[发明专利]微结构体及其制备方法

说明书

将在此说明书中引用的全部文献的所有内容通过引用而结合在此。

技术领域

本发明涉及一种微结构体及其制备方法。

背景技术

在金属和半导体的薄膜、线和点的技术领域中，已知的是，自由电子的运动变得局限在小于某些特征长度的尺寸，作为其结果，独特的电子、光学和化学现象变得引人注目。这样的现象称为“量子机械尺寸效应”或简称为“量子尺寸效应”。使用这样独特现象的功能性材料正处于活跃的研究和开发之中。具体而言，具有尺寸小于几百纳米的结构体的材料是材料开发中的当前努力主题，所述材料典型地称为微结构体或纳米结构体(nanostructures)。

制备这样的微结构体的方法包括这样的方法，其中通过半导体制造技术直接制备纳米结构体，所述半导体制造技术包括：微图案化技术(micropatterning technology)如光刻法、电子束平版印刷法或X-射线平版印刷法。

特别注意的是，现今对于制备具有有序微结构体的纳米结构体的方法的相当数量的研究。

如在H.Masuda等(Jpn.J.Appl.Phys.，37卷(1998)，L1340-1342页，第2部分，11A号，1998年11月1日)的图2中所示，由通过在电解溶液中对铝进行阳极化处理得到的阳极化氧化铝膜(阳极化膜)，示例了以自动调节的方式形成有序结构体的方法。已知的是，在阳极化膜中以规则的排列形成了直径为约几纳米至约几百纳米的许多微孔。还已知的是，当通过此阳极化膜的自动-孔-排序处理得到完全有序的排列时，理论上将形成六方柱状单元(cell)，每一单元具有以集中于微孔上形状为正六方形的底部(base)，并且连接邻近微孔的线将形成等边三角形。

具有微孔的这些阳极化膜的应用的实例包括：光学功能纳米器件、磁性器件、发光载体和催化剂载体。例如，JP 2005-307341A描述了通过用金属封闭孔，并且产生定域化等离子体激元共振而将阳极化膜应用到拉曼光谱仪。

已知一种方法，在该方法中，形成了在阳极化处理中用作微孔形成的起着起始点作用的凹坑(pit)，之后阳极化处理以形成这样的微孔。这些凹坑的形成有助于将微孔排列和孔径的变化控制在需要的范围内。

使用阳极化膜中的自动排序性质的自动排序方法被称作是用于形成凹坑的通用方法。这是一种通过使用阳极化膜中的微孔的规则排列性质，并且消除可以妨碍有序排列的因素来提高有序性(orderliness)的方法。

如JP 2005-307341 A中所述，自动排序方法通常包括：进行阳极化处理，然后在磷酸和铬(VI)酸的混合水溶液中浸渍，其后再进行阳极化处理。

发明内容

然而，如JP 2005-307341 A中，使用磷酸和铬(VI)酸的混合水溶液的膜除去步骤通常需要延长的时期(例如，几小时至长于10小时)，尽管需要的时间随阳极化膜的厚度而变化。此外，需要一种不使用高毒性的铬(VI)酸的高度安全的方法。

因此，本发明的一个目的是提供一种微结构体制备方法，所述方法能够在短的时期内得到具有有序排列的凹坑的微结构体，而没有使用高毒性的铬(VI)酸。本发明的另一个目的是提供通过上述制备方法得到的微结构体。

本发明的发明人进行了深入细致的研究以实现以上目的，并且发现，通过重复除去由自动排序方法形成的阳极化膜的特定部分的程序，而不是使用磷酸和铬(VI)酸的混合水溶液的膜除去步骤，可以在短的时期内得到具有有序排列的凹坑的结构体。本发明在这样的发现的基础上得以完成。

因此，本发明提供了下列(i)至(v)。

(i)一种制备微结构体的方法，其中对铝衬底依次进行如下步骤：

(1)对铝衬底的表面进行第一阳极化处理，以在铝衬底的表面上形成具有微孔的阳极化膜的步骤；

(2)使用酸或碱部分溶解该阳极化膜的步骤；

(3)进行第二阳极化处理，以使微孔在它们的深度方向上生长的步骤；和

(4)除去在微孔横截面中的拐点之上的部分阳极化膜的步骤，从而得到具有形成在该阳极化膜的表面上的微孔的微结构体。

(ii)根据以上(i)所述的制备方法，其中将步骤(3)和(4)以此顺序重复地进行2次或更多次。

(iii)根据以上(i)或(ii)所述的制备方法，其中，在步骤(4)中，使用酸或碱将阳极化膜溶解并且除去。

(iv)一种根据以上(i)至(iii)中任一项所述的制备方法得到的微结构体。

(v)根据以上(iv)所述的微结构体，其中如由式(1)定义的微孔的有序度至少为50％：