專利名稱：利用納米球反相多孔模板制備尺寸可控納米點(diǎn)陣列的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)屬于納米光刻領(lǐng)域。特別涉及使用核殼結(jié)構(gòu)納米球反相多孔陣列模板結(jié)合后期反應(yīng)離子刻蝕修飾獲得適用于高密度單元尺寸可控的納米點(diǎn)陣列制備方法。
背景技術(shù)：
二維規(guī)整納米點(diǎn)陣列由于其具有特殊的結(jié)構(gòu)和性能具有很高的應(yīng)用價(jià)值，目前已經(jīng)被廣泛用于高密度量子式磁記錄、光子晶體、生物傳感器和光電子器件等多個(gè)領(lǐng)域。目前為止，有許多方法制備納米點(diǎn)陣列。目前常用的是自上而下的光刻掩膜技術(shù)，這種方法精度高、可控性好，但是成本高，設(shè)備復(fù)雜；同時(shí)還有電子束刻蝕和聚焦離子束刻蝕的方法，這些方法技術(shù)復(fù)雜，效率低，成本高。
近年來(lái)利用自下而上的方法結(jié)合刻蝕工藝，可以制備出大面積規(guī)整的納米陣列，這些技術(shù)具有良好的前景并受到的廣泛的研究。具有以下三種技術(shù)一是納米球正模板法。即在聚苯乙烯納米球正相模板基礎(chǔ)上利用等離子刻蝕技術(shù)制備單元尺寸可控的納米點(diǎn)陣列技術(shù)(Peiwen Wu，Liangqiang Peng，Xinlin Tuo，Xiaogong Wang andJun Yuan，Nanotechnology，2005，161693-1696)。納米球自組裝形成正模板，隨后使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)對(duì)由于納米球變形堵塞的沉積通道進(jìn)行擴(kuò)孔，隨后填充其他物質(zhì)，除去原始納米球模板，獲得三角形的納米點(diǎn)陣列。
二是陽(yáng)極氧化鋁模板法。即使用多孔陽(yáng)極氧化鋁模版結(jié)合刻蝕技術(shù)制備金屬和半導(dǎo)體納米點(diǎn)陣列(Jianyu Liang，Hope Chik，Aijun Yin and Jimmy Xu，Journal of Applied Physics，2002，912544-2546)。采用濕法刻蝕或者反應(yīng)離子刻蝕的方法形成通孔的陽(yáng)極氧化鋁模板，將氧化鋁模板轉(zhuǎn)移到不同的襯底之上，填充半導(dǎo)體或者金屬形成納米點(diǎn)陣列。
三是嵌段共聚物模板法。即使用嵌段共聚物相分離形成有序柱狀微疇，結(jié)合反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)在原始襯底上制備周期性納米點(diǎn)陣列(Miri Park，Christopher Harrison，Paul M.Chaikin，Richard A.Register，Douglas H.Adamson，Science，1997，2761401-1404)。旋鍍形成嵌段共聚物薄膜，相分離形成圓柱模板，重金屬染色后進(jìn)行刻蝕在原始的襯底上形成納米點(diǎn)陣列。該工藝需要使用重金屬染色，工藝復(fù)雜。
