[發明專利]納米金屬顆粒陣列結構的制備方法

有效

• 申請號: 201710824969.4
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107620038B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 孔明光;吳兵;劉玲
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: C23C14/20
• 分類號: C23C14/20;C23C14/50;C23C14/46;C23C14/32;B82Y40/00
• 代理公司: 11567 北京旭路知識產權代理有限公司
• 代理人: 王瑩

本發明提供一種納米金屬顆粒陣列結構的制備方法，屬于納米電化學技術領域，包括以下步驟：S1、選取離子濺射儀，安放在載樣臺上，矯正離子濺射儀；S2、以聚苯乙烯小球作為模板，以金屬靶材為初始材料，將聚苯乙烯小球置于載樣臺上，旋轉載樣臺，然后通電將金屬靶材蒸鍍到聚苯乙烯小球表面；S3、將蒸鍍后的聚苯乙烯小球進行加熱，升溫至600?700℃保溫，即在聚苯乙烯小球表面沉積納米金屬顆粒陣列；S4、溶解聚苯乙烯小球，即得到金屬納米顆粒有序陣列。該納米金屬顆粒陣列結構通過濺射旋轉狀態下的聚苯乙烯小球，以達到在聚苯乙烯小球表面鍍膜的納米顆粒陣列結構間距在20nm以下進行調整。

技術領域

本發明涉及納米電化學技術領域，具體涉及一種納米金屬顆粒陣列結構的制備方法。

背景技術

對于納米金屬顆粒結構，和常見的塊體材料相比較，納米金屬顆粒會展現出獨特的物理和化學性質。特別是對于有序排列的納米顆粒陣列，通過對納米金屬顆粒陣列結構上的修飾，可以使得納米金屬顆粒的陣列在一定程度上符合磁存盤、陣列電子器件、探測器等領域有著重要的應用。例如現在的氣體傳感裝置上，通常是在氣體傳感裝置表面鍍一層納米顆粒膜，然后根據膜之間有序排列納米顆粒與氣體接觸面之間接觸所產生特殊效應，從而分析氣體組分。

現有的氣體傳感器表面的納米金屬顆粒結構在進行修飾過程中，一般采用納米加工法，這種方法是利用預先設計好的圖形控制掃描探針或聚焦離子束單個進行濺射出納米金屬顆粒，能夠準確加工成平面上單向的納米顆粒。

而對于具有曲面的氣體傳感裝置，納米顆粒是平鋪在曲表面，這樣的曲表面上分布的納米金屬顆粒之間為相鄰分布，在確定納米顆粒陣列結構時，需要實時調整曲面上納米顆粒的相鄰間距，單個納米顆粒之間陣列結構排序的間距相等，間距調控范圍有限，基本在大間距范圍內調控(一般在20nm以上的間距進行調整)，難以調節20nm較小間距范圍內的調控。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種納米金屬顆粒陣列結構的制備方法，解決了納米金屬顆粒陣調控的范圍有限，不能實現20nm以下小間距調整的技術問題。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種納米金屬顆粒陣列結構的制備方法，包括以下步驟：

S1、選取一臺離子濺射儀，安放在載樣臺上，矯正離子濺射儀，并對離子濺射儀進行抽真空操作；

S2、以聚苯乙烯小球作為模板，以金屬靶材為初始材料，將聚苯乙烯小球置于載樣臺上，旋轉載樣臺，降低離子濺射儀內的真空度，并向離子濺射儀中通入保護氣體，然后通電將金屬靶材蒸鍍到聚苯乙烯小球表面；

S3、將S2蒸鍍后的聚苯乙烯小球進行加熱，升溫至600-700℃，并在此溫度下保溫40-50min，即在聚苯乙烯小球表面沉積納米金屬顆粒陣列；

S4、溶解聚苯乙烯小球，即得到金屬納米顆粒有序陣列。

進一步地，該S1中采用的真空度為10pa。

進一步地，該S2中采用的聚苯乙烯小球先后用乙醇、去離子水在超聲波狀態下清洗其表面，然后在30-35℃的空氣中通風烘干。

進一步地，該S2中真空度的調節以5pa/min的速率降低至離子濺射儀內的真空度為50pa為止。

進一步地，該S2中采用的功率為100-110W進行濺射，濺射時間為13-18s。

進一步地，該S2中通入的保護氣體為氖氣、氮氣或氦氣的一種或混合。

進一步地，該S2中載樣臺上所承載的聚苯乙烯小球旋轉速率為800-1000rpm。

進一步地，該S3中升溫的速率為15-25℃/min。