[发明专利]在基底表面上沉积纳米点阵的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用溅射仪在基底表面上沉积纳米点阵的方法，属于纳米材料的制备领域。

背景技术

纳米材料由于具有独特物理、化学性能，被人们广泛关注。但目前在基底表面制备纳米点阵的方法有：电化学法、分子束外延法、真空蒸镀法，水热法等。这些方法都需要事先在基底的表面上做一层具有纳米空隙的掩膜板，现在采用的掩膜板是氧化铝模板或有机物模板，这些掩膜板的制备过程复杂，制备工艺要求高，所制备的掩膜板的质量对沉积的纳米点阵有很大的影响，并且在沉积完成后还要将掩膜板去除掉，对去除掩膜板工艺的控制也会严重影响纳米点阵的质量。另外，用电化学法制备纳米点阵其基底必须是导体，或者在绝缘的基底上要事先镀一层导电的膜，这就在很大程度上限制了电化学法的应用前景。

发明内容

本发明的目的就是提供一种无需事先制作掩膜板、其制备工艺简单、且制备快捷、可控性高的在基底表面上沉积高质量纳米点阵的方法；该方法是利用溅射仪，根据薄膜的岛状生长模式，使其达到在基底表面形成纳米点阵，但又不会形成连续的薄膜的条件来调节溅射气压、溅射电流、溅射功率和溅射时间，从而达到沉积纳米点阵目的。

本发明的基本原理是：利用溅射仪根据薄膜的岛状生长模式：成核→晶核长大并逐渐形成较大的岛→岛与岛之间聚接形成含有空沟道的网络→沟道被填充。在薄膜形成初期，一些到达衬底的原子或分子开始沉积下来凝聚成微粒，由于热涨落的作用，这些颗粒就可以在衬底表面上运动而合并在一起，形成核。如果核的半径大小小于临界核的半径，就可能会消失；当核的半径大于或等于临界核的半径时，就可以持续存在并长大。当衬底表面的颗粒达到一定数量后，就会呈现饱和状态，继续形成的核就会相互合并，最终形成有沟道的网状。本发明沉积纳米点阵的方法，就是利用薄膜在衬底表面形成岛，但又还未连续成网状的过程，从而达到在基底表面上沉积纳米点阵的目的。

为实现本发明的目的，本发明是采用以下措施构成的技术方案来实现的：

本发明在基底表面上沉积纳米点阵的方法，其特征在于包括以下工艺步骤：

(1)基片的清洗

按甲苯、丙酮、酒精、去离子的水顺序，分别将基片超声振荡清洗干净，再将清洗干净的基片放入溅射仪中；

(2)安装溅射靶材

将需要溅射的靶材安装于溅射仪中，安装好后开始抽真空，当真空度达到2～10^-5Pa时，通入气氛；

(3)调节好溅射参数，沉积纳米点阵；

采用溅射仪，将溅射气压调节为0.1～6Pa，溅射功率调节为10-20W，溅射电流调节为3～6mA；将溅射时间控制在2-5秒；然后进行溅射，实现在基片表面上沉积纳米颗粒，即纳米点阵。

上述技术方案中，所述的基片是导电的材料、或是绝缘的材料。

上述技术方案中，所述的溅射靶材是金属，或者是金属氧化物。

上述技术方案中，所述溅射靶材是金属时，选自金属中的Au、或Ag、或Cu、或Al其中之一。

上述技术方案中，所述溅射靶材是金属氧化物时，选自金属氧化物中的Al₂O₃、或ZnO、或TiO₂、或CuO其中之一。

上述技术方案中，所述溅射仪采用直流溅射仪、或射频溅射仪、或磁控溅射仪、或离子束溅射仪进行溅射，以实现纳米点阵的沉积。

上述技术方案中，所述通入气氛为氩气。

本发明与现有技术相比具有以下特点及有益技术效果：

1、本发明沉积纳米点阵的方法，无需事先制备掩膜板、其制备工艺简单、沉积快捷、且可控性高。

2、本发明沉积纳米点阵的方法，对所用基底没有特殊要求，导体和绝缘体材料均可在基底表面进行沉积，且沉积的纳米点阵质量高。

3、本发明沉积纳米点阵的方法，其点阵的原料是固体靶材，因此可以沉积导体和绝缘体的点阵，具有较大的应用价值，其应用领域较广；适用于纳米电子和纳米光电子领域。

附图说明

图1是按本发明沉积纳米点阵的方法，利用离子束溅射沉积在玻璃基片表面上的金纳米点阵的AFM图；

图2是按本发明沉积纳米点阵的方法，利用射频溅射沉积在玻璃基片表面上的金纳米点阵的AFM图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不意味着是对本发明保护内容的任何限定。

实施例一