但是，上述方法均具有一定局限性方法一獲得三角形點(diǎn)陣，有效面積小，缺陷多；方法二對(duì)陽(yáng)極氧化鋁模板質(zhì)量要求高，納米點(diǎn)直徑由氧化鋁模板孔徑控制，難以精確控制；方法三須精確控制反應(yīng)條件以獲得適當(dāng)?shù)墓簿畚锓蛛x狀態(tài)，制備過(guò)程比較復(fù)雜，普適性較差。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用納米球反相多孔模板制備尺寸可控納米點(diǎn)陣列的方法，該方法利用核殼結(jié)構(gòu)納米球反相多孔模板制備高密度點(diǎn)陣列，并能對(duì)納米點(diǎn)陣列單元尺寸和密度獨(dú)立進(jìn)行控制。從而可制備出有效面積大、缺陷少和工藝相對(duì)簡(jiǎn)單的納米點(diǎn)陣列。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種利用納米球反相多孔模板制備尺寸可控納米點(diǎn)陣列的方法，其特征在于該方法包括以下步驟1)利用提拉法在硅片上進(jìn)行單分散核殼結(jié)構(gòu)納米球自組裝，形成單層規(guī)則密排的納米球陣列；2)將步驟1)中的單層規(guī)則密排的納米球陣列置于選擇性溶劑中，控制環(huán)境溫度0～80℃，溶解時(shí)間0.5～30min，取出干燥獲得反相多孔模板；3)將反相多孔模板置于反應(yīng)離子刻蝕機(jī)內(nèi)，充入反應(yīng)氣體，刻蝕氣壓為5～50Pa，功率5～30W，刻蝕時(shí)間0.5～30分鐘，獲得貫穿多孔模板；4)在貫穿多孔模板上沉積一層金屬、合金、半導(dǎo)體或氧化物薄膜，其厚度為20～100nm；5)將蒸鍍后的多孔模板置于清洗溶劑中超聲清洗5～60min，取出后，用丙酮、酒精、去離子水按順序清洗，獲得納米點(diǎn)陣列。
本發(fā)明所述的核殼結(jié)構(gòu)納米球中的核組分與殼組分的質(zhì)量比為1∶1～19∶1。
本發(fā)明所述的核殼結(jié)構(gòu)納米球?yàn)榫郾揭蚁?丙烯酸、聚苯乙烯-甲基丙烯酸、聚苯乙烯-丙烯酸酯、聚苯乙烯-甲基丙烯酸酯或聚苯乙烯-二乙烯基苯和聚苯乙烯-丙烯酰胺共聚物的核殼結(jié)構(gòu)膠體球。所述的選擇性溶劑采用苯、甲苯、二甲苯、四氫呋喃、三氯甲烷、二氯甲烷或苯乙烯中的一種或幾種的混合。所述的清洗溶劑為丙酮、甲醇、乙醇、苯、甲苯、苯乙烯、超純水或氯仿中的一種或幾種的混合。
本發(fā)明所述的刻蝕機(jī)采用以離子束、電子束、高能X射線或激光束為刻蝕源的刻蝕機(jī)。所述的金屬采用Al、Cu、Au、Ag、Ti、Zn、Cr、Fe、Co或Ni，所述的合金為FePt或CoPt；半導(dǎo)體為GaN或GaAs；氧化物為SiO2或TiO2。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果①本發(fā)明針對(duì)納米球正模板法獲得的三角形點(diǎn)陣有效面積小，缺陷多的缺點(diǎn)，使用反應(yīng)離子刻蝕對(duì)納米球反相多孔陣列進(jìn)行修飾獲得了貫穿的沉積通道，如圖3(A)；在此基礎(chǔ)上沉積薄膜制備的圓形納米點(diǎn)陣列的有效面積大，占總面積的70％以上，如圖3(B)。原始缺陷處不出現(xiàn)沉積薄膜，成為空白處，減少了后期缺陷出現(xiàn)。②本發(fā)明針對(duì)陽(yáng)極氧化鋁模板法難以精確控制納米點(diǎn)尺寸的缺點(diǎn)，通過(guò)控制原始核殼結(jié)構(gòu)納米球中的核和殼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量比例控制形成的納米孔陣列的直徑，從而控制形成的納米點(diǎn)尺寸。同時(shí)可以通過(guò)控制納米球的直徑來(lái)控制形成的點(diǎn)陣列的密度。③本發(fā)明針對(duì)嵌段共聚物模板法操作工藝復(fù)雜、普適性的缺點(diǎn)，直接基于對(duì)多孔模板進(jìn)行修飾來(lái)控制沉積通道，操作簡(jiǎn)便；同時(shí)薄膜沉積過(guò)程適用于各種材料的點(diǎn)陣列制備，具有很好的普適性。
