[发明专利]三维纳米结构阵列的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米材料的制备方法，尤其涉及一种三维纳米结构阵列的制备方法。

背景技术

纳米材料自问世以来，受到科学界追捧，成为材料科学现今最为活跃的研究领域。纳米材料根据不同尺和性质，在电子行业、生物医药、环保、光学等领域都有着开发的巨大潜能。在将纳米材料应用到各行各业的同时，对纳米材料本身的制备方法和性质的研究也是目前国际上非常重视和争相探索的方向。

纳米材料按维度分类，大致可分为四类：零维、一维、二维和三维纳米材料。如果一个纳米材料的尺度在X、Y和Z三维空间受限，则称为零维，如纳米粒子；如果材料只在两个空间方向上受限，则称为一维，如纳米线和纳米管；如果是在一个空间方向上受限，则称为二维纳米材料，如石墨烯；如果在X、Y和Z三个方向上都不受限，但材料的组成部分是纳米孔、纳米粒子或纳米线，就被称为三维纳米结构材料。

纳米材料作为新兴的材料，目前最大的问题是如何制备批量、均匀、纯净的这种微型物质，从而进一步研究这类材料的实际性能及其机理。从目前的研究情况来看，在诸多纳米材料中，一维的碳纳米管和二维的石墨烯材料的研究热度最高，而三维纳米结构的报道比较少，通常为纳米球、纳米柱等结构简单的三维纳米结构。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种结构复杂的三维纳米结构阵列的制备方法。

一种三维纳米结构阵列的制备方法，其包括以下步骤：提供一基底；在该基底一表面形成掩膜层；采用反应性刻蚀气氛对基底进行刻蚀同时对所述掩膜层进行裁剪，形成阶梯状结构的三维纳米结构阵列；以及去除掩膜层。

一种三维纳米结构阵列的制备方法，其包括以下步骤：提供一基底；对该基底进行亲水处理；在基底表面形成单层纳米微球作为掩膜层；采用反应性刻蚀气氛对基底进行刻蚀同时对所述掩膜层进行裁剪，形成阶梯状结构的三维纳米结构阵列；以及去除掩膜层。

与现有技术相比较，本发明通过掩膜层和反应性刻蚀气氛刻蚀相结合的方法可以制备阶梯状结构的三维纳米结构阵列，且该方法工艺简单，成本低廉。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的三维纳米结构阵列的结构示意图。

图2为图1的三维纳米结构阵列沿II-II线的剖视图。

图3为本发明第一实施例提供的包括多个图案的三维纳米结构阵列的结构示意图。

图4为本发明第一实施例提供的三维纳米结构阵列的制备方法的工艺流流程图。

图5为在基底表面六角形密堆排布之单层纳米微球的扫描电镜照片。

图6为在基底表面等间距行列式排布之单层纳米微球的扫描电镜照片。

图7为本发明第一实施例制备的三维纳米结构阵列的扫描电镜照片。

图8为本发明第二实施例提供的三维纳米结构阵列的结构示意图。

图9为本发明第三实施例提供的三维纳米结构阵列的结构示意图。

图10为本发明第四实施例提供的三维纳米结构阵列的结构示意图。

主要元件符号说明

三维纳米结构阵列    10，20，30，40

基底                100，200，300，400

三维纳米结构        102，202，302，402

第一圆台            104，204，304

第二圆台            106，206，306

掩膜层              108

反应性刻蚀气氛      110

第三圆台            308

第一圆台状空间    404

第二圆台状空间    406

具体实施方式

以下将结合附图详细说明本发明实施例的三维纳米结构阵列及其制备方法。

请参阅图1和图2，本发明第一实施例提供的三维纳米结构阵列10包括一基底100以及多个设置于该基底100至少一表面的三维纳米结构102。所述三维纳米结构102为一阶梯状结构。

所述基底100可以为硅基基底或半导体基底。具体地，所述基底100的材料可以为硅、二氧化硅、氮化硅、石英、玻璃、氮化镓、砷化镓、蓝宝石、氧化铝或氧化镁等。优选地，所述基底100为一半导体层。所述基底100的大小、厚度和形状不限，可以根据实际需要选择。本实施例中，所述基底100为一表面形成有一氮化镓半导体层的蓝宝石基底，且该基底100被切成一边长为2厘米的方形。