包含對準的納米結構的電路板的製作方法

2024-02-17 11:14:15

專利名稱：包含對準的納米結構的電路板的製作方法
技術領域：
本發明涉及電路板，更具體涉及包含對準的納米結構的電路板。
背景技術：
近來，對基於納米結構諸如碳納米管和納米線的新器件的關注日益增 加。這些使用納米技術的器件正在用於各種領域例如電子、機械、光學和
生物工程。由於金屬氧化物納米線(例如，ZnO、 ln203、 Fez03等)可具 有比有機導電材料更好的遷移率，所以在柔性電路器件中對作為導電材料 的金屬氧化物納米線受到密切關注。
在電極之間具有由納米線形成的通道的電路情況下，長度短於通道寬 度的納米線可在通道中隨機地分布。當納米線在通道中隨機分布而沒有對 準時，電路的接觸電阻可增加並且電路的電遷移率和導電率可能減小。

發明內容
在一個實施方案中， 一種電路板包括 、在基敗上布置的極性分 子層圖案和非極性分子層圖案、在基&上布置的第一電極和第二電極、以 及布置在極性分子層圖案上並且包括線型納米結構的 一個或更多個通道。 所述一個或更多個通道可促進將第一電極電連接(electrically couple)至 第二電極。
在另一個實施方案中， 一種電路板包括 、在141上布置的非極 性分子層圖案、在基tl上布置的第一電極和第二電極、布置在沒有覆蓋非 極性分子層圖案的基板的暴露區域上並且包含線型納米結構的 一個或更 多個通道。所述一個或更多個通道可促進將第一電極電連接至第二電極。
在另一個實施方案中， 一種製造電路板的方法包括提供M，在基 板上形成具有線型納米結構的一個或更多個通道，和在I^1上形成第一電 極和第二電極並且使得所述一個或更多個通道促進第 一 電極電連接至第 二電極。
6提供發明內容從而以簡化形式引入概念的選擇，所述概念在以下的詳 述中進一步說明。發明內容並非意圖確定要求保護的主題的關鍵特徵或者 必要特徵，也並非意圖用作於幫助確定要求保護的主題的範圍。


圖l是電路板的一個說明性實施方案的透視圖。
圖2是圖1中說明的電路板的平面圖(a)和截面圖(b)。
圖3是用於顯示其中在電路板上的電極之間布置單個線型圖案的情況 (a)和其中在電路板上的電極之間布置一個或更多個線型圖案的情況(b ) 的 一個說明性的實施方案。
圖4是電路板的另一個說明實施方案性的透視圖。
圖5是圖4中說明的電路板的平面圖(a)和截面圖(b)。
圖6是電路板的另一個說明性實施方案的示意圖。
圖7是電路板的又一個說明性實施方案的平面圖(a)和截面圖(b)。
圖8是製造電路板的方法的一個說明性實施方案的流程圖。
圖9是在基板上形成一個或更多個通道的方法的一個說明性實施方案 的流程圖。
圖10是在基仗上形成一個或更多個通道的方法的另一個"^兌明性實施 方案的流程圖。
圖11~16是製造電路板的一個說明性實施方案的平面圖(a)和截面 圖(b)。
圖17~20是製造電路板的另一個說明性實施方案的平面圖(a)和截 面圖(b)。
具體實施例方式
在以下詳細說明中，參考所述附圖，所述附圖構成所述詳細"^兌明的一部分。在附圖中，除非上下文另有說明，否則相同的附圖標記通常表示相 同的元件。在詳細說明、附圖和權利要求中的說明性的實施方案不是意圖
限制。可以採用其它的實施方案，並且可以^t出其它的改變，而沒有脫離 本文提出的主題的精神或範圍。可容易地理解，當前公開的元件，如通常 在本發明中所描述和在附圖中說明的元件，可以以各種不同的結構來布 置、取代、組合和設計，所有這些顯然是可預期的並且構成本公開的部分。 也應理解當 一個元件或層被稱為在另 一個元件或層"上"或"連接至"另 一個 元件或層時，所述元件或層可以是直接在另 一個元件或層上或者直接連接 至另一個元件或層，或也可存在中間元件或層。
圖l是電路板ioo的一個說明性實施方案的透視圖。圖2例如提供電
路板100的平面圖(a)和截面圖(b)。示例性截面圖(b)是沿著示例性 平面圖(a)中的線A-A，截取的。參考圖1和2，電路板100包括 111、第一電極112、第二電極113、極性分子層圖案120、非極性分子層 圖案121和包含線型納米結構114的通道130。基板111可以包括但不限 於以下141:金屬(例如，金、鋁)141、半導體(例如，矽、絕緣體上 矽) 、玻璃J^或者氧化物(例如，Si02) 。
在基板111上布置極性分子層圖案120和非極性分子層圖案121。基 板111的上表面可分為極性分子層圖案120的區域和非極性分子層圖案121 的區域。
在基敗111上布置第一電極112和第二電極113。第一電極112和第二 電極113可以是由例如金屬或摻雜多晶矽所形成的導體。第一電極112和 第二電極113均可具有單層結構或具有金層122和把層123的多層結構， 如圖2所示。
