[發明專利]三角形金屬納米孔陣列的制備方法

有效

• 申請號: 201210032487.2
• 申請日: 2012-02-14
• 公開（公告）號: CN102530845A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 董培濤;吳學忠;王朝光;邸荻;陳劍;王浩旭;呂宇;王俊峰
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪;楊斌

1.一種三角形金屬納米孔陣列的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）制備雙層有序聚苯乙烯納米球致密排列：先配制聚苯乙烯納米球懸浮液，再將所述聚苯乙烯納米球懸浮液旋涂于一硅片表面，在硅片表面形成雙層有序聚苯乙烯納米球致密排列；

（2）制備下層三瓣形排列和上層聚苯乙烯納米球非致密排列：采用感應耦合等離子體刻蝕法將所述雙層有序致密排列的聚苯乙烯納米球刻小，上層聚苯乙烯納米球形成非致密排列，下層聚苯乙烯納米球形成帶有中間突起的三瓣形顆粒排列，下層相鄰的三個瓣圍成三角形且托舉起一個上層的聚苯乙烯球；

（3）制備三角形納米孔陣列結構的金屬掩模：在硅片表面沉積一層金屬膜，金屬膜的沉積厚度大于所述下層三瓣形顆粒中間凸起的高度，但小于瓣的高度，然后去除上層聚苯乙烯納米球，在硅片表面得到三角形納米孔陣列結構的金屬掩模；

（4）制備三角形硅納米孔陣列模版：以所述金屬掩模為刻蝕掩模，利用感應耦合等離子體刻蝕法刻蝕硅片，再利用濕法腐蝕方法去除硅片表面的金屬膜，在硅片表面得到三角形硅納米孔陣列模版；

（5）制備三角形金屬納米孔陣列：在所述三角形硅納米孔陣列模版上沉積金屬，制得三角形金屬納米孔陣列。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟（1）中，聚苯乙烯納米球的平均粒徑為10nm～5000nm，單分散性小于5%；所述聚苯乙烯納米球懸浮液的溶劑為乙醇或/和去離子水，聚苯乙烯納米球與所述溶劑的體積比為20%～40%。

3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于：所述步驟（1）中，旋涂時的轉速為1500rpm～6000rpm，旋轉時間為5min～20min。

4.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）中，利用感應耦合等離子體刻蝕法對雙層有序致密排列的聚苯乙烯納米球進行刻蝕的工藝過程為：在感應耦合等離子刻蝕真空腔中，以氧氣為氣源對所述致密排列的聚苯乙烯納米球進行刻蝕，所述氧氣的體積流量為30sccm～60sccm，所述真空腔的真空度控制在0.6±0.003Pa，刻蝕過程中的射頻功率為30W～60W，刻蝕時間為3min～8min。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（3）中，利用真空蒸鍍法在硅片表面沉積金屬膜，工藝過程為：在電子束蒸發鍍膜系統的工作腔中，先抽真空至0.1Pa～1Pa，升溫至100℃～150℃，繼續抽真空至4×10^-4Pa～7×10^-4Pa，預熱槍燈絲后電壓升至6000V～8000V開始蒸鍍，蒸鍍速率控制在0.4?/s～1.2?/s，當鍍層厚度達到100?～300?時關擋板停止鍍膜，完成蒸鍍；

去除聚苯乙烯納米球的工藝過程為：使用膠帶對沉積有金屬膜的硅片表面反復粘貼，粘除聚苯乙烯納米球。

6.根據權利要求1或5所述的制備方法，其特征在于：所述步驟（3）中，沉積的金屬膜為鉻膜。

7.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（4）中，利用感應耦合等離子體刻蝕法刻蝕硅片的工藝過程和工藝參數為：在感應耦合等離子刻蝕真空腔中，以六氟化硫和氬氣為氣源對硅片進行刻蝕，所述六氟化硫的體積流量范圍為20sccm～40sccm，所述氬氣的體積流量范圍為18sccm～30sccm，所述真空腔的真空度控制在0.01±0.003Pa，刻蝕過程中的射頻功率為38W～60W，刻蝕時間為5min～15min。

8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（5）中，利用真空蒸鍍法在三角形硅納米孔陣列模版上沉積金屬，其工藝過程為：在電子束蒸發鍍膜系統的工作腔中，先抽真空至0.1Pa～1Pa，升溫至100℃～150℃，繼續抽真空至4×10^-4Pa～7×10^-4Pa，預熱槍燈絲后電壓升至8000V～10000V開始蒸鍍，蒸鍍速率控制在0.4?/s～1.2?/s，當鍍層厚度達到300?～500?時關擋板停止鍍膜，完成蒸鍍。

9.根據權利要求1或8所述的制備方法，其特征在于：所述步驟（5）中沉積的金屬包括金、銀、銅或其他過渡金屬的一種。