[发明专利]氧化铜分级阵列薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜及制备方法，尤其是一种氧化铜分级阵列薄膜及其制备方法。

背景技术

近期，具有半导体和超导性能的氧化铜在国际上一直受到特别的关注，其缘由为其在气敏传感器、太阳能电池、场发射器和电子阴极材料等领域有着非常重要的应用前景。纳米结构的氧化铜因具有突出的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等特性，在磁学、光学、电学和热力学等方面表现出了不同于常规材料的奇特的物理和化学性能。目前，人们为了获得纳米氧化铜材料，做出了不懈的努力，如在2009年10月21日公开的中国发明专利申请公布说明书CN 101560320A中披露的“一种高分子微球表面包覆氧化铜的复合材料及其制备方法”。该说明书中提及的复合材料为核壳结构，其内核为直径为1～20微米的聚甲基丙烯酸甲酯微球，外壳为氧化铜包覆层；制备方法以可溶性铜盐和聚甲基丙烯酸甲酯微球为原料，通过对聚甲基丙烯酸甲酯微球进行表面处理，采用溶液反应方法合成聚甲基丙烯酸甲酯微球表面包覆氧化铜的复合材料——最终产物。但是，无论是最终产物，还是其制备方法，都存在着不足之处，首先，由无序状态的表面包覆氧化铜的聚甲基丙烯酸甲酯微球组成的最终产物，因其整体结构的不稳定性和性质的不均一性而难以将其作为微米-纳米结构器件来使用，大大地限制了其可应用的领域和范围；其次，最终产物仅具有微纳结构，且比表面积也因氧化铜仅为致密的颗粒状而有限，不能用于要求同时具备微米结构、亚微米结构和纳米结构以及更高比表面积的场合；最后，制备方法不能获得有序排列的，同时具有微米结构、亚微米结构和纳米结构的最终产物。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种具有微米、亚微米和纳米结构的、有序排列的氧化铜分级阵列薄膜。

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种上述氧化铜分级阵列薄膜的制备方法。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：氧化铜分级阵列薄膜包括表面覆有氧化铜的微球，特别是，

所述微球为微米球和亚微米球，所述微米球和亚微米球位于基底上，并组成厚度为1～10μm的薄膜，所述薄膜中的微米球按六方有序排列、亚微米球位于微米球之间；

所述微米球的球直径为1～10μm，所述亚微米球的球直径为100～800nm；

所述氧化铜为棒簇状，所述构成棒簇的氧化铜棒的棒长为50～400nm、棒直径为30～60nm。

作为氧化铜分级阵列薄膜的进一步改进，所述的基底为导电体，或半导体，或绝缘体。

为解决本发明的另一个技术问题，所采用的另一个技术方案为：上述氧化铜分级阵列薄膜的制备方法包括物理沉积法，特别是完成步骤如下：

步骤1，先于基底上将球直径为1.5～15μm的聚苯乙烯胶体微米球合成为六方紧密排列的单层晶体模板，再使用活性等离子体刻蚀单层晶体模板2～10min，得到其上的聚苯乙烯胶体微米球呈六方有序松散排列的单层晶体模板；

步骤2，先将球直径为100～800nm的亚微米球充填于六方有序松散排列的单层晶体模板的聚苯乙烯胶体微米球之间的空隙中，得到六方有序松散排列的聚苯乙烯胶体微米球之间布满亚微米球的复合晶体模板，再使用激光脉冲沉积法于复合晶体模板上沉积氧化铜，制得氧化铜分级阵列薄膜。

作为氧化铜分级阵列薄膜的制备方法的进一步改进，所述的基底为导电体，或半导体，或绝缘体；所述的刻蚀单层晶体模板时的活性等离子体为氧等离子体，其输出功率为80～120W；所述的亚微米球为聚苯乙烯胶体球，或有机玻璃球，或二氧化硅球。