一种纳米线阵列的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种纳米线阵列的制备方法，该方法包括：提供一基板；提供一具有多个微孔的碳纳米管复合结构，该碳纳米管复合结构多个有序排列且交叉设置的碳纳米管从而形成多个微孔；将所述碳纳米管复合结构设置于所述基板的一表面；以该碳纳米管复合结构为掩膜干法刻蚀所述基板，从而的到一具有图案化的凸起的基板；去除所述碳纳米管复合结构；在所述图案化的凸起的表面形成一光刻胶层，以将该图案化的凸起覆盖；去除所述光刻胶层并在所述图案化的凸起的多个凸条的交叉处形成部分残留的光刻胶；以及以该残留的光刻胶为掩膜干法刻蚀所述基板。该方法工艺简单，可以大面积制备垂直于基板的纳米线阵列。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微结构的制备方法，尤其涉及一种大面积制备纳米线阵列的方法。
技术介绍
纳米线阵列以其出色的物理和电子学性质在纳米研究领域受到广泛的亲睐。但纳米线阵列的制备方法较为复杂，通常涉及到电子束刻蚀或者相配合的分子束外延生长等。这些方法均需要大型的设备和仪器，工艺较复杂，时间较长，并且尺寸难以做到纳米级尺寸。进一步，采用上述方法难以实现纳米线阵列的大面积制备。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种既工艺简单又可以大面积制备纳米线阵列的方法。一种纳米线阵列的制备方法，该方法包括：提供一基板；提供一具有多个微孔的碳纳米管复合结构，该碳纳米管复合结构包括一碳纳米管结构以及一包覆于该碳纳米管结构表面的预制层，且该碳纳米管结构包括多个有序排列且交叉设置的碳纳米管从而形成多个微孔；将所述碳纳米管复合结构设置于所述基板的一表面，从而使的所述基板的表面部分暴露；以该碳纳米管复合结构为掩膜干法刻蚀所述基板，从而的到一具有图案化的凸起的基板，且该图案化的凸起包括多个交叉设置的凸条；去除所述碳纳米管复合结构，使该图案化的凸起暴露；在所述图案化的凸起的表面形成一光刻胶层，以将该图案化的凸起覆盖；去除所述光刻胶层并在所述图案化的凸起的多个凸条的交叉处形成部分残留的光刻胶；以及以该残留的光刻胶为掩膜干法刻蚀所述基板。一种纳米线阵列的制备方法，该方法包括：提供一基板，并在所述基板的一表面预先形成一过渡层；在所述过渡层表面设置一具有多个微孔的碳纳米管复合结构，从而使的所述过渡层部分暴露，该碳纳米管复合结构包括一碳纳米管结构以及一包覆于该碳纳米管结构表面的预制层，且该碳纳米管结构包括多个有序排列且交叉设置的碳纳米管从而形成多个微孔；以该碳纳米管复合结构为掩膜干法刻蚀所述过渡层，从而在所述基板的表面形成一图案化的过渡层；去除所述碳纳米管复合结构，使该图案化的过渡层暴露；以该图案化的过渡层为掩膜干法刻蚀所述基板，从而的到一具有图案化的凸起的基板，该图案化的凸起包括多个交叉设置的凸条；去除所述图案化的过渡层，使该图案化的凸起暴露；在所述图案化的凸起表面形成一光刻胶层，以将该图案化的凸起覆盖；去除所述光刻胶层并在所述图案化的凸起的多个凸条的交叉处形成部分残留的光刻胶；以及以该残留的光刻胶为掩膜干法刻蚀所述基板。相较于现有技术，本专利技术提供的纳米线阵列的制备方法，采用碳纳米管复合结构作为掩膜，且与干法刻蚀工艺相结合，该方法工艺简单，可以大面积制备垂直于基板的纳米线阵列。附图说明图1为本专利技术第一实施例提供的纳米线阵列的制备方法的流程图。图2图1的碳纳米管复合结构的沿线II-II的截面图。图3为本专利技术采用的碳纳米管拉膜的扫描电镜照片。图4为本专利技术采用的非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。图5为本专利技术采用的扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。图6为本专利技术第一实施例提供的碳纳米管复合结构的扫描电镜照片。图7为本专利技术第一实施例制备的图案化的凸起的扫描电镜照片。图8-9为本专利技术第一实施例制备的纳米线阵列的扫描电镜照片。图10为本专利技术第二实施例提供的纳米线阵列的制备方法的流程图。图11-12为本专利技术第二实施例制备的纳米线阵列的扫描电镜照片。主要元件符号说明基板100表面101过渡层102图案化的凸起103图案化的过渡层104纳米线阵列105碳纳米管复合结构110碳纳米管结构112预制层114微孔116光刻胶层120残留的光刻胶122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大面积制备纳米线阵列的方法作进一步的详细说明。请参阅图1以及图2，本专利技术实施例提供一种大面积制备纳米线阵列105的方法，其包括以下步骤：步骤S10，提供一基板100；步骤S20，提供一具有多个微孔116的碳纳米管复合结构110，该碳纳米管复合结构110包括一碳纳米管结构112以及一包覆于该碳纳米管结构112表面的预制层114，且该碳纳米管结构112包括多个交叉设置的碳纳米管；步骤S30，将所述碳纳米管复合结构110设置于所述基板100的一表面101，从而使的所述基板100的表面101部分暴露；步骤S40，以该碳纳米管复合结构110为掩膜干法刻蚀所述基板100，从而的到一具有图案化的凸起103的基板100，且该图案化的凸起103包括多个交叉设置的凸条；步骤S50，去除所述碳纳米管复合结构110，使该图案化的凸起103暴露；步骤S60，在所述图案化的凸起103的表面形成一光刻胶层120，以将该图案化的凸起103覆盖；步骤S70，去除所述光刻胶层120并在所述图案化的凸起103的多个凸条的交叉处形成部分残留的光刻胶122；以及步骤S80，以该残留的光刻胶122为掩膜干法刻蚀所述基板100。