[發明專利]局部陽極氧化制備納米織構的方法

無效

• 申請號: 201210014870.5
• 申請日: 2012-01-18
• 公開（公告）號: CN102530842A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 莫宇飛;黃福川;盧朝霞;楊茂立
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 廣西南寧公平專利事務所有限責任公司 45104
• 代理人: 楊立華;翁建華

技術領域

本發明涉及納米織構的制備方法，尤其是一種局部陽極氧化制備納米織構的方法。

背景技術

近二十年里，因較低成本和優異性能微納米光機電系統(MOEMS/NOEMS)獲得了飛速發展。隨著現代科學技術的進步，人們不斷追求尺度小且性能完善的微型裝置，以滿足信息、生物、環境、醫學、航空航天和靈巧武器等領域的要求。這些趨勢對于現代制造科學技術的發展具有深遠的影響。然而，巨大的比表面積，使得MOEMS/NOEMS的運動部件在運行中產生了嚴重粘著和微摩擦等問題，這些都直接影響了它正常運行和使用壽命。目前，以數字微鏡設備(DMD)為代表的微納米光機電系統已獲廣泛應用。因此，微納米光機電系統運動部件的粘著、微摩擦以及磨損就成了摩擦學領域的重要研究課題，而納米織構作為MOEMS/NOEMS硅基材料的理想的表面改性方法倍受關注。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于導電原子力顯微技術的、納米織構的高度可控的局部陽極氧化制備納米織構的方法。

為解決上述技術問題本發明采用如下技術方案：局部陽極氧化制備納米織構的方法，包括以下步驟：

<1>羥基化單晶硅表面的制備先將單晶硅片的單晶硅表面浸泡在HF水溶液中進行氫鈍化；取出氫鈍化的單晶硅片，在去離子水中超聲清洗，然后氮氣吹干；

<2>表面納米織構的制備根據預設的圖案編輯計算機腳本，將該計算機腳本導入導電原子力顯微鏡在線控制軟件中，繪制出預設的圖案；操作導電原子力顯微鏡，在控制脈沖電壓、脈沖寬度和濕度的條件下，進行氧化加工，加工后的單晶硅片表面納米織構經過導電原子力顯微鏡掃描后確認。

HF水溶液的體積濃度為1～4％。

氫鈍化持續0.5～4分鐘。

本發明基于導電原子力顯微鏡，采用局部陽極氧化法制備納米織構，可通過選擇不同的脈沖電壓、脈沖寬度以及表面濕度來實現對納米織構高度(0.5～12nm)的控制。應用本發明制備的納米織構，可有效阻止微納米光機電系統器件表面的大面積接觸，顯著減小其表面粘著力。因此，本發明所制備的表面納米織構具有很好的抗粘著性能。

附圖說明

圖1是氧化高度與脈沖電壓之間的關系圖(相對濕度15％)，圖中：1脈沖寬度100ms，2脈沖寬度50ms。

圖2是脈沖電壓和脈沖寬度與相對濕度之間的關系圖，圖中：1脈沖電壓100mV脈沖寬度100ms，2脈沖電壓40mV脈沖寬度40ms。

具體實施方式

如圖1和圖2所示，研究表明，采用本發明可通過脈沖電壓、脈沖寬度和濕度來控制納米圖案的生長高度和氧化區域的面積，具體的圖案和覆蓋率變化根據需要由實驗進一步確定微調整和優化，

以下通過具體的實施例來進一步說明本發明。

實施例1

<1>羥基化單晶硅表面的制備先將單晶硅片的單晶硅表面浸泡在體積濃度為1％HF水溶液中進行氫鈍化，持續4分鐘；取出氫鈍化的單晶硅片，在去離子水中超聲清洗，然后氮氣吹干；

<2>表面納米織構的制備根據預設的圖案編輯計算機腳本，將該計算機腳本導入導電原子力顯微鏡(型號CSPM?4000，以下各例相同)在線控制軟件(SPM?console，以下各例相同)中，繪制出預設的表面覆蓋率為15％的圓形圖形；操作導電原子力顯微鏡，在控制脈沖電壓40mV、脈沖寬度50ms和相對濕度15％的條件下，進行氧化加工，加工后的單晶硅片表面納米織構經過導電原子力顯微鏡掃描后確認，得到高度為0.5nm的圓形表面織構陣列。

實施例2

<1>羥基化單晶硅表面的制備先將單晶硅片的單晶硅表面浸泡在體積濃度為2％HF水溶液中進行氫鈍化，持續2分鐘；取出氫鈍化的單晶硅片，在去離子水中超聲清洗，然后氮氣吹干；

<2>表面納米織構的制備根據預設的圖案編輯計算機腳本，將該計算機腳本導入導電原子力顯微鏡在線控制軟件中，繪制出預設的表面覆蓋率為18％的三角形圖形；操作導電原子力顯微鏡，在控制脈沖電壓70mV、脈沖寬度80ms和相對濕度65％的條件下，進行氧化加工，加工后的單晶硅片表面納米織構經過導電原子力顯微鏡掃描后確認，得到高度為12nm的三角形表面織構陣列。

實施例3

<1>羥基化單晶硅表面的制備先將單晶硅片的單晶硅表面浸泡在體積濃度為2％HF水溶液中進行氫鈍化，持續2分鐘；取出氫鈍化的單晶硅片，在去離子水中超聲清洗，然后氮氣吹干；