[发明专利]纳米尺度结构

说明书

背景技术

纳米结构适合于用于宽范围的各种应用，除了其它应用之外，包括用于减震、促进粘合、修整表面可湿性、以及微流体或纳米流体过滤的应用。纳米尺度结构可以使用在表面上形成的模板在表面上形成，且然后用选定材料填充模板中的孔。一旦孔被充分填充，模板就可以去除以暴露表面上方的纳米结构。

附图说明

本公开的实施例的特征和优点将参考以下详细描述和附图显而易见，在附图中，相同的附图标记对应于相似但可能不同的部件。为了简便，具有先前描述功能的附图标记或特征可以或者可以不结合其所出现的其它附图描述。

图1是根据本发明实施例形成的示例性物品的简化立体图，包括从基层延伸的纳米结构。

图2是图1所示的示例性物品的某种示意性截面图，总体上沿图1的线2-2截取。

图3A至3E示意性地示出了根据本发明实施例的形成纳米结构阵列和基层的方法。

图4是示出了根据本发明实施例的形成纳米结构阵列和基层的方法的流程图。

图5是示出了根据本发明另一个实施例的形成纳米结构阵列和基层的方法的流程图。

具体实施方式

最初参考图1，示出了物品10，所示物品包括基底20，基底具有基层30和从其延伸的纳米结构阵列40。如下文进一步所述，纳米结构阵列可包括在基底表面22上形成的纳米结构42。继而，基层可通过在纳米结构之间应用基体材料形成。基体材料可以实际上为任何材料，但是在该示例中，选自适合于电化学沉积的材料，以便实现纳米尺度结构，如下文所述。

基层30可以限定基本平面基部表面32，纳米结构42从基部表面32延伸。因此，在纳米结构具有基部一致高度时，如该示例中那样，纳米结构将可以看到终止于从基部表面32基本一致地隔开的远端部44。纳米结构还可以具有基本一致尺寸和形状，且可以沿基层32基本一致地分布。

本文公开的方法可以用于控制纳米结构的各个属性。例如，可以选择性地控制纳米结构阵列中的纳米结构的位置。类似地，可以控制相邻纳米结构之间形成的间隙的大小，且可以控制纳米结构的几何形状和/或尺寸（例如，其高度、直径、形状等）。

在一个示例中，纳米结构42是垂直于由基底表面22限定的平面延伸的细长结构。如图2所示，纳米结构42是大致柱状，每个表征为具有直径（ds）（本文也称为厚度）和在基层30上的高度（Hs）。纳米结构的几何形状可以被控制，使得纳米结构均具有基本圆柱形形状。纳米结构还具有基本一致高度（Hs）和基本一致节距（Ds）（纳米结构之间的中心-中心距离）。纳米结构的尺寸通常将相差小于10％至20％（对于纳米尺度尺寸），在一些示例中，可以相差小达1％或2％。

虽然为了说明目的示出了柱状纳米结构，但是纳米结构可以具有其它几何形状，可以至少部分地由下述制造过程的参数确定。例如，可以控制纳米结构之间的高度、直径、形状和间距。因而，将理解的是，制造过程可以被操控，以调整纳米结构几何形状和间距，以适应各种目的。

图3A-3E示出了制造本文所述的纳米结构基底过程中的物品10。如图所示，基底20因而可以通过该方法被调节以限定整体纳米结构表面22。虽然示出了具体纳米结构几何形状，但是将理解的是，可以改变制造过程参数以实现不同几何形状。

最初参考图3A，制造以基底20开始。基底20可以至少部分基于材料是否将提供合适的平面表面22和/或基于要生产物品的预期用途来选择。在一些示例中，基底20可以是基本平面硅晶片。然而，基底20类似地可以由其它材料形成，例如玻璃、石英、氧化铝、不锈钢、塑料和/或类似物，且可以采用任何各种形式，包括多层结构。

如图所示，第一可氧化材料（也称为可氧化纳米结构材料）沉积在基底20的表面22上，以形成第一可氧化材料层50。第一可氧化材料层50可以使用本领域已知的任何合适沉积技术形成。合适沉积技术的一些非限制性示例包括物理汽相沉积（PVD）（例如，溅射、热汽化和脉冲激光沉积）、原子层沉积（ALD）、或者在一些情况下化学汽相沉积（CVD）。

在一些示例中，第一可氧化材料层50可以由金属或金属合金形成，其在电化学氧化之后形成致密金属氧化物。合适的可氧化材料包括可氧化耐火金属，例如钽（Ta）、铌（Nb）、钛（Ti）、钨（W）或其合金。这种可氧化材料可以电化学和/或热氧化，且具有大于1的膨胀系数（产生的氧化物的厚度和消耗的材料的厚度之间的比率）。