專利名稱：金表面圖案化導電聚苯胺薄膜的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種金表面圖案化導電聚苯胺薄膜的制備方法。
背景技術：
近年來，導電聚合物圖案化方法的研究日益引起人們的重視，圖案化導電聚合物有多方面的用途，如制作傳動裝置、生物傳感器、在納/微制造中可以代替金屬制備集成電路(Science 2000，2901532.Adv.Mater.2002，141837)。傳統上的導電聚合物的圖案化可以通過光刻、電子束腐蝕等完成，然而這些方法不但所需的裝置昂貴，還可能對聚合物層造成破壞。因而微接觸印刷技術作為一種非光刻圖案化技術變得非常重要。微接觸印刷制備圖案化的自組裝單分子膜。它作為區域選擇性沉積的模板對電沉積具有導向作用，因為自組裝單分子膜會阻礙電子傳遞，因而電沉積發生在裸露區域，由此可以得到導電聚合物的圖案。
發明內容
本發明的目的在于提供一種金表面圖案化導電聚苯胺薄膜的制備方法。
本發明的制備方法包括以下步驟A.金基底的制備在90℃下用濃硫酸和雙氧水的混合溶液(Piranha溶液)進行基片的處理，利用真空熱蒸鍍的方法得到鍍有金膜的基片；B.圖案化自組裝膜的制備將潔凈的硅橡膠彈性印章浸入十八烷基硫醇單體的無水乙醇溶液中，然后與潔凈的金表面完全接觸，在基片上采用200牛頓的力壓印30秒，即可在金表面形成單分子層的圖案化的自組裝膜；C.圖案化導電聚苯胺薄膜的制備以具有圖案化單分子膜的金基片作為工作電極，鉑片為輔助電極，Ag/AgCl電極為參比電極，KCl為支持電解質，在0.1摩爾苯胺單體的硫酸溶液中進行電沉積，控制溶液的pH0-2。
本發明所說的基片選自硅片或普通載玻片。
本發明所用的硅橡膠彈性印章按文獻方法制備(Annu.Rev.Matter.Sci.，1998，28153)。首先，將硅片試樣經表面處理后，用光刻工藝在表面進行刻蝕，使其表面形成規則的微米或納米級圖案。再以該模板為模具，將聚二甲基硅氧烷(Sylgardl84，Dow Corning公司)澆注于其圖案化的表面，在65℃--150℃下固化成型，形成具有浮凸微圖案的彈性印章。
本發明所用的基底為利用真空熱蒸鍍方法得到的鍍有金膜的基片。鍍層厚度分別為5nm鉻(純度為99.99％，目的為增加金層與硅基底的結合力)及100nm金(純度為99.99％)。
本發明利用具有圖案化單分子膜的金基底和不同的電化學聚合條件，控制聚苯胺膜的生長速度，為圖案化導電聚苯胺膜的制備提供了一個新的途徑。該方法制備方法簡單，產物組成易于控制，所獲得的圖案表面平整，邊界清晰。
圖1為利用微接觸印刷方法在金表面制備圖案化的苯胺微結構的過程示意圖。包括以下幾步驟1.將潔凈的硅橡膠彈性印章浸入十八烷基硫醇單體的無水乙醇溶液中。2.硅橡膠彈性印章與潔凈的金表面完全接觸，采用200牛頓的力壓印30秒。3.以具有圖案化單分子膜的金基片作為工作電極，在預聚物的適當溶液中電沉積制備圖案化的導電聚合物膜。
圖2為利用此方法制得的聚苯胺薄膜的微結構的顯微鏡照片。可觀察圖案的特征尺寸為8×120μm2。
具體實施例方式
為了更好的理解本發明，通過實例進行說明實施例l金基底上圖案化聚苯胺膜的制備1.金基底的制備將經過Piranha溶液在90℃下處理半個小時的硅基底，利用真空熱蒸鍍的方法得到鍍金的基片。
2.圖案化彈性印章的制備將Sylgardl84(Dow Corning公司)涂覆在微加工單晶硅膜板上，后靜置2小時，在150℃固化一個小時，熟化剝離后可制得具有微圖案的彈性印章。
