[发明专利]一种纳米结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米技术领域，尤其涉及一种纳米结构及其制备方法。

背景技术

大面积的纳米结构，因具有大表体比、大粗糙度、大表面积、尖端、多孔隙/缝隙等结构特点，而呈现出超亲/疏水、表面等离子体振荡增强、场发射、滤光、吸光等特性，因而常常适用于自清洁表面、微流控器件、表面增强拉曼散射器件、表面等离子体红外吸收器件、生物医学检测或功能器件、光电子器件、光学传感器件、太阳能电池等新能源器件，以及一些其他应用。近年来，大面积的纳米结构成为研究的热点。

目前，纳米结构的制备主要采用电子束光刻(Electron-Beam Lithography)、聚焦离子束(Focused Ion Beam，FIB)刻蚀、飞秒激光辅助刻蚀等方法，这些方法依赖于尖端的设备且多采用串行加工的模式，生产成本高，难以实现大规模的商业化生产。此外，还有自催化VLS化学合成生长技术、电化学湿法腐蚀技术和纳米小球蚀刻等技术来制备纳米结构，这些技术在工艺复杂性或工艺可控性或多或少都存在问题，难以实现大规模的商业化生产。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种纳米结构的制备方法，工艺简单且可控性强，适用于大规模的商业化生产。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种纳米结构的制备方法，包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成聚合物层；

采用等离子体轰击聚合物层，聚合物层被轰击后的部分产物再次聚合以形成柱状纳米结构；

以柱状纳米结构为掩蔽，对衬底进行各向异性刻蚀，以形成锥状纳米结构；

去除柱状纳米结构。

可选的，在去除柱状纳米结构之后，还包括：

覆盖金属层，以形成SERS基底。

可选的，所述锥状纳米结构的底部直径为150-450nm，尖端直径的范围为5-25nm。

可选的，所述聚合物层包括：正性光刻胶、负性光刻胶、聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷或聚对二甲苯。

可选的，所述等离子体包括氩等离子体、氧等离子体或氮等离子体。

可选的，所述聚合物层的厚度为0.2-5um，等离子体气源的流量为50-400sccm，腔体压力位0.2Pa，射频功率为150-350W，处理时间为30-180min。

此外，本发明还提供了一种纳米结构，包括：

衬底；

衬底上的锥状纳米结构。

可选的，所述锥状纳米结构的底部直径为150-450nm，尖端直径的范围为5-25nm。

可选的，所述锥状纳米结构为锥状纳米森林结构。

可选的，还包括：覆盖锥状纳米结构的金属层。

本发明实施例提供的纳米结构及其制备方法，采用等离子体技术，对聚合物层进行轰击，在轰击过程中，轰击聚合物产生的部分产物会再次聚合，形成柱状纳米结构，而后，进一步进行衬底的各向异性刻蚀，从而形成锥状纳米结构，该锥状纳米结构具有极大的表面积和表体比，并具有极大的粗糙度、光学吸收特性以及等离子体振荡增强效应，可以得到广泛的应用，同时，该方法工艺简单且可控性强，可以批量、并行加工纳米结构，适用于大规模的商业化生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明实施例的纳米结构的制备方法的流程图；

图2-7示出了根据本发明一实施例的制备方法形成纳米结构的过程中纳米结构的截面结构示意图；

图8-10示出了根据本发明另一实施例的制备方法形成纳米结构的过程中纳米结构的截面结构示意图；

图11-13为采用本发明实施例制备方法形成纳米结构的过程中的扫描电镜照片；

图14为采用本发明实施例在纳米结构上形成SERS基底的过程中的扫描电镜照片。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。