一种纳米器件的制备方法技术

一种纳米器件的制备方法，包括：提供一第一基底；在所述第一基底表面沉积一金属膜，并对所述金属膜进行退火处理使其在该第一基底表面形成金属海岛结构；在形成有金属海岛结构的所述第一基底的表面铺设金属纳米球，所述第一基底、所述金属海岛结构及所述金属纳米球形成一复合结构，将所述复合结构铺设有金属纳米球的表面定义为第一表面，并烘烤所述复合结构；在所述复合结构的第一表面形成一光刻胶层；提供一第二基底，在所述第二基底表面形成一脱模剂层；及在真空环境下，将所述复合结构表面的光刻胶层和所述第二基底表面的脱模剂层压合在一起，分阶段升温，并在各个阶段对所述第一基底和所述第二基底施加电压，在第一基底表面形成分形纳米结构。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米器件的制备方法
本专利技术属于纳米器件领域，尤其涉及一种纳米器件的制备方法。
技术介绍
纳米制作技术即通过在半导体、金属及其它各种材料上根据应用需要制作出各种纳米尺寸的结构，此结构结合材料本身的特性具有某种独特的性能，即成为所谓的纳米器件。随着当代集成电路工艺技术的长足发展，集成化器件的特征尺寸已进入纳米级层，器件的特征尺寸的等比例缩小，使得器件物理特性分析也进入量子力学的分析层次。纳米器件在电学与传统器件有很大的不同，其性能大大优于传统电子器件，主要体现在工作速度快、功耗低、信息存储量大、体积小、重量轻、集成密度高等特点。纳米器件将成为电子器件的主流。目前主要采用“自上而下”的方法，比如电子束刻蚀技术、X-射线刻蚀技术、聚焦离子束刻蚀技术等，在衬底上制作具有数十纳米到数百纳米的微细结构的纳米图案，从而制备纳米器件。这几种技术具有分辨率高、定位准确等优点，但是这类技术需要依赖尖端曝光及刻蚀设备，而相应的设备价格昂贵，这大大限制了纳米器件的生产加工，不利于纳米器件在产业上的大规模应用。此外，在衬底上形成的纳米图案，往往取决于刻蚀技术中采用的掩膜上的纳米图案，通常是人为设计有规律排布的图案，而关于在衬底上形成分形纳米结构图案的报道较少。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种纳米器件的制备方法，这种方法无需依赖掩膜板和昂贵的刻蚀设备，可大大降低生产成本，且可在衬底表面形成分形纳米结构。一种纳米器件的制备方法，其包括以下步骤：提供一第一基底；在所述第一基底表面沉积一金属膜，并对所述金属膜进行退火处理，所述金属膜在该第一基底的表面形成多个金属海岛结构；在形成有所述金属海岛结构的所述第一基底的表面铺设金属纳米球，所述第一基底、所述金属海岛结构以及所述金属纳米球形成一复合结构，将所述复合结构铺设有所述金属纳米球的表面定义为第一表面，并烘烤所述复合结构；在所述复合结构的第一表面形成一光刻胶层；提供一第二基底，在所述第二基底表面形成一脱模剂层；在惰性气氛或真空环境下，将所述复合结构表面的光刻胶层和所述第二基底表面的脱模剂层压合在一起，分阶段对所述复合结构和所述第二基底进行加热，并在各个阶段对所述第一基底和所述第二基底施加电压，在所述第一基底的表面形成分形纳米结构，制备纳米器件。与现有技术相比较，由本专利技术提供的纳米器件的制备方法，在外加电压、高温的作用下实现金属纳米材料在衬底表面上的快速分形生长，制备表面具有分形纳米结构的纳米器件，方法简单、无需使用掩膜板及刻蚀设备，可大大降低生产成本。附图说明图1是本专利技术提供的制备纳米器件的工艺流程图。图2是本专利技术提供的制备纳米器件的方法流程图。图3是金属膜经退火处理形成的金属海岛结构的剖面结构的示意图。图4是将金属纳米球铺设在金属海岛结构表面后形成的复合结构的剖面结构的示意图。图5是本专利技术制备的纳米器件的表面结构的扫描电镜照片。主要元件符号说明第一基底101金属膜102金属海岛结构1022间隙1024金属纳米球103金属单晶小球1032复合结构104光刻胶层105脱模剂层106第二基底107电源108分形纳米结构109如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式下面将结合附图及具体实施例，对本专利技术提供的一种纳米器件的制备方法做进一步的详细说明。请参见图1和图2，本专利技术提供了一种纳米器件的制备方法，其具体包括以下步骤：步骤S1，提供一第一基底101；步骤S2，在所述第一基底101表面沉积一金属膜102，然后对所述金属膜102进行退火处理，所述金属膜102在该第一基底101表面形成多个金属海岛结构1022；步骤S3，在形成有所述金属海岛结构1022的所述第一基底101的表面上铺设金属纳米球103，所述第一基底101、所述金属海岛结构1022以及所述金属纳米球103形成一复合结构104，将所述复合结构104铺设有所述金属纳米球103的表面定义为第一表面，并烘烤所述复合结构104；步骤S4，在所述复合结构104的第一表面形成一光刻胶层105；步骤S5，提供一第二基底107，在所述第二基底107表面形成一脱模剂层106；步骤S6，在惰性气氛或真空环境下，施加一外力将所述复合结构104表面的光刻胶层105和所述第二基底107表面的脱模剂层106压合在一起，分阶段对所述复合结构104和所述第二基底107进行加热，并在各个阶段对所述第一基底101和所述第二基底107施加电压，在所述第一基底101的表面形成分形纳米结构109，制备纳米器件。