一种微纳米结构材料间的电互连方法

本发明涉及纳米，具体涉及一种微纳米结构材料间的电互连方法。

背景技术：

1、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。

2、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

1、为了解决上述技术问题，本发明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：

2、将待连接的微纳米结构材料组合放入电子束真空室；

3、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；

4、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。

5、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。

6、优选的，微纳米结构材料为：导体或者半导体。

7、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：

8、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。

9、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。

10、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。

11、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。

12、本发明实施例至少具有如下有益效果：

13、本发明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，本发明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。

技术特征：

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：

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方法，其特征在于，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：

5.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，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。

6.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，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。

7.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，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。

技术总结本发明涉及纳米技术领域，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。技术研发人员：杨光红,贾彩虹,王永强,周少敏受保护的技术使用者：河南大学技术研发日：技术公布日：2024/1/14