專利名稱：二維圖案化納米硫亞化銅薄膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體圖案化薄膜的制備技術(shù)，特別是涉及圖案化納米Ci^S薄膜 的制備方法，屬于光電材料新型能源技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微米和納米尺度表面的微加工或圖案化已經(jīng)引起了人 們廣泛關(guān)注。許多現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的機(jī)會(huì)都來(lái)源于新型微觀結(jié)構(gòu)的成功構(gòu)造或現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的小 型化。微電子行業(yè)的飛速發(fā)展是表面圖案化發(fā)展的直接推動(dòng)力，不僅在微電子行業(yè)，表面圖 案化技術(shù)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用也在迅速的增長(zhǎng)。例如，化學(xué)和生物物質(zhì)微分析、生物芯片、微 體積反應(yīng)器、組合合成、微機(jī)電系統(tǒng)等。由于硫亞化銅薄膜具有良好的導(dǎo)電性及在可見光區(qū) 高的透射率，所以它可以廣泛應(yīng)用于液晶顯示器、太陽(yáng)能電池、觸控面板、特殊功能窗口涂 層及其他光電器件領(lǐng)域。而將硫化亞銅薄膜圖案化是其實(shí)際應(yīng)用的一個(gè)重要方面。目前 雖然已有用軟刻蝕法制備聚合物圖案化薄膜("圖案化導(dǎo)電聚苯胺薄膜的制備方法"中國(guó) 專利申請(qǐng)?zhí)?00310119329. 1)，用圖案化固定生物大分子("在無(wú)機(jī)硅材料表面共圖案化固 定生物大分子的方法"中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?2160334)，以及采用水滴鋪展法成功地在陣列碳納 米管膜上構(gòu)筑了三維立體的具有微米尺度的規(guī)則圖形("Self-Assembly of large-Scale Micropatterns on Aligned Carbon NanotubeFilm. Angew. Chem. Int. Ed. 2004，43(9): 1146-1149)的相關(guān)報(bào)道，但是關(guān)于圖案化納米硫化亞銅薄膜的制備至今還未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種操作簡(jiǎn)單的硅表面圖案化納米Cu2S薄膜的制備方法。
本發(fā)明利用紫外光光刻結(jié)合化學(xué)浴沉積的方法，以EDTA為絡(luò)合劑，CuS04 5H20和 Na2S203為前驅(qū)體溶液，在7(TC下選擇性的沉積硫化亞銅納米顆粒，制備了具有圖案化結(jié)構(gòu) 的硫化亞銅納米薄膜。 —種二維圖案化納米硫亞化銅薄膜的制備方法，其特征在于該方法包括以下步 驟 A、單晶硅基片表面的羥基化處理 采用單晶硅片作為基底，分別用丙酮、乙醇、二次蒸餾水中超聲清洗，再次用二次 蒸餾水充分沖洗；將清洗過(guò)的硅片放入Piranha溶液并在9(TC下處理1-3h，然后用去離子 水淋洗，氮?dú)獯蹈?，待用?B、-0H/_NH2-SAMs圖案化表面的構(gòu)筑 配制3-氨丙基三乙氧基硅烷的正己烷溶液，將步驟A的單晶硅片浸入溶液中，室 溫下組裝，取出后依次用正己烷、二次蒸餾水清洗，并用氮?dú)獯蹈?；在表面具有APS SAMs的 硅片上放置銅網(wǎng)并蓋上石英片后經(jīng)紫外光照，在光照的過(guò)程中，曝光區(qū)域的APS SAMs變?yōu)?羥基，這樣就得到了 _0H/-NH2SAMs圖案化的硅表面；
C、圖案化硫化亞銅薄膜的制備
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將CuS04. 5H20， EDTA溶于水中，形成透明澄清的溶液，滴加硫酸調(diào)節(jié)pH值至1_3， 然后加入Na^2(V混合均勻后，將已圖案化SAMs的基片放入該溶液中7(TC沉積；將基片取出 后，二次蒸餾水沖洗，然后超聲清洗，用氮?dú)獯蹈桑詈髮?duì)Cu2S薄膜在200-40(TC氮?dú)獗Ｗo(hù)下 燒結(jié)處理。 本發(fā)明生成的納米Cu2S在單分子膜的誘導(dǎo)下選擇性的沉積在_NH2的表面，而-OH 表面幾乎沒有沉積。制備的薄膜的只要成分為硫化亞銅。
本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)是 (1)本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，成本低廉、易于實(shí)現(xiàn)。通過(guò)結(jié)合光刻技術(shù)和自組裝技術(shù)，利用 紫外光光刻使硅片表面自組裝層的曝光區(qū)域的基團(tuán)發(fā)生變化，形成帶有圖案的表面，然后 再結(jié)合自組裝技術(shù)選擇性的沉積硫化亞銅納米顆粒來(lái)制備具有圖案化結(jié)構(gòu)的納米薄膜。
(2)通過(guò)化學(xué)吸附在基底表面形成具有活性基團(tuán)(_NH2)的單分子膜，應(yīng)用單分子 膜降低無(wú)機(jī)成核勢(shì)壘，在較低溫度下誘導(dǎo)成核與生長(zhǎng)。
(3)本發(fā)明制備的圖案化薄膜具有良好的穩(wěn)定性、完整性以及高的選擇性。
具體的實(shí)施方式 為了更好的理解本發(fā)明，通過(guò)實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明
實(shí)施例1 (1)單晶硅基片表面的羥基化處理 采用單晶硅片Si(lOO)作為基底，按如下步驟進(jìn)行羥基化先分別放入丙酮、 乙醇、二次水中各超聲清洗5min， 二次水充分沖洗；將清洗過(guò)的硅片放入Piranha溶液 (V(H2S04) : V(H202) = 7 : 3)，并在9(TC下處理2h，然后用去離子水淋洗，氮?dú)獯蹈?，待用?
