[发明专利]金属-二氧化硅多层薄膜空心纳米结构阵列及其制备方法

权利要求书

1.一种金属-二氧化硅多层薄膜空心纳米结构阵列，其特征在于：所述金属-二氧化硅多层薄膜空心纳米结构阵列包括一玻璃基底，所述玻璃基底表面由下至上依次设有二氧化硅薄膜空心纳米结构阵列和一层以上的金属薄膜纳米结构阵列。

2.根据权利要求1所述的金属-二氧化硅多层薄膜空心纳米结构阵列，其特征在于：所述二氧化硅薄膜空心纳米结构阵列的相邻阵列单元之间间距为100nm～1000nm，二氧化硅薄膜的厚度为10nm～200nm；所述金属薄膜纳米结构阵列的相邻阵列单元之间间距为100nm～1000nm，每层金属薄膜的厚度为5nm～500nm。

3.根据权利要求1或2所述的金属-二氧化硅多层薄膜空心纳米结构阵列，其特征在于：所述金属-二氧化硅多层薄膜空心纳米结构阵列为二维周期性排列的六方阵列结构；所述金属-二氧化硅多层薄膜空心纳米结构阵列的阵列单元结构为金字塔结构、屋脊结构、八面体结构、帽结构、圆柱体结构或圆锥体结构。

4.一种如权利要求1～3任一项所述的金属-二氧化硅多层薄膜空心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，然后去除所述金属纳米孔阵列掩模，得到纳米结构阵列模版；

（5）制备二氧化硅薄膜空心纳米结构阵列：将所述纳米结构阵列模版的表面氧化形成一层二氧化硅薄膜层，然后将氧化后的纳米结构阵列模版与玻璃阳极键合在一起，湿法腐蚀去除硅片基底，得到以玻璃为基底的二氧化硅薄膜空心纳米结构阵列；

（6）制备金属-二氧化硅多层薄膜空心纳米结构阵列：在所述以玻璃为基底的二氧化硅薄膜空心纳米结构阵列表面沉积一层以上的金属薄膜，得到金属-二氧化硅多层薄膜空心纳米结构阵列。

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：所述硅片为（100）晶向、（110）晶向或（111）晶向的单晶硅片或多晶硅片；所述步骤（4）中的纳米结构阵列模版为纳米金字塔阵列模版、纳米屋脊阵列模版、纳米八面体阵列模版、纳米帽阵列模版、纳米圆柱体阵列模版或纳米圆锥体阵列模版；

所述步骤（4）中，利用硅片的腐蚀特性对硅片进行腐蚀具体是指：所述纳米金字塔阵列模版、纳米屋脊阵列模版、纳米八面体阵列模版是利用各向异性湿法腐蚀工艺分别对（100）晶向硅片、（110）晶向硅片、（111）晶向硅片进行腐蚀后制备得到；所述纳米帽阵列模版是利用各向同性湿法腐蚀工艺对任意晶向硅片进行腐蚀后制备得到；所述纳米圆柱体阵列模版或者纳米圆锥体阵列模版是利用等离子体干法刻蚀工艺对任意晶向硅片进行刻蚀后制备得到。

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