總之，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，制備的納米點(diǎn)陣列有效面積大，缺陷少，可應(yīng)用于基于點(diǎn)陣列的納米器件，如磁存儲(chǔ)、傳感器等。對(duì)納米點(diǎn)陣列的密度和單元尺寸均可獨(dú)立控制，從而獲得基于單元尺寸調(diào)制的器件性能優(yōu)化。并且本方法原料來(lái)源廣泛，可以制備金屬、合金、半導(dǎo)體或氧化物的點(diǎn)陣列，總體操作過(guò)程簡(jiǎn)單，工藝簡(jiǎn)便。
圖1(A)為直徑263nm聚苯乙烯-丙烯酸納米球自組裝形成的單層規(guī)則密排的納米球陣列。
圖1(B)為直徑263nm聚苯乙烯-丙烯酸納米球陣列形成的反相多孔陣列模板圖。
圖2為通過(guò)使用不同核殼比例的聚苯乙烯-丙烯酸納米球獲得不同孔徑-間距比的反相多孔陣列模板的變化關(guān)系橫軸丙烯酸含量為質(zhì)量比，總含量為“1”；縱軸位孔直徑和孔間距比例，無(wú)量綱。
圖3(A)為直徑370nm聚苯乙烯-丙烯酸反相多孔陣列模板經(jīng)過(guò)反應(yīng)離子刻蝕后形成貫穿沉積通道的多孔模板俯視圖和傾斜圖。
圖3(B)為直徑370nm聚苯乙烯-丙烯酸反相多孔陣列模板形成的圓形鎳金屬納米點(diǎn)陣列的俯視圖和傾斜圖(點(diǎn)陣列直徑220nm，高度30nm)。
具體實(shí)施例方式
先通過(guò)單分散核殼結(jié)構(gòu)納米球的自組裝，得到單層規(guī)則密排的納米球模板。通過(guò)選擇性溶解的方法獲得反相多孔陣列。利用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)，對(duì)模板中的反相孔進(jìn)行修飾獲得貫穿的沉積通道。然后通過(guò)薄膜制備技術(shù)在模板上沉積一層薄膜，并在選擇性溶劑中溶解多孔模板，得到規(guī)則排列的圓形納米點(diǎn)陣列。通過(guò)與不同材料薄膜制備技術(shù)的結(jié)合，應(yīng)用本納米點(diǎn)陣列的制備方法可以制備出不同材料的高密度、尺寸可控點(diǎn)陣列，可用于基于納米點(diǎn)陣列的器件制備和性能優(yōu)化。
實(shí)施例11)利用提拉法在表面清潔的硅片上進(jìn)行納米球的自組裝，使用直徑為263nm的聚苯乙烯-丙烯酸共聚物膠體球(核殼質(zhì)量比為15∶1)，獲得單層規(guī)則密排的納米球模板，如圖1(A)；2)將單層規(guī)則密排的納米球模板置于甲苯溶劑中，控制環(huán)境溫度0℃和溶解時(shí)間0.5min，取出干燥獲得反相多孔模板，如圖1(B)；3)將反相多孔模板置于反應(yīng)離子刻蝕機(jī)內(nèi)，利用O2作為刻蝕氣體，刻蝕氣壓為20Pa，功率20W，刻蝕時(shí)間3分鐘。獲得良好的貫穿孔結(jié)構(gòu)形成沉積通道。
4)利用真空蒸鍍技術(shù)，在模板上蒸鍍60nm厚的金屬銀。
5)將鍍膜后的模板置于甲苯溶劑中超聲清洗30min。取出后，用丙酮、酒精、去離子水按順序清洗，形成規(guī)則圓形納米點(diǎn)陣列。
實(shí)施例21)利用旋涂法在表面清潔的硅片上進(jìn)行納米球的自組裝，使用直徑為370nm的聚苯乙烯-丙烯酸共聚物膠體球(核殼質(zhì)量比為19∶1)，獲得單層規(guī)則密排的納米球模板；2)將單層規(guī)則密排的納米球模板置于氯仿溶劑中，控制環(huán)境溫度50℃和溶解時(shí)間20min，取出干燥獲得反相多孔模板，如圖2；3)將反相多孔模板置于反應(yīng)離子刻蝕機(jī)內(nèi)，利用CF4作為刻蝕氣體，刻蝕氣壓為50Pa，功率5W，刻蝕時(shí)間0.5分鐘。獲得良好的貫穿孔結(jié)構(gòu)形成沉積通道，如圖3(A)。
4)利用電子束蒸鍍技術(shù)，在模板上蒸鍍80nm厚的金屬鎳。
