专利名称：面向ZnO压电传感器制造的介电泳装配方法
技术领域：
本发明涉及纳米操作领域，具体地说是一种面向ZnO压电传感器制造的介电泳装配方法。
背景技术：
氧化锌(Znic oxide，缩写SiO)拥有半导体、光电、压电、气敏、透明导电和对人体无害等诸多优良特性，是一种重要的宽禁带半导体功能材料。ZnO薄膜传感器是现阶段纳米科技研究的热点之一，其具有高灵敏度、高选择性、高响应速度、小体积、低能耗等优点。一维ZnO纳米材料有优越的电子输运特性和良好的压电效应特性，将纳米线作为敏感元件，在纳米线表面受到外力的作用下时会发生机械变形，由于ZNO压电效应而产生表面电荷，测量电荷电势的大小可准确辨别受到外力的大小。纳米材料的精确定位、操控和组装技术是纳米器件制作的一个共性难题。采用一般的“由下至上”方法制作一维纳米器件，由于纳米材料随机分布在衬底表面，给后续器件加工带来很大的困难。实现单根和多根纳米线的精确定位、操控和组装，达到规则排列的目的是制作纳米器件必须解决的技术难题，也是纳米技术规模化、商业化应用的关键技术之
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发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种面向ZnO薄膜压电传感器制造的介电泳装配技术。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为
一种面向ZnO压电传感器制造的介电泳装配方法，利用ZnO纳米线作为敏感元件，利用ZnO纳米线表面受到外力的作用下时会发生机械变形，形成压电效应而产生表面电荷， 通过测量电荷电势的大小准确辨别受到外力的大小，利用介电泳技术实现单根和多根SiO 纳米线准确装配到源极和漏极之间。所述ZnO经预处理；所述预处理方法为将酒精分析纯溶液与ZnO混合，经超声振荡和脉冲后，实现ZnO有效分散，即完成预处理；
所述酒精溶液为99. 9%的分析纯溶液；所述ZnO与酒精分析纯溶液质量比为1000 1100 1 ；
所述预处理方法的具体步骤为将经混合好的ZnO酒精溶液放入超声波振荡器中超声 60-90分钟，加热到30摄氏度，然后取出静止1小时后得到均勻半透明溶液，待用； 所述超声波振荡频率为2MHz，峰峰值电压幅度为10V，电泳持续时间为5秒。在利用介电泳装配ZnO过程中，电场所需的交变电压信号及频率通过探针施加，
3电泳参数如电压、频率、持续时间等都可根据实验情况来调节与监控。在进行介电泳操作时，采用微量移液器取2微升预处理后的ZnO溶液，滴定到微电极间隙后，立即对该电极施加正弦交流信号，其频率为1MHz，峰峰值电压为10VP_P。本发明具有如下优点本发明采用介电泳技术，解决了 ZnO基纳米器件有效装配效率低的难题，具有不破坏ZnO本身物理、化学性质的特点，根据ZnO独特的物理化学特性， 可测出各种力的微小变化；采用介电泳方法具有很高的可操作性与可重复性，为ZnO压电传感器的制造提供了新的可行技术途径。
图1为本发明ZnO压电传感器基本结构图2为本发明ZnO在电场中受介电泳力驱动原理图； 图3为本发明ZnO经介电泳装配后定向排列在基片上的照片。
具体实施例方式本发明的ZnO压电传感器基本结构如图1所示；
图2为本发明ZnO在电场中受介电泳力驱动原理图；其原理为在一定频率的空间非均勻电场作用下，ZnO会被极化而两端出现大小相等但符号相反的电荷，形成偶极子，由于两极所在位置的电场强度不同，造成粒子两端的受力不相等，从而在正电场力的作用下沿着电场强度增大的方向迁移。实施例1 具体过程为
1.制备分散混合溶液将ZnO与纯度为99.9%以上的酒精溶液质量精确配比为1000 1混合；
2.采用超声波辅助分散将ZnO与酒精混合溶液放入试管中，并放入超声波振荡器中超声60分钟，超声波振荡频率为2MHz，峰峰值电压幅度为10V，电泳持续时间为5秒；加热到30摄氏度，而后取出静止1小时后得到均勻半透明溶液，待用；