在一個實施方案中，極性分子層圖案120可包括一個或更多個線型圖 案。在一個實施例中，極性分子層圖案120可包括與非極性分子層圖案121 交替布置的一個或更多個線型圖案。所述一個或更多個線型圖案可彼此平 行地布置在第一電極112和第二電極113之間。線型圖案例如可具有各自 的寬度(w )。在極性分子層圖案120的線型圖案之間可以布置非極性分子 層圖案121。線型圖案的寬度(w)可以是例如幾個納米(nm)至幾個微 米(Hm)。使用微製造工藝例如光刻或電子束蝕刻可製造具有這種寬度的 線型圖案。為了使得線型納米結構114在線型圖案的縱向(L)上對準， 例如，可根據線型納米結構114的長度選擇線型圖案的寬度(w)。隨著線型圖案的寬度對線型納米結構114的平均長度的比例變小，可提高線型納 米結構114在線型納米結構114的縱向(L)上對準的可能性。例如，線 型圖案的寬度(w)可以小於線型納米結構114的平均長度的1/2。在某些 實施方案中，在電路板100上形成的線型圖案的寬度可彼此相等或不同。
如圖1和2所示，在一個實施方案中，在極性分子層圖案120的線型 圖案上的線型納米結構114可形成通道130並且將第一電極112電連接或 耦合至第二電極113。線型納米結構114可通過力例如靜電吸引力粘附於 極性分子層圖案120的表面。此外，線型納米結構114可基本上限制在極 性分子層圖案120的一個或更多個線型圖案的內部。基本上限制在一個或 更多個線型圖案內部例如意味著甚至是附著於極性分子層圖案120的線型 納米結構114的個體的一部分也不#^相鄰非極性分子層圖案121的區域， 相反，線型納米結構114的個體幾乎全部位於極性分子層圖案120的一個 或更多個線型圖案的內部。
在一個實施方案中，極性分子層圖案120根據其使用的材料可帶有正 電或負電。當氧化物納米結構用作線型納米結構114的一個實例時，氧化 物納米結構可通常具有正或負的表面電荷-例如，氧化鋅(ZnO)納米線 可具有正的表面電荷，氧化釩(v2o5)納米線可具有負的表面電荷。當在 極性分子圖案120上^供具有正或負的表面電荷的氧化物納米結構時，氧 化物納米結構可通過氧化物納米結構和極性分子層圖案120之間的靜電相 互作用而粘附於極性分子層圖案120的表面。
在一個實施方案中，當基板lll由金形成時，極性分子層圖案120可 以是例如具有包含羧基末端(-COOH/-COO—)的化合物的自組裝單層 (SAM)。在此情況下，極性分子層圖案120可帶有負電荷。具有g末 端的化合物可以是例如16-巰基十六烷基酸(MHA)。在另一個實施方案 中，當基板lll由金形成時，極性分子層圖案120可以是例如具有包含氨 基末端(-NH2/-NH3+)的化合物或2-巰基咪唑(2-MI)的SAM。在此情 況下，極性分子層圖案120可帶有正電。具有JL&末端的化合物可以是例 如半胱胺。在還另一個實施方案中，當基板lll由二氧化矽(Si02)形成 時，極性分子層圖案120可以是例如具有氨丙基三乙ltJJ^烷(APTES) 的SAM。在此情況下，極性分子層圖案120可帶有正電。
非極性分子層圖案121例如可不帶有正或負電，而可以是中性的。因 此，氧化物納米結構可不附著於非極性分子層圖案121。即使當氧化物納米結構附著於非極性分子層圖案121時，但與附著於極性分子層圖案120 的氧化物納米結構相比，附著於非極性分子層圖案121的氧化物納米結構 可相對容易地從非極性分子層圖案121分離。非極性分子層圖案121可以 是例如具有包含甲基末端的化合物的SAM。在一個實施方案中，當J4！ 111由金形成時，用於形成非極性分子層圖案121的適合的材料可以是例 如硫醇化合物如1-十八烷硫醇(ODT )。在另一個實施方案中，當勤Llll 由二氧化矽、矽或鋁形成時，用於形成非極性分子層圖案121的適合的材 料可以是例如矽烷化合物如十八烷基三氯矽烷(OTS )、十八烷基三曱H^ 矽烷(OTMS)或十八烷基三乙氧基矽烷(OTE)。極性分子層圖案120 和非極性分子層圖案121可通過例如蘸筆納米蝕刻(DPN)方法、^t接觸 印刷法(nCP)或光刻法形成。
在一個實施方案中，通道130可包括線型納米結構114。通道130中 的通道例如可在極性分子層圖案120的線型圖案上形成並且可促進第一電 極112電耦合或連接至第二電極113。每個通道130可具有至少一個線型 納米結構114。
如圖所示，線型納米結構114連接至第一電極112和第二電極113。連 接線型納米結構114至第一電極112和第二電極113不限於其中每個線型 納米結構114直接連接至第一電極112和第二電極113的情況。詳細地， 納米結構114的一個線型納米結構的一部分可電連接至第一電極112,納 米結構114的另一個線型納米結構的一部分可電連接至第二電極113， 一 個線型納米結構和另一個線型納米結構可彼此電連接。此外，線型納米結 構114的一個線型納米結構的一部分可電連接至第一電極112，線型納米 結構114的另一個線型納米結構的一部分可電連接至第二電極113, —個 線型納米結構和另一個線型納米結構可通過線型納米結構114的其他一個 線型納米結構來波此電連接。
