[發明專利]一種高度有序傾斜納米柱的制備方法

在審

• 申請號: 201910870721.0
• 申請日: 2019-09-16
• 公開（公告）號: CN110668397A
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 張小龍;張永軍;王雅新;陳雷;趙曉宇;朱琪
• 申請（專利權）人: 吉林師范大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;C23C14/20;C23C14/35;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 22201 長春吉大專利代理有限責任公司
• 代理人: 李泉宏

本發明公開了一種高度有序傾斜納米柱的制備方法，屬于周期納米材料制備技術領域，本發明的目的是解決目前一種制備方法僅能適用于一種材料的，無法推廣到另一種材料的問題，本發明提出了一種高度有序傾斜納米柱的制備方法，該方法以二維膠體陣列為基礎，采用二次模版方法，制備出了高度有序的納米棒狀結構陣列，這種棒狀結構可以為金屬、合金、半導體及其相關異質結構。

技術領域

本發明屬于周期納米材料制備技術領域，具體涉及一種高度有序傾斜納米柱制備新技術。

技術背景

高度有序傾斜納米柱陣列在生物、醫學、醫藥、納米光子學等領域均具有重要應用。開發出一種技術，可以適用于多種材料的納米棒狀結構陣列的制備，非常重要。

現有制備傾斜納米柱的制備采用光刻或電子束刻蝕方法，或者化學腐蝕方法，這些方法程序復雜，且一種材料的制備工藝很難推廣到另一種材料上，因此目前需要一種多種材料的制備方法。

發明內容

為了提供一種適用于多種材料的有序傾斜納米柱的制備方法，本發明提出了一種高度有序傾斜納米柱的制備方法，該方法以二維膠體陣列為基礎，采用二次模版方法，制備出了高度有序的納米棒狀結構陣列，這種棒狀結構可以為金屬、合金、半導體及其相關異質結構。

1)采用自組裝方法制備的高度有序的聚苯乙烯小球陣列。

1a)清洗硅片。將硅片并放入燒杯中，在燒杯中分別加入體積比為1:2:6的氨水、過氧化氫和去離子水的混合溶液中。將燒杯放在烤焦臺上加熱至沸騰，并保持5～10min，冷卻后將液體倒出，依次用去離子水，無水乙醇反復超聲15min。

1b)制備六方密排的聚苯乙烯小球陣列。將直徑500nm聚苯乙烯小球和無水乙醇的按照體積比為1:1混合，再通過超聲處理使聚苯乙烯小球均勻分散，用移液槍將聚苯乙烯小球分散液滴在大塊的硅片，使分散液均勻分布在硅片上，將大硅片緩慢傾斜的滑入液面平穩的器皿中，在水面上形成密排的聚苯乙烯小球陣列，最后用清洗后的硅片將浮在水面上的小球陣列緩慢的撈起來，吸水干燥后備用。

2)將高度有序的聚苯乙烯小球陣列放入等離子體清洗機中刻蝕3min，蝕刻氣體為體積比為O₂:Ar＝4:1的混合氣體，經過刻蝕聚苯乙烯小球的直徑由500nm減小到350nm。

3)利用磁控濺射在其表面濺射200～400nm的金屬、合金、半導體或金屬氧化物，得到納米點周期陣列。本實施例中以Au為例，在濺射功率為25W，真空度為2×10^-4Pa的高真空條件下，通入氬氣流量為20sccm，垂直于經過刻蝕聚苯乙烯小球陣列進行濺射，濺射時間8min，濺射厚度為320nm。

4)利用膠帶將濺射完成的聚苯乙烯小球陣列粘貼下來，在原襯底上得到六角密排結構的納米點結構陣列。

5)利用磁控濺射在納米點周期陣列上進行以50°～70°的角度進行斜濺射，濺射材料為金屬、合金、半導體或金屬氧化物，在濺射功率為25W，真空度為2×10^-4Pa的高真空條件下，通入20sccm的Ar，對納米點周期陣列濺射2～4min得到柱狀結構。

本發明的有益效果：

本發明設計并制備得到了一種傾斜的周期納米棒狀結構陣列。該制備方法的創新性在于可以對傾斜的納米柱的傾斜角度、直徑、長度、成分進行很方便的控制。納米柱的傾斜角度是由濺射的角度而決定的，可控制在50～70°。六角處納米柱的直徑是通過基底的大小控制的，中間納米柱的直徑是通過所粘下陣列結構后，留下在中心位置的孔洞大小決定的。納米柱的長度都由濺射的時間決定。最后成分由選擇濺射的材料而決定的，通常為濺射速率快的金屬。

附圖說明

圖1未經傾斜濺射的納米點結構陣列；

圖2傾斜濺射2min的納米點結構陣列；