基于电化学微纳体系的功能材料的微纳加工方法及其装置

摘要

本发明提供了一种基于电化学微纳体系的功能材料的微纳加工方法及其装置，可在特定基底或者微纳芯片上原位合成微纳米尺度的功能材料，用于构筑全固态微纳米器件。所述方法包括：构筑微纳米尺度的电化学反应器，以将合成功能材料的物理化学过程限制在微纳米尺度的空间内；以及调控待加工的导电基底或芯片上的微区物理化学环境，以在导电基底或微纳芯片上原位合成微纳米尺度的功能材料。所述装置包括微纳米尺度的电化学反应器、电化学工作站、微纳米精度的三维微动系统、视频监视器和信息处理计算机。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于电化学微纳体系的功能材料的微纳加工方法及 其装置，更具体而言，涉及一种可在特定基底或者微纳芯片上原位合成微 纳米尺度的功能材料的加工方法和装置，可用于构筑全固态微纳米器件。

背景技术

在超大规模集成电路、微机电、精密光学产业的推动下，功能元器件 朝着微型化、集成化方向发展，甚至达到单分子层面的分子器件。由于在 分子水平上组装分子器件必须依赖扫描探针显微镜(SPM)，如扫描隧道 显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)，操作复杂、效率低下，很大 程度上还依赖于实际操作者的实验技巧，目前实际应用的批量化制造功能 元器件的工艺还只能达到微米级和亚微米级。电化学方法不仅在微纳米芯 片加工制作方面具有重要的意义，而且在微纳米功能元器件的构筑方面也 有独到的应用。例如，通过电化学调控的方法，可以设计开关、马达、分 子晶体管等微纳米电化学元器件。传统的电化学元器件，都是通过电极/ 溶液界面的氧化还原反应来实现其特定功能的，即在特定的溶液环境下工 作的。然而，当电化学元器件的尺度达到微纳米级时，由于微体积引起的 高蒸汽压，溶液环境已经很难保持。此外，也给微纳米器件的集成和封装 带来极大的难度。为了适应微型化、集成化的要求，必须发展全固态的电 化学功能元器件。

固体电化学发展已有多年的历史，在电化学基础理论、电化学传感器、 电色器件、光电催化、能源转换等方面都有长足的进步。但是，固体电解 质很难加工成型；即使加工成型，也很难有效的组装到微器件中去，很难 保证固体电解质与电极之间接触良好。例如，普鲁士蓝是一种良好的电子 -离子混合导体，而且具有优良的电化学活性。培养各种尺度的普鲁士蓝 材料并非难事，然而由于其机械强度差，要把培养好的普鲁士蓝材料组装 到微纳米器件中，并保证普鲁士蓝和电极之间的接触良好，即具有较低的 接触电阻，几乎是不大可能的。迄今为止，具有实用价值的在微纳米器件 上原位合成微纳米尺度的功能材料，还鲜见报道。本发明提供一种基于电 化学微纳体系的功能材料的微纳加工方法及其装置，可在特定基底或者微 纳芯片上原位合成微纳米尺度的功能材料，从而实现全固态微纳米器件的 高效、批量加工。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电化学微纳体系的功能材料的微纳 加工方法，所述方法包括：构筑微纳米尺度的电化学反应器，以将合成功 能材料的物理化学过程限制在微纳米尺度的空间内；以及，调控导电基底 或芯片上微区物理化学环境，以在导电基底或微纳芯片上原位合成微纳米 尺度的功能材料。

本发明的另一个目的在于提供一种基于电化学微纳体系的功能材料 的微纳加工装置，所述装置包括微纳米尺度的电化学反应器、电化学工作 站、微纳精度的三维微动系统、视频监视器和信息处理计算机，

所述电化学反应器设置有：具有微纳米尺度的开口尖端的容器；容纳 在所述容器中的辅助和参比电极，以及作为工作电极的被加工的基底或者 芯片，其中所述容器和所述被加工的基底或芯片之间通过飞升(～fL)至 皮升(～pL)级的电解质溶液相互接触，形成一个电化学微纳反应器；

所述电化学工作站用于控制通过电化学微纳反应器的电压、电流及其 频率，从而调控导电基底或微纳芯片上的微区物理化学环境，以结晶、沉 淀、电沉积、电化学聚合、电化学诱导聚合等方式，在导电基底或微纳芯 片上原位合成微纳米尺度的功能材料；