在一個實施方案中，線型納米結構114可包>^但不限於納米管、納米 線或納米棒。納米管例如可以是碳納米管。納米線和納米棒例如可由各種 材料，包括導電聚合物、氧化釩、氧化銦、氧化鋅、氧化錫、氧化鎘、矽、 鍺、氮化鎵或其組合所形成。
在一個實施方案中，線型納米結構114可在極性分子層圖案120的一 個或更多個線型圖案的縱向L上對準。線型納米結構114在縱向L上的對 準並不表示所有的線型納米結構114在縱向L上對準。線型納米結構114在縱向L上的對準不包括其中線型納米結構114任意布置的情況。線型納 米結構114在縱向L上的對準可表示線型納米結構114在縱向L上有意地 對準。例如，當相對於縱向L具有45度或更小角度的納米結構數目是相 對於縱向L具有超過45度角度的納米結構數目的至少兩倍時，可確定線 型納米結構114在縱向L上對準。當線型納米結構114在縱向L上對準時， 與其中線型納米結構114任意布置的情況相比，第一電極112和第二電極 113之間的電阻可減小。以下將參考圖3對此進行描述。
在一個實施方案中，線型納米結構114可用作用於將第一電極112電 連接至第二電極113的導電線。例如，線型納米結構114可用於DNA傳 感器或電晶體。
電路板100不必包括在基板111中形成的閉合電路。即，電路板100 可包括在^41111上形成的第一電極112、第二電極113、以及電連接第一 和第二電極的線型納米結構114而無閉合電路。
圖3是顯示其中在電路板上電極312和313之間布置單個線型圖案的 情況(a)和其中在電路板上電極312和313之間布置一個或更多個線型圖 案的情況(b)的一個說明性的實施方案。參考圖3的(a)，在一個實施 方案中，在基板(未顯示)上布置極性分子層圖案320和非極性分子層圖 案321。當極性分子層圖案320例如由寬度為(W)的單一線型圖案形成 並且布置在第一電極312和第二電極313之間時，線型納米結構314在極 性分子層圖案320上隨機分布。例如當寬度(W)大於線型納米結構314 的平均長度時，線型納米結構314可能沒有對準。因此，當電子從第一電 極312開始直至電子到達第二電極313時，作為電荷載流子的電子將可能 通過大量的結。上述結指的是在線型納米結構314之間形成的結。隨著結 的數量的增加，在由線型納米結構314形成的通道中的電子遷移率和傳導 率會劣化。
同時，參考圖3(b),在一個實施方案中，在基仗(未顯示)上布置 極性分子層圖案120和非極性分子層圖案121。當在第一電極112和第二 電極113之間布置具有一個或更多個線型圖案的極性分子層圖案120時， 所述一個或更多個線型圖案的寬度小於圖3(a)中的線型圖案的寬度，例 如，在線型圖案上布置的線型納米結構114可在線型圖案的縱向上對準。
在一個實施方案中，如圖3(a)和(b)所示，在第一電極112和第二電極113之間彼此平行地布置具有寬度wl、 w2、 w3和w4的線型圖案， 線型圖案寬度的總和等於或小於在圖3(a)中說明的線型圖案的寬度(即， wl+w2+w3+w4^W， wl w4可彼此相等或不同)。在此情況下，圖3(b) 中顯示的線型圖案可具有比圖3 (a)中顯示的線型圖案相對較窄的寬度。 因此，在一個實施方案中，較窄的線型圖案可導致線型納米結構114沿較 窄的線型圖案更加對準。因此，採用窄的線型圖案，當電子從第一電極112 開始直至電子到達第二電極113時，作為電荷載流子的電子可通過較小數 量的(即較少)的結。由於結的數目減小，例如，在由線型納米結構114 形成的通道中的電子遷移率和導電率可得到改善。
雖然在圖1~4中顯示在電路板上形成四個通道，但是可形成多於或少 於四個通道。例如，可確定通道的數目以保持電極112和113之間的電阻 值在多個通道的情況下小於在單個通道的情況下。在此情況下，多個通道 的寬度的總和可等於或小於單一通道的寬度。
圖4是電路板的另一個說明實施方案性的透視圖。圖5是圖4中說明 的電路板的平面圖(a)和截面圖(b)。截面圖是沿著平面圖中的線A-A， 截取的。參考圖4和5，電路板400包括ljtl411、第一電極412、第二電 極413、非極性分子層圖案421和具有線型納米結構414的通道430。
基板4U可以是金屬(例如，金、鋁)基板、半導體(例如，矽、絕 緣體上矽) 、玻璃J4l或氧化物(例如Si02)基板。在M411上布 置非極性分子層圖案421。
411的上表面可分為基fel 411的暴露區域 和非極性分子層圖案421的區域。即，基板411的暴露區域表示沒有覆蓋 非極性分子層圖案421的區域。
