[发明专利]硅柱支撑的金属膜纳米结构阵列及其制备方法

权利要求书

1.一种硅柱支撑的金属膜纳米结构阵列，其特征在于：所述硅柱支撑的金属膜纳米结构阵列包括一硅片基底，所述硅片基底上设有硅柱纳米结构阵列，所述硅柱纳米结构阵列上设有金属膜纳米结构阵列，金属膜纳米结构阵列单元设于硅柱纳米结构阵列单元上。

2.根据权利要求1所述的硅柱支撑的金属膜纳米结构阵列，其特征在于：所述硅柱纳米结构阵列单元为硅柱颗粒，所述硅柱颗粒的平均粒径为10nm～700nm，所述硅柱颗粒的高度为10nm～500nm，相邻硅柱颗粒之间的间距为50nm～5000nm；所述金属膜纳米结构阵列单元的最大直径为20nm～1000nm，金属膜的平均厚度为5nm～50nm。

3.根据权利要求1或2所述的硅柱支撑的金属膜纳米结构阵列，其特征在于：所述硅柱纳米结构阵列和所述金属膜纳米结构阵列均为二维周期性排列的六方阵列结构；所述硅柱纳米结构阵列单元和所述金属膜纳米结构阵列单元的组合呈蘑菇状；所述金属膜纳米结构阵列单元的结构为金字塔结构、屋脊结构、八面体结构、帽结构、碗结构、圆柱体结构或圆锥体结构。

4.一种如权利要求1～3任一项所述的硅柱支撑的金属膜纳米结构阵列的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备单层有序聚苯乙烯纳米球致密排列：先配制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颗粒非致密排列：采用等离子体刻蚀法将形成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颗粒非致密排列；

（3）制备金属纳米孔阵列掩模：在覆有单层有序聚苯乙烯纳米颗粒非致密排列的硅片上沉积金属膜，金属膜沉积厚度小于所述聚苯乙烯纳米颗粒粒径的1/2，然后用胶带去除所述聚苯乙烯纳米颗粒，在硅片表面得到金属纳米孔阵列掩模；

（4）制备纳米结构阵列模版：以所述金属纳米孔阵列掩模作为刻蚀掩模，利用硅片的腐蚀特性对硅片进行腐蚀，得到带有金属纳米孔阵列掩模和硅纳米坑的纳米结构阵列模版；

（5）制备金属膜纳米结构阵列掩模：在所述纳米结构阵列模版上直接淀积一层与步骤（3）所述金属膜不同材质的金属材料薄膜，位于所述金属纳米孔阵列掩模层上的金属材料薄膜为第一层金属材料薄膜，位于所述硅纳米坑内的金属材料薄膜为第二层金属材料薄膜，所述第二层金属材料薄膜的沉积厚度小于所述硅纳米坑的深度，淀积完成后湿法腐蚀所述金属纳米孔阵列掩模层，将第一层金属材料薄膜随之去除，将硅片表面重新暴露出来，同时保留所述硅纳米坑内的第二层金属材料薄膜，得到金属膜纳米结构阵列掩模；

（6）制备硅柱支撑的金属膜纳米结构阵列：以金属膜纳米结构阵列掩模作为刻蚀掩模对硅片进行硅干法刻蚀，得到硅柱支撑的金属膜纳米结构阵列。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，所述金属膜所用金属为金、银、铜、铝或铬，所述金属膜的沉积方法为真空蒸镀法或磁控溅射法。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中，所述金属材料薄膜所用金属为金、银、铜、铝或其他过渡金属，所述金属材料薄膜的淀积方法为真空蒸镀法或磁控溅射法。