5)將鍍膜后的模板置于苯溶劑中超聲清洗60min。取出后，用丙酮、酒精、去離子水按順序清洗，形成規(guī)則圓形納米點(diǎn)陣列，如圖3(B)。
實(shí)施例31)利用電場(chǎng)誘導(dǎo)沉積在表面清潔的硅片上進(jìn)行納米球的自組裝，使用直徑為455nm的聚苯乙烯-丙烯酸共聚物膠體球(核殼質(zhì)量比為9∶1)，獲得單層規(guī)則密排的納米球模板；2)將單層規(guī)則密排的納米球模板置于二甲苯溶劑中，控制環(huán)境溫度80℃和溶解時(shí)間30min，取出干燥獲得反相多孔模板，如圖2；3)將反相多孔模板置于反應(yīng)離子刻蝕機(jī)內(nèi)，利用Cl2作為刻蝕氣體，刻蝕氣壓為25Pa，功率30W，刻蝕時(shí)間10分鐘。獲得良好的貫穿孔結(jié)構(gòu)形成沉積通道。
4)利用直流磁控濺射技術(shù)，在模板上濺射100nm厚的合金FePt。
5)將鍍膜后的模板置于甲醇溶劑中超聲清洗30min。取出后，用丙酮、酒精、去離子水按順序清洗，形成規(guī)則圓形納米點(diǎn)陣列。
實(shí)施例41)利用模板誘導(dǎo)法在表面清潔的硅片上進(jìn)行納米球的自組裝，使用直徑為215nm的聚苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物膠體球(核殼質(zhì)量比為5∶1)，獲得單層規(guī)則密排的納米球模板；2)將單層規(guī)則密排的納米球模板置于苯溶劑中，控制環(huán)境溫度20℃和溶解時(shí)間20min，取出干燥獲得反相多孔模板；3)將反相多孔模板置于反應(yīng)離子刻蝕機(jī)內(nèi)，利用CHF3作為刻蝕氣體，刻蝕氣壓為5Pa，功率30W，刻蝕時(shí)間10分鐘。獲得良好的貫穿孔結(jié)構(gòu)形成沉積通道。
4)利用射頻磁控濺射技術(shù)，在模板上濺射20nm厚的合金CoPt。
5)將鍍膜后的模板置于乙醇溶劑中超聲清洗10min。取出后，用丙酮、酒精、去離子水按順序清洗，形成規(guī)則圓形納米點(diǎn)陣列。
實(shí)施例51)利用提拉法在表面清潔的硅片上進(jìn)行納米球的自組裝，使用直徑為600nm的聚苯乙烯-二乙烯基苯共聚物膠體球(核殼質(zhì)量比為1∶1)，獲得單層規(guī)則密排的納米球模板；2)將單層規(guī)則密排的納米球模板置于四氫呋喃溶劑中，控制環(huán)境溫度60℃和溶解時(shí)間30min，取出干燥獲得反相多孔模板；3)將反相多孔模板置于等離子刻蝕機(jī)內(nèi)，利用O2作為刻蝕氣體，刻蝕氣壓為30Pa，功率20W，刻蝕時(shí)間5分鐘。獲得良好的貫穿孔結(jié)構(gòu)形成沉積通道。
4)利用分子束外延技術(shù)，在模板上沉積60nm厚的半導(dǎo)體GaN。
5)將鍍膜后的模板置于超純水溶劑中超聲清洗45min。取出后，用丙酮、酒精、去離子水按順序清洗，形成規(guī)則圓形納米點(diǎn)陣列。
實(shí)施例61)利用提拉法在表面清潔的硅片上進(jìn)行納米球的自組裝，使用直徑為800nm的聚苯乙烯-丙烯酰胺共聚物膠體球(核殼質(zhì)量比為4∶1)，獲得單層規(guī)則密排的納米球模板；2)將單層規(guī)則密排的納米球模板置于二氯甲烷溶劑中，控制環(huán)境溫度80℃和溶解時(shí)間30min，取出干燥獲得反相多孔模板；3)將反相多孔模板置于等離子刻蝕機(jī)內(nèi)，利用HF作為刻蝕氣體，刻蝕氣壓為50Pa，功率15W，刻蝕時(shí)間20分鐘。獲得良好的貫穿孔結(jié)構(gòu)形成沉積通道。
4)利用分子束外延技術(shù)，在模板上沉積100nm厚的半導(dǎo)體GaAs。
5)將鍍膜后的模板置于丙酮溶劑中超聲清洗60min。取出后，用丙酮、酒精、去離子水按順序清洗，形成規(guī)則圓形納米點(diǎn)陣列。