在141 411上布置第一電極412和第二電極413。第一電極412和第 二電極413可以是由例如金屬或者摻雜多晶矽所形成的導體。每個第一電 極412和第二電極413均可具有單層結構或具有如圖5所示的具有金層422 和鈀層423的多層結構。
在一個實施例中，基tl411的暴露區域可包括一個或更多個與非極性 分子層圖案421交替布置的線型圖案。可在第一電極412和第二電極413 之間彼此平行地布置線型圖案。線型圖案例如可具有各自的寬度(w)。例 如，在線型圖案之間可布置非極性分子層圖案421。線型圖案的寬度(w) 可以是例如幾個nm至幾個nm。使用微製造工藝例如光刻或者電子束蝕
12型納米結構414，可才艮據線型納米結構414的長度來選擇線型圖案的寬 度(w)。隨著線型圖案的寬度對線型納米結構414的平均長度的比例變小， 例如，可提高線型納米結構114在每個線型圖案的縱向(L)上對準的可 能性。例如，線型圖案的寬度(w)可以小於線型納米結構414的平均長 度的1/2。在某些實施方案中，在電路板400上形成的線型圖案的寬度可 彼此相等或不同。
如圖4和5所示，在一個實施方案中，在基^4U的暴露區域的線型 圖案上的線型納米結構414形成通道430並且將第一電極412電連接或連 接至第二電極413。線型納米結構414可通過力例如靜電吸引力粘附於基 板411的暴露區域。此外，線型納米結構414可限制在141411的暴露區 域的一個或更多個線型圖案內部。例如，限制在一個或更多個線型圖案內 部意味著即^A附著於基&411的暴露區域的線型納米結構414的每個個 體的一部分也不^相鄰非極性分子層圖案421的區域，相反，線型納米 結構414的每個個體幾乎全部位於一個或更多個線型圖案的內部。
在一個實施方案中，非極性分子層圖案421、多個通道430、線型納米 結構414和電路板400與參考圖1和2描述的非極性分子層圖案121、多 個通道130、線型納米結構114和電路板100基;^目同，因此，為簡單起 見省略其詳述。如上所述，線型納米結構414附著於M 411的暴露區域。 基板411的表面被初始極化，使得141411的表面與極性分子層圖案120 的行為類似。即，線型納米結構414可不附著於非極性分子層圖案421而 附著於基板411的暴露區域，使得線型納米結構414可在暴露區域的每一 個線型圖案的縱向上對準。
通過使線型圖案的寬度變窄，可減小電極412和413之間的電阻值。 如圖4和5所示，例如，具有相對窄的寬度的多個線型圖案可改善線型納 米結構414的對準。即使線型圖案的寬度總和等於單一線型圖案的寬度， 也可減小電極412和413之間的電阻值。例如，可確定多個通道430以保 持電極412和413之間的電阻值在多個通道430的情況下小於在單一通道 的情況下。在此情況下，通道430的寬度的總和可等於或小於單一通道的 寬度。
圖6是電路板600的另一個說明性實施方案的示意圖。和參考圖1和 4描述的電路板100和400相同，電路板600包括電極612和613以及包含線型納米結構614的通道630。通道630可布置在極性分子層圖案620 的一個或更多個線型圖案上或沒有覆蓋非極性分子層圖案621的141 611 的暴露區域的一個或更多個線型圖案上。
在一個實施方案中，電路板600還可包括使得相鄰線型圖案彼此連接 的至少一個另外的線型圖案。參考圖6,在該實施例中，除多個通道630 之外，電路板600還可包括使得相鄰通道彼此連接的至少一個另外的通道 635。所述至少一個另外的通道635可包含線型納米結構614。所述至少一 個另外的通道635可與所述多個通道630的兩個或更多個相鄰通道交叉， 使得至少一個另外的通道635可連接至兩個或更多個相鄰通道。所述多個 通道630的每一個與所述至少一個另外的通道635之間的角度可以是例如 卯度或更小。
在一個實施方案中，連接電極612和613的通道630可包括線型納米 結構614的網絡。當所述多個通道630的某些通道在電i^板600的製造或 操作過程中中斷時，這些缺陷可導致電極612和613之間的電阻增加。然 而，如圖6所示，當存在至少一個另外的通道635時，雖然存在這些缺陷， 但是電流可旁通至電連接到至少一個另外的通道635的另一個相鄰通道。
圖7是電路板的另一個說明性實施方案的平面圖(a)和截面圖(b)。 截面圖是沿著平面圖中的線A-A，截取的。和參考圖1和4描述的電路板 100和400相同，電路板700包括電極712和713以及包含線型納米結構 714的多個通道730。如圖7所示，多個通道730可布置在極性分子層圖案 720上或沒有覆蓋非極性分子層圖案721的Ul 710的暴露區域(未顯示) 上。另外的極性分子層圖案720，和另外的非極性分子層圖案721，布置在多 個通道730上。此外，電連接第一電極712至第二電極713的多個另外的 通道730，可布置在所述另外的極性分子層圖案720，上。所述多個另外的通 道730，和所述多個通道730通過其間布置的所述另外的極性分子層圖案 720，和所述另外的非極性分子層圖案721，來電隔離。為更可靠地電隔離， 絕緣層(未顯示)可布置在所述多個通道730的層與所述另外的極性分子 層圖案720，和所述另外的非極性分子層圖案721，的層之間。所述多個另外 的通道730，包含另外的納米結構714，。
