一种周期波浪状纳米孔结构阵列的制备方法与流程

本发明属于纳米材料合成技术领域，具体涉及一种周期波浪状纳米结构阵列制备技术。

技术背景

纳米孔状结构在微流、载药、纳米光子学等方面具有重要作用。而非圆形纳米孔状阵列在定向输运、偏振等领域具有很重要的应用前景。但是目前，带有波浪状纳米孔结构的阵列制备方法并未见报道。

技术实现要素：

为了提供一种周期波浪状纳米孔结构阵列结构，本发明提出了一种周期波浪状纳米孔结构阵列的制备方法，该方法以纳米点阵为基础结构，通过磁控溅射技术制备了周期波浪状纳米孔结构阵列，改变溅射参数实现了对孔洞大小的调控并制备了高度有序的纳米周期阵列。

本发明制备方法具体步骤如下：

1)采用自组装方法制备的高度有序的聚苯乙烯小球阵列

1a)清洗硅片。将硅片并放入烧杯中，在烧杯中分别加入体积比为1:2:6的氨水、过氧化氢和去离子水的混合溶液中。将烧杯放在烤焦台上加热至沸腾，并保持5～10min，冷却后将液体倒出，依次用去离子水，无水乙醇反复超声15min。

1b)制备六方密排的聚苯乙烯小球阵列。直径500nm聚苯乙烯小球和无水乙醇的按照体积比为1:1混合，再通过超声处理使聚苯乙烯小球均匀分散，用移液枪将聚苯乙烯小球分散液滴在大块的硅片，使分散液均匀分布在硅片上，将大硅片缓慢倾斜的滑入液面平稳的器皿中，在水面上形成密排的聚苯乙烯小球阵列，最后用清洗后的硅片将浮在水面上的小球阵列缓慢的捞起来，吸水干燥后备用。

2)将高度有序的聚苯乙烯小球阵列放入等离子体清洗机中刻蚀3min，蚀刻气体为体积比为o2:ar＝4:1的混合气体，经过刻蚀聚苯乙烯小球的直径由500nm减小到350nm。

3)利用磁控溅射在其表面溅射200～400nm的金属、合金、半导体或金属氧化物，得到纳米点周期阵列。

4)利用胶带将溅射完成的聚苯乙烯小球阵列粘贴下来，在原衬底上得到纳米点周期阵列；

5)利用超声清洗剂在去离子水里对纳米点周期阵列进行清洗，清洗5～20min。

6)利用磁控溅射在纳米点周期阵列上进行以70°的角度进行斜溅射，溅射材料为金属、合金、半导体或金属氧化物，在溅射功率为25w，真空度为2×10^-4pa的高真空条件下，通入氩气流量为20sccm，对纳米点周期阵列进行溅射3～5min，得到的周期波浪状纳米结构阵列。

本发明的有益效果：

本发明拓宽了目前在纳米孔结构制备材料方面的限制，同时也提供了一种更加复杂的纳米孔结构，本发明所提供的周期结构与对称结构相比较该结构具有良好的不对称性，有望于在定向输运、偏振、吸收方面有很好的应用。

附图说明

图1为经过倾斜70°溅射3min得到的周期波浪状纳米结构阵列；

图2为经过倾斜70°溅射4min得到的周期波浪状纳米结构阵列；

图3为经过倾斜70°溅射5min得到的周期波浪状纳米结构阵列；

具体实施方式

1)采用自组装方法制备的高度有序的聚苯乙烯小球阵列

1a)清洗硅片。将硅片并放入烧杯中，在烧杯中分别加入体积比为1:2:6的氨水、过氧化氢和去离子水的混合溶液中。将烧杯放在烤焦台上加热至沸腾，并保持5～10min，冷却后将液体倒出，依次用去离子水，无水乙醇反复超声15min。

1b)制备六方密排的聚苯乙烯小球阵列。直径500nm聚苯乙烯小球和无水乙醇的按照体积比为1:1混合，再通过超声处理使聚苯乙烯小球均匀分散，用移液枪将聚苯乙烯小球分散液滴在大块的硅片，使分散液均匀分布在硅片上，将大硅片缓慢倾斜的滑入液面平稳的器皿中，在水面上形成密排的聚苯乙烯小球阵列，最后用清洗后的硅片将浮在水面上的小球阵列缓慢的捞起来，吸水干燥后备用。

2)将高度有序的聚苯乙烯小球阵列放入等离子体清洗机中刻蚀3min，蚀刻气体为体积比为o2:ar＝4:1的混合气体，经过刻蚀聚苯乙烯小球的直径由500nm减小到350nm。

3)利用磁控溅射在其表面溅射200～400nm的金属、合金、半导体或金属氧化物，得到纳米点周期阵列。本实施例中以au为例，在溅射功率为25w，真空度为2×10^-4pa的高真空条件下，通入20sccm的ar，垂直于经过刻蚀聚苯乙烯小球阵列进行溅射，溅射时间8min，溅射厚度为320nm。

4)利用胶带将溅射完成的聚苯乙烯小球阵列粘贴下来，在原衬底上得到纳米点周期阵列；

5)利用超声清洗剂在去离子水里对纳米点周期阵列进行清洗，清洗5～20min。

6)利用磁控溅射在纳米点周期阵列上进行以70°的角度进行斜溅射，溅射材料为金属、合金、半导体或金属氧化物，本实施例中以au为例，在溅射功率为25w，真空度为2×10^-4pa的高真空条件下，通入20sccm的ar，对纳米点周期阵列进行溅射3～5min，得到的周期波浪状纳米结构阵列。

该方法属于物理沉积方法，溅射材料可以为金属、合金、半导体、氧化物及其相关异质结构，采用此技术，均可以得到类似结构。