金银核壳纳米球阵列制备方法及金银核壳纳米球阵列与流程

本发明涉及半导体，特别涉及一种金银核壳纳米球阵列制备方法及金银核壳纳米球阵列。

背景技术：

1、周期性排列的贵金属纳米材料，如金、银、铂、钯等，具有表面增强拉曼散射(sers)效应而得到广泛的应用。相比于单金属纳米材料，具有协同效应的双金属纳米阵列可以通过改变核壳种类、致密度、壳层厚度等使其具有非常优异的光、电、热、磁等物理效应。将具有优异稳定性的金和高灵敏度的银组成的核壳纳米结构可以改变材料的等离子体共振吸收峰，可广泛应用于微纳光栅，光电催化和生物传感芯片等领域。

2、然而，目前的金银核壳纳米材料主要是通过湿化学的方法来合成的。该制备方法会使用大量的化学试剂，对环境容易产生较大的污染。此外，湿化学方法合成的金银核壳纳米材料在衬底上的排列周期非常差，对器件的性能会产生较大的影响。

技术实现思路

1、本发明为解决上述技术问题，提供一种金银核壳纳米球阵列制备方法及金银核壳纳米球阵列。

2、为实现上述目的，本发明提供一种金银核壳纳米球阵列制备方法，包括：

3、提供衬底，在所述衬底表面形成金圆盘阵列；

4、将具有所述金圆盘阵列的所述衬底进行第一退火处理，使得所述金圆盘阵列缩聚成金球阵列；

5、在具有所述金球阵列的所述衬底表面形成银膜；

6、将具有银膜的所述衬底进行第二退火处理，第二退火处理低于第一退火处理的温度，使得所述银膜内缩并在所述金球阵列表面缩聚成银壳，进而形成周期性排列的金银核壳纳米球阵列。

7、可选的，所述金圆盘阵列的金圆盘的直径范围为300nm～350nm，所述圆孔阵列的周期范围为600nm～650nm。

8、可选的，所述第一退火处理的升温速率范围为100℃min-1～120℃min-1，所述第一退火处理的温度范围为600℃～650℃，所述第一退火处理的保温时间范围为60min～80min。

9、可选的，所述银膜的厚度范围为10nm～20nm，所述银膜的沉积速率范围为

10、

11、可选的，所述第二退火处理的升温速率范围为100℃min-1～120℃min-1，所述第二退火处理的温度范围为400℃～450℃，所述第二退火处理的保温时间范围为180min～240min。

12、可选的，所述金球阵列的金球的半径范围为40nm～50nm，所述金球阵列的周期范围为700nm～750nm。

13、可选的，在所述衬底表面形成金圆盘阵列的步骤包括：

14、提供表面具有圆孔阵列图案的光刻胶层衬底，其中，所述光刻胶层形成有圆孔阵列区域和掩膜区域，所述圆孔阵列区域具有圆孔底部和圆孔侧壁，所述圆孔底部不具有光刻胶；

15、在所述圆孔阵列区域和所述掩膜区域的表面形成金膜；

16、所述光刻胶层作掩膜，倾斜刻蚀去除所述圆孔侧壁金膜和所述掩膜区域金膜，保留所述圆孔底部金膜；

17、去除所述掩膜区域的光刻胶后，获得金圆盘阵列。

18、本发明还提供一种金银核壳纳米球阵列，采用上述的一种金银核壳纳米球阵列制备方法制备。

19、可选的，所述金银核壳纳米球阵列的金银核壳纳米球的半径范围为60nm～70nm，所述金银核壳纳米球阵列的周期范围为700nm～750nm。

20、综上所述，本发明的优点及有益效果为：

21、本发明提供一种金银核壳纳米球阵列制备方法。包括在所述衬底表面形成金圆盘阵列；将具有所述金圆盘阵列的所述衬底进行第一退火处理，使得所述金圆盘阵列缩聚成金球阵列；在具有所述金球阵列的所述衬底表面形成银膜；将具有银膜的所述衬底进行第二退火处理，使得所述银膜内缩并在所述金球阵列表面缩聚成银壳，最终获得金银核壳纳米球阵列。

