纳米森林结构的制备方法及纳米森林结构的调控方法技术

本发明专利技术提供了一种纳米森林结构的制备方法及纳米森林结构的调控方法。该纳米森林结构的制备方法包括以下步骤：S1，采用包括偶联剂和聚合物的混合物在衬底上形成薄膜层；S2，对薄膜层进行等离子体轰击，形成纳米森林结构。采用等离子体对聚合物层进行轰击，能够使聚合物产生的部分产物再次聚合，以形成森林纳米结构，而本发明专利技术通过在聚合物的基础上增加偶联剂，在进行等离子体轰击过程中，薄膜层中的聚合物和偶联剂的基团被激活，偶联剂的有机基团和无机基团分别与聚合物的有机基团和无机基团相互连接，同时偶联剂的有机基团之间发生交联作用，从而被等离子体轰击产生的活性基团再次聚合，原混合物层消失，同样形成了纳米森林结构。

The preparation methods of nano-forest structure and the regulation methods of nano-forest structure

【技术实现步骤摘要】
纳米森林结构的制备方法及纳米森林结构的调控方法
本专利技术涉及纳米
，具体而言，涉及一种纳米森林结构的制备方法及纳米森林结构的调控方法。
技术介绍
纳米森林结构因具有大表体比、多孔隙等特殊表面效应而被广泛应用在生物检测以及光电探测等器件上，其直接影响到器件的工作性能、制备成本以及应用范围。一种制备工艺简单、特性及形貌可控的纳米森林结构可以有效提高所集成器件的性能并降低制备成本，拓宽应用范围。目前已经有多种纳米森林结构的制备方法被报道出来，包括电子束曝光、纳米小球刻蚀以及VLS(VaporLiquidSolid)化学合成生长技术，然而这些技术仍然存在很大缺陷。其中，电子束曝光技术方法需要依赖贵重设备且属于串行加工，使得大面积纳米森林结构的制备变得耗资又耗时，难以实现大面积推广；纳米小球刻蚀技术结合各向异性刻蚀可以并行制备纳米森林结构，但单层排布纳米小球的图形化需要严格的控制条件，而且难以实现小球的大面积单层排布，由此增加了工艺难度，继而限制了该技术在器件中的应用。而VLS化学合成技术虽然属于并行制备工艺且工艺步骤简单，可以大面积制备纳米森林结构，但该技术所制备的纳米森林结构的方向和尺寸参数难以很好的控制，继而影响纳米森林结构的特性，另外该技术难以与常规MEMS工艺相兼容，因此进一步限制了该技术在器件中的应用。因此，出于纳米森林结构特性调控、加工成本及器件集成应用等方面的综合考虑，亟需开发一种用于制备形貌、特性可控的纳米森林结构的工艺方法。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种纳米森林结构的制备方法及纳米森林结构的调控方法，以提供一种用于制备形貌、特性可控的纳米森林结构的工艺方法。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种纳米森林结构的制备方法，包括以下步骤：S1，采用包括偶联剂和聚合物的混合物在衬底上形成薄膜层；S2，对薄膜层进行等离子体轰击，形成纳米森林结构。进一步地，上述偶联剂为硅烷偶联剂，优选硅烷偶联剂包括乙烯基硅烷、氨基硅烷、环氧基硅烷、巯基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷中的任一种或多种。进一步地，上述聚合物包括聚酰亚胺、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚二甲基硅氧烷中的任一种或多种。进一步地，上述混合物还包括金属纳米颗粒，优选金属纳米颗粒的粒径为1～50nm，优选金属纳米颗粒包括贵金属和/或铜。进一步地，上述混合物还包括光敏物质，优选光敏物质为紫外光刻胶或电子束光刻胶。进一步地，在形成上述薄膜层的步骤之前，步骤S1还包括采用稀释液对混合物进行稀释的步骤，优选稀释液包括N-甲基吡咯烷酮、丁内酯和乳酸乙酯中的任一种或多种。进一步地，在步骤S2中，等离子体刻蚀包括氧等离子体轰击、氩等离子体轰击和氧等离子体轰击与氩等离子体轰击的交替轰击。进一步地，在步骤S2之后，制备方法还包括以下步骤：对纳米森林结构进行热处理、薄膜包覆处理或酸碱修饰处理，以对纳米森林结构进行改性。进一步地，上述纳米森林结构选自纳米纤维森林结构、纳米簇森林结构和纳米褶皱结构中的任一种。根据本专利技术的另一方面，提供了一种纳米森林结构的调控方法，包括以下步骤：采用上述的纳米森林结构的制备方法，其中，对制备方法的步骤S1中混合物的各组分含量进行调整，以得到不同形貌的纳米森林结构；或采用上述的纳米森林结构的制备方法，以得到不同特性的纳米森林结构。应用本专利技术的技术方案，提供了一种纳米森林结构的制备方法，该制备方法以偶联剂为诱发剂，混合聚合物后采用等离子体去胶工艺制备了纳米森林结构。