所述微纳精度的三维微动系统用于精确移动电化学微纳反应器到导 电基底或者微纳芯片的特定位置；

所述视频监视器用于对加工过程实时监控，以确保电化学微纳反应器 进入导电基底或者微纳芯片的特定位置并与之接触；以及

所述信息处理计算机用于对电化学工作站、三维微动系统、视频监视 器的指令发送和反馈信息，确保加工的顺利进行。

此外，本发明的再一个目的是提供一种本发明的基于电化学微纳体系 的功能材料的微纳加工装置的使用方法，所述方法包括以下步骤：

1)制备具有微纳米尺度开口尖端的容器，以作为电化学微纳电解池；

2)将导电基底或者微纳芯片固定在底座上作为电化学工作电极；

3)将电解质溶液注入具有微纳米尺度开口尖端的容器内，插入参比 电极和辅助电极；

4)将装有电解质溶液、参比电极和辅助电极的容器固定在三维微动 系统的固定架上；

5)将LED灯和高倍率放大CCD镜头固定在视频固定装置上，调节 光路，聚焦到导电基底或微纳芯片上要加工的位置；

6)启动三维微动系统，移动作为电化学微纳电解池的容器至导电基 底或者微纳芯片上的加工位置；调节三维微动系统，使容器尖端的溶液与 导电基底或者微纳芯片的加工位置接触，构成电化学微纳反应器；以及

7)启动电化学工作站，调控微区电化学反应，在导电基底或者微纳 芯片上进行功能材料的原位合成。

通过使用本发明的基于电化学微纳体系的功能材料的微纳加工方法 以及装置，可在特定基底或者微纳芯片上原位合成微纳米尺度的功能材 料，从而实现全固态微纳米器件的高效、批量加工。

附图说明

图1为本发明的基于电化学微纳体系的功能材料的微纳加工装置的 组成示意图。

图2(a)为本发明在镀铂的玻璃上合成的硅钨酸晶体的扫描电子显 微镜图。图2(b)为硅钨酸单颗粒材料的循环伏安曲线。

图3(a)为本发明在微纳芯片上合成的掺杂有亚铁氰化钾、铁氰化 钾和普鲁士蓝的氯化钠晶体的扫描电子显微镜图。图3(b)为该晶体的 循环伏安曲线。图3(c)为该晶体的电化学阻抗。图3(d)为该晶体的 拉曼谱图。

图3(e)为本发明在铂表面上合成的掺杂有亚铁氰化钾、铁氰化钾 和普鲁士蓝的氯化钠晶体阵列的扫描电子显微镜图。图3(f)为该晶体 的电子能量散射谱(EDS)。

图4为本发明在导电玻璃上合成的聚苯胺导电材料的扫描电子隧道 显微镜图。

图5(a)为本发明在导电玻璃上合成的氧化锌纳米薄膜材料的扫描 隧道显微镜图，图5(b)为图5(a)中该材料的局部放大显微图。图5 (c)为该该材料的电子能量散射谱(EDS)。

具体实施方式

定义

本文中所使用的术语“微纳”是指从若干纳米至几十微米的尺寸范围。

本发明的基于电化学微纳体系的功能材料的微纳加工方法，通过调控 导电基底或芯片上微区物理化学环境，以结晶、沉淀、电沉积、电化学聚 合、电化学诱导聚合等方式，在导电基底或微纳芯片上原位合成微纳米尺 度的功能材料。

本文中所述的微区物理化学环境包括：微纳米尺度的开口尖端、被加 工的导电基底或微纳芯片表面的亲水性或者疏水性；连接微纳米尺度的开 口尖端和被加工的导电基底或微纳芯片表面的飞升至皮升级体积的电解 质溶液的形状、表面张力或蒸汽压等；被加工的导电基底或微纳芯片表面 和飞升至皮升级体积的电解质溶液组成的电化学界面的双电层性质、电极 电位、界面区域的pH值等。

本发明的基于电化学微纳体系的功能材料的微纳加工装置，该装置由 微纳米尺度的电化学反应器(简称：电化学微纳反应器)、电化学工作站、 微纳精度的三维微动系统(简称：三维微动系统)、视频监视器和信息处 理计算机组成，可以实现微纳米级全固态功能器件的高效、批量制作。

电化学反应器设有微纳米尺寸尖端的毛细管容器，辅助和参比电极， 工作电极。一个具有微纳米尺度开口的容器，例如通过激光拉伸法制备的 具有微纳米尖端开口的玻璃毛细管或者石英毛细管，用于容纳电解质溶 液、参比电极和对电极；一般而言，被加工的基底或者微纳芯片充当工作 电极；二者之间通过飞升(～fL)至皮升(～pL)级体积的电解质溶液相 互接触，构成一个电化学微纳反应器。

