[發明專利]金屬折點納米線陣列的制備方法及其金屬折點納米線陣列

有效

• 申請號: 201710897429.9
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107777659B
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 陳云;陳新;麥錫全;劉強;高健;高波
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B82B3/00
• 分類號: B82B3/00;B82B1/00;B82Y40/00
• 代理公司: 佛山市禾才知識產權代理有限公司 44379
• 代理人: 劉羽波

本發明公開了金屬折點納米線陣列的制備方法及其金屬折點納米線陣列，利用不同成分和比例的刻蝕液在半導體材料的基底中的刻蝕方向不同的特性，制造出具有不同彎折點的納米孔陣列，再以沉積在納米孔底部的貴金屬催化粒子為種子層，通過離心電鍍的方式在納米孔中填充不同材質的金屬材料；最后采用濕法腐蝕法去除基底，從而制備出有序排列且具有所需彎折點的金屬折點納米線陣列。采用離心電鍍的方式，避免彎折處產生缺口，提高電鍍成型率。

技術領域

本發明涉及納米器件加工領域，尤其涉及金屬折點納米線陣列的制備方法及其金屬折點納米線陣列。

背景技術

金屬納米線具有的量子尺寸效應、表面效應、量子隧道效應、介電限域效應等特性，會導致其表現出不同于常規塊體材料的光、熱、電、磁、力等宏觀性能，其在微電子器件、微流體器件、傳感器等方面有著廣闊的應用前景。目前，制備金屬納米線陣列的方法主要有：多孔氧化鋁模板法(AAO膜)、聚合物膜模板法、軟模板法和外場誘導法等。多孔氧化鋁模板法和聚合物膜模板法等模板輔助法在模板去除時易損壞金屬納米線；軟模板法實驗過程復雜、易污染壞境，通常需要復雜且昂貴的設備，從而導致成本急劇增加；外場誘導法僅局限于制備磁性金屬納米線。而且現有制備方法均難以制備出有序排列的金屬折點納米線陣列，現有制備出的金屬納米線呈現非陣列式分布，并且不能彎折，使得微電子器件、微流體器件、傳感器等技術發展受制。

發明內容

本發明的目的在于提出一種彎折點可控，有序排列，可避免彎折處產生缺口，提高電鍍成型率的金屬折點納米線陣列的制備方法。

本發明的目的在于提出一種彎折點可控，有序排列，可避免彎折處產生缺口，提高電鍍成型率的金屬折點納米線陣列。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種金屬折點納米線陣列的制備方法，包括以下步驟：

步驟一，在半導體材料制成的基底的上表面旋涂一層光刻膠，烘干，加蓋與所需納米線的尺寸和分布密度均相同的掩膜板，并放在光刻機中進行曝光，曝光的光刻膠經過顯影去除；然后，通過等離子刻蝕去除殘留的已曝光的光刻膠，未曝光的光刻膠上具有陣列納米孔結構；

步驟二，在經過步驟一處理的所述基底的上表面依次蒸鍍一層鈦膜和一層金膜，由于未曝光的光刻膠起到了掩模的作用，所述基底的上表面形成有序排列的貴金屬點陣；

步驟三，根據金屬折點納米線陣列的所需彎折角度個數M，配制M種不同成分和比例的刻蝕液，并且根據各個所需彎折段的所需彎折角度選擇各個所需彎折段的刻蝕液，通過各個所需彎折段的段長計算各個所需彎折段的刻蝕時間，刻蝕液更換次數等于所需彎折點個數，將經過步驟二處理的所述基底放入刻蝕液中進行刻蝕，在所述基底得到具有所需彎折點的納米孔陣列；

步驟四，將經過步驟三處理的所述基底放入盛有電鍍液的電鍍系統中，所述電鍍系統固定于離心工作臺上，以沉積在所述納米孔陣列底部的貴金屬催化粒子為種子層，在離心工作臺的離心力作用下電鍍層從所述納米孔陣列的底部沿彎折的孔道電鍍目標金屬，形成目標金屬柱陣列；

所述離心工作臺的旋轉速度R＝A*sinθ，θ為所電鍍的彎折段的軸向方向和基底的法向方向之間的夾角，所述彎折段的軸向方向為沿彎折段軸線指向基底上表面的方向，所述基底的法向方向為所述基底的上表面沿X軸正方向，旋轉基數A為1000～10000r/min；

當90°≤θ≤180°時，所述基底的位置保持不變；當0°≤θ＜90°時，所述基底繞其上表面的中心對稱線旋轉180°；

步驟五，電鍍完成后，通過濕法腐蝕方法使基底和所述目標金屬柱陣列分離，從而得到有序排列且具有所需彎折線的金屬折點納米線陣列。

優選地，所述步驟四的電鍍過程為：