采用等离子体对聚合物层进行轰击，能够使聚合物产生的部分产物再次聚合，以形成森林纳米结构，而本专利技术通过在聚合物的基础上增加偶联剂，在进行等离子体轰击过程中，薄膜层中的聚合物和偶联剂的基团被激活，偶联剂的有机基团和无机基团分别与聚合物的有机基团和无机基团相互连接，同时偶联剂的有机基团之间发生交联作用，从而被等离子体轰击产生的活性基团再次聚合，原混合物层消失，同样形成了纳米森林结构；并且，本专利技术的上述制备方法还能够通过对混合物中偶联剂和聚合物等组分的含量进行调整，实现对纳米森林结构的调控，实现对纳米森林结构形貌的多样化调控；另外，本专利技术的上述制备方法工艺简单，可并行制备，可控性强，适用于大规模的商业化生产。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了在本申请实施方式所提供的纳米森林结构的制备方法中，提供衬底后的基体剖面结构示意图；图2示出了在图1所示的衬底上形成薄膜层后的基体剖面结构示意图；图3示出了对图2所示的薄膜层进行等离子体轰击形成所述纳米线森林结构后的基体剖面结构示意图；图4示出了在本申请实施例1所提供的纳米森林结构的制备方法中，对薄膜层进行等离子体轰击形成一种纳米纤维森林结构的剖面结构示意图；图5示出了在本申请实施例1所提供的纳米森林结构的制备方法中，对薄膜层进行等离子体轰击形成另一种纳米纤维森林结构的剖面结构示意图；图6示出了在本申请实施例1所提供的纳米森林结构的制备方法中，对薄膜层进行等离子体轰击形成再一种纳米纤维森林结构的剖面结构示意图；图7示出了在本申请实施例1所提供的纳米森林结构的制备方法中，在纳米纤维森林结构上包覆二氧化硅薄膜后的基体剖面结构示意图；图8示出了在图11所示的二氧化硅薄膜外修饰生物活性层后的基体剖面结构示意图图9示出了在本申请实施例1所提供的纳米森林结构的制备方法中，对薄膜层进行等离子体轰击形成一种纳米簇森林结构的剖面结构示意图；图10示出了在本申请实施例1所提供的纳米森林结构的制备方法中，对薄膜层进行等离子体轰击形成一种纳米褶皱森林结构的剖面结构示意图；图11示出了在本申请实施方式所提供的纳米森林结构的制备方法中，在衬底上形成含有纳米金属颗粒的改性薄膜层后基体剖面结构示意图；图12示出了对图11所示的薄膜层进行等离子体轰击形成所述纳米森林结构后的基体剖面结构示意图。其中，上述附图包括以下附图标记：101、衬底；102、薄膜层；103、纳米线森林结构；104、纳米纤维森林结构；105、二氧化硅薄膜；106、生物活性层；107、纳米簇森林结构；108、纳米褶皱森林结构；202、改性薄膜层；203、改性纳米森林结构。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米森林结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，采用包括偶联剂和聚合物的混合物在衬底上形成薄膜层；S2，对所述薄膜层进行等离子体轰击，形成所述纳米森林结构。

【技术特征摘要】
1.一种纳米森林结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，采用包括偶联剂和聚合物的混合物在衬底上形成薄膜层；S2，对所述薄膜层进行等离子体轰击，形成所述纳米森林结构。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂，优选所述硅烷偶联剂包括乙烯基硅烷、氨基硅烷、环氧基硅烷、巯基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷中的任一种或多种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物包括聚酰亚胺、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚二甲基硅氧烷中的任一种或多种。4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述混合物还包括金属纳米颗粒，优选所述金属纳米颗粒的粒径为1～50nm，优选所述金属纳米颗粒包括贵金属和/或铜。5.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述混合物还包括光敏物质，优选所述光敏物质为紫外光刻胶或电子束光刻胶。6.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，在形成所述薄膜层的步骤之前，所述步骤S1还包括采用稀...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宇东，毛海央，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11