[发明专利]一种氧化铜桥连纳米线器件及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种氧化铜桥连纳米线器件的制备方法，其特征在于，该器件包括绝缘衬底、沉积在绝缘衬底上的导电叉指电极、附着在导电叉指电极和导电叉指电极所在绝缘衬底表面的氧化铜微米球-纳米线阵列，所述氧化铜微米球-纳米线阵列由多个大小均匀的氧化铜微米球-纳米线有序间隔排列组成，所述氧化铜微米球-纳米线包括半球形的氧化铜微米球和在氧化铜微米球表面呈发散分布的氧化铜纳米线，所述氧化铜微米球的平面与导电叉指电极或导电叉指电极所在绝缘衬底表面相连且直径为5-20μm，相邻氧化铜微米球上的氧化铜纳米线部分处于搭连状态，单个氧化铜微米球上的氧化铜纳米线的数量为100-3500，氧化铜纳米线的直径为20-1000nm、长度为5-50μm，相邻氧化铜微米球之间的中心间距为10-70μm；

制备方法包括以下步骤：

S1、在绝缘衬底上制备导电叉指电极；

S2、在导电叉指电极及导电叉指电极所在的绝缘衬底上制备出尺径5-45μm、间距10-70μm的有序排列的微米孔，在微米孔中依次叠加沉积银薄膜、铜薄膜、银薄膜，其中，铜薄膜的厚度为10-3000nm，银薄膜的厚度为20-4000nm，铜薄膜的厚度占总银-铜-银薄膜总厚度的1-41％，银-铜-银薄膜总厚度大于所述微米孔尺径的3％，制得有序银-铜-银薄膜阵列；

S3、将步骤S2沉积的银-铜-银薄膜阵列在高纯惰性气氛中加热至800-950℃退浸润，得到银-铜合金微米球阵列；

S4、将步骤S3制得的银-铜合金微米球阵列在真空管式炉中加热至银从银-铜合金微米球中全部挥发，真空管式炉的温度为750-950℃、腔体真空度为0.001-10Pa，得到铜微米球阵列；

S5、将步骤S4制得的铜微米球阵列在空气或氧气气氛下加热到350-750℃，保温0.5-30小时，铜微米球表面氧化并生长出氧化铜纳米线，制得氧化铜桥连纳米线器件。

2.根据权利要求1所述一种氧化铜桥连纳米线器件的制备方法，其特征在于，所述导电叉指电极厚度为0.1-0.2μm，指宽10-500μm，指间距10-500μm，叉指长100-5000μm，叉指总宽度100-5000μm。

3.根据权利要求1所述的一种氧化铜桥连纳米线器件的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述绝缘衬底的电阻率高于10¹⁰欧姆·厘米，绝缘衬底厚度为0.2-3mm，软化温度高于1000℃，所述绝缘衬底的材质为石英玻璃、硅-氧化硅复合材料、硅-氮化硅复合材料、氧化铝中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的一种氧化铜桥连纳米线器件的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述导电叉指电极的材质为锡掺杂氧化铟即ITO或氟掺杂氧化锡即FTO，所述导电叉指电极的制备方法如下：在绝缘衬底上通过磁控溅射或者脉冲激光沉积ITO或FTO导电膜，再通过聚焦激光刻蚀掉特定区域的ITO或FTO导电膜，即制得ITO或FTO导电叉指电极；

或者，在绝缘衬底上紧贴掩膜，该掩膜上有贯穿掩膜的指状或梳状的图案，然后利用磁控溅射或脉冲激光在掩膜所在的绝缘衬底上沉积蒸镀ITO或FTO导电膜，去除掩膜，即制得ITO或FTO导电叉指电极。

5.根据权利要求1所述的一种氧化铜桥连纳米线器件的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述在导电叉指电极及导电叉指电极所在的绝缘衬底上制备有序银-铜-银薄膜阵列的具体步骤为：在导电叉指电极及导电叉指电极所在的绝缘衬底上表面紧贴不锈钢或铜或钼的金属掩膜，该金属掩膜厚度为10-100μm、设置有贯穿金属掩膜的有序排列的微米孔，将贴有掩膜的绝缘衬底放入真空腔，依次叠加沉积银薄膜、铜薄膜、银薄膜后，揭去绝缘衬底上的金属掩膜，制得沉积在导电叉指电极和绝缘衬底上的有序银-铜-银薄膜阵列。