[发明专利]一种图案化二氧化钛纳米线阵列及其制备方法

权利要求书

1.一种图案化二氧化钛纳米线阵列的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)采用掩膜光刻技术，选择性地去除基底表面的部分二氧化硅保护层，得到含有图案的基底；

2)对含有图案的基底进行湿法刻蚀，在基底表面形成沟槽阵列结构，得到含有沟槽阵列结构的基底；

3)在含有沟槽阵列结构的基底上沉积二氧化硅层，得到图案化基底；

4)在图案化基底上旋涂TiO₂晶种溶液，之后进行热退火，得到含晶种的基底；

5)将含晶种的基底煅烧后，浸入前驱液中，通过水热生长制备TiO₂纳米线，即得到生长在基底上的图案化二氧化钛纳米线阵列。

2.根据权利要求1所述的一种图案化二氧化钛纳米线阵列的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的基底为抛光后的硅晶圆片，基底厚度为300-1000微米，并且基底表面含有100-800纳米厚的二氧化硅保护层；所述的图案为条纹图案或点阵图案。

3.根据权利要求1所述的一种图案化二氧化钛纳米线阵列的制备方法，其特征在于，步骤1)具体包括以下步骤：

1-1)选用含有二氧化硅保护层的基底，并在基底的二氧化硅保护层上涂覆光刻胶；

1-2)将含有图案的掩膜板覆盖在基底上的光刻胶表面；

1-3)将基底置于紫外灯下曝光，之后移去掩膜板并用显影液对基底上未固化的光刻胶进行冲洗；

1-4)采用反应离子刻蚀方法，将基底上暴露出来的二氧化硅保护层进行去除，之后去除基底上残余的光刻胶。

4.根据权利要求3所述的一种图案化二氧化钛纳米线阵列的制备方法，其特征在于，步骤1-4)中，反应离子刻蚀的刻蚀气氛为CHF₃和/或CF₄，气体流速为15-50sccm，刻蚀功率为100-300W，刻蚀时间为180-900s。

5.根据权利要求1所述的一种图案化二氧化钛纳米线阵列的制备方法，其特征在于，步骤2)中，将含有图案的基底置于各向异性刻蚀剂中进行湿法刻蚀，所述的各向异性刻蚀剂包括TMAH刻蚀剂、KOH刻蚀剂、EDP刻蚀剂或肼刻蚀剂中的一种或更多种，湿法刻蚀的时间为3-24h。

6.根据权利要求1所述的一种图案化二氧化钛纳米线阵列的制备方法，其特征在于，步骤3)中，采用蒸镀或磁控溅射的方法沉积二氧化硅层，该二氧化硅层的厚度为100-300纳米。

7.根据权利要求1所述的一种图案化二氧化钛纳米线阵列的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所述的TiO₂晶种溶液为钛酸四丁酯、盐酸与异丙醇的混合液；旋涂过程中，转速为2500-5000转/分钟，旋涂时间为30-60s；热退火过程中，温度为120-180℃，时间为5-15分钟。

8.根据权利要求1所述的一种图案化二氧化钛纳米线阵列的制备方法，其特征在于，步骤4)中，旋涂TiO₂晶种溶液与热退火过程重复进行3-5次。

9.根据权利要求1所述的一种图案化二氧化钛纳米线阵列的制备方法，其特征在于，步骤5)中，煅烧过程中，温度为400-480℃，时间为90-150分钟；所述的前驱液为钛酸四丁酯、盐酸与异丙醇的混合液；水热生长过程中，温度140-180℃，时间为4-16h。

10.一种图案化二氧化钛纳米线阵列，其特征在于，该图案化二氧化钛纳米线阵列采用如权利要求1至9任一项所述的方法制备而成。