[发明专利]硅纳米柱状阵列材料及其制备方法

权利要求书

1.硅纳米柱状阵列材料，其特征在于，包括衬底和硅纳米柱状阵列膜，所述硅柱状阵列膜覆盖于所述衬底上；

所述硅纳米柱状阵列膜包括多个硅纳米柱，各所述硅纳米柱紧密排列成蜂窝状六角阵列；

各所述硅纳米柱的直径为50nm～500nm，硅纳米柱的高度为10nm～150nm；

所述硅纳米柱的光吸收峰位满足以下关系式：

λ≈5d+18h

式中，λ为硅纳米柱的光吸收峰位，d为硅纳米柱的直径，h为硅纳米柱的高度；

且所述硅纳米柱的光吸收峰位λ的范围为200nm～2400nm。

2.如权利要求1所述的硅纳米柱状阵列材料，其特征在于，所述衬底为玻璃衬底或硅片衬底。

3.硅纳米柱状阵列材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)清洗衬底；

(2)在所述衬底上合成胶体晶体模板；

(3)通过磁控溅射，在带有所述胶体晶体模板的所述衬底上合成硅纳米柱状阵列膜，并通过真空加温去除所述胶体晶体模板；

所述步骤(2)中，采用气-液界面合成法，使胶体球附于所述衬底表面，在所述衬底表面合成所述胶体晶体模板；

将胶体球溶液：无水乙醇＝1：1的体积比混合，将所述衬底至于培养皿中，在所述培养皿中加入去离子水，使水面略高于所述衬底边缘，将所述胶体球溶液与无水乙醇的混合液滴到所述衬底表面，所述混合液在所述衬底边缘与所述去离子水发生界面作用，在表面张力的作用下，使胶体球浮于液体表面，形成规则的纳米结构膜；用所述衬底将所述纳米结构膜捞起，从而在所述衬底上得到所述胶体晶体模板。

4.根据权利要求3所述的硅纳米柱状阵列材料的制备方法，其特征在于，所述胶体球是直径为50nm～500nm的聚苯乙烯胶体球。

5.根据权利要求3所述的硅纳米柱状阵列材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)的工序如下：

(301)磁控溅射硅纳米膜：将所述步骤(2)合成的带有胶体晶体模板的衬底置于高真空磁控溅射镀膜机中，将高纯硅靶材放置于磁控溅射靶位，抽真空，进行溅射镀膜，从而在带有胶体晶体模板的衬底上合成所述硅纳米柱状阵列膜；

(302)去除胶体晶体模板：将所述工序(301)中合成的所述硅纳米柱状阵列膜在真空中加温到400度，热处理30分钟，将所述胶体球烧掉，得到去除所述胶体晶体模板后的硅纳米柱状阵列膜。

6.根据权利要求5所述的硅纳米柱状阵列材料的制备方法，其特征在于，

所述溅射镀膜的溅射功率为60±5瓦，预溅射时间为1000±50秒，溅射时间为1500～9000秒；

所述硅靶材中硅的纯度为99.99％。