(57)【要約】  本発明は、疎水性材料（７）の表面に金属電極を形成する方法を提供する。この方法は、次の工程、即ち、材料（７）の表面領域の近くに、溶媒に溶解された金属粒子を含む流体を含有する毛細管（５）の一端を運ぶ工程、並びに、毛細管からの流体の滴の流れを引き起こす作用、領域上に滴を堆積する作用、滴に含まれる溶媒を気化させる作用、及び電極を形成するために材料表面上の金属粒子を再加熱する作用を有するようにレーザ照射（３）により領域を照射する工程を含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
疎水性材料（７）の表面に金属電極を形成する方法であって、次の工程、即ち、
前記材料（７）の表面領域の近くに、溶媒に溶解された金属粒子を含む流体を含有する毛細管（５）の一端を運ぶ工程、並びに、
前記毛細管からの流体の滴の流れを引き起こす作用、前記領域上に前記滴を堆積させる作用、前記滴に含まれる溶媒を気化させる作用、及び前記電極を形成するために前記材料表面上の前記金属粒子を再加熱する作用を有するように、レーザ照射（３）により前記領域を照射する工程を含む、疎水性材料の表面に金属電極を形成する方法。
【請求項２】
前記材料（７）は、グラフェンである、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記金属粒子は、金粒子である、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記材料（７）は、予め基板（８）に結合されている、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記基板（８）は、ほうけい酸塩ガラスから形成される、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記レーザ照射は、前記材料の領域（７）を照射するために、前記基板（８）を通過する、請求項４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、疎水性材料表面上に金属電極を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
疎水性材料は、電気分野で有利な物理的特徴を示すことが知られている。一例として、グラフェンは、光電分野に非常に貢献する光学的特徴を有している。それにも関わらず、疎水性材料から高品質の電子装置を製造することは困難である。特に、純粋な疎水性材料上に電極を堆積させることは困難である。
【０００３】
溶解した金属粒子を有する流体を含有する毛細管の一端近くに疎水性材料を運ぶ工程を有する方法により金属電極を形成することが提案されている。そして、流体滴が、電子噴霧イオン化技術（ＥＳＩ）により材料表面上に堆積される。毛細管の端及びその材料表面は、毛細管の端に接触する電極、及び疎水性材料の表面に接触する電極により非常に強力な電界がかかるので、電流がこれらの電極間に流れる。毛細管の流体に含有される金属粒子は、電界効果を受けて、材料表面と接触する電極方向に移動する。そして、電界の大きさにより、金属粒子が、材料表面方向の流体滴内に激しく排出される。そして、この排出の間、溶媒は、周囲の大気内に自然に気化し、気化は窒素のようなガスの存在により助長されうる。
【０００４】
それでもなお、この方法は、大変強力な磁場を必要とするため、加熱により、毛細管の端の流体に局所的な気化を生じさせる。金属粒子だけが残り、そして、金属粒子が毛細管の端を閉鎖し、それによって、滴の形成が妨げられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、疎水性材料の表面に金属電極を形成する方法を提供することであり、この方法は、上述した欠点を除去することを可能とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するため、本発明の目的は、疎水性材料の表面に金属電極を形成する方法を提供する。前記方法は、次の工程、即ち、
前記材料の表面領域の近くに、溶媒に溶解された金属粒子を含む流体を含有する毛細管の一端を運ぶ工程、並びに、
前記毛細管からの流体の滴の流れを引き起こす作用、前記領域上に前記滴を堆積する作用、前記滴に含まれる溶媒を気化させる作用、及び前記電極を形成するために前記材料表面上の前記金属粒子をアニールする作用を有するようにレーザ照射により前記領域を照射する工程を含む。
【０００７】
このように、前記レーザ照射は、前記疎水性材料の局所的なイオン化により静電気帯電を生じさせる。よって、静電力が、前記材料内に含有された帯電粒子及び前記流体の前記金属粒子内に含有された帯電粒子間に作用する。これらの静電力は、前記毛細管の端及び前記材料表面間の電界を生じさせる。前記電界の作用下で、前記毛細管の端で前記流体に含有される自由電荷の動きが活性化されて、前記流体の肉眼視可能な動きが生じる。このような現象は、電気浸透現象として知られている。よって、前記流体の動きは、前記毛細管の端で滴を形成し流れを生じさせる。そして、一旦、前記滴が前記材料表面上に堆積すると、前記レーザ照射は、前記電極を形成することができる。
【０００８】
よって、前記毛細管の端が高圧となることは全く無いため、本発明は、前記毛細管の端で前記流体が局所的に気化することを回避する。
【０００９】
