维纳米线螺旋方法，以实现将线圈的尺寸缩小至百纳米级别，并将其应用在磁共振仪器上大大提高仪器的灵敏度和空间分辨率，提高测试结果的准确性，是有必要的。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足之处提供种嵌入式跨表面生长三维纳米线螺旋结构的制备方法，能够克服三维纳米线螺旋定位生长、集成以及在螺旋结构两端进行电学连接的困难，缩小线圈的尺寸。

为了实现上述目的，本申请发明提供如下技术方案：一种嵌入式跨表面生长三维纳米线螺旋结构的制备方法，该方法借助选择性刻蚀和沉积技术，以诱导金属纳米颗粒为引导颗粒，采用热蒸发或EBE方法有效控制引导颗粒的尺寸，采用IPSLS纳米线生长模式制备嵌入式跨表面生长三维纳米线螺旋，将制备的三维纳米线螺旋结构与上下两端金属电极形成回路，从而完成有效的电路连接。

一种嵌入式跨表面生长三维纳米线螺旋结构的制备方法，包括以下步骤：

101、利用光刻技术在衬底的背面进行图案化处理以留出刻蚀区域，用湿法刻蚀工艺对衬底进行剪薄处理，使得未刻蚀高度保留在2-3μm，然后沉积一层高熔点金属材料作为底电极，洗去背部光刻胶；

102、步骤101后，利用光刻技术对衬底的正面进行图案化设计，刻蚀出引导沟道后再进行二次光刻，留下平面圆柱体光刻胶阵列；

103、步骤102后，淀积与底电极同种或不同种高熔点金属层作为顶电极，洗去光刻胶；以上表面高熔点金属层为掩膜，通过刻蚀工艺对硅衬底进行循环刻蚀，可以得到具有侧壁沟道的圆柱阱结构，并对整个衬底进行氧化处理；

104、步骤103后，在衬底上表面高熔点金属层局部区域图案化沉积金属诱导材料，将样品的残胶洗净后转移到PECD腔室中，覆盖一层非晶前驱体层；

105、步骤104后，在合适的条件下，以诱导金属纳米颗粒为金属引导催化颗粒形成催化颗粒区，通过平面纳米线(IPSLS)生长技术即可获得沿着圆柱阱侧壁生长的纳米线螺旋结构；

106、步骤105后，将上下两电极分别与电源正负极进行合适的连接，三维纳米线螺旋结构与上下两端金属电极形成回路，从而完成有效的电路连接，实现电流回路。