[发明专利]一种柔性衬底上大面积金属纳米针尖阵列的制备方法有效

专利信息
申请号: 201710115318.8 申请日: 2017-03-01
公开(公告)号: CN106809802B 公开(公告)日: 2019-03-26
发明(设计)人: 孟秋实;郭进;曹国威;周杰;王俊 申请(专利权)人: 中国电子科技集团公司第三十八研究所
主分类号: B82B3/00 分类号: B82B3/00;B82Y40/00
代理公司: 合肥市浩智运专利代理事务所(普通合伙) 34124 代理人: 王志兴
地址: 230000 安徽省合肥*** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 一种 柔性 衬底 大面积 金属 纳米 针尖 阵列 制备 方法
【说明书】:

发明公开了一种柔性衬底上大面积金属纳米针尖阵列的制备方法,包括如下步骤:(1)在硅片衬底上蒸镀金属铬薄膜,旋涂光刻胶;(2)使用曝光‑显影‑定影工艺制备具有孔洞阵列的光刻胶图案;(3)用硝酸铈铵去除没有光刻胶图案保护的金属铬薄膜,暴露底部的硅衬底表面;(4)对硅片样品用碱溶液刻蚀,得到倒金字塔形的硅孔洞阵列;(5)在样品表面沉积金属薄膜,使用胶带粘去硅片表面的铬金属层以及沉积的金属薄膜;(6)用柔性软模材料浇筑硅片表面,再用碱溶液腐蚀样品,最后得到柔性衬底上的大规模金属纳米针尖阵列。本发明的优点在于:提供了一种大规模、低成本、性能良好的的柔性衬底上大面积金属纳米针尖阵列的制备方法。

技术领域

本发明涉及纳米科技领域,尤其涉及一种柔性衬底上大面积金属纳米针尖阵列的制备方法。

背景技术

金属纳米针尖由于其特殊的形貌而在微纳米印刷术和等离激元器件中具有重要的应用前景。首先,纳米针尖是当前各种探针设备的重要组成部件,其尖端的微小结构可以用来实现极小尺寸纳米图形的分辨和制备,而金属结构的针尖由于其具备良好的导电特性,因而可以拓展到微纳电学表征和探测的应用领域;其次,针尖形貌的纳米结构对于在其表面传播的表面等离激元波具有汇聚的作用,因而在等离激元催化以及等离激元加热等方面都具有重要的应用。

现有的微纳加工技术对于制备硅结构的纳米针尖已经具备较为成熟的工艺参数,但是微纳尺度的金属材质的纳米针尖的加工仍然存在较多的困难,因而实现大规模,低成本的金属纳米针尖的制备是当前存在的重要研究方向之一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供了一种大规模、低成本、性能良好的的柔性衬底上大面积金属纳米针尖阵列的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的:一种柔性衬底上大面积金属纳米针尖阵列的制备方法,包括如下步骤:

(1)在干净的硅片衬底上蒸镀金属铬薄膜,并旋涂光刻胶;

(2)使用曝光-显影-定影工艺在步骤(1)得到的样品上制备具有孔洞阵列的光刻胶图案;

(3)使用硝酸铈铵溶液刻蚀去除步骤(2)中得到的没有光刻胶图案保护的金属铬薄膜,形成铬金属掩膜层,其孔洞区域暴露底部的硅衬底表面;

(4)对步骤(3)得到的覆盖有铬金属掩膜层的硅片样品用碱溶液进行刻蚀,得到倒金字塔形的硅孔洞阵列;

(5)在步骤(4)得到的样品表面沉积金属薄膜,并使用胶带粘去硅片表面的铬金属层以及新沉积的金属薄膜;

(6)用柔性软模材料浇筑在步骤(5)得到的硅片表面,待其固化成型,再用碱溶液腐蚀样品,使柔性软模材料脱模,最后得到柔性衬底上的大规模金属纳米针尖阵列。

作为本发明的优选方式之一,所述步骤(1)中硅片衬底为表面晶向为[100]的硅片,光刻胶为电子束光刻胶或深紫外光刻胶,光刻胶旋涂的转速为2000-6000rpm。

作为本发明的优选方式之一,使用所述电子束光刻胶时,使用重均分子量为50,000-950,000的PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯);所述PMMA的有机溶液质量百分浓度为1-9%,溶剂为氯仿和甲醚中一种或多种。

作为本发明的优选方式之一,使用所述电子束光刻胶时,所述步骤(2)中曝光方式为电子束曝光,电子束的加速电压为10-20千伏,曝光剂量为210-430μC/cm2;显影、定影时间为30秒-2分钟。

作为本发明的优选方式之一,使用所述深紫外光刻胶时,采用正性光刻胶。

作为本发明的优选方式之一,使用所述深紫外光刻胶时,所述步骤(2)中曝光方式为深紫外光刻机曝光。

作为本发明的优选方式之一,所述步骤(3)中硝酸铈铵溶液的浓度为0.1-0.5g/mL。

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