电化学工作站用于控制通过电化学微纳反应器的电压、电流及其频 率，从而调控导电基底或微纳芯片上微区物理、化学环境，以结晶、沉淀、 电沉积、电化学聚合、电化学诱导聚合等方式，在基底或微纳芯片上原位 合成微纳米尺度的功能材料。

微纳米精度的三维微动系统可以设置有上部固定架、下部固定架、 X-Y-Z三维微驱动器和三维微动系统的控制装置。三维微动系统用于精确 移动电化学微纳反应器到基底或者微纳芯片的特定位置，进行微纳米级全 固态功能元器件的高效、批量制作。

视频监视器可以设置有发光二极管(简称LED)灯、高倍率放大CCD 相机(即以电荷耦合器件(CCD)作为光敏感器和光电转换器的遥感用相 机。)镜头和显示器，用于对加工过程实时监控，确保电化学微纳反应器 进入基底或者微纳芯片的特定位置并与之良好接触。

信息处理计算机用于对电化学工作站、三维微动系统、视频监视器发 送指令和反馈信息，确保加工的顺利进行。

用于构成电化学微纳反应器的毛细管的材质例如为玻璃和石英，采用 程序化的激光拉伸仪(PS2000，由Sutter Co.制造)将毛细管的中部加热 并拉伸。当毛细管断开时，会形成光滑的具有微纳米尺寸的圆形开口，其 直径可以通过改变激光拉伸仪的参数(例如，激光输出功率，激光传导速 率，熔融玻璃的流速，加热延时和/或拉伸的力量)来进行调节，范围为 20nm～200μm。为了进一步提高毛细管微纳米开口的质量，可以采用精密 打磨仪对其进行打磨。为了确保毛细管内的电解质溶液能够通过毛细作用 与基底或者微纳芯片良好接触，还可以采用硅烷偶联剂对其内外表面进行 改性，提高毛细管壁和电解质溶液的亲和力。

固定在三维微动系统上的具有微纳米级开口尖端的毛细管，同时也是 一个移动的探针。在视频监视器的协同作用下，当它与基底或者微纳芯片 的特定位置通过微液滴接触时，就构成了电化学微纳反应器。电化学调控 的物理化学过程就在这个微液滴内发生，从而保证了加工的微纳米精度。

电化学微反应器以加工的导电基底或者微纳米芯片的特定位置为工 作电极，以具有微纳米开口的毛细管微电解池，其中容纳电解质溶液、参 比电极和对电极。由于工作电极仅以一个飞升(～fL)至皮升(～pL)级 体积的电解质液滴与微电解池接触，其尺度也在微纳米级，工作电流很小， 实验上参比电极和对电极可以合二为一，仅以一根银/氯化银电极植入毛 细管中。

电化学微反应器中的电解质溶液，根据合成的对象不同，其溶剂可以 为水、有机溶剂(如乙腈，二甲亚砜，N，N’-二甲基甲酰胺、二氯乙烷、 邻硝基苯辛醚等)、离子液体(以季铵盐离子、季鏻盐离子、咪唑盐离子 和吡咯盐离子等为阳离子)或者由它们组成的混合溶剂。

所述功能材料包括无机功能材料和有机功能材料

无机功能材料可以通过电化学微纳反应器的微区物理参数的变化，例 如蒸气压，以物理结晶的方法来生成，在结晶的过程中，还可以通过电化 学的方法来进行掺杂。通过这种方式，可以合成具有良好的光学、电学、 以及催化性质的钒、铌、钼、钨、钽、铬、硅、磷、硼等元素的同多酸及 其杂多酸；还可以合成具有特殊的光、电、磁学性质的功能无机材料，其 中包括在氯化钠、氯化钾或氯化银材料中掺杂铁、钴、铑、铱、镍、钯、 铂、铜、银、金、锌等过渡金属的氰根配合物所形成的固体溶液。

有机功能材料(材料)，包括以苯胺、吡咯、噻吩、苯及其衍生物为单 体的导电聚合物，可以通过电化学聚合的方式直接生成；对于非导电聚合 物，则可以通过电化学反应产生自由基，以诱导聚合的方式来原位合成， 例如，通过电化学方法产生硫酸根自由基(SO₄^2-)来诱导乙烯及其衍生 物的聚合。