3.圖案化自組裝膜的制備(1)以鍍金硅片作基底，在90℃下用體積比為70％∶30％的濃硫酸和雙氧水的混合溶液(Piranha溶液)處理10分鐘。
(2)配制2×10-3摩爾十八硫醇的無水乙醇溶液；(3)將清洗過的印章浸入配制好的硫醇稀溶液中保持4秒，氮氣吹干；(4)將吸附了硫醇分子的印章壓印在潔凈的鍍金硅表面，30秒后揭下印章，即可獲得具有一定有序性圖案化的十八硫醇分子自組裝單層薄膜。
4.圖案化導電聚苯胺薄膜的制備(1)配制0.1摩爾苯胺、1.0摩爾H2SO4的水溶液；(2)以圖案化的鍍金硅片為工作電極，鉑為輔助電極，Ag/AgCl電極為參比電極，在上述溶液中利用循環伏安法聚合苯胺薄膜。掃描速度50mv/s；循環4圈；掃描范圍0-1.0V。
實施例2鍍金玻片基底上圖案化聚苯胺膜的制備1.金基底的制備將經過Piranha溶液在90℃下處理半個小時的硅基底，利用真空熱蒸鍍的方法得到鍍金的基片。
2.圖案化彈性印章的制備方法同上，在65℃固化90分鐘后剝離。
3.圖案化自組裝膜的制備(1)以圖案化的鍍金載玻片為工作電極，在85℃下用體積比為70％∶30％的濃硫酸和雙氧水的混合溶液(Piranha溶液)處理1小時；(2)配制1×10-3摩爾十八硫醇的無水乙醇溶液；(3)將清洗過的印章浸入配制好的硫醇稀溶液中保持5秒，氮氣吹干；(4)將吸附了硫醇分子的印章壓印在潔凈的鍍金玻片表面，25秒后揭下印章，即可獲得具有一定有序性圖案化的十八硫醇分子自組裝單層薄膜。
4.圖案化導電聚苯胺薄膜的制備(1)配制0.1摩爾苯胺、1.0摩爾H2SO4的水溶液；
(2)以圖案化的鍍金硅片為工作電極，鉑為輔助電極，Ag/AgCl電極為參比電極，在上述溶液中利用循環伏安法聚合苯胺薄膜。掃描速度100mv/s；循環8圈；掃描范圍-0.2-1.2V。
權利要求
1.一種金表面圖案化導電聚苯胺薄膜的制備方法，其特征在于方法包括以下步驟A.金基底的制備在90℃下用濃硫酸和雙氧水的混合溶液進行基片的處理，利用真空熱蒸鍍的方法得到鍍有金膜的基片；B.圖案化自組裝膜的制備將潔凈的硅橡膠彈性印章浸入十八烷基硫醇單體的無水乙醇溶液中，然后與潔凈的金表面完全接觸，在基片上采用200牛頓的力壓印30秒，即可在金表面形成單分子層的圖案化的自組裝膜；C.圖案化導電聚苯胺薄膜的制備以具有圖案化單分子膜的金基片作為工作電極，鉑片為輔助電極，Ag/AgCl電極為參比電極，KCl為支持電解質，在0.1摩爾苯胺單體的硫酸溶液中進行電沉積，控制溶液的pH0-2。
2.如權利要求1所說的方法，其特征在于基片選自硅片或普通載玻片。
全文摘要
本發明公開了一種金表面圖案化導電聚苯胺薄膜的制備方法。本發明以易吸附于金表面的長鏈硫醇和苯胺為原料。首先，將硅片試樣經表面處理后，用光刻技術在硅表面形成規則的圖案，并以該模板為模具，將Sylgard184澆注于其圖案化的表面，在適當溫度下固化成型，形成具有浮凸結構的彈性印章；其次，利用真空熱蒸鍍的方法在硅片或普通載玻片上得到具有一定厚度的金層。利用微接觸印刷法在金表面形成圖案化的十八硫醇自組裝薄膜；最后，使用電化學聚合方法制得圖案化的聚苯胺薄膜。該方法的特點制備方法簡單，產物組成均勻易于控制，所獲得的圖案表面平整，邊界清晰。
文檔編號C25D13/08GK1772966SQ20041009278
公開日2006年5月17日 申請日期2004年11月12日 優先權日2004年11月12日
發明者陳淼, 張瑞 申請人:中國科學院蘭州化學物理研究所