在某些實施方案中，多個另外的通道可具有包含4吏用上述方法的兩個 或更多個堆疊層的多層結構。圖7的電路板700具有在多個另外的通道730' 的每一個中對準的線型納米結構714，，其增加電路^L700的遷移率和導電率。此外，所述多個另外的通道730，是三維形成的，使得可克服由在第一 電極712和第二電極713之間的二維形成的通道所產生的有限空間。
圖8是製造電路板的方法的一個說明性實施方案的流程圖。以框810 開始，在一個實施方案中，提供用於製造電路板的基板。例如，基&可以 是金屬(例如，金、鋁)基板、半導體(例如，矽、絕緣體上矽) 、 玻璃M或氧化物(例如Si02)皿。
在框820中，在一個實施方案中，在基板上形成具有線型納米結構的 多個通道。在此情況下，線型納米結構的組裝可形成通道，並且在基敗上 可形成多個通道。線型納米結構可包括例如納米管、納米線或納米棒。納 米管可以是碳納米管。納米線和納米棒可由包括導電聚合物、氧化釩、氧 化銦、氧化鋅、氧化錫、氧化鎘、矽、鍺、氮化鎵或其組合的各種材料形 成。當在基板上形成電路時，電路板不必包括閉合電路，而是可在皿上 具有第一電極、第二電極和線型納米結構而沒有閉合電路。
在框830中，在一個實施方案中，在基板上形成第一電極和第二電極 以使得通道電連接第一電極電至第二電極。第一電極和第二電極可以是導 體，並且可接觸具有線型納米結構的通道。結果，製造了電路板。
圖9是在基板上形成多個通道的方法的一個說明性實施方案的流程 圖。在框821中，在基板上形成極性分子層圖案和非極性分子層圖案。極 性分子層圖案可形成為以具有多個線型圖案。極性分子層圖案可帶有正或 負電，並因此可吸引具有正或負電荷的線型納米結構。然而，非極性分子 層圖案可不帶有正或負電，而是可以是中性的。
在框822中，在一個實施方案中，線型納米結構在極性分子層圖案中 自組裝以形成多個通道。線型納米結構可在極性分子層圖案的 一個或更多 個線型圖案中自組裝以形成多個通道。線型納米結構的表面可帶有正或負 電，因此線型納米結構可在極性分子層中通過靜電相互作用進行自組裝。 由於線型納米結構沿極性分子層的一個或更多個線型圖案中的線型圖案 形成，所以可形成多個具有線型納米結構的通道。
圖10是在基板上形成多個通道的方法的另一個it明性實施方案的流 程圖。在框823中，在一個實施方案中，在141上形成非極性分子層圖案。 和圖9中描述的極性分子層圖案相同，其中沒有覆蓋非極性分子層圖案的 區域的M的暴露區域可帶有正或負電，並且因此可吸引具有正或負電荷
15的線型納米結構。然而，非極性分子層圖案可不帶有正或負電，而是可以 是中性的。
在框824中，在一個實施方案中，線型納米結構在沒有覆蓋非極性分 子層圖案的基板的暴露區域中進行自組裝，使得形成多個通道。線型納米 結構的表面帶有正或負電，因此線型納米結構可在1^4面的暴露區域中 通過靜電相互作用進行自組裝。由於線型納米結構沿暴露的14^面的一 個或更多個線型圖案形成，所以可形成多個具有線型納米結構的通道。
在另一個實施方案中，當通道通過在框822和824中的線型納米結構 的自組裝形成時，在基板上可另外形成連接彼此鄰近的通道的至少一個另 外的通道。所述至少一個另外的通道參考圖6進行描述。
圖11~16是製造電路板的一個說明性實施方案的平面圖U)和截面 圖(b)。每一個圖的截面圖(b)沿所述平面圖的線A-A，截取。參考圖11, 在一個實施方案中，提供J4111U。各種1^L諸如金屬(例如，金、鋁) 、半導體(例如，矽、絕緣體上矽)^L、玻璃M或氧化物(例如， Si02)基仗可用作基敗llll。
參考圖12,在一個實施方案中，在基板1111上形成極性分子層圖案 1120和非極性分子層圖案1121。極性分子層圖案1120和非極性分子層圖 案1121形成之後，基板1111的上表面可分為極性分子層圖案1120的區域 和非極性分子層圖案1121的區域。極性分子層圖案1120可包括與非極性 分子層圖案1121交替布置的多個線型圖案。在第一電極1112和第二電極 1113之間可彼此平行地布置多個線型圖案。