半导体功能纳米材料，包括具有良好光电催化活性的二氧化钛、氧化 锌、二氧化锰、硒化镉等，不仅可以通过电化学的方法制备，而且，通过 调节电化学微纳反应器微区的物理化学参数，可以控制这些功能纳米材料 的形貌。

本发明所述的基于电化学微纳体系的功能材料的微纳加工装置的制 备或使用方法，包括以下步骤：

1)制备具有微纳米尺度开口尖端的容器，例如具有微纳米尺度开口 尖端的玻璃毛细管或者石英毛细管，作为电化学微纳电解池；

2)将被加工的导电基底或者微纳芯片固定在底座上作为电化学工作 电极；

3)将电解质的溶液注入具有微纳米尺度开口的电化学微纳电解池， 插入参比电极和辅助电极；

4)将装有电解质溶液、参比电极和辅助电极的电化学微纳电解池固 定在三维微动系统的固定架上；

5)将LED灯和高倍率放大CCD镜头固定在视频固定装置上，调节 光路，聚焦到基底或者微纳芯片上要加工的位置；

6)启动三维微动系统，移动电化学微纳电解池至基底或者微纳芯片 上的加工位置；调节三维微动系统，使毛细管尖端的溶液与基底或者微纳 芯片的加工位置接触，构成电化学微纳反应器；

7)启动电化学工作站，调控微区电化学反应，在基底或者微纳芯片 上进行功能材料的原位合成。

与基于SPM的技术，如STM和AFM技术相比，本发明具有以下突 出优点：

1)电化学微纳电解池与基底或者微纳芯片表面通过电解质液滴接触， 没有实际的机械接触，因而不会对基底或者微纳芯片产生机械损伤；

2)基底或者微纳芯片置于大气环境中，只在加工的特定位点与电解 质溶液有接触，不会对基底或者微纳芯片造成污染和破坏。

3)采用阵列化集成的电化学微纳电解池，也可以实现高效、批量加 工。

4)在保证微纳米精度的前提下，加工装置操作简单、价格低廉，对 加工环境的要求不高，具有显著的成本优势。

图1给出了本发明的基于电化学微纳体系的功能材料的微纳加工方 法的实施装置例的组成示意图。采用微纳米尺寸开口尖端的玻璃毛细管1 作为电化学微电解池，0.3mm的Ag丝或者Pt丝作为辅助和参比电极2， 插入玻璃毛细管1中的溶液9。玻璃毛细管1固定于三维微动系统的上部 固定架3上，上部固定架3与三维微动系统的X-Y-Z三维微驱动器4相 连，X-Y-Z三维微驱动器4接三维微动系统的控制装置5，三维微动系统 的控制装置5连接信息处理计算机6。基底材料或者微纳芯片连到电化学 工作站7作为工作电极8，工作电极8固定于三维微动系统的下部固定架 10上，电化学工作站7连接信息处理计算机6。将高倍率放大CCD相机 镜头11和LED灯13置于工作电极8的两侧，连接屏幕12，观察玻璃毛 细管与工作电极的接触情况，并用X-Y-Z三维微驱动器4移动玻璃毛细 管1与工作电极8的特定位置接触，构成电化学微纳反应器。利用电化学 工作站7控制通过电化学微纳反应器的电压、电流及其频率，从而调控基 底或微纳芯片上微区物理、化学环境，以结晶、沉淀、电沉积等方式，在 基底和微纳芯片上原位合成微纳米尺度的功能材料。