實(shí)施例71)利用旋涂法在表面清潔的硅片上進(jìn)行納米球的自組裝，使用直徑為1000nm的聚苯乙烯-丙烯酸酯共聚物膠體球(核殼質(zhì)量比為7∶1)，獲得單層規(guī)則密排的納米球模板；2)將單層規(guī)則密排的納米球模板置于苯乙烯溶劑中，控制環(huán)境溫度80℃和溶解時(shí)間30min，取出干燥獲得反相多孔模板；3)將反相多孔模板置于等離子刻蝕機(jī)內(nèi)，利用O2作為刻蝕氣體，刻蝕氣壓為50Pa，功率30W，刻蝕時(shí)間30分鐘。獲得良好的貫穿孔結(jié)構(gòu)形成沉積通道。
4)利用分子束外延技術(shù)，在模板上沉積60nm厚的半導(dǎo)體GaN。
5)將鍍膜后的模板置于甲苯溶劑中超聲清洗60min。取出后，用丙酮、酒精、去離子水按順序清洗，形成規(guī)則圓形納米點(diǎn)陣列。
實(shí)施例81)利用電場(chǎng)誘導(dǎo)在表面清潔的硅片上進(jìn)行納米球的自組裝，使用直徑為500nm的聚苯乙烯-二乙烯基苯共聚物膠體球(核殼質(zhì)量比為2∶1)，獲得單層規(guī)則密排的納米球模板；2)將單層規(guī)則密排的納米球模板置于四氫呋喃溶劑中，控制環(huán)境溫度30℃和溶解時(shí)間20min，取出干燥獲得反相多孔模板；3)將反相多孔模板置于等離子刻蝕機(jī)內(nèi)，利用O2作為刻蝕氣體，刻蝕氣壓為30Pa，功率20W，刻蝕時(shí)間5分鐘。獲得良好的貫穿孔結(jié)構(gòu)形成沉積通道。
4)利用激光脈沖沉積技術(shù)，在模板上沉積40nm厚的氧化物ZnO。
5)將鍍膜后的模板置于苯乙烯溶劑中超聲清洗30min。取出后，用丙酮、酒精、去離子水按順序清洗，形成規(guī)則圓形納米點(diǎn)陣列。
實(shí)施例91)利用提拉法在表面清潔的硅片上進(jìn)行納米球的自組裝，使用直徑為100nm的聚苯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物膠體球(核殼質(zhì)量比為15∶1)，獲得單層規(guī)則密排的納米球模板；2)將單層規(guī)則密排的納米球模板置于甲苯和苯混合溶劑中，控制環(huán)境溫度20℃和溶解時(shí)間5min，取出干燥獲得反相多孔模板；3)將反相多孔模板置于等離子刻蝕機(jī)內(nèi)，利用F2作為刻蝕氣體，刻蝕氣壓為5Pa，功率5W，刻蝕時(shí)間1分鐘。獲得良好的貫穿孔結(jié)構(gòu)形成沉積通道。
4)利用激光脈沖沉積技術(shù)，在模板上沉積25nm厚的氧化物TiO2。
5)將鍍膜后的模板置于甲苯和苯溶劑中超聲清洗5min。取出后，用丙酮、酒精、去離子水按順序清洗，形成規(guī)則圓形納米點(diǎn)陣列。
實(shí)施例101)利用提拉法在表面清潔的硅片上進(jìn)行納米球的自組裝，使用直徑為300nm的聚苯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物膠體球(核殼質(zhì)量比為5∶1)，獲得單層規(guī)則密排的納米球模板；2)將單層規(guī)則密排的納米球模板置于甲苯和苯乙烯溶劑中，控制環(huán)境溫度40℃和溶解時(shí)間8min，取出干燥獲得反相多孔模板；3)將反相多孔模板置于等離子刻蝕機(jī)內(nèi)，利用SF6作為刻蝕氣體，刻蝕氣壓為15Pa，功率10W，刻蝕時(shí)間4分鐘。獲得良好的貫穿孔結(jié)構(gòu)形成沉積通道。
4)利用脈沖激光沉積技術(shù)，在模板上沉積80nm厚的半導(dǎo)體SiO2。
5)將鍍膜后的模板置于甲苯和丙酮溶劑中超聲清洗15min。取出后，用丙酮、酒精、去離子水按順序清洗，形成規(guī)則圓形納米點(diǎn)陣列。
