[发明专利]一种四角双锥阵列组成的双光栅纳米结构及其制备方法

权利要求书

1.一种四角双锥阵列组成的双光栅纳米结构，其特征在于，包括多孔硅基底，以及多个光栅纳米结构单元；

所述多孔硅基底包括安装面，所述安装面上阵列设置有多个用于安装所述光栅纳米结构单元的孔穴，所述孔穴的形状为倒置的四角锥，四角锥的顶点朝向所述多孔硅基底的内部，四角锥的底面位于所述安装面上；

所述光栅纳米结构单元的材质为聚二甲基硅氧烷；多个所述光栅纳米结构单元与多个所述孔穴一一对应，每个所述光栅纳米结构单元的形状均为四角双锥，其包括上锥体和下锥体，所述下锥体埋入所述孔穴中，所述上锥体暴露于所述多孔硅基底之外。

2.根据权利要求1所述的四角双锥阵列组成的双光栅纳米结构，其特征在于，所述光栅纳米结构单元的高度为600~800 nm，所述光栅纳米结构单元的底面为边长150~250 nm的正方形。

3.一种如权利要求1~2任一项所述的四角双锥阵列组成的双光栅纳米结构的制备方法，其特征在于，包括：

在一个多孔硅基底的安装面上滴入聚二甲基硅氧烷，用另一个多孔硅基底进行覆盖，将两个多孔硅基底的孔穴对齐，成型得到多个所述光栅纳米结构单元；

剥离两个多孔硅基底中的任一个，得到四角双锥阵列组成的双光栅纳米结构。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，成型得到多个所述光栅纳米结构单元的条件为，50~70℃下加热10~15 h。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述多孔硅基底的制备方法包括：

在硅基板的蚀刻面上沉积SiO₂掩盖层，得到蚀刻样品；

采用光刻腐蚀在所述蚀刻样品的所述SiO₂掩盖层上形成阵列分布的多个方形孔；

将光刻腐蚀后的所述蚀刻样品浸泡在四甲基氢氧化铵溶液中，由所述方形孔处对所述硅基板进行各向异性湿法蚀刻，以在所述硅基板的所述蚀刻面上形成多个四角锥形的孔穴；

将各向异性湿法蚀刻后的所述蚀刻样品表面残余的所述SiO₂掩盖层去除，得到所述多孔硅基底。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述方形孔的边长为150~250 nm，间距为7~13 nm。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述四甲基氢氧化铵溶液的浓度为20wt%~30 wt%。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述蚀刻样品在所述四甲基氢氧化铵溶液中浸泡的时长为5~10 min。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在所述硅基板的蚀刻面上沉积SiO₂掩盖层是采用等离子体增强化学气相沉积法。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述SiO₂掩盖层的厚度为80~150 nm。

11.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，对所述SiO₂掩盖层进行光刻腐蚀的方法为：

在所述SiO₂掩盖层表面涂布形成光刻胶层；

采用电子束光刻技术在所述光刻胶层上按照所述方形孔的位置刻画图案；

用电感耦合等离子体去除暴露的所述SiO₂掩盖层；

用灰化器去除残余的所述光刻胶层。