专利名称：制造纳米结构的交叉结构的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及制造纳米结构的交叉结构的方法以及包含该纳米结构的 交叉结构的装置。
背景技术：
在过去的数十年间，在a微电子的能力方面已有近乎恒定的指数生
长。Intel Corporation的共建者Gordon E. Moore预测的能够安装在计算 机芯片上的晶体管数目将每18个月将倍增已经证明是正确的，并且电子元 件的尺寸已有显著缩小。然而，由于妨碍当前i殳计在纳米凡变上可靠J4i^ 行的基本物理限制以及经济限制如高的制造成本，所以这些J^H^势不可 能持续i^下一个十年。
近来，纳米技术由于其有克服g技术限制的潜力而已经获得巨大的 关注。例如，已经开发了具有令人感兴趣的电和/或光学性能的基于碳纳米 管和/或纳米线的各种纳米尺度器件。此外，基于纳米结构的交叉结构 (cross-structures)如碳纳米管和纳米线的纳米电子器件(诸如PN 二极 管和发光二极管)已经有报道。然而，大量制造纳米结构的交叉结构是极 其困难的。
发明内容
本发明中公开了用于制造纳米结构的交叉结构的技术。在一个实施方 案中，用于制造纳米结构的交叉结构的方法包括提供衬底，图案化位于 所述衬底上的第一掩模层，将第一纳米结构吸附到其中不存在第一掩模层 的衬底的表面区域上，将第一掩模层从衬底除去，图案化位于其上组装有 第一纳米结构的衬底上的第二掩模层，和在衬底上有效制造纳米结构的交 叉结构的条件下，将第二纳米结构吸附到其中不存在第二掩模层的衬底的 表面区域上。
提供本发明内容部分从而以简化形式引入概念的选择，这些概念在以 下详述中进一步描述。该发明内容部分不是要确认所要求权利的主题的关键特征或者必要特征，也不是用于限制所要求主题的范围。
图1A-1F是说明根据一个实施方案用于制造纳米结构的交叉结构的工 艺的示意图。
图2A-2E是说明根据另 一实施方案通过光刻进行分子图案化的工艺的 示意图。
图3是说明根据另一实施方案用于将纳米结构吸附到衬底上的工艺的 示意图。
具体实施例方式
在以下详述中，参考构成说明书一部分的所述附图。在附图中，除非 上下文另有说明，否则相同的附图标记通常表示相同的元件。在说明书、 附图和权利要求中的说明性的实施方案不是意图限制。可以使用其它的实 施方案，并且可以做出其它的改变，而没有脱离本文所述的主题的精神或 范围。显而易见，当前公开的元件(如通常在本发明中描述和在附图中说 明的)可以以各种不同的结构来布置、取代、结合和设计，所有这些显然 是可预期的并且构成4^^开内容的一部分。
参考图1A-1F，说明用于制造纳米结构的交叉结构的方法的一个实施 方案。如图1A所示，提供其上将组装交叉结构的衬底IIO。举例来说，而 不是限制，衬底110可包括例如金、二氧化硅、玻璃、石英、硅和铝。
然后，如图1B所示，在衬底110的表面上图案化第一掩模层120。在 一个实施方案中，第一掩模层120可包括光刻胶材料。在某些实施方案中， 可以通过常规的光刻方法在衬底110的表面上图案化第一掩模层120，所 述常规的光刻方法可涉及光刻胶旋涂步骤、^/硬-烘烤步骤、使用光掩模 的UV啄光步骤以及除去未掩蔽的光刻胶的显影步骤。除光刻方法之外， 也可使用其它的方法，只要其导致第一掩模层120保留在衬底110上即可， 如图1B所示。用于光刻胶材料的适合的例子包括但不限于AZ5214E、 PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)等。
然后，如图1C所示，将第一纳米结构130吸附到衬底110的表面上。在一个实施方案中，第一纳米结构130可包括碳纳米管。在另一个实施方 案中，第一纳米结构130可包括纳米线。纳米线可包括直径为纳米级别的 任意的导电或半导电的线。
在一个实施方案中，可将利用第一掩模层120图案化的衬底110置于 包含第一纳米结构130的溶液中，其中溶液中的第一纳米结构130可以选 择性地吸附在其中不存在第一掩模层120的衬底110的表面区域上。在另 一实施方案中，包含笫一纳米结构130的溶液可包含浸没在能够容易^L 预定纳米结构的溶剂中的预定纳米结构。以下将通过参考图3更详细地描 述使用纳米结构的溶液来吸附第一纳米结构130的工艺。
然后，如图1D所示，将第一掩模层120从衬底110移除。在一个实 施方案中，可以通过丙酮或任何可用作蚀刻剂的其它溶剂移除第一^^模层 120。第一4^模层120的移除导致在衬底110上组装第一纳米结构130。