在步骤S1中，所述第一基底101为一具有光滑表面的绝缘基底101、半导体基底101或金属基底101。具体地，所述第一基底101的材料可以为氮化镓、砷化镓、蓝宝石、氧化铝、氧化镁、硅、二氧化硅、氮化硅、石英、玻璃或耐高温聚合物等。所述第一基底101的材料也可以为掺杂的半导体材料，如P型氮化镓、N型氮化镓等。所述第一基底101的大小、厚度和形状不限，可以根据实际需要进行选择。所述第一基底101的表面粗糙度小于1纳米，有助于使所述第一基底101与后续步骤制备的金属膜的晶格常数相匹配。进一步地，可对该第一基底101进行亲水处理，以改善所述第一基底101表面的亲水性。当所述第一基底101的材料为氮化镓时，所述亲水处理的方法包括以下步骤：首先，清洗所述第一基底101，清洗时采用超净间标准工艺清洗。然后，采用微波等离子体处理上述第一基底101。具体地，可将所述第一基底101放置于微波等离子体系统中，该微波等离子体系统的一感应功率源可产生氧等离子体、氯等离子体或氩等离子体，等离子体以较低的离子能量从产生区域扩散并漂移至所述第一基底101的表面，进而改善该第一基底101的亲水性。本实施例中，所述第一基底101的材料为K9玻璃基板，所述亲水处理包括以下步骤：首先，清洗所述第一基底101，清洗时采用超净间标准工艺清洗。然后，在温度为30℃～100℃，体积比为NH3·H2O:H2O2:H2O＝x:y:z的溶液中温浴30分钟～60分钟，进行亲水处理，之后用去离子水冲洗2次～3次。其中，x的取值为0.2～2，y的取值为0.2～2，z的取值为1～20。最后，用氮气吹干。在步骤S2中，所述金属膜102可通过电子束蒸发、离子束溅射、磁控溅射等方法沉积在所述第一基底101的表面。所述金属膜102的材料可以为金、银、铂、钯以及钛、铜、铝等。所述金属膜102的厚度为1纳米～50纳米。待形成的所述金属膜102的温度冷却至室温后，对该金属膜102进行退火处理，其具体包括以下步骤：步骤S21，将沉积有所述金属膜102的所述第一基底101放入一退火炉中；步骤S22，通入氮气或氩气等惰性气体，或将退火炉抽真空。步骤S23，将退火炉的温度升至140摄氏度～240摄氏度之间，并保温5分钟～90分钟。请参见图3，在退火处理过程中，所述第一基底101表面的金属膜102在表面张力的作用下，表面破裂形成金属海岛结构1022，多个金属海岛结构1022彼此间隔分散在所述第一基底101的表面，且彼此形成间隙1024，每一个金属海岛结构1022为后续金属纳米材料分形生长的种子。本实施例中，所述金属膜102为一金膜，该金膜的厚度为40纳米。所述退火的温度为200摄氏度，所述金膜102经退火保温5分钟后形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米器件的制备方法，其具体包括以下步骤：提供一第一基底；在所述第一基底表面沉积一金属膜，并对所述金属膜进行退火处理，所述金属膜在该第一基底的表面形成多个金属海岛结构；在形成有所述金属海岛结构的所述第一基底的表面铺设金属纳米球，所述第一基底、所述金属海岛结构以及所述金属纳米球形成一复合结构，将所述复合结构铺设有所述金属纳米球的表面定义为第一表面，并烘烤所述复合结构；在所述复合结构的第一表面形成一光刻胶层；提供一第二基底，在所述第二基底表面形成一脱模剂层；及在惰性气氛或真空环境下，将所述复合结构表面的光刻胶层和所述第二基底表面的脱模剂层压合在一起，分阶段对所述复合结构和所述第二基底进行加热，并在各个阶段对所述第一基底和所述第二基底施加电压，在所述第一基底的表面形成分形纳米结构，制备纳米器件。

【技术特征摘要】
1.一种纳米器件的制备方法，其具体包括以下步骤：提供一第一基底；在所述第一基底表面沉积一金属膜，并对所述金属膜进行退火处理，所述金属膜在该第一基底的表面形成多个金属海岛结构；在形成有所述金属海岛结构的所述第一基底的表面铺设金属纳米球，所述第一基底、所述金属海岛结构以及所述金属纳米球形成一复合结构，将所述复合结构铺设有所述金属纳米球的表面定义为第一表面，并烘烤所述复合结构；在所述复合结构的第一表面形成一光刻胶层；提供一第二基底，在所述第二基底表面形成一脱模剂层；及在惰性气氛或真空环境下，将所述复合结构表面的光刻胶层和所述第二基底表面的脱模剂层压合在一起，分阶段对所述复合结构和所述第二基底进行加热，并在各个阶段对所述第一基底和所述第二基底施加电压，在所述第一基底的表面形成分形纳米结构，制备纳米器件。2.如权利要求1所述的纳米器件的制备方法，其特征在于，所述分阶段对所述复合结构和所述第二基底进行加热，并在各个阶段对所述第一基底和所述第二基底施加电压，具体包括三个阶段：第一阶段，将温度升至90摄氏度～140摄氏度，将电压设为200伏～600伏，保温5分钟～20分钟；第二阶段，将温度升至160摄氏度～200摄氏度，将电压设为1200伏～2000伏，保温10分钟～40分钟；及第三阶段，将温度升至210摄氏度～250摄氏度，将电压设为200伏～800伏，保温10分钟～40分钟。3.如权利要求2所述的纳米器件的制备方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱振东，李群庆，范守善，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11