[发明专利]引入牺牲层的阳极氧化铝薄膜牢固金属纳米颗粒的方法

说明书

一种通过引入牺牲层的阳极氧化铝薄膜制备牢固金属纳米颗粒的方法，包括以下步骤：在衬底上旋涂或蒸镀牺牲层，加热固化；将阳极氧化铝薄膜转移到所述牺牲层上；以阳极氧化铝薄膜为模板，刻蚀牺牲层；在上述步骤得到的衬底上蒸镀粘附层和金属层；去除阳极氧化铝薄膜；去除牺牲层，最终在所述衬底上形成牢固的金属纳米颗粒阵列。该方法可以实现在衬底上形成牢固纳米颗粒阵列，金属纳米颗粒的直径最小可制备30nm，厚度可随着纳米颗粒直径的增加而增加，但是不超过纳米颗粒直径。利用商用阳极氧化铝薄膜为模板，成本低廉，实验过程简单。

技术领域

本发明涉及微纳米制造技术领域，特别涉及一种通过引入牺牲层的阳极氧化铝薄膜形成牢固金属纳米颗粒的方法。

背景技术

近年来，半导体技术，特别是微纳加工技术的迅速发展，推进了其在各个领域的应用，其中，纳米结构的制备方法成为研究热点。

阳极氧化铝模板(AAO，Anodic Aluminum Oxide)是一种具有纳米孔阵列的薄膜，在其制备过程中，通过控制制备条件，可得到不同孔径和周期的有序纳米孔阵列，这种阵列结构可以作为掩膜版，在衬底上制备纳米颗粒图案。由于其廉价、制备过程简单，在纳米颗粒阵列的大面积制备领域已有很多应用。基于局域表面等离子体共振技术的传感衬底制备，方法之一便是利用AAO薄膜制备金纳米颗粒阵列。

目前，使用AAO薄膜制备金纳米颗粒阵列的常用方法是：在衬底表面转移AAO薄膜，直接蒸镀金，去除AAO薄膜，得到金纳米颗粒阵列。这样的制备方法存在的问题如下：(1)蒸金时，蒸镀粘附层，金颗粒和衬底连接牢固，但是在揭掉AAO薄膜时，AAO薄膜在衬底上残留多，不易去除；(2)蒸金时，不蒸镀粘附层，AAO薄膜用胶带很容易去除，由于金颗粒和衬底粘附性差，在揭掉AAO薄膜时或者后续实验过程中，金颗粒会从衬底上脱落。因此，需要一种方法，能实现金属纳米颗粒在衬底上的牢固粘附。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种通过引入牺牲层的阳极氧化铝薄膜形成牢固金属纳米颗粒的方法，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，本发明提供了一种通过引入牺牲层的阳极氧化铝薄膜形成牢固金属纳米颗粒的方法，包括以下步骤：

在衬底上旋涂或蒸镀牺牲层，加热固化；

将阳极氧化铝薄膜转移到所述牺牲层上；

以阳极氧化铝薄膜为模板，刻蚀牺牲层；

在上述步骤得到的衬底上蒸镀粘附层和金属层；去除阳极氧化铝薄膜；

去除牺牲层，最终在所述衬底上形成牢固金属纳米颗粒阵列。

其中，所述衬底选自硅、石英或聚合物衬底。

其中，所述牺牲层选自光刻胶、PMMA、parylene和SU-8 1010，牺牲层厚度为60～100nm，所述加热固化温度为牺牲层的玻璃化温度。

其中，所述阳极氧化铝薄膜，膜厚为100～250nm，直径为50～400nm，周期为65～450nm。

其中，所述阳极氧化铝薄膜转移在丙酮溶液中进行，或者先在丙酮溶液中溶解支撑阳极氧化铝薄膜的PMMA，再在去离子水中将阳极氧化铝膜转移至牺牲层上。

其中，所述刻蚀牺牲层的方法为打氧等离子体或反应离子刻蚀工艺；刻蚀厚度为将牺牲层刻穿至衬底层。

其中，所述粘附层和金属层厚度分别为1～5nm和30～60nm。

其中，去除阳极氧化铝薄膜的步骤通过使用高温胶带或3M隐形胶带来实现。

其中，去除牺牲层的步骤通过采用打氧等离子体或气体刻蚀来实现。