[發明專利]一種大面積的三維復合納米結構及其制備方法

有效

• 申請號: 201710156275.8
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN108622848B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 任斌;劉博文;劉守;姚旭;王磊
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B81B1/00;G03F7/00
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;陳淑嫻

本發明公開了一種大面積、均勻的三維復合納米結構及其制備方法，包括如下步驟：1、提供襯底；2、在襯底表面沉積第一金屬層；3、將負性光刻膠均勻地旋涂在金屬表面；4、采用全息光刻的方法在對負性光刻膠進行圖案化曝光，并再經過顯影、定影、氮氣吹掃等步驟后得到大面積、均勻的周期性的光刻膠納米柱陣列；5、采用電子束真空沉積技術進行第二次金屬沉積。本發明的大面積均勻三維復合納米結構和傳統的納米結構相比，擁有更大的比表面積，同時結合了納米孔和光學納米空腔的特點，可以耦合產生更多奇特的光電子學性質；且制備工藝簡單、重現性好，并可以通過調節復合結構的周期、排列方式以及納米空腔的尺寸來改變結構的光電子學性質。

技術領域

本發明屬于納米技術領域，尤其涉及一種大面積、均勻的三維復合納米結構及其加工、制備方法。

背景技術

和低維度的納米結構相比，三維的納米結構擁有更為獨特的性質。其中三維納米結構呈現出的超親/超疏水、表面等離激元共振、場發射、濾光、吸光等特性，特別是大面積的納米結構被廣泛地用于自清潔表面、微流控器件、表面增強拉曼散射器件、表面等離子體紅外吸收器件、生物醫學檢測或功能器件、光電子器件、光學傳感器件、太陽能電池等新能源器件。而復合納米結構因為結合了兩種(或以上)類型的納米結構的性質，而呈現出更為特別的性質。近年來，三維復合納米結構的稱為研究熱點，特別是如何得到大面積的結構。

目前，復合納米結構制備主要采用電子束光刻(Electron-Beam Lithography)、聚焦離子束(Focused Ion Beam，FIB)刻蝕、雙光子光刻、飛秒激光輔助刻蝕等直寫光刻技術。這些方法依賴于尖端的設備、復雜的工藝、且十分耗時，生產成本高，難以實現大規模商品化生產。此外，還有傳統的紫外光刻技術、納米球光刻技術等可以實現大面積結構的制備，但是前者對于制備納米尺度的結構尚存在困難；而后者所制備結構的均勻性取決于所組裝納米球陣列的均勻性，目前大面積均勻、無缺陷的組裝納米球的技術還有待進一步提高。因此，如何能大面積、高通量地制備出三維納米復合結構，并對其進行可控的多維度的調節，對于拓展其應用途徑有著十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種大面積、均勻的三維復合納米結構及其制備方法，工藝簡單且可操控性強，適合大規模的商業化生產。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種大面積的三維復合納米結構的制備方法，包括以下步驟：

(1)提供襯底；

(2)于所述襯底上進行第一次金屬沉積，形成第一金屬層；

(3)于所述第一金屬層表面形成光刻膠層；

(4)通過全息光刻工藝，對所述光刻膠層曝光、顯影、定影后形成均勻有序的納米柱陣列，所述納米柱陣列的周期為0.25-1μm；

(5)以所述納米柱陣列為掩膜，采用電子束真空沉積的方法進行各向異性的第二次金屬沉積，且第二次沉積的金屬層厚度小于所述光刻膠層的厚度，從而制得所述三維復合納米結構。

可選的，步驟(3)中，所述光刻膠層的厚度為0.2-1μm。

可選的，步驟(5)中，所述第二次沉積的金屬層厚度為70-150nm。

可選的，所述第一次和第二次金屬沉積的金屬材料分別選自金、銀、銅、鋁中的一種。

可選的，所述襯底是硅片、玻璃片、石英片、聚乙烯膜片、聚二甲基硅氧烷膜片中的一種或兩種的復合結構。

可選的，所述納米柱陣列的構型是六角排列或正交排列。

可選的，所述光刻膠層是由負性光刻膠通過旋涂形成，旋涂速度為1000-5000rpm。