[发明专利]一种基于多孔阳极氧化铝模板的纳米光电器件制备方法

说明书

本发明主要属于纳米光电器件制备领域，具体涉及一种基于多孔阳极氧化铝模板的纳米光电器件制备方法。通过人工方法生成纳米孔阵列阳极氧化铝膜；利用铝箔和平整基底做支撑，将制备好的多孔阳极氧化铝模板转移到光电器件上得到样片；采用沉积或刻蚀技术对样片进行沉积或刻蚀；利用物理或者化学方法去除多孔阳极氧化铝模板，在光电器件上得到纳米阵列结构。本发明通过人工低成本获得的多孔阳极氧化铝膜做模板，采用纳米加工技术，制备大面积的均匀纳米孔、纳米点、纳米柱和纳米圆台阵列，从而获得纳米结构光电器件。

技术领域

本发明主要属于纳米光电器件制备领域，具体涉及一种基于多孔阳极氧化铝模板的纳米光电器件制备方法。

背景技术

半导体表面有序纳米结构阵列元器件性能优异，在材料、信息、新能源、环境和生物医学等领域具有广泛的应用。纳米材料研究的热点已转向以纳米结构器件和量子器件为背景的对纳米阵列组装体系的研究。纳米阵列是纳米颗粒、人造原子、纳米线、纳米棒、纳米环、纳米管及纳米尺度的通道和孔洞等作为纳米结构的物质单元，并把这些物质单元按照一定的规则排列起来形成的阵列。纳米阵列的使用使材料的小型化、智能化以及元件的高集成、高密度存储和超快传输等成为可能。

目前常用的制备方法包括掩模法和非掩模法，具体有：纳米压印技术、全息曝光技术、聚焦离子束刻蚀技术、电子束等纳米光刻技术等。但是这些方法都需要昂贵的设备作为支撑。

自20世纪90年代日本学者Masuda在Science上报导制备有序多孔阳极氧化铝模板以来，多孔阳极氧化铝模板受到了人们的广泛研究和重视，特别是利用多孔阳极氧化铝模板合成纳米结构更是引起了人们的浓厚兴趣。多孔阳极氧化铝模板法与常规光刻技术相比具有很大的优势，通过调节工艺参数可以合成不同通道或孔洞间距和不同孔径的多孔阳极氧化铝模板，从而调节纳米结构单元及其阵列体系的性能。多孔阳极氧化铝模板法在设计、制备、组装纳米结构及其阵列体系上具有更多的自由度，多孔氧化铝模板本身耐高温、绝缘、热稳定性及化学稳定性好，在可见和大部分红外光区透明。这些优势使得多孔阳极氧化铝模板成为一种极具竞争潜力的纳米结构制备初始模板，在纳米结构制备技术上占有极其重要的地位和广阔的应用前景，成为了目前构筑各种有序纳米阵列材料的首选模板。

现在所用的多孔氧化铝模板的厚度多采用几十到几百纳米，但是薄的多孔氧化铝模板机械强度较低，在大尺度下比较难转移，很难实现大面积(如生产中通用2～4英寸及以上半导体芯片)纳米孔或纳米柱等纳米阵列的制备。综上所述，纳米制备技术一直是困扰半导体纳米器件走向大规模应用的关键难题之一。目前在低成本制备大面积半导体表面有序纳米结构阵列方面还没有一个很好的方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种基于多孔阳极氧化铝模板的纳米光电器件制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于多孔阳极氧化铝模板的纳米光电器件制备方法，所述多孔阳极氧化铝模板通过在支撑层上利用两步阳极氧化电化学法获得；

利用支撑性支撑性将多孔阳极氧化铝模板转移到光电器件上得到样片；

采用沉积或刻蚀技术对样片进行沉积或刻蚀；

利用物理或者化学方法去除模板层，在光电器件上得到纳米阵列结构。

进一步地，所述多孔阳极氧化铝模板的制备方法具体为：

(1)以金属铝箔为基底，通过物理机械抛光、清洗和电化学抛光，得到表面平整的铝箔；

(2)采用电化学阳极氧化法进行第一次阳极氧化，在铝箔表面制备多孔氧化铝薄膜；

(3)去除多孔氧化铝薄膜，得到表面有化学刻蚀凹痕的铝箔样片；

(4)进行第二次阳极氧化，在表面有化学刻蚀凹痕的铝箔样片上制备多孔氧化铝薄膜；