然后，如图1E所示，在其上组装有第一纳米结构130的衬底110的表 面上图案化第二掩模层140。可图案化第二掩模层140以留下用于吸附第 二纳米结构150的空间。在一个实施方案中，第二4^模层140可包括光刻 胶层。在另一实施方案中，第二掩模层140可包括疏水分子层。疏水分子 层可提高第二纳米结构150的对准(排列)特性。
在一个实施方案中，通过分子图案化方法可图案化第二4^模层。在一 个实施方案中，分子图案化方法可包括直接分子图案化方法例如蘸笔纳米 光刻技术(dip-pen nanolithography )和微接触印刷法(microcontact printing methods )。在另一实施方案中，可通过光刻方法进行分子图案化 方法。在一个实施方案中，通过光刻的分子图案化可使用常规的微制造设 备。通过参考图2A~2 (E)，以下将更详细地描述通过光刻的分子图案化 工艺的一个实施方案。
如图2A和2B所示，在村底210的表面上图案化光刻胶层220。在一 个实施方案中，可以在95'C的温度下采用短的烘烤时间例如小于10分钟 进行光刻胶图案化。短的烘烤时间允许后续在分子沉积之后将光刻胶层 220完全地移除而在衬底的表面上没有任何残留。
然后，如图2C所示，可用无水物质230漂洗图案化后的衬底。作为非限制性实例，无水物质230可包括无水己烷等。这样的漂洗可除去衬底 上残留的表面水。
然后，如图2D所示，将漂洗的衬底置于包含用于第二掩模层的材料 如自组装单分子层(SAM)的溶液240中。作为非限制性实例，用于SAM 的材料可包括l-十八烷硫醇(ODT)或十八烷基三氯硅烷(OTS)。然后， 可以将用于SAM的材料选择性地沉积到其中不存在光刻胶层220的衬底 的表面区域上，以在衬底210上形成SAM图案250。
然后，如图2E所示，移除光刻胶层220以获得具有SAM图案250的 衬底210。作为非限制性实例，可通过剂诸如丙酮移除光刻胶层220。其中 在光刻胶移除之前存在光刻胶的区域可具有与分子图案化之前的衬底210 的表面的相同状态，而SAM图案250可在其中光刻胶不存在的区域上形 成。在一个实施方案中，SAM图案250可作为如图IE和IF中所示的第 二掩模140。
返回参考图1 ，如图1 F所示，第二纳米结构150吸附到利用第二掩 模140图案化的衬底表面上。在一个实施方案中，第二纳米结构150可包 括碳纳米管。在另一实施方案中，第二纳米结构150可包括纳米线。
在一个实施方案中，可将利用第二4^^层140图案化的衬底110置于 包含第二纳米结构150的溶液中，其中溶液中的第二纳米结构150可以选 择性地吸附到其中不存在第二掩模层140的图案化衬底的表面区域上。在 一个实施方案中，由于表面区域的极性，第二纳米结构150可以自发地吸 附到其中不存在第二掩模层的图案化衬底的表面区域上。第二纳米结构的 吸附可导致形成第一和第二纳米结构的交叉结构，如图1F所示。上述无 分子连接(molecular linker-free)的组装方法允许大量制造纳米结构的交 叉结构。通过参考下图3，以下将更详细地描述使用纳米结构的溶液吸附 第二纳米结构的工艺。
图3 ^:说明用于吸附纳米结构到衬底上的工艺的一个实施方案的示意 图。作为非限制性实例，所述纳米结构可包括纳米线和碳纳米管。如图3 所示，可将具有掩模层320的衬底310置于包含纳米结构330的溶液340 中，其中溶液340中的纳米结构330可以选择性地吸附到其中不存在掩模 层320的衬底310的表面区域上。包含纳米结构330的溶液中的溶剂不溶
7解掩模层320。
在一个实施方案中，可将纳米结构330浸没在能够容易地^t纳米结 构330的溶剂中。作为非限制性实例，在纳米结构330是氧化钒(V2Os) 纳米线的情况下，可使用去离子水作为溶剂，在纳米结构是氧化锌(ZnO) 纳米线的情况下，可以使用乙醇或去离子7jC作为溶剂。作为非限制性实例， 如果纳米结构330是碳纳米管，那么可使用1,2-二氯苯、1,3,4-三氯苯、1，3-二氯苯、二氯乙烷、氯苯等作为溶剂。
纳米结构330吸附到图案化衬底上可取决于各种因素，如纳米结构上 的电荷和范德华相互作用。在一个实施方案中，由于表面区域的极性，纳 米结构330可以自发地吸附到衬底310的表面上。在另一实施方案中，纳 米结构330可吸附到衬底310的表面上，其中可使用电势来进一步提高纳 米结构的吸附。电势可施加于衬底310以控制纳米结构330的吸附的程度 和/或量。