在所述步骤S10中，所述基板100的材料不限，可为二氧化硅、氮化硅等材料形成的绝缘基板、金、铝、镍、铬、铜等材料形成的金属基板或者硅、氮化镓、砷化镓等材料形成的半导体基板，只要所述基板100在后续的刻蚀过程中，可被刻蚀即可。所述基板100的尺寸和厚度可以根据需要选择。本实施例中，所述基板100为一厚度为300微米的氮化镓。在所述步骤S20中，所述碳纳米管结构112包括多个有序排列且交叉设置的碳纳米管从而形成多个微孔，所述预制层114包覆于该多个碳纳米管的表面。优选地，所述预制层114包覆于每个碳纳米管的整个表面。所述多个碳纳米管通过范德华力紧密连接从而使该碳纳米管结构112及碳纳米管复合结构110形成一自支撑结构。所谓自支撑结构是指该结构可以无需一基底而保持一特定的膜状结构。因而，所述碳纳米管复合结构110具有自支撑性而可部分悬空设置。所述碳纳米管包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或多种。所述碳纳米管平行于所述碳纳米管结构112的表面。所述单壁碳纳米管的直径为0.5纳米~10纳米，双壁碳纳米管的直径为1.0纳米~15纳米，多壁碳纳米管的直径为1.5纳米~50纳米。所述碳纳米管的长度大于50微米。优选地，该碳纳米管的长度为200微米~900微米。所述碳纳米管结构112包括至少一碳纳米管膜、至少一碳纳米管线或其组合。所述碳纳米管膜包括多个均匀分布的碳纳米管。该碳纳米管膜中的多个碳纳米管沿一个方向延伸，该多个碳纳米管组成多个碳纳米管束，所述碳纳米管的延伸方向平行于所述碳纳米管膜的表面。具体地，该碳纳米管膜可包括一碳纳米管拉膜。该碳纳米管线可以为一非扭转的碳纳米管线或扭转的碳纳米管线。当所述碳纳米管结构112包括多个碳纳米管线时，该多个碳纳米管线相互平行间隔且呈一定角度交叉排列而形成一层状的碳纳米管结构。该层状的碳纳米管结构包括多个微孔，该微孔为一贯穿该层状的碳纳米管结构的厚度方向的通孔。该微孔的尺寸为1纳米~0.5微米。请参阅图3，具体地，该碳纳米管拉膜包括多个连续且定向排列的碳纳米管束。该多个碳纳米管束通过范德华力首尾相连。每一碳纳米管束包括多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米线阵列的制备方法，该方法包括：提供一基板；提供一碳纳米管复合结构，该碳纳米管复合结构包括一碳纳米管结构以及一包覆于该碳纳米管结构表面的预制层，且该碳纳米管结构包括多个有序排列且交叉设置的碳纳米管从而形成多个微孔；将所述碳纳米管复合结构设置于所述基板的一表面，从而使的所述基板的表面部分暴露；以该碳纳米管复合结构为掩膜干法刻蚀所述基板，从而的到一具有图案化的凸起的基板，且该图案化的凸起包括多个交叉设置的凸条；去除所述碳纳米管复合结构，使该图案化的凸起暴露；在所述图案化的凸起的表面形成一光刻胶层，以将该图案化的凸起覆盖；去除部分所述光刻胶层并在所述图案化的凸起的多个凸条的交叉处残留部分光刻胶；以及以该残留的光刻胶为掩膜干法刻蚀所述基板。

【技术特征摘要】
1.一种纳米线阵列的制备方法，该方法包括：
提供一基板；
提供一碳纳米管复合结构，该碳纳米管复合结构包括一碳纳米管结构以及一包覆于该碳纳米管结构表面的预制层，且该碳纳米管结构包括多个有序排列且交叉设置的碳纳米管从而形成多个微孔；
将所述碳纳米管复合结构设置于所述基板的一表面，从而使的所述基板的表面部分暴露；
以该碳纳米管复合结构为掩膜干法刻蚀所述基板，从而的到一具有图案化的凸起的基板，且该图案化的凸起包括多个交叉设置的凸条；
去除所述碳纳米管复合结构，使该图案化的凸起暴露；
在所述图案化的凸起的表面形成一光刻胶层，以将该图案化的凸起覆盖；
去除部分所述光刻胶层并在所述图案化的凸起的多个凸条的交叉处残留部分光刻胶；以及
以该残留的光刻胶为掩膜干法刻蚀所述基板。
2.如权利要求1所述的纳米线阵列的制备方法，其特征在于，所述多个交叉设置的碳纳米管通过范德华力紧密连接从而使该碳纳米管复合结构形成一自支撑结构。
3.如权利要求1所述的纳米线阵列的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管结构包括多个层叠设置的碳纳米管膜；该碳纳米管膜中的碳纳米管平行于所述碳纳米管膜的表面且沿同一方向择优取向延伸，在延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连；且相邻的两个碳纳米管膜中碳纳米管的延伸方向成一α角度，0°＜α≤90°。
4.如权利要求1所述的纳米线阵列的制备方法，其特征在于，所述预制层包覆于每个碳纳米管的整个表面，且所述预制层的厚度为3纳米~20纳米。
5.如权利要求1所述的纳米线阵列的制备方法，其特征在于，所述预制层的材料为金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：李群庆，金元浩，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