[发明专利]大面阵纳米针结构制备方法及装置

权利要求书

1.一种纳米针结构制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用张力梯度驱动微、纳米颗粒在液气界面形成自组装结构，并将所述自组装结构转移至硅基板表面，包括：

将疏水聚苯乙烯颗粒胶体分散液滴加至液池中，所述疏水聚苯乙烯颗粒在液气界面铺展形成松散的颗粒单层结构；

将温度高于液面温度的加热板浸没于液池一侧，沿加热板由近及远形成由高到低的温度梯度，在液气界面形成张力梯度，诱发马兰戈尼效应，液气界面松散的颗粒在马兰戈尼效应的带动下向远离加热板的一侧聚集并形成密集排列的液气界面聚苯乙烯颗粒自组装结构；

通过倾斜捞取的方式将液气界面的所述自组装结构转移至硅基板表面；

利用氧气反应离子刻蚀技术对所述自组装结构中的颗粒直径进行调整，形成周期性微、纳米颗粒结构；

利用电子束蒸镀在所述颗粒结构表面制备镀金层，利用超声清洗方式去除颗粒形成镀金层、硅基底交替排布的周期性表面；

将所述硅基板放置于氢氟酸/双氧水混合溶液中进行金催化刻蚀形成纳米柱结构；

利用六氟化硫反应离子刻蚀技术对所述纳米柱结构进行非均匀刻蚀形成纳米针结构。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微、纳米颗粒直径为100nm-50μm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧气反应离子刻蚀技术功率为20w-100w，刻蚀时间为30s-10min，反应后颗粒的直径为原始直径的95％-5％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电子束的镀金速度为金层厚度为1nm-100nm。

5.一种纳米针结构制备装置，其特征在于，包括：

驱动模块，用于利用张力梯度驱动微、纳米颗粒在液气界面形成自组装结构，并将所述自组装结构转移至硅基板表面，所述驱动模块，具体用于，将疏水聚苯乙烯颗粒胶体分散液滴加至液池中，所述疏水聚苯乙烯颗粒在液气界面铺展形成松散的颗粒单层结构，将温度高于液面温度的加热板浸没于液池一侧，沿加热板由近及远形成由高到低的温度梯度，在液气界面形成张力梯度，诱发马兰戈尼效应，液气界面松散的颗粒在马兰戈尼效应的带动下向远离加热板的一侧聚集并形成密集排列的液气界面聚苯乙烯颗粒自组装结构，通过倾斜捞取的方式将液气界面的所述自组装结构转移至硅基板表面；

调整模块，用于利用氧气反应离子刻蚀技术对所述自组装结构中的颗粒直径进行调整，形成周期性微、纳米颗粒结构；

处理模块，用于利用电子束蒸镀在所述颗粒结构表面制备镀金层，利用超声清洗方式去除颗粒形成镀金层、硅基底交替排布的周期性表面；

第一刻蚀模块，用于将所述硅基板放置于氢氟酸/双氧水混合溶液中进行金催化刻蚀形成纳米柱结构；

第二刻蚀模块，用于利用六氟化硫反应离子刻蚀技术对所述纳米柱结构进行非均匀刻蚀形成纳米针结构。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述微、纳米颗粒直径为100nm-50μm。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述氧气反应离子刻蚀技术功率为20w-100w，刻蚀时间为30s-10min，反应后颗粒的直径为原始直径的95％-5％。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述电子束的镀金速度为金层厚度为1nm-100nm。