一种纳米森林吸气剂的制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种工艺方法，尤其是一种纳米森林吸气剂的制备方法，属于纳米森林吸气剂的技术领域。按照本发明专利技术提供的技术方案，一种纳米森林吸气剂的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤：步骤1、提供衬底，并利用所述衬底制备得到所需的衬底纳米森林结构，所述衬底纳米森林结构包括若干分布于衬底上的衬底纳米柱；步骤2、对上述衬底上所需部分的衬底纳米柱或衬底上所有的衬底纳米柱电镀金属层，以得到覆盖相应衬底纳米柱上的柱体金属层。本发明专利技术与现有工艺兼容，能有效提高表面积与体积比率，增强吸附作用。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米森林吸气剂的制备工艺
本专利技术涉及一种工艺方法，尤其是一种纳米森林吸气剂的制备方法，属于纳米森林吸气剂的

技术介绍
真空封装环境是众多MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem)器件，如加速度计、陀螺仪、谐振器、扭转微镜等高性能工作的有力保障。MEMS传感器有真空封装要求，主要是因为这些MEMS器件含有微型活动部件，若在气体环境中运动则会受到空气阻尼作用而耗散运动能量，这将导致器件的Q值降低，进而影响器件的性能。在高真空条件下，随着分子密度的减少，分子阻尼对微梁振动的影响降低，振动部件单次振动消耗的能量减小，所以才有高真空导致高Q值的表现。这也是MEMS真空封装必要性的直观体现。评价MEMS真空封装好坏的两个主要方面是封装真空度以及长期稳定性，为获得高真空度以及维持长期稳定性，在封装结构中可引入吸气剂，即增加吸气材料或吸气结构作为获得并维持MEMS封装真空的有效技术手段。现有的吸气剂的工作性能在使用过程中会受到吸气剂材料、表面积、工作温度、工作压力以及气体种类等因素的影响，尤其是表面积，无论是蒸散型还是非蒸散型(NonEvaporableGetter)。吸气剂在吸气过程中会发生物理作用和化学作用。物理作用是气体分子与吸气剂在范德华力的作用下产生吸附，形成单分子或数个分子薄层；化学作用是气体分子与吸气剂在化学键力作用下产生的吸附作用，在吸附过程中会发生电子转移和化学键的断裂与形成。根据吸气剂的吸气机理，吸气材料的表面特性在材料对活性气体的吸收上起着重要的作用，只有促进其表面反应才能有效提高材料吸气速率。综上，提高材料吸气性能的办法之一就是在不改变吸气材料外形尺寸的前提下增大材料本身的孔隙度，即提高吸气剂的表面积与体积的比率，而目前技术均无法有效提高吸气剂的表面积与体积的比率。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种纳米森林吸气剂的制备方法，其与现有工艺兼容，能有效提高表面积与体积比率，增强吸附作用。按照本专利技术提供的技术方案，一种纳米森林吸气剂的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤：步骤1、提供衬底，并利用所述衬底制备得到所需的衬底纳米森林结构，所述衬底纳米森林结构包括若干分布于衬底上的衬底纳米柱；步骤2、对上述衬底上所需部分的衬底纳米柱或衬底上所有的衬底纳米柱电镀金属层，以得到覆盖相应衬底纳米柱上的柱体金属层。所述衬底包括硅衬底、SOI衬底、玻璃衬底或石英衬底。所述衬底纳米柱呈锥状，衬底纳米柱的底部直径为150nm～200nm，衬底纳米柱的尖端直径为10nm～30nm，衬底纳米柱的高度为800～900nm。步骤2中，选择性地在衬底上方电镀得到柱体金属层时，在衬底上方设置一掩模版，利用掩模版进行电镀时，以得到覆盖相应衬底纳米柱上的柱体金属层。所述柱体金属层为Ti、钨、钽、钼、锆、钙、钡中的一种，所述柱体金属层的厚度为50nm～1000nm。一种类似的技术方案，一种纳米森林吸气剂的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤：步骤a、提供衬底，并在所述衬底上电镀得到衬底金属层，所述衬底金属层覆盖在衬底上；步骤b、在上述衬底金属层上设置金属上聚合物层，所述金属上聚合物层覆盖在衬底金属层上；步骤c、对上述金属上聚合物层进行等离子体轰击，以对金属上聚合物层进行图形化，得到若干位于衬底金属层上的金属上聚合物纳米柱；步骤d、利用上述金属上聚合物纳米柱作为掩蔽，对衬底金属层进行刻蚀，以在衬底上制备得到若干金属纳米柱；步骤e、去除金属上聚合物层，以通过金属纳米柱在衬底形成金属纳米森林结构。所述衬底金属层为Ti、钨、钽、钼、锆、钙、钡中的一种，衬底金属层的厚度800nm～1000nm。所述金属上聚合物层的材料包括正性光刻胶、负性光刻胶或聚酰亚胺，金属上聚合物层的厚度为3μm～5μm。所述金属纳米柱呈锥状，金属纳米柱的底部直径为150nm～200nm，金属纳米柱的尖端直径为10nm～30nm，金属纳米柱的高度为800nm～900nm。所述衬底包括硅衬底、SOI衬底、玻璃衬底或石英衬底。本专利技术的优点：利用纳米森林结构的大表面积和物理储气特性，在纳米森林结构的部分衬底纳米柱上或全部衬底纳米柱上电镀得到柱体金属层，再者可以直接在衬底上制备得到由金属纳米柱形成的纳米森林结构，即作为吸气剂时，能提高吸气剂的表面积与体积的比率，从而增强吸气剂的化学吸附能力。附图说明图1～图6为本专利技术的第一种实施情况的具体步骤图，其中图1为本专利技术衬底的示意图。图2为本专利技术在衬底上设置衬底第一聚合物层后的示意图。图3为本专利技术对衬底第一聚合物层图形化后的示意图。图4为本专利技术对衬底进行各向异性刻蚀后的示意图。图5为本专利技术在衬底上得到衬底纳米森林结构的示意图。图6为本专利技术在部分衬底纳米柱上得到柱体金属层后的示意图。图7～图11为本专利技术的第二种实施情况的具体步骤图，其中图7为本专利技术衬底的示意图。图8为本专利技术在衬底上设置衬底第二聚合物层后的示意图。图9为本专利技术对衬底第二聚合物层进行图形化后的示意图。图10为本专利技术对衬底进行各向异性刻蚀后的示意图。图11为本专利技术在所有衬底纳米柱上得到柱体金属层后的示意图。图12～图17为本专利技术第三种实施情况的具体步骤图，其中图12为本专利技术衬底的示意图。图13为本专利技术在衬底上设置衬底金属层后的示意图。图14为本专利技术得到金属上聚合物层后的示意图。图15为本专利技术对金属上聚合物层进行图形化后的示意图。图16为本专利技术对衬底金属层进行各向异性刻蚀后的示意图。图17为本专利技术得到金属纳米森林结构的示意图。附图标记说明：1-衬底、2-衬底第一聚合物层、3-衬底第一聚合物层窗口、4-衬底纳米柱、5-柱体金属层、6-衬底第二聚合物层、7-衬底空缺区、8-衬底第二聚合物层镂空区、9-金属上聚合物层、10-金属纳米柱以及11-衬底金属层。具体实施方式下面结合具体附图和实施例对本专利技术作进一步说明。为了能有效提高表面积与体积比率，增强吸附作用，本专利技术的制备工艺具体包括如下步骤：步骤1、提供衬底1，并利用所述衬底1制备得到所需的衬底纳米森林结构，所述衬底纳米森林结构包括若干分布于衬底1上的衬底纳米柱4；具体地，所述衬底1包括硅衬底、SOI衬底、玻璃衬底或石英衬底，或者其他能够制备得到衬底纳米森林结构的衬底类型，具体可以根据实际需要进行选择，此处不再赘述。利用本
常用的技术手段，能制备得到衬底纳米森林结构，具体制备过程可以参考公开号为CN109987580A所公开的具体制备方法、公开号为CN102653390A所公开的具体制备方法、公开号为CN107991768A所公开的具体制备方法。具体实施时，所述衬底纳米柱4呈锥状，衬底纳米柱4的底部直径本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米森林吸气剂的制备工艺，其特征是，所述制备工艺包括如下步骤：/n步骤1、提供衬底(1)，并利用所述衬底(1)制备得到所需的衬底纳米森林结构，所述衬底纳米森林结构包括若干分布于衬底(1)上的衬底纳米柱(4)；/n步骤2、对上述衬底(1)上所需部分的衬底纳米柱(4)或衬底(1)上所有的衬底纳米柱(4)电镀金属层，以得到覆盖相应衬底纳米柱(4)上的柱体金属层(5)。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米森林吸气剂的制备工艺，其特征是，所述制备工艺包括如下步骤：
步骤1、提供衬底(1)，并利用所述衬底(1)制备得到所需的衬底纳米森林结构，所述衬底纳米森林结构包括若干分布于衬底(1)上的衬底纳米柱(4)；
步骤2、对上述衬底(1)上所需部分的衬底纳米柱(4)或衬底(1)上所有的衬底纳米柱(4)电镀金属层，以得到覆盖相应衬底纳米柱(4)上的柱体金属层(5)。


