一种基于自组装材料图案化微纳关键尺寸及其制备方法与流程

本发明涉及纳米材料制备，具体涉及一种基于自组装材料图案化微纳关键尺寸及其制备方法。

背景技术：

1、随着微纳米加工技术迅速发展，纳米器件的结构尺寸正在逐渐变小。在过去50多年里，摩尔定律描述并预测着集成电路工艺技术的发展，自1971年intel 4004微处理器发布以来，mos晶体管的线性尺寸缩小了约1000倍，单个芯片上的晶体管数量增加了约1500万倍。

2、器件尺寸的逐渐减小意味着对测量精度的要求越来越高，因而对纳米级测量技术的要求也随之变高。纳米测量技术在纳米技术研究中占据着突出的地位，包括测量设备和测量方法的使用。为保证纳米器件的性能，需要更好的控制纳米器件的加工尺寸，因此，建立完整的纳米尺寸计量量值溯源体系，保证用于纳米结构测量的仪器的精度尤为重要。纳米台阶高度标准物质作为纳米测量溯源体系中重要的组成部分，提供了纳米尺寸标准，为其他测量精度提供了参考。

3、目前关于标准物质的研究比较单一，关于台阶标准物质的研究比较多，国外研究的美国very large scale integration(vlsi)公司生产的台阶高度标准物质和美国计量研究院研究的单原子台阶，在国内，也有国家纳米中心和中国计量科学研究院合作研制的不同尺度的台阶高度标准物质等单一台阶标准物质。关于多参量的标准物质研究主要有德国的nanosensors公司生产了x/y/z三个方向同时校准的标准物质，和中国计量科学研究院与其他院所合作完成了一种纳米膜厚标准样片，上述两种多参量标准物质可以实现多维度的校准，但测量精度比较低。

4、2021年，西安交通大学蒋庄德院士团队通过原子层沉积技术(atomic layerdeposition,ald)成功制备了高度为5nm、10nm、20nm、40nm的台阶高度标准物质，由中国计量科学研究院完成了定值、均匀性和稳定形的检验，量值可溯源至激光波长和国际单位制，部分解决了我国纳米几何量标准物质缺失的问题。2022年，该研究团队利用该技术制备了1-5nm的al2o3薄膜，并通过湿法刻蚀将薄膜厚度转换为台阶高度。对于台阶高度大于1nm的标准物质而言，其均匀性和稳定性较为优异，但是对于1nm的台阶高度，台阶质量较差。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于自组装材料图案化微纳关键尺寸及其制备方法，所制备的自组装材料具有均匀性和稳定性好的特点。

2、为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

3、一种基于自组装材料图案化微纳关键尺寸的制备方法，包括如下步骤：

4、s1、将衬底材料进行紫外光刻处理，在衬底材料上制备芯片的图案化结构；

5、s2、采用氧气等离子体去除衬底材料表面的残余杂质；

6、s3、在衬底材料的表面先沉积铬，然后沉积金；

7、s4、将沉积金后的衬底材料放入去胶液中浸泡，随后依次置于丙酮、乙醇中超声清洗，然后用去离子水冲洗，用氮气吹干，得到具有微纳结构的金衬底；

8、s5、将金衬底浸泡在硫醇乙醇溶液中，静置，待自组装结束后，取出金衬底，依次用纯乙醇、去离子水进行洗涤，随后用氮气吹干，即得到图案化自组装纳米材料。

9、优选的，步骤s1中，所述衬底材料选自石英玻璃或硅片。

10、优选的，步骤s2中，氧气等离子体的功率为100-150w，处理时间为20-30min。

11、优选的，步骤s3中，铬的沉积厚度为5-10nm，金的沉积厚度为20-50nm。

12、优选的，步骤s4中，用氮气吹干后，还包括用氧气等离子体进一步处理。

13、优选的，步骤s5中，所述硫醇乙醇溶液选自癸硫醇乙醇溶液或十二烷硫醇乙醇溶液。

14、步骤s5中，所述硫醇乙醇溶液的浓度为10-50mm。

15、本发明还提供由上述制备方法所制备得到的自组装材料。

16、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

17、硫醇sam制备条件简单、结构稳定有序，在表面改性、电化学、生物传感器、分子电子学等诸多领域均有应用，且研究较为深入，本发明也因其稳定有序的结构特点，将其作为自组装单层物质的制备材料，硫醇分子由巯基、碳链、官能团组成，以正烷硫醇为例，官能团为甲基，使其具有疏水性；巯基对衬底产生吸附作用，在自组装过程中最为重要；碳链的长度决定了最终形成的sam层的厚度，碳原子成“之”字形排列，形成全反式构象，使其具有热力学稳定性，且链之间的相互吸引力有助于稳定自组装膜结构，所制备的自组装材料具有均匀性和稳定性好的特点。

技术特征：

1.一种基于自组装材料图案化微纳关键尺寸的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于自组装材料图案化微纳关键尺寸的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述衬底材料选自石英玻璃或硅片。

3.根据权利要求1所述的基于自组装材料图案化微纳关键尺寸的制备方法，其特征在于，步骤s2中，氧气等离子体的功率为100-150w，处理时间为20-30min。

4.根据权利要求1所述的基于自组装材料图案化微纳关键尺寸的制备方法，其特征在于，步骤s3中，铬的沉积厚度为5-10nm，金的沉积厚度为20-50nm。

5.根据权利要求1所述的基于自组装材料图案化微纳关键尺寸的制备方法，其特征在于，步骤s4中，用氮气吹干后，还包括用氧气等离子体进一步处理。

6.根据权利要求1所述的基于自组装材料图案化微纳关键尺寸的制备方法，其特征在于，步骤s5中，所述硫醇乙醇溶液选自癸硫醇乙醇溶液或十二烷硫醇乙醇溶液。

7.根据权利要求1所述的基于自组装材料图案化微纳关键尺寸的制备方法，其特征在于，步骤s5中，所述硫醇乙醇溶液的浓度为10-50mm。

8.如权利要求1-7任一项所述制备方法所制备得到的自组装材料。

技术总结本发明公开了一种基于自组装材料图案化微纳关键尺寸及其制备方法，硫醇SAM制备条件简单、结构稳定有序，在表面改性、电化学、生物传感器、分子电子学等诸多领域均有应用，且研究较为深入，本发明也因其稳定有序的结构特点，将其作为自组装单层物质的制备材料，硫醇分子由巯基、碳链、官能团组成，以正烷硫醇为例，官能团为甲基，使其具有疏水性；巯基对衬底产生吸附作用，在自组装过程中最为重要；碳链的长度决定了最终形成的SAM层的厚度，碳原子成“之”字形排列，形成全反式构象，使其具有热力学稳定性，且链之间的相互吸引力有助于稳定自组装膜结构，所制备的自组装材料具有均匀性和稳定性好的特点。技术研发人员：李适,荆高山,刘争,李伟,黄鹭,施玉书受保护的技术使用者：中国计量科学研究院技术研发日：技术公布日：2024/1/25