[发明专利]纳米森林结构的制备方法及纳米森林结构的调控方法

说明书

本发明提供了一种纳米森林结构的制备方法及纳米森林结构的调控方法。该纳米森林结构的制备方法包括以下步骤：S1，采用包括偶联剂和聚合物的混合物在衬底上形成薄膜层；S2，对薄膜层进行等离子体轰击，形成纳米森林结构。采用等离子体对聚合物层进行轰击，能够使聚合物产生的部分产物再次聚合，以形成森林纳米结构，而本发明通过在聚合物的基础上增加偶联剂，在进行等离子体轰击过程中，薄膜层中的聚合物和偶联剂的基团被激活，偶联剂的有机基团和无机基团分别与聚合物的有机基团和无机基团相互连接，同时偶联剂的有机基团之间发生交联作用，从而被等离子体轰击产生的活性基团再次聚合，原混合物层消失，同样形成了纳米森林结构。

技术领域

本发明涉及纳米技术领域，具体而言，涉及一种纳米森林结构的制备方法及纳米森林结构的调控方法。

背景技术

纳米森林结构因具有大表体比、多孔隙等特殊表面效应而被广泛应用在生物检测以及光电探测等器件上，其直接影响到器件的工作性能、制备成本以及应用范围。一种制备工艺简单、特性及形貌可控的纳米森林结构可以有效提高所集成器件的性能并降低制备成本，拓宽应用范围。

目前已经有多种纳米森林结构的制备方法被报道出来，包括电子束曝光、纳米小球刻蚀以及VLS(Vapor Liquid Solid)化学合成生长技术，然而这些技术仍然存在很大缺陷。其中，电子束曝光技术方法需要依赖贵重设备且属于串行加工，使得大面积纳米森林结构的制备变得耗资又耗时，难以实现大面积推广；纳米小球刻蚀技术结合各向异性刻蚀可以并行制备纳米森林结构，但单层排布纳米小球的图形化需要严格的控制条件，而且难以实现小球的大面积单层排布，由此增加了工艺难度，继而限制了该技术在器件中的应用。而VLS化学合成技术虽然属于并行制备工艺且工艺步骤简单，可以大面积制备纳米森林结构，但该技术所制备的纳米森林结构的方向和尺寸参数难以很好的控制，继而影响纳米森林结构的特性，另外该技术难以与常规MEMS工艺相兼容，因此进一步限制了该技术在器件中的应用。

因此，出于纳米森林结构特性调控、加工成本及器件集成应用等方面的综合考虑，亟需开发一种用于制备形貌、特性可控的纳米森林结构的工艺方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种纳米森林结构的制备方法及纳米森林结构的调控方法，以提供一种用于制备形貌、特性可控的纳米森林结构的工艺方法。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种纳米森林结构的制备方法，包括以下步骤：S1，采用包括偶联剂和聚合物的混合物在衬底上形成薄膜层；S2，对薄膜层进行等离子体轰击，形成纳米森林结构。

进一步地，上述偶联剂为硅烷偶联剂，优选硅烷偶联剂包括乙烯基硅烷、氨基硅烷、环氧基硅烷、巯基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷中的任一种或多种。

进一步地，上述聚合物包括聚酰亚胺、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚二甲基硅氧烷中的任一种或多种。

进一步地，上述混合物还包括金属纳米颗粒，优选金属纳米颗粒的粒径为1～50nm，优选金属纳米颗粒包括贵金属和/或铜。

进一步地，上述混合物还包括光敏物质，优选光敏物质为紫外光刻胶或电子束光刻胶。

进一步地，在形成上述薄膜层的步骤之前，步骤S1还包括采用稀释液对混合物进行稀释的步骤，优选稀释液包括N-甲基吡咯烷酮、丁内酯和乳酸乙酯中的任一种或多种。

进一步地，在步骤S2中，等离子体刻蚀包括氧等离子体轰击、氩等离子体轰击和氧等离子体轰击与氩等离子体轰击的交替轰击。

进一步地，在步骤S2之后，制备方法还包括以下步骤：对纳米森林结构进行热处理、薄膜包覆处理或酸碱修饰处理，以对纳米森林结构进行改性。

进一步地，上述纳米森林结构选自纳米纤维森林结构、纳米簇森林结构和纳米褶皱结构中的任一种。