在一個實施方案中，極性分子層圖案1120根據其使用的材料可帶有正 電或負電。當在極性分子圖案1120上提供作為通常具有表面電荷的納米結 構的一個實施例的氧化物納米結構時，氧化物納米結構通過其與極性分子 層圖案1120之間的靜電相互作用粘附於極性分子層圖案1120的表面。在 一個實施方案中，當14lllll由金形成時，極性分子層圖案1120可以是 例如具有包含g末端(-COOH/-COO-)的化合物的自組裝單層(SAM )。 在此情況下，極性分子層圖案1120可帶有負電。具有g末端的化合物可 以是例如16-巰基十六烷酸(MHA)。在另一個實施方案中，當基板1111 由金形成時，極性分子層圖案1120可以是例如具有包含氨基末端 (-NH2/-NH3+)的化合物的SAM或具有2畫巰基咪哇(2畫MI)的SAM。在此情況下，極性分子層圖案1120可帶有正電。具有M末端的化合物可以 是例如半胱胺。在另一個實施方案中，當基tlllll由二氧化矽(Si02)形 成時，極性分子層圖案1120可以是例如具有氨丙基三乙HJJ^烷(APTES ) 的SAM。在此情況下，極性分子層圖案1120可帶有正電。
在一個實施方案中，非極性分子層圖案1121可不帶有正或負電，而可 以是中性的。因此，氧化物納米結構可不附著於非極性分子層圖案1121。 即使當氧化物納米結構附著於非極性分子層圖案1121時，但與附著於極性 分子層圖案1120的氧化物納米結構相比，附著於非極性分子層圖案1121 的氧化物納米結構可相對容易地從非極性分子層圖案1121分離。非極性分 子層圖案1121可以是例如具有包含曱基末端的化合物的SAM。在一個實 施方案中，當基板llll由金形成時，用於形成非極性分子層圖案1121的 適合的材料可以是硫醇化合物諸如1-十八烷基琉醇(ODT)。在另一個實 施方案中，當基板llll由二氧化矽、矽或鋁形成時，用於形成非極性分子 層圖案1121的適合的材料可以是例如矽烷化合物如十八烷基三氯矽烷 (OTS)、十八烷基三曱氧基珪烷(OTMS)或十八烷基三乙氧基珪烷 (OTE )。極性分子層圖案1120和非極性分子層圖案1121可通過例如蘸筆 納米蝕刻(DPN)方法、^t接觸印刷法(nCP )或光刻法形成。
參考圖13,在一個實施方案中，線型納米結構1114在極性分子層圖 案1120中進行自組裝。在一個實施方案中，如圖14所示，通過在包含線 型納米結構1114的溶液1130中浸漬基^ 1111,可在極性分子層圖案1120 中自組裝線型納米結構1114。在另一個實施方案中，如圖15所示，通過 在包含線型納米結構1114的溶液1130中浸漬基^L 1111並且在溶液1130 和基板1111之間施加偏壓，在極性分子層圖案1120中可自組裝線型納米 結構1H4。在一個實施例中，當在溶液1130和基仗1111之間施加偏壓時， 可以以改善的速度在極性分子層圖案1120中自組裝線型納米結構1114。 例如，當對其中形成帶有負電的極性分子層圖案1120的a 1111施加負 (-)偏壓時，可以以較高的速度在極性分子層圖案1120中自組裝帶有正 電的線型納米結構1114的至少一個納米結構。當對其中形成帶有正電的極 性分子層圖案1120的基板1111施加正(+ )偏壓時，可以以較高的速度在 極性分子層圖案1120中自組裝帶有負電的線型納米結構1114的至少一個 納米結構。
包含線型納米結構1114的溶液1130例如碳納米管可通it^t置碳納米
17管進入1,2-二氯苯並且向其施加超聲波來形成。此外，包含納米線的溶液可通過將納米線放入去離子水或有機溶劑中並且向其施加超聲波來形成。
即使線型納米結構1114本身不是氧化物，它們的表面在空氣中可被氧化然後帶有正電或負電。因此，當J411111浸於包含上述帶電的線型納米結構1114的溶液1130中時，線型納米結構1114可由於極性分子層圖案1120和線型納米結構1114之間的靜電相互作用而吸附到極性分子層圖案1120上。
線型納米結構1114和極性分子層圖案1120之間的靜電相互作用可以是電荷-電荷相互作用或範德華力如偶極驅動力。在一個實施方案中，氧化鋅(ZnO)由於氧空位的存在而顯示出正電荷，4吏得由氧化鋅形成的納米結構可強烈地吸附到帶有負電的極性分子層圖案1120的表面上。在另一個實施方案中，氧化釩(v2o5)顯示出負電荷，使其可吸附到帶有正電的極性分子層圖案1120的表面上。在另一個實施方案中，碳納米管可不僅吸附到帶有正電的極性分子層圖案1120的表面上而且可吸附到帶有負電的極性分子層圖案1120的表面上。
參考圖16，在一個實施方案中，在極性分子層圖案1120上形成第一電極1112和第二電極1113。第一電極1112和第二電極1113可以是導體，並且可以是例如金屬如鋁(Al)、把(Pd)、鈦(Ti)或金(Au)或摻雜多晶矽。第一電極1112和第二電極1113均可具有單層結構或多層結構(例如，Au/Pd或Au/Ti )。如圖16所示，例如，第一電極1112和第二電極1113均可具有多層結構，所述多層結構具有金(Au )層1122和鈀(Pd )層1123。通過例如光刻工藝和剝離(lift-off)工藝可進行第一電極1112和第二電極1113的圖案化。參考圖12~16,在一個實施方案中，形成第一電極1112和第二電極1113之前，將線型納米結構1114附著於極性分子層圖案1120。或者，形成第一電極1112和第二電極1113之後，線型納米結構1114可附著於極性分子層圖案1120。當線型納米結構1114在極性分子層圖案1120中進行自組裝時，線型納米結構1114可在極性分子層圖案1120的線型圖案的縱向(L)上對準。例如，由於線型圖案的寬度wl w4較窄，所以可提高線型納米結構1114在縱向(L)上對準的程度。例如，每一個線型圖案的寬度可小於線型納米結構1114的平均長度的1/2。