實(shí)施例111)利用模板誘導(dǎo)法在表面清潔的硅片上進(jìn)行納米球的自組裝，使用直徑為800nm的聚苯乙烯-二乙烯基苯共聚物膠體球(核殼質(zhì)量比為10∶1)，獲得單層規(guī)則密排的納米球模板；2)將單層規(guī)則密排的納米球模板置于四氫呋喃溶劑中，控制環(huán)境溫度30-60℃和溶解時(shí)間0.5-20min，取出干燥獲得反相多孔模板；3)將反相多孔模板置于反應(yīng)離子刻蝕機(jī)內(nèi)，利用CCl4作為刻蝕氣體，刻蝕氣壓為40Pa，功率30W，刻蝕時(shí)間15分鐘。獲得良好的貫穿孔結(jié)構(gòu)形成沉積通道。
4)利用電子束蒸鍍技術(shù)，在模板上沉積80nm厚的金屬Fe。
5)將鍍膜后的模板置于苯和甲苯混合溶劑中超聲清洗60min。取出后，用丙酮、酒精、去離子水按順序清洗，形成規(guī)則圓形納米點(diǎn)陣列。
實(shí)施例121)利用提拉法在表面清潔的硅片上進(jìn)行納米球的自組裝，使用直徑為300nm的聚苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物膠體球(核殼質(zhì)量比為8∶1)，獲得單層規(guī)則密排的納米球模板；2)將單層規(guī)則密排的納米球模板置于四氫呋喃溶劑中，控制環(huán)境溫度30℃和溶解時(shí)間10min，取出干燥獲得反相多孔模板；3)將反相多孔模板置于反應(yīng)離子刻蝕機(jī)內(nèi)，利用SiCl4作為刻蝕氣體，刻蝕氣壓為30Pa，功率20W，刻蝕時(shí)間5分鐘。獲得良好的貫穿孔結(jié)構(gòu)形成沉積通道。
4)利用電子束沉積技術(shù)，在模板上沉積60nm厚的金屬Au。
5)將鍍膜后的模板置于氯仿溶劑中超聲清洗40min。取出后，用丙酮、酒精、去離子水按順序清洗，形成規(guī)則圓形納米點(diǎn)陣列。
實(shí)施例131)利用提拉法在表面清潔的硅片上進(jìn)行納米球的自組裝，使用直徑為150nm的聚苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物膠體球(核殼質(zhì)量比為6∶1)，獲得單層規(guī)則密排的納米球模板；2)將單層規(guī)則密排的納米球模板置于四氫呋喃溶劑中，控制環(huán)境溫度10℃和溶解時(shí)間4min，取出干燥獲得反相多孔模板；3)將反相多孔模板置于高能X射線刻蝕機(jī)內(nèi)，功率25W，刻蝕時(shí)間5分鐘。獲得良好的貫穿孔結(jié)構(gòu)形成沉積通道。
4)利用電子束沉積技術(shù)，在模板上沉積20nm厚的金屬Cr。
5)將鍍膜后的模板置于氯仿和苯溶劑中超聲清洗30min。取出后，用丙酮、酒精、去離子水按順序清洗，形成規(guī)則圓形納米點(diǎn)陣列。
實(shí)施例141)利用提拉法在表面清潔的硅片上進(jìn)行納米球的自組裝，使用直徑為670nm的聚苯乙烯-丙烯酸共聚物膠體球(核殼質(zhì)量比為12∶1)，獲得單層規(guī)則密排的納米球模板；2)將單層規(guī)則密排的納米球模板置于苯乙烯溶劑中，控制環(huán)境溫度60℃和溶解時(shí)間20min，取出干燥獲得反相多孔模板；3)將反相多孔模板置于電子束刻蝕機(jī)內(nèi)，功率20W，刻蝕時(shí)間15分鐘。獲得良好的貫穿孔結(jié)構(gòu)形成沉積通道。
4)利用電子束沉積技術(shù)，在模板上沉積80nm厚的金屬Ti。
5)將鍍膜后的模板置于甲苯溶劑中超聲清洗60min。取出后，用丙酮、酒精、去離子水按順序清洗，形成規(guī)則圓形納米點(diǎn)陣列。
權(quán)利要求
