[发明专利]形成纳米结构的方法

说明书

 

发明背景

本公开主要涉及形成纳米结构的方法。

多孔的阳极氧化物结构可被用于各种应用中，例如包括微电子器件和纳米电子器件(例如平面型铝互连、精密膜电阻器、膜电容器以及纳米结构的场致发射阴极)，静电和热激活的开关设备，LC高频振荡器，AC放大器，触发器和其它的逻辑真空集成电路(VICs)，气体微米和纳米传感器，微米和纳米通道板，介观引擎，波长感应过滤器，反射和吸收表面，隔膜，喷嘴，精密孔等。这些阳极氧化物结构还可以包括一个或多个纳米孔阵列，其例如用于形成具有一个或多个纳米柱阵列的纳米结构，所述的纳米柱形成在基底上并由基底支撑。形成这些纳米结构的制造工艺通常至少部分地规定了独立的纳米柱的几何结构和/或化学性质，以及所述结构中纳米柱阵列的群体密度。在某些情况下，纳米柱的几何形状、化学性质和/或群体密度的非一致性可能会致使所述的纳米结构不适用于某些应用，例如微米和纳米流体应用。

 

附图的简要说明

本公开实施方案的特征和优点将通过参照如下的详细说明和附图而变得显而易见，其中，相同的附图标记相应于相类似的、虽然可能不完全相同的部件。为简要起见，具有前面描述过的功能的附图标记或特征在其中出现了它们的其它的附图中可能描述，也可能不描述。

图1A至1G一起示意描述了形成一种纳米结构的方法的一种实施方案；

图1A至1F、1H和1I一起示意描述了形成另一种纳米结构的方法的另一种实施方案；

图2A为在完成铝的阳极化之前，多孔的阳极氧化铝模板的示意性三维表征；

图2B为图2A的阳极氧化铝模板的顶视图；

图2C为扫描电子显微镜(SEM)图像，示出在约30分钟的蚀刻之后阳极氧化铝模板的横截面；

图3为顶视图，示意性地示出了根据图1A至1F、1H和1I所描述的方法的实施方案而形成的纳米结构的例子；

图4为图1I的纳米结构用作用于气体过滤/分离的纳米过滤器的示意图；

图5为由根据如下的实施例1的方法形成的纳米结构的试样的SEM图像；并且

图6为由根据如下的实施例2的方法形成的纳米结构的又一种试样的SEM图像。

 

发明详述

在这里公开的方法的实施方案可被用于形成纳米结构，其例如可被用作微米或者纳米流体设备。如在这里所使用的，“微米流体设备”是指用于捕获或分离流体试样中的微米级的或更小的微粒的设备，而“纳米流体设备”是指用于捕获或分离流体试样中的纳米级的或更小的微粒的设备。微米或者纳米流体设备的例子包括芯片实验室设备，用于检测分析物的设备，过滤设备和/或用于分离流体介质的设备。

由所述方法的实施方案形成的纳米结构为阳极氧化物纳米结构，包括被夹在两个非多孔性的或致密的层之间的多个纳米柱。该纳米结构的一个例子通过在图1G中示出的附图标记100来标识，该纳米结构的另一个例子通过在图1I中示出的附图标记100’来标识。每个纳米柱的布置可以通过在这里所公开的方法来选择性地控制，以使得每个纳米柱与相邻的纳米柱的间隔基本上一致，和/或每个纳米柱阵列与相邻的纳米柱阵列的间隔基本上一致地。照此，在一种实施方案中，可选择性地控制形成在相邻的纳米柱或纳米柱阵列之间的间隙的尺寸，当用作纳米过滤器时，其会减少结构100、100’中的缺陷。此外，所述纳米结构100、100’能够使流体介质的纳米过滤在横向方向上，其对于芯片实验室来说更加适用，并且与晶圆级制造更加相容。

应当理解在这里公开的方法还可被用于控制纳米柱的其它特性。在一种实施例中，纳米柱的几何形状和/或尺寸(例如它们的高度、直径、形状等)可以通过调节在本方法中所采用的阳极化处理的一个或多个参数来控制。用于控制纳米柱的特性的方法将在下文中更加详细的描述。在一种实施例中，可以控制所述纳米柱的几何形状以使得所述纳米柱在高度上为基本上一致的。这就允许所述纳米柱来支撑微米或纳米流体设备的一个或多个结构部件(例如流体管道的壁)。在另一种实施例中，所述方法可被用于控制纳米柱的直径和/或间距(pitch)，以使得所述纳米柱的直径和/或间距在整个纳米结构100、100’上均为一致的。