专利名称：基于碳纳米管-电极结构的温度传感器芯片的制作方法
技术领域：
本发明涉及纳米器件领域，具体地说是设计一种利用碳纳米管作为温度传感单元 的纳米管传感器芯片结构，实现温度高灵敏度检测。
背景技术：
作为新颖的纳米材料，碳纳米管具有优异的物理化学性质。碳纳米管电阻率会随 温度的变化而改变，是一种理想的制作温度传感器的纳米材料。碳纳米管作为温度传感单 元的前提是将碳纳米管首先装配在微电极之间形成碳纳米管_电极结构。介电泳技术可 以实现碳纳米管的并行操控，而实现介电泳的物理条件是在空间产生非均勻电场，并且保 证碳纳米管装配过程的可控性。综上所述，设计合适的纳米管传感器结构是实现碳纳米管 温度传感器的核心技术之一。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的提出一种利用碳纳米管作为温度传感单元的纳米 管传感器芯片结构。具体方案如下一种碳纳米管_电极结构，包括基底、碳纳米管、电极，所述电极成对设置在基底 上，所述碳纳米管与所述的一对电极间电连接。本发明还公开一种基于碳纳米管-电极结构的温度传感器芯片，包括碳纳米 管-电极结构构成的传感器芯片、划片标记、对准标记、压焊点、识别标记；所述压焊点与所 述碳纳米管_电极结构的电极电连接。所述的每个碳纳米管_电极结构具有3对指状电极对。所述碳纳米管_电极结构的每对电极之间的间距为1微米，指状电极的宽度为10 微米。所述传感器芯片为在2mmX2mm的区域内集成8个碳纳米管-电极结构。本发明原理是碳纳米管具有良好的热导性，并且金属性碳纳米管的电阻会随温度的变化而发生 改变。利用碳纳米管电阻率随温度变化的性质，本专利提出了一种利用碳纳米管作为温度 传感单元的具有低能耗、高灵敏度的传感器芯片结构，并且设计了实现该芯片结构的加工 方法。本发明所提出的传感器芯片结构，可以利用介电泳技术实现碳纳米管在微电极上的 可控装配，从而完成温度传感单元的构建。本发明具有如下优点该传感器芯片在2mmX2mm的区域内集成了 8个独立温度传 感单元，因此具有高的温度检测灵敏度与检测精度。本发明提出的温度传感器芯片结构，可 以采用介电泳技术实现碳纳米管在微电极阵列上的快速装配，从而形成碳纳米管_金属电 极的温度传感单元。
图1为碳纳米管_电极结构示意图；图2为基于碳纳米管_电极的温度传感器芯片结构图；图3为传感器芯片结构图；图4为传感器芯片中的碳纳米管_电极结构放大图。
具体实施例方式如图1所示，本发明的碳纳米管-电极结构，包括基底1、碳纳米管2、电极3，所述 电极3成对设置在基底1上，所述碳纳米管2与所述的一对电极3间电连接。如图2所示，一种基于碳纳米管_电极结构的温度传感器芯片包括碳纳米管_电 极结构构成的传感器芯片8、划片标记4、对准标记5、压焊点6、识别标记7 ；所述压焊点6与 所述碳纳米管_电极结构的电极3电连接。如图4所示，所述的每个碳纳米管_电极结构具有3对指状电极对，所述碳纳米 管-电极结构的每对电极之间的间距㈧为1微米，指状电极的宽度⑶为10微米。如图3所示，所述传感器芯片为在2mmX 2mm的区域内集成8个碳纳米管-电极结 构，尺寸为(a) 0. 75mm ； (b) 2000 μ m ； (c) 2mm ； (d) 9mm ； (e) 10mm。本发明的碳纳米管_电极结构的电极加工方法包括下列步骤(a)清洗硅片；(b) 硅片表面氧化形成IOOnm氧化层；(c)氧化层表面溅射金属，其金属材料的厚度为Cr20nm/ Au30nm ； (d)涂光刻胶、固化光刻胶；(e)光刻，对光刻胶进行曝光并显影；(f)利用干法刻 蚀金属，形成图形结构，除去表面残留的光刻胶；利用介电泳技术实现碳纳米管在电极上装 配，采用质量百分比浓度为0. 01 %碳纳米管溶液(溶剂为乙醇/丙酮)，施加的电压幅值为 10V，频率为IMHz。
权利要求
1.一种碳纳米管-电极结构，其特征在于包括基底、碳纳米管、电极，所述电极成对设 置在基底上，所述碳纳米管与所述的一对电极间电连接。
2.一种基于碳纳米管_电极结构的温度传感器芯片，其特征在于包括碳纳米管_电 极结构构成的传感器芯片、划片标记、对准标记、压焊点、识别标记；所述压焊点与所述碳纳 米管_电极结构的电极电连接。
3.按照权利要求2所述的温度传感器芯片，其特征在于所述的每个碳纳米管_电极 结构具有3对指状电极对。
4.按照权利要求2所述的温度传感器芯片，其特征在于所述碳纳米管_电极结构的 每对电极之间的间距为1微米，指状电极的宽度为10微米。
5.按照权利要求2所述的温度传感器芯片，其特征在于所述传感器芯片为在 2mmX 2mm的区域内集成8个碳纳米管-电极结构。
全文摘要
本发明公开一种基于碳纳米管-电极结构的温度传感器芯片，包括基底、碳纳米管、电极，所述电极成对设置在基底上，所述碳纳米管与所述的一对电极间电连接。碳纳米管具有良好的导热性，并且金属性碳纳米管的电阻率会随温度的变化而发生改变。利用碳纳米管电阻率随温度变化的性质，本专利提出了一种能够利用碳纳米管-电极作为温度传感单元的具有低能耗、高灵敏度的传感器芯片结构，该传感器芯片在2mm×2mm的区域内集成了8个独立温度传感单元。所述温度传感器芯片结构，可以利用介电泳技术实现碳纳米管在微电极阵列上的装配，形成碳纳米管-金属电极的温度传感单元，并最终形成碳纳米管温度传感器。
文档编号G01K7/00GK102109386SQ200910248670
公开日2011年6月29日 申请日期2009年12月23日 优先权日2009年12月23日
发明者于海波, 曲艳丽, 李文荣, 王越超, 田孝军, 董再励 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所