由上所述，应该理解的是，为了说明的目的在本文中已经说明了在此 所公开的各种实施方案，可做出各种改变而没有脱离本公开的范围和精 神。因此，本文中公开的各种实施方案并非意图限制，本发明真正的范围 和精神由所附权利要求来表示。
权利要求
1.一种制造纳米结构的交叉结构的方法，包括提供衬底；图案化在所述衬底上的第一掩模层；将第一纳米结构吸附到其中不存在所述第一掩模层的所述衬底的表面区域上；将所述第一掩模层从所述衬底移除；图案化在其上组装有所述第一纳米结构的所述衬底上的第二掩模层；和在对制造纳米结构的交叉结构有效的条件下，将第二纳米结构吸附到其中不存在所述第二掩模层的所述衬底的表面区域上。
2. 根据权利要求l所述的方法，其中所述第一纳米结构是纳米线。
3. 根据权利要求l所述的方法，其中所述第一纳米结构是碳纳米管。
4. 根据权利要求l所述的方法，其中所述第二纳米结构是纳米线。
5. 根据权利要求l所述的方法，其中所述第二纳米结构是碳纳米管。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中通过光刻法进行所述第一掩模层的图案化。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中所述第一掩模层包含光刻胶材料。
8. 根据权利要求1所述的方法，其中所述第一纳米结构的吸附步骤包括将所述图案化衬底置于包含所述第 一纳米结构的溶液中。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中所述第一纳米结构的吸附步骤还包括对所述村底施加电势。
10. 根据权利要求1所述的方法，其中通过选自光刻法、蘸笔纳米光刻法和微接触印刷法中的分子图案化方法进行所述第二掩模层的图案化。
11. 根据权利要求1所述的方法，其中所述第二掩模层的图案化包括图案化疏水分子层。
12. 根据权利要求1所述的方法，其中所述第二掩模层的图案化包括图案化自组装单分子层。
13. 根据权利要求10所述的方法，其中通过光刻法进行所述第二掩模层的图案化。
14. 根据权利要求13所述的方法，其中所述第二掩模层的图案化包括图案化在其上组装有所述第一纳米结构的所述衬底上的光刻胶层；在有效将第二掩模层沉积到其中不存在所述光刻胶层的所述衬底的表面区域上的条件下，将所述衬底置于包含用于所述第二掩模层的材料的溶液中；和将所述光刻J!^从所述村底移除。
15. 根据权利要求14所述的方法，其中所述第二掩模层的图案化还包括将所述衬底置于所述包含用于第二掩模层的材料的溶液中之前，用无水物质漂洗所述衬底。
16. 根据权利要求14所述的方法，其中利用小于IO分钟的烘烤时间来进行所述光刻胶层的图案化。
17. 根据权利要求14所述的方法，其中所述衬底的放置包括将所述衬底置于包含选自1-十八烷硫醇(ODT)和十八烷基三氯硅烷(OTS)中的化合物的溶液中。
18. 根据权利要求1所述的方法，其中所述第二纳米结构的吸附步骤包括将所述图案化衬底置于包含所述第二纳米结构的溶液中。
19. 根据权利要求18所述的方法，其中所述第二纳米结构的吸附步艰&包括对所述衬底施加电势。
20. —种具有由包括以下步骤的方法所制造的纳米结构的交叉结构的装置提供衬底；图案化在所述衬底上的第 一掩模层；将第 一纳米结构吸附到其中不存在所述第 一掩模层的所述衬底的表面区域上；将所述第 一掩模层从所述衬底移除；图案化在其上组装有所述第 一纳米结构的所述衬底上的第二掩模层；和在对制造纳米结构的交叉结构有效的条件下，将第二纳米结构吸附到其中不存在所述第二掩模层的所述衬底的表面区域上。
全文摘要
本发明提供制造诸如纳米线和碳纳米管的纳米结构的交叉结构的技术。在一个实施方案中，制造纳米结构的交叉结构的方法包括提供衬底，图案化所述衬底上的第一掩模层，将第一纳米结构吸附到其中不存在第一掩模层的衬底的表面区域上，将第一掩模层从衬底移除，图案化其中吸附有第一纳米结构的衬底上的第二掩模层，和在衬底上有效制造纳米结构的交叉结构的条件下，将第二纳米结构吸附到其中不存在第二掩模层的衬底的表面区域上。
文档编号H01L21/00GK101645391SQ20081017261
公开日2010年2月10日 申请日期2008年11月4日 优先权日2008年8月4日
发明者南宫宣, 朴成英, 洪承焄 申请人:首尔大学校产学协力团