[发明专利]一种大面积转移制备纳米结构的方法

说明书

本发明涉及纳米结构技术领域，尤其涉及一种大面积转移制备纳米结构的方法，以Al作为基底，采用两次阳极氧化法制备单通AAO多孔纳米结构模板，并对单通AAO多孔纳米结构模板进行两次旋涂，再采用排水法和干法刻蚀制备工艺制备得到双通AAO纳米多孔薄膜，最后在目标基片表面获得纳米结构。本发明是一种大面积转移制备纳米结构的方法，能够实现将超薄AAO阵列纳米结构大面积转移至目标基片，并高精度、低成本、无损伤高均匀性地在目标基片制备出与AAO具有相同特征尺寸的高规整度纳米结构。

技术领域

本发明涉及纳米结构技术领域，尤其涉及一种大面积转移制备纳米结构的方法。

背景技术

以多孔阳极氧化铝(AAO)作为初始模板去复制制备纳米结构的工艺自公开以来，利用该方法通过光刻或沉积等工艺方式制备纳米结构已经展现出了广泛的应用价值，然而，如何通过AAO模板法来实现低成本、大面积、高均匀性、高精度、无损的图形转移是一直以来存在并阻碍该纳米结构制备方法发展的关键。

目前，利用AAO模板法来制备纳米结构的方式，主要有以下三种：(1)利用可塑性聚合物，对AAO孔洞结构进行复制，从而获得反转形貌的纳米柱状结构；(2)制备双通的AAO薄膜，并将其放在目标衬底上，从而通过干法刻蚀或沉积的方式获得所需纳米结构；(3)目标片镀铝，然后阳极氧化在目标片表面获得AAO结构，随后进行刻蚀图形转移。其中方式(1)满足了大面积均匀性的需求，然而工艺自身依赖于纳米压印方式，且目标材料局限于少数、有限的可塑性材料，对于常规的半导体材料，其后续图形转移中纳米结构信息将部分淹没于AAO表面不平整所引入的起伏中，无法实现高精度纳米结构的转移。方式(2)由于采用了较薄(＜1μm)的AAO薄膜，因而后续无论是刻蚀还是沉积，都可以很好的实现AAO纳米结构向半导体衬底的转移，具有较高的结构转移均匀性和精度，但由于Al₂O₃本身比较脆，因而很难获得大面积双通AAO薄膜，通常成型面积被限制在1cm²以内。方式(3)基于有限厚度(通常500nm以内)铝的阳极氧化方式，由于阳极氧化时间有限，所得AAO纳米孔结构的规整性较差；其次，该方式很难保证AAO纳米孔洞在生长时的速度均匀性，生长时间较短则孔洞未达到衬底界面，时间较长又会导致先生长的Al₂O₃脱落以及由此带来的图形转移等问题。上面的三种利用AAO模板法制备纳米结构的方式各有优势和特点，然而没有一种方式能够很好的兼顾低成本、高精度、高均匀性和大面积纳米结构转移的需求，阻碍AAO图形转移法在光学和光电器件等领域的应用和推广

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种大面积转移制备纳米结构的方法，能够实现将超薄AAO阵列纳米结构大面积转移至目标基片，并高精度、低成本、无损伤高均匀性地在目标基片制备出与AAO具有相同特征尺寸的高规整度纳米结构。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种大面积转移制备纳米结构的方法，包括以下步骤：

S1：以Al作为基底，采用两次阳极氧化法制备单通AAO多孔纳米结构模板，所述单通AAO多孔纳米结构模板具有AAO/Al复合结构；

S2：对S1步骤中的单通AAO多孔纳米结构模板表面进行PMMA旋涂，得到PMMA/AAO/Al复合结构；

S3：将经过S2步骤处理的单通AAO多孔纳米结构模板漂浮于浓度不大于0.1mol/L的CuCl₂溶液表面，以Al基底接触液面，在常温下去除Al基底后，CuCl₂溶液变为CuCl₂+AlCl₃溶液，得到PMMA/AAO薄膜；

S4：将经过亲水处理的目标基片放入CuCl₂+AlCl₃溶液底部，使PMMA/AAO薄膜附着至目标基片上，进行AAO纳米结构转移；