一种微纳米结构材料间的电互连方法技术

本发明专利技术涉及纳米技术领域，具体涉及一种微纳米结构材料间的电互连方法。本发明专利技术涉及一种基于空间电势诱导，实现微纳米结构材料间电互连的方法，该方法包括打开电子束，利用电子束和材料表面间的电势差，在材料表面产生低电势点，从而诱导材料表面的荷电原子流向该低电势点，固化为连线结构；控制电子束使连线结构在纳米结构材料间形成连接；本发明专利技术能有效克服现有电互连技术的局限性，为微纳结构的组装、复杂微纳系统及其集成等提供有效的电连接手段。杂微纳系统及其集成等提供有效的电连接手段。杂微纳系统及其集成等提供有效的电连接手段。

【技术实现步骤摘要】
一种微纳米结构材料间的电互连方法


[0001]本专利技术涉及纳米
，具体涉及一种微纳米结构材料间的电互连方法。

技术介绍

[0002]纳米结构材料的电互连是完成纳米结构单元组装、复杂纳米系统及其集成，实现多功能高效率微纳结构产品的基础。因而，纳米材料电连接问题已成为纳米科技领域的研究热点和学科前沿。纳米材料电连接的本质是两种或两种以上的纳米结构材料，其表面原子在外界环境的约束下相互结合并连接的过程；依据纳米结构材料的自身特性，开发了很多互连方法，如低温烧结互连法，利用纳米材料烧结温度远低于块体材料这一特点，在较低温度下把纳米材料烧结互连，表面原子扩散结合为界面，完成低温连接；冷焊互连法指只通过机械压力使纳米颗粒或纳米线等相互接触，通过压力驱动，并在接触界面毛细作用的约束下，表面原子快速扩散弛豫，从而实现冷焊互连；激光辐照法利用表面等离子激元的热效应，加热辐照区域的纳米材料，实现纳米结构材料的接触连接及融合；此外还有液相互连法，利用液相作为纳米材料表面原子的扩散媒介，从而在接触面间形成新的融合界面的生长。
[0003]然而，现有的纳米材料互连方法存在很大的局限性，如低温烧结法，辐照法及液相法的控制精度低，随机性大；在实际操作中，要求纳米材料组合间具有亚纳米级精度的预接触等，而对于间距过大的纳米结构组合，上述几种方法则不能实现电互连的目的；这些问题已成为纳米结构材料组装、多功能微纳米器件开发及纳米系统集成发展的障碍。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种微纳米结构材料间的电互连方法，所采用的技术方案具体如下：
[0005]将待连接的微纳米结构材料组合放入电子束真空室；
[0006]打开电子束，控制电子束焦点位于待连接的微纳米结构材料连接点附近空间，使待连接的微纳米结构材料组合中的一种材料的表面产生低电势点；通过电势能差及表面毛细作用，使荷电原子或原子团流向低电势点；
[0007]控制电子束，使流向低电势点的荷电原子或原子团固化稳定，形成微纳米级的连线，并向纳米结构材料组合中的另一种材料方向生长，直至微纳米级的连线与所述另一种材料形成接触。
[0008]优选的，微纳米结构材料组合由至少两种材料构成，其中，至少有一种材料具有微纳米结构。
[0009]优选的，微纳米结构材料为：导体或者半导体。
[0010]优选的，所述打开电子束，使待连接的微纳米结构材料组合中的一种材料的表面产生低电势点，包括：
[0011]通过电子束焦点和材料表面之间的电势差、电子束的电子隧穿向材料表面而形成
材料表面的低电势点。
[0012]优选的，所述荷电原子或原子团为：通过电子束电离的材料表层的原子或原子团。
[0013]优选的，所述控制电子束为：在程序控制下电子束焦点和材料表面的低电势点之间的相对位置的变化调整过程；所述变化调整过程包括指向另一种材料方向的纵向位置调整和沿横向的往复振荡运动。
[0014]优选的，所述使流向低电势点的荷电原子或原子团固化稳定为：荷电原子或原子团在毛细作用和电子束隧穿电子电流热效应辅助下的键合固化的过程。
[0015]本专利技术实施例至少具有如下有益效果：
[0016]本专利技术相比于现有的低温烧结互连、冷焊互连及光辐射互连等技术，本专利技术利用电子束和材料表面之间的电势差电离材料表层原子或原子团，通过在微纳米结构材料之间生长互连导线，实现微纳结构材料间的电互连。摆脱了现有互连技术所要求的高精确控制及预接触等要求，可望为微纳结构器件单元的组装、复杂微纳系统及其集成等提供有效的电互连手段。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