3.实验过程在利用介电泳装配ZnO过程中，电场所需的交变电压信号通过探针施加， 电泳参数如电压、频率、持续时间等都可根据实验情况来调节与监控。在进行介电泳操作时，采用微量移液器取2微升预处理后的ZnO溶液，滴定到微电极间隙后，立即对该电极施加正弦交流信号，其频率为1MHz，峰峰值电压为10VP_P。实施例2 具体过程为
1.制备分散混合溶液将ZnO与纯度为99.9%以上的酒精溶液质量精确配比为1100 1混合；
2.采用超声波辅助分散将ZnO与酒精混合溶液放入试管中，并放入超声波振荡器中超声90分钟，超声波振荡频率为2MHz，峰峰值电压幅度为10V，电泳持续时间为5秒；加热到30摄氏度，而后取出静止1小时后得到均勻半透明溶液，待用；
3.实验过程在利用介电泳装配ZnO过程中，电场所需的交变电压信号通过探针施加，电泳参数如电压、频率、持续时间等都可根据实验情况来调节与监控。在进行介电泳操作时，采用微量移液器取2微升预处理后的ZnO溶液，滴定到微电极间隙后，立即对该电极施加正弦交流信号，其频率为1MHz，峰峰值电压为10VP_P。 图3为本发明ZnO经介电泳装配后定向排列在基片上的照片；从图中装配结果可以看出，ZnO整齐排列在电极间及电极上，说明介电泳在电场中对ZnO具有很强的驱动和排列能力。
权利要求
1.一种面向ZnO压电传感器制造的介电泳装配方法，其特征在于利用ZnO纳米线作为敏感元件，利用ZnO纳米线表面受到外力的作用下时会发生机械变形，形成压电效应而产生表面电荷，通过测量电荷电势的大小准确辨别受到外力的大小，利用介电泳技术实现单根和多根ZnO纳米线准确装配到源极和漏极之间。
2.按权利要求1所述的面向ZnO压电传感器制造的介电泳装配方法，其特征在于 所述ZnO经预处理；所述预处理方法为将酒精分析纯溶液与ZnO混合，经超声振荡和脉冲后，实现ZnO有效分散，即完成预处理。
3.按权利要求2所述的面向ZnO压电传感器制造的介电泳装配方法，其特征在于所述酒精溶液为99. 9%的分析纯溶液；所述ZnO与酒精分析纯溶液质量比为1000 1100 :1。
4.按权利要求2所述的面向ZnO压电传感器制造的介电泳装配方法，其特征在于所述预处理方法的具体步骤为将经混合好的ZnO酒精溶液放入超声波振荡器中超声60-90 分钟，加热到30摄氏度，然后取出静止1小时后得到均勻半透明溶液，待用。
5.按权利要求4所述的面向ZnO压电传感器制造的介电泳装配方法，其特征在于所述超声波振荡频率为2MHz，峰峰值电压幅度为10V，电泳持续时间为5秒。
6.按权利要求1所述的面向ZnO压电传感器制造的介电泳装配方法，其特征在于在利用介电泳装配ZnO过程中，电场所需的交变电压信号及频率通过探针施加，电泳参数如电压、频率、持续时间等都可根据实验情况来调节与监控；在进行介电泳操作时，采用微量移液器取2微升预处理后的ZnO溶液，滴定到微电极间隙后，立即对该电极施加正弦交流信号，其频率为1MHz，峰峰值电压为lOVp-p。
全文摘要
本发明涉及纳米操作领域，公开一种面向ZnO压电传感器制造的介电泳装配方法。将酒精分析纯溶液与ZnO混合，经超声振荡和脉冲后，实现ZnO有效分散，即完成预处理。再利用介电泳技术实现对ZnO在微电极上的有效可控装配。本发明提出的方法，对ZnO所具有的物理、化学性质不会产生任何破坏，可操作性与可重复性强，为ZnO压电传感器的制造提供了新的可行技术途径。
文档编号H01L41/22GK102485641SQ20101057471
公开日2012年6月6日 申请日期2010年12月6日 优先权日2010年12月6日
发明者田孝军, 董再励, 许可 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所