[發明專利]一種鑲嵌功能材料微納孔結構及其制備方法和使用方法

在審

• 申請號: 201910369474.6
• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN110282599A
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 段輝高;劉卿;陳藝勤;曾沛
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: B82Y30/00
• 分類號: B82Y30/00;B82Y40/00;B82Y5/00;B82Y20/00
• 代理公司: 深圳市興科達知識產權代理有限公司 44260
• 代理人: 王翀;賈慶

本發明揭示了一種鑲嵌功能材料微納孔的制備方法，本發明用各向同性金屬沉積的方法在提供的帶納米孔的襯底上鍍一層所需的金屬，再對樣品用斜角離子束拋光設備以角度小于10°的夾角進行拋光處理直到樣品上表面的金屬材料全部去除，從而得到所需要的鑲嵌功能材料微納孔。

技術領域：

本發明涉及一種鑲嵌功能材料微納孔結構及其制備和使用方法，可用于生物領域，光學領域。

背景技術：

基于表面等離激元共振及表面增強拉曼的鑲嵌功能材料的微納孔在化學生物領域的分子過濾、微顆粒及DNA檢測、在光學領域的拉曼散射，增強熒光等有著廣泛的應用前景。

傳統的微納孔結構都是孔道內和孔外的材料都是一樣的，即現有的微納孔結構。其存在如下問題，例如在微顆粒及DNA檢測領域，其微顆粒檢測是需要通過微孔，并與微孔的材料結合，從而被檢測或計數。只是由于襯底與孔道內側壁的材質一致，導致部分微顆粒會被吸附到襯底表面而非孔道內側壁上。這樣襯底表面很容易形成背景干涉，導致檢測結果不準?，F有的辦法即是將襯底表面吸附的顆粒清洗掉，一方面可能存在清洗不干凈的問題，還有可能同時將孔道內的顆粒同時清洗掉，還是會導致檢測的不準確。

發明內容：

為了克服上述技術問題，本發明公開了一種鑲嵌功能材料微納孔結構及其制備和使用方法，本發明采用特殊的制備工藝，制備出了孔道內鑲嵌有功能材料的納米孔結構，為生物領域和光學領域鑲嵌功能材料納米孔的加工提供了一種有效的方法。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種鑲嵌功能材料微納孔結構的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、提供帶孔狀結構的襯底，并清洗襯底；

步驟二、利用鍍膜工藝在襯底和襯底的孔狀結構表面沉積有功能材料薄膜；所述襯底與功能材料薄膜的材質不同；

步驟三、利用拋光工藝，去除襯底表面的功能材料薄膜從而得到孔狀結構側壁沉積有功能材料薄膜的微納孔結構。

進一步的改進，所述步驟三中，先在沉積了功能材料薄膜的襯底上旋涂一層平坦化材料或者原子層沉積一層保護層材料，再利用拋光工藝，去除襯底表面的功能材料薄膜，然后利用選擇性刻蝕方法去除孔狀結構內殘余的平坦化材料或保護層材料。

進一步的改進，所述平坦化材料包括溶液狀的介質材料和溶膠凝膠制備的材料；所述溶液狀的介質材料包括聚甲基丙烯酸甲酯、旋轉涂布玻璃和氫倍半硅氧烷。

進一步的改進，所述平坦化材料包括光刻膠，所述光刻膠包括正光刻膠和負光刻膠，所述負光刻膠包括氫倍半硅氧烷、SU-8、負型紫外光刻膠和基于金屬納米粒子的光刻膠。

進一步的改進，所述保護層材料包括三氧化二鋁和氧化鈦。

進一步的改進，所述拋光工藝包括離子束拋光、化學機械拋光和磁流變拋光；所述選擇性刻蝕方法為濕法刻蝕或干法刻蝕。

進一步的改進，所述功能材料薄膜包括金材料薄膜、銀材料薄膜、鋁材料薄膜、銅材料薄膜、鉻材料薄膜、鍺材料薄膜、ITO材料薄膜、氧化鈦材料薄膜、氧化鋁材料薄膜、氧化鉿材料薄膜、硅材料薄膜和氧化硅材料薄膜。

進一步的改進，所述步驟二中，鍍膜工藝為磁控濺射、電鍍、化學氣相沉積或原子層沉積；沉積的功能材料薄膜為固態光介質、機械波介質、磁介質或電介質；所述電介質包括金屬和半導體材料。

一種鑲嵌功能材料的微納孔結構，包括襯底1，襯底1上成形有若干孔狀結構2，孔狀結構2內的側壁上沉積有功能材料薄膜3，功能材料薄膜3的材質與襯底1的材質不同；所述孔狀結構2的內徑不大于1000微米。