[发明专利]一种将两面通透的超薄氧化铝模板移植到任意固体衬底上的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种将两面通透的超薄氧化铝模板移植到任意固体衬底上的方法，属于纳米材料制备技术领域。

背景技术

纳米粒子阵列由于其周期性结构排布、高纳米粒子密度、表面等离子体特型等性质受到广泛的关注，纳米粒子阵列可用来制作太阳能电池、纳米磁性储能材料，表面增强拉曼散射衬底等，是一种重要的纳米材料。其中，使纳米粒子阵列表现出不同性质的关键在于纳米粒子所沉积的衬底、纳米粒子的排列方式以及纳米粒子的种类等。以贵金属纳米粒子阵列的局域场增强为例，贵金属纳米粒子之间间距越小，之间的局域场增强因子将会以指数形式增长。所以，在功能性衬底上制备高度有序的纳米粒子阵列以及对其结构的控制是决定纳米粒子阵列应用及性能的关键。

目前，对于制备纳米粒子阵列的方法主要分为物理法和化学法两类。物理法制备纳米粒子阵列，主要是利用纳米级别的刻蚀，包括聚焦离子束、电子束、极紫外刻蚀等。如Michael J.Sepaniak等人利用电子束刻蚀制备了周期性良好的银纳米粒子阵列。物理法制备纳米粒子阵列具有周期性良好、制备过程稳定等优点。但同时，物理法对于设备的要求较高、制作条件严格、纳米粒子形貌单一，并且，对于10nm左右尺寸的微小结构无法进行制备。由于物理法的限制，化学法制备纳米粒子阵列成为主流。其中，阳极氧化铝模板(AAO)辅助制备纳米粒子阵列的方法，由于其操作简单、成本低廉、可在众多不同的固体衬底上制备等优点，成为一种十分常用的制备方法。

阳极氧化铝模板法制备纳米粒子阵列一般分为两个步骤：在酸性环境下电解铝片，制备出具有阵列结构孔洞的超薄氧化铝层，再将超薄氧化铝层移植到衬底上，通过氧化铝孔洞作为模板，在功能性衬底上镀纳米粒子阵列。在功能性衬底上制备纳米粒子阵列，最重要的步骤是将阳极氧化铝模板移植到衬底上后，才可以作为模板引导纳米粒子在衬底上的附着。其中，阳极氧化铝模板的厚度需要减薄到300nm左右才可以有足够的吸附力附着在衬底上。

目前移植超薄氧化铝模板的方法，主要是通过PMMA作为支撑层保护超薄阳极氧化铝模板在转移的过程中不弯折、破裂的方法将阳极氧化铝模板移植到衬底上，并且在衬底上成功制备出金的纳米点阵列。Minghong Wu教授在2010年提出了将PMMA镀到超薄氧化铝模板的表面后，再进行去铝基、去阻挡层的操作，PMMA作为支撑层可以很好的保护超薄氧化铝模板在移植以及接下来的操作中不会破裂。但是，PMMA在超薄氧化铝模板移植到衬底上之后需要被去除，而PMMA不溶于水、乙醇等常用溶剂，只在60℃的条件下溶于丙酮。所以，只能用丙酮冲洗超薄氧化铝模板上的PMMA。去除的过程中由于超薄氧化铝模板脆弱，不能用加热、超声等方法处理带有PMMA的超薄氧化铝模板，导致超薄氧化铝模板表面的PMMA难以被去除干净，影响进一步利用超薄氧化铝模板在衬底上镀纳米粒子阵列的效果。而且，丙酮本身具有毒性，排放也会对环境造成污染。

目前移植超薄氧化铝模板的方法，还有通过在衬底上镀一层铝，再对衬底上的铝进行阳极氧化，在衬底上制备出超薄氧化铝模板。Sida Liu等人通过在ITO玻璃上镀一层厚度约为4μm的铝，再对铝层进行阳极氧化的方法在ITO玻璃上制备阳极氧化铝模板。这种方法制备出的阳极氧化铝模板与衬底之间的贴合完美、附着力强，并且不需要将超薄氧化铝模板移植到衬底上的步骤，简化了操作，保证了超薄氧化铝模板的完整。但是，由于铝是镀到衬底上的，无法制备的过薄，无法保证铝表面平整。所以，制备出的氧化铝模板表面不平整、孔洞排布不规整，无法在衬底表面制备出具有良好形貌、规则孔洞排布的纳米粒子阵列。

发明内容

本发明的目的是提供一种将两面通透的超薄氧化铝模板移植到任意固体衬底上的方法，其特点是不需要在移植后去除支撑层，同时超薄氧化铝模板具有规则的孔洞排布。