[发明专利]大面阵纳米针结构制备方法及装置

说明书

本发明公开了一种大面阵纳米针结构制备方法及装置，包括：利用张力梯度驱动微、纳米颗粒在液气界面形成大面积自组装结构，并将其转移至硅基板表面。利用氧气反应离子刻蚀技术对大面积自组装结构中的颗粒直径进行调整，以形成非紧密排列的周期性微、纳米颗粒结构。利用电子束蒸镀在非紧密排列的周期性颗粒结构表面制备镀金层。随后利用超声清洗的方式去除颗粒以形成镀金层、硅基底交替排布的周期性表面。将基板放置于氢氟酸/双氧水混合溶液中进行金催化刻蚀以形成纳米柱结构。最后利用六氟化硫反应离子刻蚀技术对纳米柱结构进行非均匀刻蚀以形成大面阵纳米针结构。该方法制备面积大，制备精度高，形状可控性强、制备稳定性高。

技术领域

本发明涉及纳米针制备技术领域，特别涉及一种大面阵纳米针结构制备方法及装置。

背景技术

微、纳米针结构由于“尺寸效应”等作用使其在光、电、磁、力等方面具有诸多独特特性，并逐渐成为研究热点，在光子晶体、超疏水表面制备，细胞转染、药物缓释等领域中得到了广泛的应用。目前光刻，化学刻蚀，激光加工，3D打印技术等是制备微、纳米针结构的常用方法。其中光刻技术是利用表面紫外光掩蔽物进行微、纳米结构制备的方法，其高度依赖于高精度掩膜板的制备，制备价格昂贵且难以实现大面积制备。化学刻蚀是利用化学刻蚀剂对基底进行非均匀刻蚀制备纳米针的方法，但是其受热力学影响严重，制备随机性强，无法精确的控制纳米针形貌，制备精度差。激光加工，3D打印技术在微米针结构制备中备受关注，但是其受到自身加工精度的限制难以实现纳米尺寸的结构制备，且加工过程十分耗时，难以实现大面积制备，因而限制了纳米针结构的广泛应用。因此研究一种能够大面积制备，可控性强，精度高的纳米针结构制备技术具有重要意义。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种大面阵纳米针结构制备方法，该方法具有制备面积大，制备精度高，可控性强，稳定性强等优势。

本发明的另一个目的在于提出一种大面阵纳米针结构制备装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种大面阵纳米针结构制备方法，包括：

利用张力梯度驱动微、纳米颗粒在液气界面形成大面积自组装结构，并将所述大面积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大面积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大面阵纳米针结构。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种大面阵纳米针结构制备装置，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大面积自组装结构，并将所述大面积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大面积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大面阵纳米针结构。