[发明专利]月牙形金属纳米结构的制备方法

权利要求书

1.一种月牙形金属纳米盘阵列的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）制备单层有序聚苯乙烯纳米球致密排列：先配置聚苯乙烯纳米球悬浮液体系，将所述聚苯乙烯纳米球悬浮液体系旋涂于一硅片表面，在所述硅片表面形成单层有序聚苯乙烯纳米球致密排列；

（2）制备单层有序聚苯乙烯纳米球非致密排列：利用感应耦合等离子体刻蚀法将所述致密排列的聚苯乙烯纳米球刻小，在硅片表面得到单层有序聚苯乙烯纳米球非致密排列；

（3）沉积金属：利用真空蒸镀法或磁控溅射法在所述单层有序聚苯乙烯纳米球非致密排列上沉积一层金属膜，所述金属膜的厚度不超过所述单层有序非致密排列的聚苯乙烯纳米球的高度的1/2；

（4）制备金属纳米圆孔阵列：用胶带粘除硅片表面的聚苯乙烯纳米球，再将粘除后残留的聚苯乙烯纳米球进行二氯甲烷超声清洗溶解，然后用感应耦合等离子体刻蚀法清洗硅片表面，去除残留的聚苯乙烯纳米球，得到二维有序的金属纳米圆孔阵列；

（5）制备复合材质的月牙形掩模孔阵列：利用表面活性剂对步骤（4）得到的金属纳米圆孔阵列表面进行处理，再次配制纳米球悬浮液体系，使所述纳米球的平均粒径为所述步骤（1）中聚苯乙烯纳米球的平均粒径的30%～80%，将所述纳米球悬浮液体系旋涂于经表面处理的金属纳米圆孔阵列表面，利用纳米孔的限域沉积作用，使纳米球均匀嵌于金属纳米圆孔阵列中，形成月牙形取向无序、嵌入式的复合材质的月牙形掩模孔阵列；

（6）制备复合金属孔阵列：以所述的月牙形掩模孔阵列为掩模，利用真空蒸镀法或磁控溅射法在硅片表面再次沉积另一种金属膜，金属膜的沉积总厚度不超过第二次旋涂的纳米球的高度的1/2，然后用胶带粘去纳米球，再用去离子水超声处理粘除后残余的纳米球，得到复合金属孔阵列；

（7）制备月牙形金属纳米盘阵列：用举离法除去所述复合金属孔阵列上的首次沉积的金属膜，得到月牙形取向无序、且阵列周期等于所述步骤（1）中聚苯乙烯纳米球粒径的月牙形金属纳米盘阵列。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中聚苯乙烯纳米球的平均粒径为10nm～5000nm，单分散性小于5%，所述聚苯乙烯纳米球悬浮液体系的溶剂为乙醇或/和去离子水，纳米球与所述溶剂的体积比为5%～40%； 所述步骤（5）中的纳米球为聚苯乙烯纳米球、聚甲基丙烯酸甲酯纳米球或者二氧化硅纳米球，且每种纳米球的平均粒径均为4nm～4000nm，单分散性均小于5%，所述纳米球悬浮液体系的溶剂为乙醇或/和去离子水，纳米球与溶剂的体积比为步骤（1）的所述体积比的1/3～1/2；所述硅片为（111）晶向、（110）晶向或（100）晶向硅片。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：

所述步骤（1）中，旋涂时的转速为1500rpm～6000rpm，旋转时间为1min～20min；

所述步骤（5）中，旋涂时的转速为1000rpm～6000rpm，旋转时间为1min～20min。

4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，感应耦合等离子体刻蚀法的工艺过程和工艺参数为：在感应耦合等离子刻蚀机真空腔中，以氧气为气源对所述致密排列的聚苯乙烯纳米球进行刻蚀，所述氧气的体积流量为30sccm～60sccm，所述真空腔的真空度控制在0.01±0.003Pa，所述刻蚀过程中的射频功率为38W～60W，刻蚀时间为1min～15min。

5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中，

利用感应耦合等离子体刻蚀法清洗硅片表面的工艺过程和工艺参数为：在感应耦合等离子刻蚀机真空腔中，以氧气为气源对硅片表面进行刻蚀，直到完全去除残留的聚苯乙烯纳米球，完成清洗过程，所述氧气的体积流量为50sccm～80sccm，所述真空腔的真空度控制在0.01±0.003Pa，所述刻蚀过程中的射频功率为50W～75W，刻蚀时间为10min～30min； 

利用表面活性剂对清洗后的硅片表面进行处理的工艺过程为：将清洗完成后的硅片浸入在体积浓度5%～20%的表面活性剂的溶液中，浸泡30min～60min后室温下自然风干。