[發(fā)明專(zhuān)利]磁性多層膜納米碗單層陣列的制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910218044.0
• 申請(qǐng)日: 2009-12-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102097208A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張永軍;王雅新;丁雪;楊艷婷;楊景海
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 吉林師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01F41/14
• 分類(lèi)號(hào): H01F41/14;H01F41/18;B82B3/00;C23C14/34;C23C14/16;C23C14/18
• 代理公司: 吉林省長(zhǎng)春市新時(shí)代專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 22204
• 代理人: 石岱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種磁性多層膜納米碗單層陣列的制備方法，該陣列被廣泛的應(yīng)用于微生物學(xué)、藥物學(xué)、高密度磁存儲(chǔ)及微流體學(xué)等領(lǐng)域。

發(fā)明背景

磁性納米碗狀陣列在微生物學(xué)、藥物學(xué)、高密度磁存儲(chǔ)及微流體學(xué)等方面具有重要應(yīng)用前景。目前報(bào)道的制備方法以化學(xué)方法為主，與目前的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)工藝不兼容。同時(shí)制備的材料也比較單一，以Co或Fe₂O₃單一材質(zhì)為主要構(gòu)成材料。而在實(shí)際應(yīng)用中，功能多樣的多層膜或合金材料具有更重要和更廣泛的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是采用膠體球自組裝技術(shù)，通過(guò)圖形轉(zhuǎn)移和選擇性刻蝕等工藝步驟，制備出磁性多層膜納米碗單層陣列。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，該制備方法包括以下步驟：

(1)、利用自組裝技術(shù)在硅或玻璃或ITO襯底上制備二維膠體球陣列；

(2)、在膠體球陣列上通過(guò)濺射技術(shù)沉積Co/Pt多層膜，使得膠體球頂部形成倒置的碗狀結(jié)構(gòu)層，膠體球縫隙間的襯底上沉積了多層膜納米點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)；

(3)、將長(zhǎng)有多層膜的膠體球陣列轉(zhuǎn)移到另一塊襯底上，而膠體間的點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)留在原來(lái)的襯底上；

(4)、利用選擇刻蝕技術(shù)除掉膠體球，在新襯底上形成納米碗陣列；

(5)、如果要制備分立的納米碗陣列，需要在薄膜沉積前對(duì)膠體粒子進(jìn)行削減分離，重復(fù)上述(2)、(3)、(4)步驟的內(nèi)容則可以制備分立的碗狀結(jié)構(gòu)陣列。

所述的納米碗陣列中納米碗是單層的結(jié)構(gòu)形式，大小和間距可以通過(guò)膠體球的尺寸和間距控制，其選擇沉積膜的材料是多樣的。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

本發(fā)明方法應(yīng)用范圍很廣，可以應(yīng)用于單層膜，也可以應(yīng)用于多層膜；材質(zhì)可以是單質(zhì)，亦可以是合金，還可以是摻雜的薄膜。相較于以往方法，本專(zhuān)利可用于制備單層碗狀結(jié)構(gòu)陣列，既可以是彼此連接的碗，也可以是相互孤立的碗狀陣列。

附圖說(shuō)明

圖1、2為本發(fā)明二維膠體球陣列結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3、4、5為本發(fā)明膠體球陣列上沉積薄膜結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6、7為本發(fā)明膠體球陣列轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8、9、除掉膠體球、在新襯底上形成納米碗陣列結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10、11為本發(fā)明得到的納米碗陣列SEM圖

圖12、13為本發(fā)明分立的碗狀結(jié)構(gòu)陣列SEM圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明所依據(jù)的原理是：

(1)、自組裝方法制備的膠體陣列與襯底之間為較弱的范德瓦爾斯力，很容易脫落下來(lái)。

(2)、向膠體陣列沉積薄膜，當(dāng)薄膜厚度小于膠體球半徑時(shí)，薄膜與襯底不相連接，小球之間薄膜厚度很小。

該納米碗單層陣列的制備方法包括以下步驟：

由附圖1、2所示：首先利用自組裝技術(shù)在硅襯底上制備二維膠體球陣列；

由附圖3、4、5所示：在膠體球陣列上通過(guò)磁控濺射技術(shù)沉積[Co/Pt]₁₅多層膜，使得膠體球頂部形成倒置的碗狀結(jié)構(gòu)層(圖3、4)，膠體球縫隙間的襯底上沉積了多成膜納米點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)A，圖5為納米碗的結(jié)構(gòu)放大示意圖；

由附圖6、7所示：利用一個(gè)表面具有粘性的另一襯底B將長(zhǎng)有多層膜的膠體球陣列轉(zhuǎn)移到其上，而膠體間的點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)留在原來(lái)的襯底C上；

由附圖8、9所示：利用選擇刻蝕技術(shù)除掉膠體球D，在新襯底B上形成納米碗陣列E；圖10、11為上述納米碗陣列SEM圖。

由附圖12、13所示：如果要制備分立的納米碗陣列，需要在薄膜沉積步驟(2)之前對(duì)膠體球進(jìn)行削減分離(削減分離系采用反應(yīng)離子刻蝕機(jī)，用氧氣為氣源)，其他步驟重復(fù)上述(2)、(3)、(4)的內(nèi)容則可以制備出分立的碗狀結(jié)構(gòu)陣列。