[发明专利]可控尺寸及表面结构的纳米柱阵列制备方法

权利要求书

1.一种可控尺寸及表面结构的纳米柱阵列制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

ⅰ.对纳米粒子溶液的SiO₂粒子进行表面改性，使其具有双亲性，然后采用Langmuir-Blodgett膜工艺，使具有双亲性的SiO₂粒子在衬底上沉积得到SiO₂单层膜；  

ⅱ. 采用各向同性的反应离子刻蚀工艺，对在所述步骤ⅰ中制备的衬底上的SiO₂单层膜进行刻蚀，调整SiO₂粒子的大小和粒子间隙，对SiO₂单层膜进行图案修饰，使SiO₂单层膜形成衬底的刻蚀掩模板；

ⅲ. 将在所述步骤ⅱ中制备的经过图案修饰的SiO₂单层膜作为刻蚀掩模板，采用各向异性的深度反应离子刻蚀工艺来蚀刻衬底，制备锯齿状表面的纳米柱阵列，此时SiO₂粒子留在纳米柱的顶部； 

ⅳ. 将在所述步骤ⅱ中制备的经过图案修饰的SiO₂单层膜作为刻蚀掩模板，采用感应耦合等离子体刻蚀工艺来蚀刻衬底，制备平整表面的纳米柱阵列，此时SiO₂粒子留在纳米柱的顶部；

ⅴ.将在所述步骤ⅲ或步骤ⅳ中得到的带有纳米柱阵列的衬底放置于氢氟酸溶液中，除去残留在纳米柱阵列顶部的SiO₂粒子，最终得到具有所需尺寸及表面结构的Si纳米柱阵列的衬底。

2.根据权利要求1所述可控尺寸及表面结构的纳米柱阵列制备方法，其特征在于：在所述步骤ⅰ中采用Langmuir-Blodgett膜工艺在衬底上沉积SiO₂粒子过程中，对于900nm级的SiO₂粒子，采用的表面压控制在10~14mN/m，而对于600nm级的SiO₂粒子，采用的表面压控制在2.5~4mN/m。

3.根据权利要求1所述可控尺寸及表面结构的纳米柱阵列制备方法，其特征在于：在所述步骤ⅱ中，采用各向同性的反应离子刻蚀工艺刻蚀衬底上的SiO₂单层膜时，蚀刻气体为CHF₃和O₂的混合气体，刻蚀腔的气压为250mTorr，RF功率为100W。

4.根据权利要求1所述可控尺寸及表面结构的纳米柱阵列制备方法，其特征在于：在所述步骤ⅲ中，采用各向异性的深度反应离子刻蚀工艺来蚀刻衬底时，蚀刻气体为SF₆和O₂的混合气体，钝化气体C₄F₈，刻蚀功率为2100W，钝化功率为2200W。

5.根据权利要求1所述可控尺寸及表面结构的纳米柱阵列制备方法，其特征在于：在所述步骤ⅳ中，采用感应耦合等离子体刻蚀工艺来蚀刻衬底，刻蚀气体Cl₂为30sccm，刻蚀腔内压强为10 mTorr，刻蚀功率为40W。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述可控尺寸及表面结构的纳米柱阵列制备方法，其特征在于：在所述步骤ⅰ中，采用的衬底的材料为硅、锗、Ⅲ-Ⅴ族半导体材料、有机半导体材料或半导体复合材料。