[发明专利]制备多孔氧化铝薄膜的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及制备多孔氧化铝薄膜的装置及使用该装置制备多孔氧化铝薄膜的方法。

背景技术

高度有序的蜂窝状结构阳极氧化铝模板(AAO template)自1995年由Masuda等人发明(Science，1995，268，1466～1468)以来，广泛应用于纳米材料的制备，通过以AAO为模板可以制备高度有序的金属、半导体或者高分子纳米线(纳米管)，已有研究发现，如果以内径约30纳米的多孔氧化铝模板为基体，在其孔内沉积上磁性金属，则其记录密度可比现今的硬盘提高50倍以上。Fan等人(Nature Materials，2009，8，648-653)以AAO为模板制备了三维阵列式太阳能电池，由此大大提升了太阳能电池的短路电流，从而提高到了电池的效率，同时作者还提出大孔间距的AAO将会提高电池性能，然而目前商业上出售的氧化铝模板的尺寸通常很小，这就使得其成本较高，同时不易于大面积制备纳米材料，虽然目前也有大面积制备AAO的方法(尚杰，硕士学位论文，2007)，但是其制备的AAO孔间距较小，这就使得其在微型器件中的使用受到很大的限制，因此，制备大面积、大孔间距的AAO模板便成了急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种新的制备多孔氧化铝薄膜的装置和方法。根据本发明的装置以及方法能够得到大面积大孔间距多孔氧化铝薄膜。

本发明的发明人经过研究发现，使用本发明的装置，通过固定件将铝片和模板固定在凹槽内，使铝片、模板与有机玻璃挡板紧密贴合，将该装置放入酸性电解液中，使铝片进行电解，能够得到大面积且大孔间距的多孔氧化铝薄膜。

即本发明提供一种制备多孔氧化铝薄膜的装置，其中，该装置包括：有机玻璃基板，该有机玻璃基板在相邻的第一表面和第二表面的拐角处具有凹陷部，且所述有机玻璃基板具有与所述凹陷部相通的通孔；有机玻璃挡板，该有机玻璃挡板贴合在所述有机玻璃基板的所述第一表面上并在其中间具有通孔；模板，该模板具有至少一个贯穿该模板厚度方向的通孔且可活动地位于所述凹槽内；以及固定件，该固定件与通孔螺合，且在长度方向的长度要长于通孔的孔深度。

本发明还提供一种多孔氧化铝薄膜的制备方法，该方法包括将铝片依次进行以下的步骤：一次阳极氧化步骤、腐蚀一次氧化膜步骤、二次阳极氧化步骤、剥离铝基底步骤以及去阻挡层步骤，其特征在于，在所述一次阳极氧化以及二次阳极氧化步骤中，使用上述的装置，通过固定件将铝片和模板固定在凹槽内，使铝片、模板与有机玻璃挡板紧密贴合，将该装置放入酸性电解液中，以石墨为阴极，所述铝片为阳极进行电解，所述电解在温度为-20～0℃下进行。

根据本发明的装置以及方法，由于使用本发明的制备多孔氧化铝薄膜的装置与电解槽分离，因此可以很容易将电解槽中的电解液冷却，防止电解液温度过高，从而方便地实行在低温的环境下氧化，并且可以有效的避免氧化面积增大导致的热效应过大，同时可以通过提高氧化电压来调控多孔氧化铝薄膜的孔径、孔间距的大小，适用于大面积大孔间距多孔氧化铝薄膜的制备。另外，由于模板上面的图案可根据需要进行调整，从而方便不同使用的需要。

附图说明

图1为本发明的制备多孔氧化铝薄膜的装置的有机玻璃基板的正面立体图；

图2为本发明的一个实施方式中的制备多孔氧化铝薄膜的装置在通孔11上的截面图；

图3为本发明的一个实施方式中的制备多孔氧化铝薄膜的装置在通孔11上的截面图；

图4为本发明实施例1中多孔氧化铝的FESEM图；

图5为本发明实施例2中多孔氧化铝的FESEM图；

图6为本发明实施例3中多孔氧化铝的FESEM图。

附图标记说明

1          有机玻璃基板

11         通孔

12         第一表面

13         第二表面

2          凹陷部

3          有机玻璃挡板

31         通孔

4          模板

41         通孔

5          固定件

6          有机玻璃垫板

7          密封垫

8          铝片

具体实施方式