本発明の他の特徴や利点は、下記の詳細な説明に開示され、本発明の実施態様に限定されない。参照符号は、添付図面に付されている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の方法を実施する操作装置の概略図である。
【図２ａ】図２ａは、本発明の方法の工程の概略図である。
【図２ｂ】図２ｂは、本発明の方法の工程の概略図である。
【図２ｃ】図２ｃは、本発明の方法の工程の概略図である。
【図２ｄ】図２ｄは、本発明の方法の工程の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１を参照すると、本発明の方法は、倒立顕微鏡２を制御することができるコンピュータ１を具備する操作装置で実施されるように設計されている。その顕微鏡は、レーザ３に結合される。倒立顕微鏡２及びレーザ３は、固定組立品を形成する。また、コンピュータ１は、第１のマニピュレータ４も制御する。第１のマニピュレータ４は、平面内の２つの並進軸Ｘ，Ｙ及び前記平面に垂直な並進軸Ｚに沿って、顕微鏡２及びレーザ３に対する、毛細管５の移動操作を行うことができる。また、コンピュータ１は、（図示しない）マニピュレータ４の制御を行う。マニピュレータ４は、平面内の２つの並進軸Ｘ，Ｙ及び平面に垂直な並進軸Ｚに沿って、顕微鏡２及びレーザ３に対する、サンプル６の移動操作を行う。
【００１２】
毛細管５は、金属粒子を含む流体を含み、本実施態様では金粒子が、溶媒に溶解されている。
【００１３】
サンプル６は、適切な基板８上に堆積された疎水性材料７の第１の薄い層を有する。好ましい実施態様では、第１層７はグラフェンで形成され、基板８は、ほうけい酸塩ガラスで形成される。前記操作装置では、基板８は、レーザ３を向くように整列され、且つ第１層７は、毛細管５を向くように整列される。
【００１４】
一例として、図２（ａ）の工程（ａ）を参照すると、サンプル６は、次のように準備される。疎水性材料１０の厚い層が、基板８の表面に対して設置される。次いで、基板８が高温にされると、基板８の酸化物が解離を生じる。そして、基板８及び厚い層１０は、基板８と接触する電極及び厚い層１０と接触する電極により、電界がかかる。基板８の酸化物分離は、基板８を弱導電性にし、特に、電界適用の下で、電流が電極間で確立されるほどに十分な導電性にする。電界効果の下では、可動イオンが、基板８に接触する電極に向かって移動し、反対に帯電した固定イオンが残る。よって、基板８及び厚い層１０間の界面に電荷が生じる。電界が、所定時間適用された後、基板８に接触する厚い層１０の表面が、基板８に強力に結合する。
【００１５】
図２（ｂ）の工程（ｂ）を参照すると、基板８に結合した第１の薄い層７だけを残すことにより、サンプル６を形成するために、次に、厚い層１０の大部分を除去すれば十分である。
【００１６】
金属電極を堆積する方法は、次のように行われる。図２（ｃ）の工程（ｃ）を参照すると、図１の装置で一旦前記サンプルが設置されると、毛細管５の一端が、第１層７の領域に近づくように移動される。そして、レーザ３が第１層の領域７を照射し、第１層７の局所的なイオン化により静電荷が生じる。従って、静電力が、第１層７の帯電粒子と流体の金属粒子に含有された帯電粒子との間に作用する。これらの静電力は、毛細管５の端と、第１層の領域７との間に電界を生成する。電気浸透により、電界が毛細管５に含まれる流体を動かし、今度は、毛細管の端５に滴９を形成して流れを生じさせる。第１層７の領域上に滴下することにより、滴９は流体の堆積を形成する。
【００１７】
よって、毛細管５に含有される流体は、第１層７に含まれる帯電粒子と流体の金属粒子に含まれる帯電粒子との間に生成される静電力により、及び毛細管５で生成された電気浸透場により、第１層上に簡単な方法で堆積される。滴９の堆積が生じる領域は、毛細管５に対する、サンプル６の移動により規定される。同様に、前記堆積の範囲は、毛細管５により近く、又はより遠くにサンプル６を移動することにより制御される。
【００１８】
図２（ｄ）の工程（ｄ）を参照すると、レーザが基板８を透過して、滴９が堆積した領域を照射する。これにより、前記領域が局所的に加熱される。よって、滴９が加熱されると、滴９に含有される溶媒がしだいに気化され、レーザ３が金粒子を滴９の中心に集中させる。同時に、滴９の加熱は、第１層７の表面上の金属粒子をアニールする。よって、第１層７の表面上に金属電極が形成される。
【００１９】
このように、レーザ照射は、幾つかの役割を行う。
レーザ照射は、疎水性材料を局所的にイオン化することによる静電荷の生成に寄与する。
レーザ照射は、滴に含まれていた溶媒を順次気化を生じさせて、金粒子を集中させる。
レーザ照射は、金粒子をアニールし、金粒子が疎水性材料に結合することを可能にする。
【００２０】
勿論、本発明は、開示した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に規定された発明の範囲を超えない範囲の変更例を対象としてよい。
【００２１】
特に、この実施態様のレーザ３からの照射が第１層の領域７を照射するために基板８を通過しているが、疎水性材料の自由端に直接照射することにより、基板を通過することなく、第１層の領域７を照射するようにさせることも勿論可能である。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【国際調査報告】
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