1.一種利用納米球反相多孔模板制備尺寸可控納米點(diǎn)陣列的方法，其特征在于該方法包括以下步驟1)利用提拉法在硅片上進(jìn)行單分散核殼結(jié)構(gòu)納米球自組裝，形成單層規(guī)則密排的納米球陣列；2)將步驟1)中的單層規(guī)則密排的納米球陣列置于選擇性溶劑中，控制環(huán)境溫度0～80℃，溶解時(shí)間0.5～30min，取出干燥獲得反相多孔陣列模板；3)將反相多孔陣列模板置于反應(yīng)離子刻蝕機(jī)內(nèi)，充入反應(yīng)氣體，刻蝕氣壓為5～50Pa，功率5～30W，刻蝕時(shí)間0.5～30分鐘，獲得貫穿多孔模板；4)在貫穿多孔模板上沉積一層金屬、合金、半導(dǎo)體或氧化物薄膜，其厚度為20～100nm；5)將蒸鍍后的多孔模板置于清洗溶劑中超聲清洗5～60min，取出后，用丙酮、酒精、去離子水按順序清洗，獲得納米點(diǎn)陣列。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的核殼結(jié)構(gòu)納米球的核組分與殼組分的質(zhì)量比為1∶1～19∶1。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的核殼結(jié)構(gòu)納米球?yàn)榫郾揭蚁?丙烯酸、聚苯乙烯-甲基丙烯酸、聚苯乙烯-丙烯酸酯、聚苯乙烯-甲基丙烯酸酯或聚苯乙烯-二乙烯基苯和聚苯乙烯-丙烯酰胺共聚物的核殼結(jié)構(gòu)膠體球。
4.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的選擇性溶劑采用苯、甲苯、二甲苯、四氫呋喃、三氯甲烷、二氯甲烷或苯乙烯中的一種或幾種的混合。
5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的刻蝕機(jī)采用以離子束、電子束、高能X射線或激光束為刻蝕源的刻蝕機(jī)。
6.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟5)中所述的清洗溶劑為丙酮、甲醇、乙醇、苯、甲苯、苯乙烯、超純水或氯仿中的一種或幾種的混合。
7.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的金屬采用Al、Cu、Au、Ag、Ti、Zn、Cr、Fe、Co或Ni，合金為FePt或CoPt；半導(dǎo)體為GaN或GaAs；氧化物為ZnO、SiO2或TiO2。
全文摘要
利用納米球反相多孔模板制備尺寸可控納米點(diǎn)陣列的方法，本發(fā)明公開(kāi)了屬于納米光刻領(lǐng)域的使用反相納米球模板制備密度和單元尺寸可控的納米點(diǎn)陣列的方法。先通過(guò)單分散核殼結(jié)構(gòu)納米球的自組裝，得到單層規(guī)則密排的納米球模板。通過(guò)選擇性溶解的方法獲得反相多孔陣列。利用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)，對(duì)模板中的反相孔進(jìn)行修飾獲得貫穿的沉積通道。然后通過(guò)薄膜制備技術(shù)在模板上沉積一層薄膜，并在選擇性溶劑中溶解多孔模板，得到規(guī)則排列的圓形納米點(diǎn)陣列。通過(guò)與不同材料薄膜制備技術(shù)的結(jié)合，應(yīng)用本納米點(diǎn)陣列的制備方法可以制備出不同材料的高密度、尺寸可控點(diǎn)陣列，可用于基于納米點(diǎn)陣列的器件制備和性能優(yōu)化。
文檔編號(hào)B82B3/00GK1887688SQ20061008973
公開(kāi)日2007年1月3日 申請(qǐng)日期2006年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月14日
發(fā)明者錢(qián)駿, 庹新林, 袁俊, 王曉工 申請(qǐng)人:清華大學(xué)