1.铌酸钾钠纳米棒阵列的图形化生长的操作方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1,金属阻挡层的制备:
将钛酸锶衬底经过清洗烘干后,在其上采用光刻溅射法制作出铬/金的金属阻挡层,未阻挡区域为多个正方形的触点区域,各个触点区域的大小为200*200μm,各触点相邻边之间的距离为100μm;
步骤2,铌酸钾钠纳米棒阵列的图形化生长:
采用传统水热合成工艺,用氢氧化钾、氢氧化钠,五氧化二铌在高温高压下水热合成铌酸钾钠纳米棒阵列,首先将聚四氟乙烯内胆和搅拌磁子清洗干净之后烘干,将磁子放在内胆中,然后按照摩尔量比称取20-30份的koh和8-9份naoh到聚四氟乙烯内胆中,加入100-150份的去离子水,放在磁力搅拌机上搅拌10-25min,待koh和naoh完全溶解之后且热量释放完全后称取0.8-1.2份的nb2o5于碱液中继续搅拌45min-2h,待搅拌结束之后,将磁子取出,然后将镀上金属阻挡层的sto衬底放在支架上使衬底距离底面10-20mm,然后将支架和衬底一起放入搅拌均匀的溶液中,再加入30-100份的去离子水,之后将内胆置于反应釜中并密封,在170℃-200℃温度条件下反应3h以上后将反应釜取出,自然冷却至室温;然后将sto衬底取出并冲洗表面,其中金属阻挡层因高温高压之后与sto表面连接不再紧密,从而可以被冲洗掉,于是得到表面生长了图形化knn阵列的样品。
2.根据权利要求1所述的铌酸钾钠纳米棒阵列的图形化生长的操作方法,其特征在于,所述步骤1包括如下步骤:
1)长宽均为5mm,厚度为0.5mm的sto衬底依次放在丙酮、酒精、去离子水中常温下各超声15min,超声完后倒掉最后的去离子水,用氮气吹干后放入烘箱中70℃烘干30min,放入干净的培养皿中保存;
2)光刻工艺:取洗净后的sto衬底放入乙醇中浸数秒后,用氮气吹干后放在烘台上烘烤5min,取下后冷却5min,在匀胶机上涂上光刻胶,其中匀胶机转速为先以600rpm转6s再以3000rpm转30s,涂完胶后在烘台上烘烤120s,取下再冷却5min左右,再取提前设计好的电极掩膜板在光刻机上曝光3s,其各个触点区域的大小为200*200μm,各触点相邻边之间的距离为100μm,曝光完后再在烘台上烘烤90s,然后冷却3min左右,再在无掩膜板的情况下在光刻机上曝光10s,最后在显影液中显影60s,观察以显影完全后再过显10s为原则,取出后用去离子水冲洗氮气吹干后再在烘台上坚膜120s;
3)溅射工艺:取前面做过光刻的基片在ar气氛与80w溅射功率的条件下采用直流磁控溅射工艺在表面先溅射15s铬再溅射45s的金;
4)光刻胶的剥离:取溅射后的基片浸泡在丙酮中,并在超声机中进行超声去除掉光刻胶以及光刻胶上的一层铬/金,没有光刻胶的部分就保留下来形成金属阻挡层。
3.一种采用铌酸钾钠纳米棒阵列的自供电压力分布式传感器件的制作方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1,金属阻挡层的制备:
将钛酸锶衬底经过清洗烘干后,在其上采用光刻溅射法制作出铬/金的金属阻挡层,未阻挡区域为多个正方形的触点区域,各个触点区域的大小为200*200μm,各触点相邻边之间的距离为100μm;
步骤2,铌酸钾钠纳米棒阵列的图形化生长:
采用传统水热合成工艺,用氢氧化钾、氢氧化钠,五氧化二铌在高温高压下水热合成铌酸钾钠纳米棒阵列,首先将聚四氟乙烯内胆和搅拌磁子清洗干净之后烘干,将磁子放在内胆中,然后按照摩尔量比称取20-30份的koh和8-9份naoh到聚四氟乙烯内胆中,加入100-150份的去离子水,放在磁力搅拌机上搅拌10-25min,待koh和naoh完全溶解之后且热量释放完全后称取0.8-1.2份的nb2o5于碱液中继续搅拌45min-2h,待搅拌结束之后,将磁子取出,然后将镀上金属阻挡层的sto衬底放在支架上使衬底距离底面10-20mm,然后将支架和衬底一起放入搅拌均匀的溶液中,再加入30-100份的去离子水,之后将内胆置于反应釜中并密封,在170℃-200℃温度条件下反应3h以上后将反应釜取出,自然冷却至室温;然后将sto衬底取出并冲洗表面,其中金属阻挡层因高温高压之后与sto表面连接不再紧密,从而可以被冲洗掉,于是得到表面生长了图形化knn阵列的样品;
步骤3,上电极的制备:
将步骤2所得的样品放置在旋涂仪上后旋涂覆盖一层pmma将knn纳米棒包裹起来,将包覆了pmma的样品放在溅射的样品托上,然后盖上提前设计好的电极图形的溅射掩膜版,在显微镜下将掩膜版的图形与图形化的knn阵列对齐固定,然后进行磁控溅射,溅射完后拿掉掩膜版得到所需要的基于图形化无铅压电纳米棒阵列的压力分布式传感器;
步骤4,测试系统组装:
将步骤3中所得的压力分布式传感器件中九个上电极点分别用银浆和金线引出来并接在多通道数据采集卡上,并用同样的方法在sto背面接线至数据采集卡的地线,用数据采集卡接至电脑上,来同时监测九个触点的电压信号从而达到压力分布的探测,测试的压电电压数据通过labview软件实时的显示并记录在电脑上。
4.根据权利要求3所述的采用铌酸钾钠纳米棒阵列的自供电压力分布式传感器件的制作方法,其特征在于:步骤3中,将所得的样品放置在旋涂仪上后旋涂覆盖一层pmma,具体步骤包括:将所得的样品放置在旋涂仪上后,取2μl5%的pmma溶液滴在样品上,静置8分钟,然后匀胶机以500rpm转10s再以1500rpm转30s,后以70℃烘干10min,使样品上包覆一层pmma。