[发明专利]金属折点纳米线阵列的制备方法及其金属折点纳米线阵列

说明书

本发明公开了金属折点纳米线阵列的制备方法及其金属折点纳米线阵列，利用不同成分和比例的刻蚀液在半导体材料的基底中的刻蚀方向不同的特性，制造出具有不同弯折点的纳米孔阵列，再以沉积在纳米孔底部的贵金属催化粒子为种子层，通过离心电镀的方式在纳米孔中填充不同材质的金属材料；最后采用湿法腐蚀法去除基底，从而制备出有序排列且具有所需弯折点的金属折点纳米线阵列。采用离心电镀的方式，避免弯折处产生缺口，提高电镀成型率。

技术领域

本发明涉及纳米器件加工领域，尤其涉及金属折点纳米线阵列的制备方法及其金属折点纳米线阵列。

背景技术

金属纳米线具有的量子尺寸效应、表面效应、量子隧道效应、介电限域效应等特性，会导致其表现出不同于常规块体材料的光、热、电、磁、力等宏观性能，其在微电子器件、微流体器件、传感器等方面有着广阔的应用前景。目前，制备金属纳米线阵列的方法主要有：多孔氧化铝模板法(AAO膜)、聚合物膜模板法、软模板法和外场诱导法等。多孔氧化铝模板法和聚合物膜模板法等模板辅助法在模板去除时易损坏金属纳米线；软模板法实验过程复杂、易污染坏境，通常需要复杂且昂贵的设备，从而导致成本急剧增加；外场诱导法仅局限于制备磁性金属纳米线。而且现有制备方法均难以制备出有序排列的金属折点纳米线阵列，现有制备出的金属纳米线呈现非阵列式分布，并且不能弯折，使得微电子器件、微流体器件、传感器等技术发展受制。

发明内容

本发明的目的在于提出一种弯折点可控，有序排列，可避免弯折处产生缺口，提高电镀成型率的金属折点纳米线阵列的制备方法。

本发明的目的在于提出一种弯折点可控，有序排列，可避免弯折处产生缺口，提高电镀成型率的金属折点纳米线阵列。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种金属折点纳米线阵列的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，在半导体材料制成的基底的上表面旋涂一层光刻胶，烘干，加盖与所需纳米线的尺寸和分布密度均相同的掩膜板，并放在光刻机中进行曝光，曝光的光刻胶经过显影去除；然后，通过等离子刻蚀去除残留的已曝光的光刻胶，未曝光的光刻胶上具有阵列纳米孔结构；

步骤二，在经过步骤一处理的所述基底的上表面依次蒸镀一层钛膜和一层金膜，由于未曝光的光刻胶起到了掩模的作用，所述基底的上表面形成有序排列的贵金属点阵；

步骤三，根据金属折点纳米线阵列的所需弯折角度个数M，配制M种不同成分和比例的刻蚀液，并且根据各个所需弯折段的所需弯折角度选择各个所需弯折段的刻蚀液，通过各个所需弯折段的段长计算各个所需弯折段的刻蚀时间，刻蚀液更换次数等于所需弯折点个数，将经过步骤二处理的所述基底放入刻蚀液中进行刻蚀，在所述基底得到具有所需弯折点的纳米孔阵列；

步骤四，将经过步骤三处理的所述基底放入盛有电镀液的电镀系统中，所述电镀系统固定于离心工作台上，以沉积在所述纳米孔阵列底部的贵金属催化粒子为种子层，在离心工作台的离心力作用下电镀层从所述纳米孔阵列的底部沿弯折的孔道电镀目标金属，形成目标金属柱阵列；

所述离心工作台的旋转速度R＝A*sinθ，θ为所电镀的弯折段的轴向方向和基底的法向方向之间的夹角，所述弯折段的轴向方向为沿弯折段轴线指向基底上表面的方向，所述基底的法向方向为所述基底的上表面沿X轴正方向，旋转基数A为1000～10000r/min；

当90°≤θ≤180°时，所述基底的位置保持不变；当0°≤θ＜90°时，所述基底绕其上表面的中心对称线旋转180°；

步骤五，电镀完成后，通过湿法腐蚀方法使基底和所述目标金属柱阵列分离，从而得到有序排列且具有所需弯折线的金属折点纳米线阵列。

优选地，所述步骤四的电镀过程为：