圖17~20是製造電路板的另一個說明性實施方案的平面圖(a)和截面圖(b)。每一個圖的截面圖(b)是沿所述平面圖的線A-A，截取的。參考圖17，在一個實施方案中，提供Jjtl 1711。各種M諸如金屬(例如，金、鋁)基板、半導體(例如，矽、絕緣體上矽) 、玻璃141或氧化物(例如，Si02)基&可用作基&1711。
參考圖18,在一個實施方案中，在基板1711上形成非極性分子層圖案1721。參考圖12描述的用於非極性分子層圖案1121的各種材料可用於非極性分子層圖案1721。在基板1711上形成非極性分子層圖案1721過程中，形成非極性分子層圖案1721以暴露g 1711的上表面的一部分，如附圖所示。沒有覆蓋非極性分子層圖案1721的基板1711的暴露區域可包括與非極性分子層圖案1721交替布置的多個線型圖案。可在第 一 電極1712和第二電極1713之間彼此平行地布置線型圖案。
參考圖19，在一個實施方案中，線型納米結構1714在基板1711的暴露區域中進行自組裝。在一個實施方案中，通過將基板17U浸漬到包含線型納米結構1714的溶液1730中可在暴露區域中自組裝線型納米結構1714。在另一個實施方案中，通過將基timi浸入包含線型納米結構1714的溶液1730並且在溶液1730和基仗1711之間施加偏壓，可在暴露區域中自組裝線型納米結構1714。由於這種浸漬類似於圖14和15中所示的那些，所以將省略其詳述。
參考圖20，在一個實施方案中，在U11711上形成第一電極1712和第二電極1713。參考圖16描述的用於第一電極1112和第二電極1113的各種材料可用於第一電極1712和第二電極1713。在附圖中，第一電極1712和第二電極1713均具有金(Au)層1722和鈀(Pd)層1723的多層結構。
參考圖18~20,在一個實施方案中，在形成第一電極1712和第二電極1713之前，將線型納米結構1714附著於基^ 1711的暴露區域。或者，在形成第一電極1712和第二電極1713之後，線型納米結構1714可附著於基板1711的暴露區域。當在暴露區域中自組裝線型納米結構1714時，線型納米結構1714可在暴露區域的線型圖案的縱向(L)上對準。例如，由於線型圖案的寬度wl~w4較窄，所以可提高線型納米結構1714在縱向(L)上對準的程度。例如，每個線型圖案的寬度可小於線型納米結構1714的平均長度的1/2。
在一個實施方案中，線型納米結構1714附著於其中未形成非極性分子層圖案1721的基仗1711的區域。基仗17H的表面被自然極化，使得其可以類似於極性分子層圖案1720起作用。即，線型納米結構1714可不附著於非極性分子層圖案1720而附著於基板1711的暴露區域，並且在暴露區域的線型圖案的縱向上對準。
由上所述，應該理解，為了說明的目的，在本文中已經描述本公開的各種實施方案，並且可做出各種改變而沒有脫離本公開的範圍和精神。因此，本文中公開的各種實施方案並非意圖限制，真正的範圍和精神由所附權利要求所表示。
20
權利要求
1.一種電路板，包括基板；在所述基板上布置的極性分子層圖案和非極性分子層圖案；在所述基板上布置的第一電極和第二電極；和在所述極性分子層圖案上布置的一個或更多個通道，所述一個或更多個通道包含線型納米結構，其中所述一個或更多個通道促進第一電極電連接至第二電極。
2. 根據權利要求l所述的電路板，其中所述極性分子層圖案是具有包含 M末端或氛基末端的化合物的單分子層圖案。
3. 根據權利要求l所述的電路板，其中所述非極性分子層圖案是具有包 含甲基末端的化合物的單分子層圖案。
4. 根據權利要求1所述的電路板，其中所述線型納米結構包括納米管、 納米線或納米棒中的一種。
5. 根據權利要求1所述的電路板，其中所述極性分子層圖案包括與所述 非極性分子層圖案交替布置的 一個或更多個線型圖案。
6. 根據權利要求5所述的電路板，其中所述線型納米結構基本上限制在 所述一個或更多個線型圖案內部。
7. 根據權利要求5所述的電路板，其中所述線型納米結構在所述一個或 更多個線型圖案的縱向上對準。
8. 根據權利要求5所述的電路板，其中所述一個或更多個線型圖案中的 線型圖案的寬度小於所述線型納米結構的平均長度的1/2。
