[发明专利]形成带帽纳米柱

说明书

背景技术

本公开总体上涉及纳米结构表面，且更具体地涉及在这种表面上形成带帽纳米柱。这种带帽纳米柱适合于用于宽范围的各种应用，除了其它应用之外，包括用于减震、促进粘合、修整表面可湿性、以及微流体或纳米流体过滤的应用。

纳米尺度表面结构可以通过阳极氧化过程使用在表面上形成的模板形成，包括将工件沉浸在酸性溶液中，且施加电压和/或电流，工件用作阳极，以引起工件表面氧化，从而在工件表面中形成孔（纳米尺度）。多孔表面结构然后可用作模板，表面中的孔用材料填充以限定纳米柱形式的纳米结构。一旦孔被填充，模板可以去除以暴露在工件表面上形成且由工件表面支撑的纳米柱的一个或多个阵列。

形成纳米结构的制造过程通常至少部分地决定各个纳米柱的几何形状和/或化学性质，以及结构中纳米柱阵列的群体密度。在一些情况下，关于纳米柱的几何形状、化学性质和/或群体密度的不一致可导致纳米结构表面不适合某些应用。此外，前述制造过程的限制使之难以制造从简单圆柱形状获得的纳米结构。

附图说明

本公开的实施例的特征和优点将参考以下详细描述和附图显而易见，在附图中，相同的附图标记对应于相似但可能不同的部件。为了简便，具有先前描述功能的附图标记或特征可以或者可以不结合其所出现的其它附图描述。

图1是根据本发明实施例形成的物品的示意图的简化立体图，包括带帽纳米柱阵列。

图2是图1所示的物品的截面图，总体上沿图1的线2-2截取。

图3A至3E示意性地示出了根据本发明实施例的制造具有带帽纳米柱的物品的方法。

图4A至4C示意性地示出了根据本发明实施例形成的示例性带帽纳米柱。

图5是示出了根据本发明实施例的在基底上形成带帽纳米柱的方法的流程图。

具体实施方式

最初参考图1，示出了物品10，所示物品包括基底20，基底20具有表面22，纳米结构阵列30在表面22上形成。纳米结构阵列30包括多个纳米柱40，每个具有茎部分42和帽部分44。

本文公开的方法可以用于控制纳米柱和纳米结构阵列的各个属性。例如，可以经由本文公开的方法选择性地控制纳米结构中的纳米柱的位置。类似地，可以选择性地控制相邻纳米柱之间形成的间隙的大小，且可以控制纳米柱的几何形状和/或尺寸（例如，其高度、直径、形状等）。

在一个示例中，纳米柱40是垂直于基底延伸的细长结构。纳米柱的几何形状可以被控制，使得纳米柱具有基本一致形状。类似地，如图2所示，纳米柱在高度（H）方面可以是基本一致，且纳米柱的节距（纳米柱之间的中心-中心距离（D））可以基本一致。因而，纳米柱40可以跨过基底表面的至少一部分基本一致地隔开，从而提供基本一致纳米结构表面。纳米柱的尺寸通常将相差小于10％至20％（对于纳米尺度尺寸），在一些示例中，可以相差小达1％或2％。

现在参考图1和2，将理解的是，纳米柱40中的每个包括从基底延伸的细长茎部段42和从茎部分延伸的细长帽部分44。示例性茎部分采用圆柱的形式，每个总体上表征为具有茎直径（d1）和茎高度（h1）。如图所示，茎部分42具有基本一致茎高度（h1），且沿这种茎高度具有基本一致茎厚度（由茎直径（d1）表示）。示例性帽部分44类似地采用圆柱的形式，每个总体上表征为具有帽直径（d2）和帽高度（h2）。帽部分44也具有基本一致帽高度（h2），且沿这种帽高度具有基本一致帽厚度（由帽直径（d2）表示）。

在所示示例中，茎直径（d1）小于帽直径（d2），从而给予所示纳米柱大致“T”形。还将注意到，示例性纳米柱具有大于帽高度（h2）的茎高度（h1），从而增强纳米柱的T形外观。这种T形外观可增强基底的粘合属性。然而，如下文进一步所述，纳米柱可以具有其它几何形状，其可以至少部分地由制造过程的参数（例如，阳极氧化电压、电流密度、电解质的性质等）确定。例如，可以控制高度、直径、形状和纳米柱之间的间距。因而，将理解的是，制造过程可以被操控以调整纳米柱几何形状和间距，以适应物品10和/或基底20的各种具体使用。

图3A-3E示出了各个制造阶段的物品10。如图所示，基底20因而可以通过该方法被调节以包括带有带帽纳米柱阵列的纳米结构表面。虽然示出了具体纳米柱几何形状，但是将理解的是，可以改变制造过程参数以实现具体纳米柱尺寸。

最初参考图3A，制造以具有表面22的基底20开始。基底20可以至少部分基于物品10最终使用的应用来选择。例如，如果物品10用于半导体应用，基底20可以由半导体的合适支撑结构形成，例如基本平面硅晶片。