(2)_OH/-NH2-SAMs圖案化表面的構(gòu)筑 以正己烷為溶劑配制5mM 3-氨丙基三乙氧基硅烷(APS)溶液，將處理過(guò)的干燥的 單晶硅片浸入此溶液中，室溫下組裝3h，取出后依次用正己烷、二次水清洗，并用氮?dú)獯蹈伞?在表面具有APS SAMs的硅片上放置銅網(wǎng)并蓋上石英片后經(jīng)紫外光照3h，在光照的過(guò)程中， 曝光區(qū)域的APS SAMs變?yōu)榱u基，這樣就得到了 -OH/-NH2SAMs圖案化的硅表面。
(3)圖案化硫化亞銅薄膜的制備將0. 125g CuS04. 5H20，0. 279g EDTA溶解在50mL的水中，形成透明澄清的溶液， 滴加1M H2S04調(diào)節(jié)pH值為2. 37，然后加入0. 124g的Na2S203混合均勻后，將已圖案化SAMs 的基片放入該溶液中7(TC沉積兩次，每次lh。將基片取出后，二次水沖洗，然后超聲清洗 lOmin，用氮?dú)獯蹈?，最后?duì)Cu2S薄膜在30(TC氮?dú)獗Ｗo(hù)下燒結(jié)處理。
實(shí)施例2 (1)單晶硅基片表面的羥基化處理
方法同上 (2)_OH/-NH2-SAMs圖案化表面的構(gòu)筑 以正己烷為溶劑配制5mM 3-氨丙基三乙氧基硅烷(APS)溶液，將處理過(guò)的干燥的 單晶硅片浸入此溶液中，室溫下組裝6h，取出后依次用正己烷、二次水清洗，并用氮?dú)獯蹈伞?在表面具有APS SAMs的硅片上放置銅網(wǎng)并蓋上石英片后經(jīng)紫外光照3h，在光照的過(guò)程中， 曝光區(qū)域的APS SAMs變?yōu)榱u基，這樣就得到了 -OH/-NH2SAMs圖案化的硅表面。
(3)圖案化硫化亞銅薄膜的制備
沉積條件與實(shí)施例1相同
實(shí)施例3 (1)單晶硅基片表面的羥基化處理
方法同實(shí)施例1 (2)-0H/-NH2-SAMs圖案化表面的構(gòu)筑 方法同實(shí)施例1 (3)圖案化硫化亞銅薄膜的制備 將O. 125g CuS04. 5H20，0. 279g EDTA溶解在25mL的水中，形成透明澄清的溶液，滴 加1M H2S04調(diào)節(jié)pH值為3，然后加入0. 124g的Na2S203，混合均勻后，將已圖案化SAMs的基 片放入該溶液中8(TC沉積兩次，每次lh。將基片取出后，二次水沖洗，然后超聲清洗10min， 用氮?dú)獯蹈?，最后?duì)Cu2S薄膜在30(TC氮?dú)獗Ｗo(hù)下燒結(jié)處理。
權(quán)利要求
一種二維圖案化納米硫亞化銅薄膜的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟A、單晶硅基片表面的羥基化處理采用單晶硅片作為基底，分別用丙酮、乙醇、二次蒸餾水中超聲清洗，再次用二次蒸餾水充分沖洗；將清洗過(guò)的硅片放入Piranha溶液并在90℃下處理1-3h，然后用去離子水淋洗，氮?dú)獯蹈?，待用；B、-OH/-NH2-SAMs圖案化表面的構(gòu)筑配制3-氨丙基三乙氧基硅烷的正己烷溶液，將步驟A的單晶硅片浸入溶液中，室溫下組裝，取出后依次用正己烷、二次蒸餾水清洗，并用氮?dú)獯蹈?；在表面具有APS SAMs的硅片上放置銅網(wǎng)并蓋上石英片后經(jīng)紫外光照，在光照的過(guò)程中，曝光區(qū)域的APS SAMs變?yōu)榱u基，這樣就得到了-OH/-NH2SAMs圖案化的硅表面；C、圖案化硫化亞銅薄膜的制備將CuSO4.5H2O，EDTA溶于水中，形成透明澄清的溶液，滴加硫酸調(diào)節(jié)pH值至1-3，然后加入Na2S2O3混合均勻后，將已圖案化SAMs的基片放入該溶液中70℃沉積；將基片取出后，二次蒸餾水沖洗，然后超聲清洗，用氮?dú)獯蹈桑詈髮?duì)Cu2S薄膜在200-400℃氮?dú)獗Ｗo(hù)下燒結(jié)處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種二維圖案化納米硫亞化銅薄膜的制備方法。本發(fā)明利用紫外光光刻結(jié)合化學(xué)浴沉積的方法，以EDTA為絡(luò)合劑，CuSO4·5H2O和Na2S2O3為前驅(qū)體溶液，在70℃下選擇性的沉積硫化亞銅納米顆粒，制備具有圖案化結(jié)構(gòu)的硫化亞銅納米薄膜。
文檔編號(hào)H01L21/02GK101734944SQ20081017537
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2008年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月7日
發(fā)明者盧永娟, 賈均紅, 陳淼 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所