9. 根據權利要求l所述的電路板，其中所述一個或更多個通道包括包含 一定數目的通道的所述一個或更多個通道，所述數目基於保持所述第一電 極和所述第二電極之間的電阻值來確定。
10. 根據權利要求5所述的電路板，還包括包含彼此相鄰的至少兩個線型圖案的所述一個或更多個線型圖案； 用於使所勤目鄰線型圖案彼此連接的至少一個另外的線型圖案；和 在所述至少一個另外的線型圖案上布置的至少一個另外的通道。
11. 根據權利要求1所述的電路板，還包括在所述一個或更多個通道上布置的另外的極性分子層圖案和另外的非 極性分子層圖案；和在所述另外的極性分子層圖案上布置並且使所述第一電極電連接至所 述第二電極的 一個或更多個另外的通道。
12. —種電i^板，包括 狄在所述基板上布置的非極性分子層圖案；在所述基敗上布置的第一電極和第二電極；和布置在沒有由所述非極性分子層圖案覆蓋的所述基板的暴露區域上的 一個或更多個通道，所述一個或更多個通道包含線型納米結構，其中所述一個或更多個通道促進所述第一電極電連接至所述第二電極。
13. 根據權利要求12所述的電路板，其中所述線型納米結構包括納米管、 納米線或納米棒中的一種。
14. 根據權利要求12所述的電路板，其中所述非極性分子層圖案是具有包 含甲基末端的化合物的單分子層圖案。
15. 根據權利要求12所述的電路板，其中沒有由所述非極性分子層圖案覆 蓋的所述基板的暴露區域具有與所述非極性分子層圖案交替布置的一個 或更多個線型圖案。
16. 根據權利要求15所述的電路板，其中所述線型納米結構基本上限制在 所述一個或更多個線型圖案內部。
17. 根據權利要求15所述的電路板，其中所述線型納米結構在所述一個或 更多個線型圖案的縱向上對準。
18. 根據權利要求15所述的電路板，其中所述一個或更多個線型圖案中的 錢型圖案的寬度小於所述線型納米結構的平均長度的1/2。
19. 根據權利要求12所述的電路板，其中所述一個或更多個通道包括包含 一定數目的通道的所述一個或更多個通道，所述數目基於保持所述第一電 極和所述第二電極之間的電阻值來確定。
20. 根據權利要求15所述的電路板，還包括包^^彼此相鄰的至少兩個線型圖案的所述一個或更多個線型圖案； 用於使所勤目鄰線型圖案彼此連接的至少一個另外的線型圖案；和 在所述至少一個另外的線型圖案上布置的至少一個另外的通道。
21. 根據權利要求12所述的電路板，還包括在所述一個或更多個通道上布置的另外的極性分子層圖案和另外的非 極性分子層圖案；和在所述另外的極性分子層圖案上布置並且電連接所述第 一 電極和所述 第二電極的一個或更多個另外的通道。
22. —種製造電路板的方法，包括: 提供絲；在所述基&上形成包含線型納米結構的多個通道；和在所述基板上形成第一電極和第二電極，並且使得所述多個通道促進 所述第一電極電連接至所述第二電極。
23. 根據權利要求22所述的方法，其中所述線型納米結構包括納米管、納 米線或納米棒中的一種。
24. 根據權利要求22所述的方法，其中在所述141上形成包含線型納米結 構的所述多個通道包括在所述基板上形成極性分子層圖案和非極性分子層圖案；和在所述極性分子層圖案中通過自組裝所述線型納米結構形成所述多個 通道。
25. 根據權利要求24所述的方法，其中在所述極性分子層圖案中通過自組 裝所述線型納米結構形成所述多個通道包括在包含所述線型納米結構的 溶液中浸漬所述基板。
26. 根據權利要求25所述的方法，其中在所述極性分子層圖案中通過自組 裝所述線型納米結構形成所述多個通道包括在所述溶液和所述^41之間 施加偏壓。
27. 根據權利要求22所述的方法，其中在所述基敗上形成包含線型納米結 構的所述多個通道包括在所述基板上形成非極性分子層圖案；和通過在沒有由所述非極性分子層圖案覆蓋的所述基板的暴露區域上自 組裝所述線型納米結構形成所述多個通道。
28. 根據權利要求27所述的方法，其中通it4沒有由所述非極性分子層圖 案覆蓋的所述基板的暴露區域上自組裝所述線型納米結構形成所述多個 通道包括在包含所述線型納米結構的溶液中浸漬所述1^L。
29. 根據權利要求28所述的方法，其中通過在沒有由所述非極性分子層圖 案覆蓋的所述基板的暴露區域上自組裝所述線型納米結構形成所述多個 通道包括在所述溶液和所述Jjfel之間施加偏壓。
全文摘要
一種具有對準的納米結構的電路板，包括基板，在基板上布置的極性分子層圖案和非極性分子層圖案；在基板上布置的第一電極和第二電極；以及在極性分子層圖案上布置的並且包含線型納米結構的一個或更多個通道。所述一個或更多個通道促進第一電極電連接至第二電極。
文檔編號H05K1/11GK101662883SQ200810180799
公開日2010年3月3日 申請日期2008年12月5日 優先權日2008年8月26日
發明者李敏百, 洪承焄 申請人:首爾大學校產學協力團