2.根据权利要求1所述的纳米森林吸气剂的制备工艺，其特征是：所述衬底(1)包括硅衬底、SOI衬底、玻璃衬底或石英衬底。


3.根据权利要求1所述的纳米森林吸气剂的制备工艺，其特征是：所述衬底纳米柱(4)呈锥状，衬底纳米柱(4)的底部直径为150nm～200nm，衬底纳米柱(4)的尖端直径为10nm～30nm，衬底纳米柱(4)的高度为800～900nm。


4.根据权利要求1所述的纳米森林吸气剂的制备工艺，其特征是：步骤2中，选择性地在衬底(1)上方电镀得到柱体金属层(5)时，在衬底(1)上方设置一掩模版，利用掩模版进行电镀时，以得到覆盖相应衬底纳米柱(4)上的柱体金属层(5)。


5.根据权利要求1或2或3或4所述的纳米森林吸气剂的制备工艺，其特征是：所述柱体金属层(5)为Ti、钨、钽、钼、锆、钙、钡中的一种，所述柱体金属层(5)的厚度为50nm～1000nm。


6.一种纳米森林吸气剂的制备工艺，其特征是，所述制备工艺包括如下步骤：
步骤a、提供衬底(1)，并在所述衬底(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李瑾，冒薇，王丰梅，
申请(专利权)人：苏州研材微纳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32