[發明專利]一種納米壓印用模版的制備及其應用

無效

• 申請號: 201110404116.8
• 申請日: 2011-12-07
• 公開（公告）號: CN102431962A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 宋玉軍
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;G03F7/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 姜榮麗

1.一種納米壓印用模版的制備，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：通過物理蒸汽氣相沉積技術，將多孔納米氧化鋁模版中的孔填充成頭部為球形、橢球形、圓環形或平頭形結構的納米柱；繼續在多孔納米氧化鋁模版上表面沉積形成表面支撐層；所述的納米柱與表面支撐層的材料相同；

步驟二：在另外一基板上鍍上一層過渡層，所述的過渡層材料與納米柱及表面支撐層材料相同，或者所選材料可與表面支撐層材料形成合金；

步驟三：將過渡層和表面支撐層合在一起，并熱處理0.5-8個小時，通過形成界面層使過渡層和表面支撐層粘接牢固；熱處理條件為真空度＜10^-4Pa，溫度低于表面支撐層和過渡層材料的熔點400℃以下，但不低于300℃；

步驟四：將過渡層和表面支撐層粘接牢固后，將多孔納米氧化鋁模版腐蝕掉，形成具有規則排列的突出的納米柱結構的納米壓印用模版。

2.根據權利要求1所述的納米壓印用模版的制備，其特征在于：步驟一中所述的球形或橢球形的納米柱的頭部的曲率半徑不小于3納米，圓環形結構的環壁厚不小于2納米，表面支撐層的厚度為m＝0.5-50μm。

3.根據權利要求1所述的納米壓印用模版的制備，其特征在于：所述的納米柱和表面支撐層的材料為陶瓷、金屬、金屬合金中的任意一種；所述的基板選取的材料為金屬、玻璃、硅片或石英片，其中金屬是Ni、Ti、Au或Cu。

4.根據權利要求1所述的納米壓印用模版的制備，其特征在于：所述的將多孔納米氧化鋁模版腐蝕掉采用的腐蝕溶劑包括第一腐蝕溶劑，為：(1)由100ml?HCl、100ml?H₂O和3.4gCuCl₂構成的混合液；或(2)由100ml?HCl、100ml?H₂O和飽和HgCl₂構成的混合液；或(3)由10wt％的Br₂溶解在甲醇中構成的鋁腐蝕溶劑，其中HCl的質量百分比濃度為37％。

5.根據權利要求1所述的納米壓印用模版的制備，其特征在于：所述的將多孔納米氧化鋁模版腐蝕掉采用的腐蝕溶劑還包括第二腐蝕溶劑，為：(1)0.5M?NaOH溶液；或(2)1MNaOH溶液；或(3)體積比為1∶1∶3的NH₄OH、H₂O₂、H₂O的混合液；或(4)5％-40wt％H₃PO₄溶液，其中，H₂O₂的質量百分比濃度為30％。

6.權利要求1所述的納米壓印用模版的應用，其特征在于：應用納米壓印用模版制備納米線，具體步驟如下：

步驟一：首先通過旋涂機在基板C上旋涂一層光敏樹脂或可以固化的聚合物，烘到半干，即似膠凍樣不流動，但未成為固體，稱為半固態樹脂；

步驟二：將納米壓印用模版置于該半固態樹脂上，施加一定壓力，壓力范圍為10-1200N/cm²，將納米壓印用模版脫出；然后通過加熱或光照使半固態樹脂固化，形成納米孔洞圖案；

步驟三：通過選擇反應離子刻蝕工藝將納米孔洞底部殘存的樹脂去除干凈；

步驟四：然后通過物理氣相沉積工藝或電化學沉積將需要的催化劑材料沉積到形成的納米孔洞內。

步驟五：通過紫外光老化將樹脂破壞并用溶劑將樹脂沖洗干凈，在基板上形成干凈裸露的催化劑材料陣列；

步驟六：將制備的表面沉積上催化劑材料陣列的基板C在溫度150-1000℃下，通過流速10-100sccm的氧氣或氮氣，在基板C表面形成氧化物或氮化物納米層將催化劑材料固定牢固，所述的納米層厚度為10-200納米；

步驟七：通過電化學沉積或蒸汽-液相-固相沉積生長工藝在催化劑材料上制備出需要的納米線或納米管。

7.根據權利要求6所述的納米壓印用模版的應用，其特征在于：所述的基板C為厚度50微米以上的Si、SiO₂、glass板或ITO鍍層的玻璃板，或金屬板。

8.根據權利要求6所述的納米壓印用模版的應用，其特征在于：所述的光敏樹脂的厚度從10納米到5微米。

9.根據權利要求6所述的納米壓印用模版的應用，其特征在于：步驟四中所述的催化劑材料為Au、Ag、Pd、Ni或Ru。