[发明专利]一种多组元的1－3型复合微结构薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多组元的1-3型复合微结构薄膜及其制备方法，属于材料微结构及其制备技术领域。

背景技术

材料的性能与其结构密切相关，在不同方向、不同尺度层次上可控地构筑不同材料体系的微结构，可以实现特定的功能。例如，在硅片上进行复杂的镀膜和刻蚀构造的复杂结构构成了微电子的基础；采用沉积技术制备的光电薄膜是发光二极管(LED)、平板显示、太阳能电池的关键材料。目前，多层膜结构主要的制备基于微电子制造中常说的“自下而上”和“自上而下”制备思想，在与衬底垂直的方向上“自上而下”或“自下而上”改变材料组分，获得需要的微结构材料。典型地，利用光刻技术在衬底上形成的不同图案的光刻胶图形，通过垂直沉积其它材料的方式，获得不同材料的微结构，从而实现电极、导线、晶体管器件等的制备。然而，如果在平行于衬底方向上改变材料组分，构成相应的多组元的1-3型复合微结构薄膜，在许多领域将获得应用。如催化方面，同平面膜结构负载催化剂相比，多组元的1-3型复合微结构薄膜由于载体附着在微结构的侧面，增加了催化的比表面积，同时气体或液体流动受到基体微结构的扰动，增大了被催化液体或气体同催化剂接触的几率，可提高催化的效率；在光学等领域，在微结构的侧壁进行材料或结构修饰，可能出现新的光学现象；在能源领域，多组元的1-3型复合微结构薄膜可更有效地促进电荷分离、传输，提高锂电池、太阳能电池等的效率等性能。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种多组元的1-3型复合微结构薄膜，使该微结构材料可以在催化、能源、光电等领域获得广泛应用。

本发明的另一目的是提供该微结构材料的制备方法。

技术方案：本发明所述的一种多组元的1-3型复合微结构薄膜，包括材料A、材料B和材料C，其中材料A、B构成1-3型微结构薄膜的基体，材料C附着在材料B表面；材料C为单层或多层薄膜。

其中材料A、B、C是无机、半导体、有机、金属材料或其任意组合。

将材料C附着在材料B上的方式包括完全环绕同种或不同种材料、仅侧面一个方向附着同种或不同种材料、或侧面每个方向附着同种或不同种材料。

材料B平行于衬底的截面形状为圆形、方形或其它任意形状的线、管、针、带、锥、螺旋体；其高度为5nm～10mm；粗细为1nm～1mm；微结构单元的间距为5nm～10mm。

本发明所述的多组元的1-3型复合微结构薄膜制备方法，包括以下步骤：

(1)在衬底表面制备相互隔离的柱状或螺旋状的材料B的微结构；

(2)在材料B表面制备材料C，形成由材料B和材料C组成的微结构单元；

(3)在所述微结构单元中填充材料A，即形成多组元的1-3型复合微结构薄膜。

其中步骤(1)中在衬底表面制备材料B的方法为喷射、溅射、蒸发、光刻、牺牲模版法、压印、或学镀，电化学沉积，PVD，CVD，溶胶凝胶法、或涂覆，或以上方法任意组合。

步骤(2)中将材料C附着在材料B上的方法为喷射、溅射、蒸发、化学镀，电镀，PVD，CVD，溶胶凝胶法，或涂覆，或以上方法任意组合。

步骤(3)中材料A的填充方法为喷射、溅射或蒸发、光刻、牺牲模版法、压印、化学镀、电镀、PVD、CVD、溶胶凝胶法、熔融填充法、融化填充法、涂覆、或灌注，或以上方法任意组合。

有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：

(1)可获得平行于衬底方向上材料体系多元的微结构。

(2)结构可控，所得微结构种类繁多。

(3)可制备材料体系复杂的微结构。

(4)适应材料范围广。

(5)工艺简单可靠并可行。

附图说明

附图是典型的多组元的1-3型复合微结构薄膜示意图。

具体实施方式

实施例1：在玻璃衬底上通过旋涂的方法制备厚度为10μm的光刻胶，然后覆盖掩膜版曝光、腐蚀，形成2×2μm的孔，孔间距为10μm。在其中通过溶胶凝胶法填充SiO₂后，去除其余光刻胶，即在硅衬底上形成截面直径为2×2μm、间距为102μm的SiO₂柱子。在此基础上，以与衬底夹角30°的角度溅射金属银，然后旋涂10μm厚度的PMMA，即得平行于衬底方向上的SiO₂-Ag-PMMA无机-金属-有机三元1-3型复合微结构薄膜。