[发明专利]一种金属辅助化学刻蚀离散型硅纳米孔图案的方法及装置

说明书

本发明涉及一种金属辅助化学刻蚀离散型硅纳米孔图案的方法，包括如下步骤：步骤一，清洗受体基底和供体基底；步骤二，在所述供体基底表面旋涂一层聚二甲基硅氧烷层；步骤三，在聚二甲基硅氧烷层上旋涂金属纳米粒子溶液；步骤四，在激光束关闭的情况下，将目标金属纳米粒子移动到激光焦点下方，将受体基底目标沉积位置移动到激光束焦点上方；步骤五，通过聚焦激光束照射金属纳米粒子。本方法能够将单个纳米级金属颗粒转移到硅衬底上，并且具有较高的定位精度。

技术领域

本发明涉及金属辅助化学刻蚀加工技术领域，具体涉及一种金属辅助化学刻蚀离散型硅纳米孔图案的方法及装置。

背景技术

随着金属辅助化学刻蚀硅纳米结构技术的发展，通过该方法制造的硅纳米结构在太阳能转换、热能转换、储能、生化传感器以及仿生超疏水等领域的应用取得了重大进步。特别地，硅纳米孔在DNA测序技术领域有着重要的应用前景。金属辅助化学刻蚀技术的加工精度极高，可在硅衬底上制造纳米级的硅纳米线和硅纳米孔；此外，通过更换刻蚀剂多次刻蚀以及改变刻蚀剂的成分还可制造出曲折或呈锯齿形的硅纳米线，因此越来越多的学者、科学家投身于金属辅助化学刻蚀技术的研究。目前，金属辅助化学刻蚀硅纳米阵列结构方面的研究已经较为成熟，但对于刻蚀可控离散型图案的硅纳米结构方面的研究还存在不少挑战，如具有离散型图案的金属颗粒沉积较难、可控性差等。因此，亟需提出新的方法将离散型图案的金属纳米粒子沉积在硅衬底的表面上，以实现金属辅助化学刻蚀具有离散型图案的硅纳米结构。

目前，在金属辅助化学刻蚀过程中，金属纳米粒子的沉积方法主要包括热蒸发、溅射、电子束蒸发、无电沉积、电极沉积、聚焦离子束辅助沉积、或通过其他方法旋涂颗粒。其中，由于真空物理类型的沉积方法，如热蒸发、溅射和电子束蒸发，更容易地控制所得贵金属膜的形态，可以在硅衬底上获得图案化的金属颗粒排布。但通过这些方法获得的图案化金属纳米粒子排布紧密，不能实现离散分布；并且沉积位置可控性较差。此外，中国专利CN106006546A提出了一种转移和控制纳米结构的方法，可应用于金属辅助化学刻蚀的金属沉积，帮助构筑各种二维、三维甚至异质结构，但该方法是对已完成沉积的非离散型图案纳米结构进行转移，依旧没有解决离散型图案的直接沉积；另，中国专利CN106430084B提出了一种单个微纳米结构转移装置及其转移方法，该发明通过具有周期性凸起平台和坐标标记的微纳结构中转基片，配合显微镜实时观察以及原位操纵微纳操纵器，实现单个微纳米结构的精确定点转移，该装置可实现离散型图案的金属颗粒沉积，但其转移定位精度为1微米，并且装置复杂，成本较高，实现难度较大。

为此，亟需提出一种新方法，在金属辅助化学刻蚀过程中实现具有离散型图案的金属纳米粒子沉积到硅衬底上的同时，能够达到较高的定位精度，并且成本较低，易于实现。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足之处，提供一种定位精度高、易于实现的金属辅助化学刻蚀离散型硅纳米孔图案的方法及装置。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种金属辅助化学刻蚀离散型硅纳米孔图案的方法，包括如下步骤：

步骤一，清洗受体基底和供体基底；

步骤二，在所述供体基底表面旋涂一层聚二甲基硅氧烷层，自然固化；

步骤三，稀释金属纳米粒子溶液，并旋涂在聚二甲基硅氧烷层上，自然干燥；

步骤四，在激光束关闭的情况下，将目标金属纳米粒子移动到激光焦点下方，同时将受体基底目标沉积位置移动到激光束焦点上方；

步骤五，通过聚焦激光束照射金属纳米粒子，使金属纳米粒子从供体基底释放并转移到受体基底上；

步骤六，将下一个待转移目标金属纳米粒子移动到激光焦点下，同时将受体基底移动到下一个目标待沉积位置，重复步骤五；

步骤七，重复步骤六，最终将具有离散型图案的金属纳米颗粒沉积到受体基底上。