本发明所述基于电化学微纳体系的功能材料的微纳加工方法，其玻璃 毛细管1和工作电极8之间通过毛细管尖端的溶液接触，无机械接触。

以下将通过结合附图的实施例对本发明作进一步的说明。这些实施例 仅是说明性的，而不意在限制本发明的范围。

实施例

实施例1：

本实施例使用图1所示的加工装置进行。加工条件：采用尖端开口直 径为5微米的玻璃毛细管的作为电化学反应器的容器，毛细管内的溶液含 有0.001mol/dm³硅钨酸(H₄SiW₁₂O₄₀)，溶剂为水；处于室内环境中；0.3 mm直径的Ag丝作为参比电极和对电极，镀铂的玻璃片作为工作电极。 启动三维微动系统，根据视频监视系统的屏幕观察，移动玻璃毛细管使玻 璃毛细管尖端逐渐与铂表面接近直至毛细管尖端的溶液正好与其接触。开 始启动电化学工作站，采用循环伏安法，循环伏安法参数如下：扫速 0.1V/s，最高电位0.2V，最低电位-0.3V，循环圈数1圈。时间结束后， 马上启动三维微动系统上提玻璃毛细管。重复以上步骤，在铂表面获得硅 钨酸材料阵列。实验结果参见图2(a)，其为所获得的硅钨酸材料阵列的 扫描电子显微镜(FESEM LEO 1530，由LEO Co.制造)照片。图2(b) 为硅钨酸单颗粒材料的循环伏安曲线(CHI960c，由CHI Instrument Co. 制造)。所得到的硅钨酸单颗粒材料在电化学极化时有几个连续的氧化还 原峰，每一个峰代表的是一种状态，这样的性质可以用于制作开关电路或 者存储器件。

实施例2：

本实施例使用图1所示的加工装置进行。本实施例在微芯片上合成掺 杂亚铁氰化钾、铁氰化钾和普鲁士蓝的氯化钠晶体，加工条件：微芯片用 丙酮浸泡12小时后清洗干净；所用容器为尖端直径为5微米的玻璃毛细 管，毛细管内的溶液含有0.05mol/dm³氯化钠(NaCl)，0.001mol/dm³亚 铁氰化钾(K₄Fe(CN)₆)，溶剂为水；处于室内环境中；0.3mm直径的Ag 丝作为参比电极和对电极，清洗完的微芯片作为工作电极。启动三维微动 系统，根据视频监视系统的屏幕观察，移动玻璃毛细管使玻璃毛细管尖端 逐渐与微芯片的特点位置接近直至毛细管尖端的溶液正好与其接触。开始 启动电化学工作站，采用循环伏安法，循环伏安法参数如下：扫速0.1V/s， 最高电位0.5V，最低电位0V，循环圈数1圈。时间结束后，马上启动三 维微动系统上提玻璃毛细管，在微芯片上获得掺杂亚铁氰化钾、铁氰化钾 和普鲁士蓝的氯化钠晶体。

在本实施例中，通过循环伏安法改变基底/溶液界面电位，从而可以 改变微液滴的表面张力和蒸汽压，加速水的蒸发，使微区氯化钠浓度迅速 达到饱和而结晶。同时，在电化学扫描的过程中，掺杂到晶体晶格上的铁 氰化钾和亚铁氰化钾的比例也可以得到调节。实验结果参见图3(a)，其 为所获得的微芯片上合成掺杂亚铁氰化钾、铁氰化钾和普鲁士蓝的氯化钠 晶体后的光学显微(Olympus BX-51，由Olympus Co.制造)图。图3(b) 给出了该晶体的循环伏安曲线，采用由CHI Instrument Co.制造的CHI960c 进行。图3(c)为该晶体的电化学阻抗，采用由Advanced Measurement Technolgy，Inc.制造的Parstat 2273进行。图3(d)为该晶体的拉曼谱图， 采用由Renishaw Plc.制造的Renishaw inVia Raman microscope进行。可见， 所获得的掺杂亚铁氰化钾、铁氰化钾和普鲁士蓝的氯化钠晶体在全固态环 境下具有很好的氧化还原性质和拉曼光谱性质，可以用于制作全固态电化 学微器件或者电色微器件。

实施例3

本实施例使用图1所示的加工装置进行。本实施例在镀铂的玻璃片上 合成掺杂亚铁氰化钾、铁氰化钾和普鲁士蓝的氯化钠晶体，其加工条件： 采用开口尖端直径为5微米的玻璃毛细管作为所述容器，毛细管内的溶液 含有0.05mol/dm³氯化钠(NaCl)，0.00001mol/dm³亚铁氰化钾 (K₄Fe(CN)₆)，溶剂为水；处于室内环境中；0.3mm直径的Ag丝作为参 比电极和对电极，镀铂的玻璃片作为工作电极。启动三维微动系统，根据 视频监视系统的屏幕观察，移动玻璃毛细管使玻璃毛细管尖端逐渐与镀铂 的玻璃片表面接近直至毛细管尖端的溶液正好与其接触。开始启动电化学 工作站，采用循环伏安法，循环伏安法参数如下：扫速0.1V/s，最高电位 0.5V，最低电位0V，循环圈数1圈。时间结束后，马上启动三维微动系 统上提玻璃毛细管。重复以上步骤，获得氯化钠材料的阵列图。