[0018]图1为本专利技术一个实施例所提供的一种微纳米结构材料间的电互连方法的方法流程图；
[0019]图2为本专利技术一个实施例所提供的微纳米结构材料之间电互连的示意图。
具体实施方式
[0020]为了更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术提出的一种微纳米结构材料间的电互连方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
[0021]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。
[0022]本专利技术实施例提供了一种微纳米结构材料间的电互连方法的具体实施方法，该方法适用于微纳米结构材料的电互连场景。为了解决现有的纳米材料互连方法存在很大的局限性，如低温烧结法，辐照法及液相法的控制精度低，随机性大的技术问题。本专利技术通过电子束的高电势和隧穿电子电流效应，在材料表面上产生低电势点，从而诱导荷电材料原子积聚形成互连导线，以解决上述现有技术的缺陷，为微纳米结构单元的组装、复杂纳米系统及其集成，实现多功能高效率微纳结构产品提供更好的技术支持。
[0023]下面结合附图具体的说明本专利技术所提供的一种微纳米结构材料间的电互连方法的具体方案。
[0024]请参阅图1，其示出了本专利技术一个实施例提供的一种微纳米结构材料间的电互连方法的方法流程图，该方法包括以下步骤：
[0025]步骤S100，将待连接的微纳米结构材料组合放入电子束真空室。
[0026]将待连接的微纳米结构材料组合放入电子束真空室，并对其进行抽真空处理。需要说明的是，抽真空处理是指通过真空系统使真空室的真空度满足电子束的正常工作需求。
[0027]其中，微纳米结构材料组合可由金属材料和半导体材料形成需要互连的组合，如银
‑
氧化锌(Ag
‑
ZnO)、金
‑
氧化锡(Au
‑
SnO2)；也可以是金属材料间的组合，如铝
‑
银(Al
‑
Ag)、金
‑
铂(Au
‑
Pt)、钛
‑
钨(Ti
‑
W)等，或半导体材料间形成的组合，如氧化锌
‑
氧化锡(ZnO
‑
SnO2)、氧化锌
‑
氧化镍(ZnO
‑
NiO)等。
[0028]其中，该微纳米结构材料组合由至少两种材料构成，也即为可由两种或两种以上材料构成。微纳米结构材料组合中至少有一种材料具有微纳米结构，也即微纳米结构材料组合中至少有一种材料是微纳结构材料。其中，微纳米结构材料为导体或者半导体。
[0029]步骤S200，打开电子束，控制电子束焦点位于待本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微纳米结构材料间的电互连方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将待连接的微纳米结构材料组合放入电子束真空室；打开电子束，控制电子束焦点位于待连接的微纳米结构材料连接点附近空间，使待连接的微纳米结构材料组合中的一种材料的表面产生低电势点；通过电势能差及表面毛细作用，使荷电原子或原子团流向低电势点；控制电子束，使流向低电势点的荷电原子或原子团固化稳定，形成微纳米级的连线，并向纳米结构材料组合中的另一种材料方向生长，直至微纳米级的连线与所述另一种材料形成接触。2.根据权利要求1所述的一种微纳米结构材料间的电互连方法，其特征在于，微纳米结构材料组合由至少两种材料构成，其中，至少有一种材料具有微纳米结构。3.根据权利要求1所述的一种微纳米结构材料间的电互连方法，其特征在于，微纳米结构材料为：导体或者半导体。4.根据权利要求1所述的一种微纳米结构材料间的电互连...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨光红，贾彩虹，王永强，周少敏，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：