[发明专利]一种利用AAO模板制备纳米图形化衬底的方法

权利要求书

1.一种利用AAO模板制备纳米图形化衬底的方法，其特征在于：在单晶衬底上制备出有序的AAO模板，然后使用湿法刻蚀或干法刻蚀将AAO模板的孔道复制到单晶衬底上，最终获得纳米孔道图形化衬底。

2.根据权利要求1所述的利用AAO模板制备纳米图形化衬底的方法，其特征在于，其衬底为蓝宝石单晶衬底或单晶硅衬底。

3.根据权利要求1所述的利用AAO模板制备纳米图形化衬底的方法，其特征在于，在单晶衬底上制备出有序AAO模板的过程包括以下步骤：

1)在单晶衬底上物理溅射或热蒸镀一层高纯铝膜，然后高温退火，清洗、甩干；

2)对铝膜进行一次阳极氧化，然后溶解去除氧化层，在铝膜表面留下有序的凹坑；其中阳极氧化过程中的电解液采用硫酸、草酸、磷酸、硌酸或其中任意两种酸液的混合液；

3)对铝膜进行二次阳极氧化，直至将铝膜全部氧化，即得有序AAO模板。

4.根据权利要求3所述的利用AAO模板制备纳米图形化衬底的方法，其特征在于：步骤1)中所述高纯铝膜的厚度为2～10μm；物理溅射工艺的靶材纯度为99.99％的高纯铝靶，溅射温度80～150℃；热蒸镀工艺的蒸料选用纯度为99.99％的高纯铝，蒸发温度1000～1200℃。

5.根据权利要求3所述的利用AAO模板制备纳米图形化衬底的方法，其特征在于：步骤1)所述高温退火的温度为300～350℃，时间1～2h；退火后，使用H₂SO₄(98％)：H₂O₂(30％)＝3:1～4:1混合液清洗，甩干。

6.根据权利要求3所述的利用AAO模板制备纳米图形化衬底的方法，其特征在于，所述步骤2)中一次阳极氧化的工艺为：

采用浓度0.3～0.8mol/L硫酸作为电解液，氧化电压为10～25V，温度为0～5℃，氧化时间2～7h；

或者，采用浓度0.3～0.8mol/L草酸作为电解液，氧化电压为25～170V，温度为0～5℃，氧化时间3～5h；

或者，采用浓度0.3～0.8mol/L磷酸作为电解液，氧化电压为185～195V，温度为0～5℃，氧化时间1～2h；

或者，采用浓度0.3～0.8mol/L硌酸作为电解液，氧化电压为40～50V，温度为10～20℃，氧化时间0.5～2h；

一次阳极氧化完成后，采用质量分数为3～10％的H₃PO₄和质量分数为1～5％的H₂CrO₄的混合溶液，在40～80℃、3～5h反应溶解掉Al₂O₃薄层。

7.根据权利要求3所述的利用AAO模板制备纳米图形化衬底的方法，其特征在于，所述步骤3)中二次阳极氧化的工艺为：

采用浓度0.3～0.8mol/L硫酸作为电解液，氧化电压为10～25V，温度为0～5℃，氧化时间2～4h；

或者，采用浓度0.3～0.8mol/L草酸作为电解液，氧化电压为25～170V，温度为0～5℃，氧化时间3～8h；

或者，采用浓度0.3～0.8mol/L磷酸作为电解液，氧化电压为185～195V，温度为0～5℃，氧化时间0.5～1h；

或者，采用浓度0.3～0.8mol/L硌酸作为电解液，氧化电压为40～50V，温度为10～20℃，氧化时间0.5～2h。

8.根据权利要求1所述的利用AAO模板制备纳米图形化衬底的方法，其特征在于：

所述湿法刻蚀的工艺为：采用H₂SO₄：H₃PO₄＝3：1～4：1混合液，200～300℃,刻蚀时间10～20min；

所述干法刻蚀的工艺为：ICP或RIE，刻蚀气体为30～100sccm的BCl₃和50～100sccm的CHF₃，刻蚀速率控制在50～66nm/min，刻蚀时间为20～30min。

9.根据权利要求1所述的利用AAO模板制备纳米图形化衬底的方法，其特征在于：

所述AAO模板的纳米孔道形状为柱形孔或是上大下小的V型孔，孔道尺寸为：孔径50～700nm，孔深0.5～2μm。

10.根据权利要求9所述的利用AAO模板制备纳米图形化衬底的方法，其特征在于：

所述V型孔AAO模板的制备工艺为：阶梯降压法，即所述一次阳极氧化和二次阳极氧化过程中均按照0.5～2V的降幅逐步降压，直至电压降为0V停止，最终得到V型孔AAO模板。