在本实施例中，通过循环伏安法改变基底/溶液界面电位，从而可以 改变微液滴的表面张力和蒸汽压，加速水的蒸发，使微区氯化钠浓度迅速 达到饱和而结晶。同时，在电化学扫描的过程中，掺杂到晶体晶格上的铁 氰化钾和亚铁氰化钾的比例也可以得到调节。实验结果参见图3(e)，其 为铂表面的掺杂亚铁氰化钾、铁氰化钾和普鲁士蓝的氯化钠晶体阵列的扫 描电子显微镜(FESEM LEO 1530，由LEO Co.制造)图。图3(f)为该 晶体的电子能量散射谱，使用由LEO Co.制造的FESEM LEO 1530进行。 与实施例2一样，所获得的掺杂亚铁氰化钾、铁氰化钾和普鲁士蓝的氯 化钠材料在全固态环境下也具有很好的氧化还原性质和拉曼光谱性质，可 以用于制作全固态微电化学器件或者微电色器件。

实施例4：

本实施例使用图1所示的加工装置进行。本实施例在导电玻璃表面上 进行。加工条件：采用开口尖端直径为25微米的玻璃毛细管作为所述容 器，毛细管内的溶液含有0.2mol/dm³苯胺(C₆H₅NH₂)，0.5mol/dm³硫 酸(H₂SO₄)，0.2mol/dm³盐酸(HCl)，溶剂为水；处于室内环境中；0.3 mm直径的Ag丝作为参比电极和对电极，导电玻璃片作为工作电极。启 动三维微动系统，根据视频监视系统的屏幕观察，移动玻璃毛细管使玻璃 毛细管尖端逐渐与导电玻璃表面接近直至毛细管尖端的溶液正好与其接 触。开始启动电化学工作站，采用循环伏安法，循环伏安法参数如下：扫 速0.1V/s，最高电位0.75V，最低电位0.15V，循环圈数1圈。时间结束 后，马上启动三维微动系统上提玻璃毛细管，在导电玻璃表面获得聚苯胺 材料。实验结果参见图4，其为所获得的聚苯胺材料的扫描电子隧道显微 镜(FESEM LEO 1530，由LEO Co.制造)图。在这个电化学聚合的实施 例中，电化学调控的目的在于使苯胺在阳极极化的条件下发生电聚合反 应，生成的聚苯胺为不溶于电解质溶液的固态聚合物。所得的材料具有良 好的导电性能，具有优良的环境稳定性。可用于制备微传感器、微电池和 微电容器等全固态电化学器件。

实施例5：

本实施例使用图1所示的加工装置进行，加工条件：采用尖端直径为 80微米的玻璃毛细管作为所述容器，毛细管内的溶液含有0.1mol/dm³硝 酸锌(Zn(NO₃)₂)，0.01mol/dm³六次甲基四铵(C₆H₁₂N₄)，溶剂为水； 处于室内环境中；0.3mm直径的Ag丝作为参比电极和对电极，导电玻 璃片作为工作电极。启动三维微动系统，根据视频监视系统的屏幕观察， 移动玻璃毛细管使玻璃毛细管尖端逐渐与导电玻璃表面接近直至毛细管 尖端的溶液正好与其接触。开始启动电化学工作站，采用恒电位法，将工 作电极的电位E恒定在-1.4V，保持1800s。时间结束后，马上启动三维 微动系统上提玻璃毛细管，在导电玻璃表面获得氧化锌纳米薄膜材料。图 5(a)为获得的氧化锌纳米薄膜材料的扫描隧道电子显微镜(FESEM LEO 1530，由LEO Co.制造)图，图5(b)为图5(a)中纳米薄膜材料的局 部放大的扫描隧道显微镜图，图5(c)为氧化锌纳米薄膜材料的电子能 量散射谱，使用由LEO Co.制造的FESEM LEO 1530进行。

本实施例中电化学调控的目的在于改变基底/溶液界面微区的pH值， 使得在碱性条件下锌离子沉淀形成氧化锌纳米薄膜。所得的材料具有许多 特殊的性质，如非迁移性、荧光性、压电性、吸收和散射紫外线能力等， 利用其在光、电、磁等方面的性能，可制造气体传感器、荧光体、变阻器、 紫外线遮蔽材料、图像记录材料、压电材料、压敏电阻、高效催化剂、磁 性材料和塑料薄膜等。

工业可适用性

本发明的基于电化学微纳体系的功能材料的微纳加工方法和装置特 别适合于全固态微纳米器件领域。