22、本发明通过第一退火处理，使得金圆盘阵列缩聚成金球阵列，再通过第二退火处理，使得银膜包裹在金球的表面。在第二退火处理过程中，所述金球与所述衬底之间的粘附性下降，造成金球在所述衬底上的松动，由于温度场和热应力的作用，沉积在所述衬底表面的银膜会发生周期性的断裂并以所述金球为中心向金球方向缩聚，随着缩聚的进行，所述衬底和金球处的银膜会不断地挤压金球，使得粘附性较低的金球与所述衬底分离，进而使银进入到金球与所述衬底之间，随着加热的进行，进入到金球与所述衬底之间的银膜连接在一起，并使得银膜在金球表面重新分配，进而形成周期性排列良好的金银核壳纳米球阵列。

23、本发明物理方法形成所述金银核壳纳米球阵列，减少化学试剂的使用，对环境的破坏小，制作出的金银核壳纳米球阵列周期性好的，衬底保持完好，保证制备的功率器件性能不受影响，所述金银核壳纳米球阵列的制备过程的操作简单，有利于大规模批量生产。

技术特征：

1.一种金银核壳纳米球阵列制备方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种金银核壳纳米球阵列制备方法，其特征在于，所述金圆盘阵列的金圆盘的直径范围为300nm～350nm，所述圆孔阵列的周期范围为600nm～650nm。

3.如权利要求1所述的一种金银核壳纳米球阵列制备方法，其特征在于，所述第一退火处理的升温速率范围为100℃min-1～120℃min-1，所述第一退火处理的温度范围为600℃～650℃，所述第一退火处理的保温时间范围为60min～80min。

4.如权利要求1所述的一种金银核壳纳米球阵列制备方法，其特征在于，所述银膜的厚度范围为10nm～20nm，所述银膜的沉积速率范围为

5.如权利要求1所述的一种金银核壳纳米球阵列制备方法，其特征在于，所述第二退火处理的升温速率范围为100℃min-1～120℃min-1，所述第二退火处理的温度范围为400℃～450℃，所述第二退火处理的保温时间范围为180min～240min。

6.如权利要求1所述的一种金银核壳纳米球阵列制备方法，其特征在于，所述金球阵列的金球的半径范围为40nm～50nm，所述金球阵列的周期范围为700nm～750nm。

7.如权利要求1所述的一种金银核壳纳米球阵列，其特征在于，在所述衬底表面形成金圆盘阵列的步骤包括：

8.一种金银核壳纳米球阵列，其特征在于，采用权利要求1～7任意一项所述的一种金银核壳纳米球阵列制备方法制备。

9.如权利要求8所述的一种金银核壳纳米球阵列，其特征在于，所述金银核壳纳米球阵列的金银核壳纳米球的半径范围为60nm～70nm，所述金银核壳纳米球阵列的周期范围为700nm～750nm。

技术总结本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种金银核壳纳米球阵列制备方法及金银核壳纳米球阵列。包括先在衬底表面形成金圆盘阵列，第一退火处理后后形成金球阵列，再在金球和衬底表面形成银膜，通过第二退火处理，金球与所述衬底之间的粘附性下降，造成金球在衬底上松动，由于温度场和热应力的作用，沉积在衬底表面的银膜会发生周期性的断裂并以所述金球为中心向金球方向缩聚，随着缩聚的进行，所述衬底和金球处的银膜会不断地挤压金球，使银进入到金球与所述衬底之间，并连接在一起，进而形成周期性排列良好的金银核壳纳米球阵列。本发明减少化学试剂的使用，对环境破坏小，衬底保持完好，功率器件性能不受影响，制备过程简单，利于大规模生产。技术研发人员：宋璐涛,张一超,张晓旭受保护的技术使用者：杭州邦齐州科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11