[發(fā)明專利]貴金屬納米顆粒陣列的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210267820.8
• 申請日: 2012-07-31
• 公開（公告）號: CN102747320A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖湘衡;梅菲;任峰;蔣昌忠
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: C23C14/04
• 分類號: C23C14/04;C23C14/14
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 汪俊鋒

?

技術(shù)領(lǐng)域??

本發(fā)明涉及貴金屬納米顆粒陣列的制備方法，尤其涉及可制備出大小、形狀和材料種類可調(diào)節(jié)的貴金屬納米陣列的制備方法。

背景技術(shù)??

貴金屬納米顆粒在可見光范圍內(nèi)伴隨有強(qiáng)烈的吸收峰，這是由于顆粒內(nèi)大量的傳導(dǎo)電子的振動頻率和入射光波的頻率相等，產(chǎn)生表面等離子體共振效應(yīng)，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的吸收峰。表面等離子體共振光譜峰位對納米顆粒的形狀、大小、分布、外部介質(zhì)環(huán)境的變化非常敏感。隨著現(xiàn)代納米技術(shù)的發(fā)展，不同形貌的貴金屬納米顆粒的制備及它們相應(yīng)光學(xué)特性的研究引起了人們廣泛的興趣。在不同形貌的貴金屬納米結(jié)構(gòu)中，二維有序納米顆粒陣列日益受到人們的關(guān)注。

所謂二維有序納米顆粒陣列，是指納米顆粒在二維方向上按照一定的規(guī)律有序排列的結(jié)構(gòu)，人們可通過顆粒大小、間距乃至成分來大范圍地控制其特性。納米顆粒陣列在生物傳感、醫(yī)學(xué)、光電、催化、檢測等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。基于此，發(fā)展和衍生出了大量的制備納米或微米以下尺度結(jié)構(gòu)的工藝，如光刻蝕法、電子束刻蝕法、X射線刻蝕法等。但這些刻蝕技術(shù)設(shè)備復(fù)雜、成本昂貴、效率低，對于制作大尺度的納米顆粒陣列體系還存在困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可制備出大小、形狀和材料種類可調(diào)節(jié)的納米顆粒陣列的制備方法，該方法設(shè)備簡單、實(shí)驗(yàn)手段便利靈巧、效率高效。

本發(fā)明的制備方法是采用聚苯乙烯膠體球自組裝和薄膜沉積技術(shù)相結(jié)合的方法，整體思路如下:

（1）該方法利用聚苯乙烯膠體球間的自組裝，在襯底上制備出二維單層聚苯乙烯膠體球的六角密排模板；

（2）采用垂直蒸發(fā)或傾斜濺射技術(shù)在聚苯乙烯膠體球自組裝二維單層模板上沉積貴金屬薄膜；

（3）超聲溶解除去聚苯乙烯膠體球模板，將得到了不同形貌結(jié)構(gòu)的貴金屬鈉米顆粒陣列。

根據(jù)所制得的納米顆粒陣列形貌的不同，本發(fā)明方法可以細(xì)分為幾個(gè)具體的技術(shù)方案。

方案一，

（1）????利用聚苯乙烯膠體球間的自組裝，在襯底上制備出單層二維聚苯乙烯膠體球的六角密排結(jié)構(gòu)；

（2）????采用電子束蒸鍍技術(shù)在聚苯乙烯膠體球單層模板上沉積50～200nm厚度的貴金屬薄膜；

（3）????超聲溶解除去聚苯乙烯膠體球粒子，在襯底上得到三角形單元組成的貴金屬納米顆粒陣列。

所述的襯底可以為Al₂O₃、GaN或石英玻璃。

?

當(dāng)統(tǒng)一粒徑的聚苯乙烯膠體球緊密排列呈六角密排結(jié)構(gòu)時(shí)，由于此時(shí)聚苯乙烯膠體球掩膜板中，膠體球之間的排列比較緊密，間隙較小。通過電子束蒸鍍技術(shù)的垂直蒸發(fā)，使得貴金屬納米顆粒通過聚苯乙烯膠體球之間的間隙垂直入射到襯底。雖然在蒸鍍沉積過程當(dāng)中，襯底以一定的角速度在旋轉(zhuǎn)，但是電子束蒸鍍的繞射性較差，所以只是在聚苯乙烯膠體球之間的間隙處形成類似三角形狀貴金屬納米顆粒。當(dāng)聚苯乙烯膠體球掩膜板被超聲溶解以后，就會在襯底上形成由類似三角形顆粒單元所組成的貴金屬納米顆粒陣列。此過程對應(yīng)實(shí)驗(yàn)示意圖1中路線1。

?

方案二，

（1）????利用聚苯乙烯膠體球間的自組裝，在襯底上制備出單層二維聚苯乙烯膠體球的六角密排結(jié)構(gòu)；

（2）????采用電子束蒸鍍技術(shù)在聚苯乙烯膠體球單層模板上沉積100～300nm厚度的貴金屬薄膜；

（3）????將襯底浸入氯仿溶液中，將聚苯乙烯膠體球頂端的納米顆粒殼層從膠體球模板上剝離掉，形成碗狀殼層納米陣列。

所述的襯底可以為Al₂O₃、GaN或石英玻璃。

?