一种图案化二氧化钛纳米线阵列及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种图案化二氧化钛纳米线阵列及其制备方法，本发明专利技术首先结合光刻工艺在含有氧化层的基底表面刻蚀出周期性结构，之后在此结构上沉积二氧化钛晶种，并借助毛细作用力的引导使晶种富集在基底表面凹陷处，再结合二氧化钛纳米线的水热生长技术，实现了二氧化钛纳米线阵列的图案化制备。与现有技术相比，本发明专利技术在单晶硅表面刻蚀形成三维微纳结构，并利用毛细管力诱导晶种沉积，可精确控制二氧化钛纳米线的生长区域，适用于对大面积基底的处理，且掩膜板可重复利用，适合规模化连续加工；加工方便、成本低廉，可实现二氧化钛纳米线阵列的大面积图案化制备，在纳米传感器、光电功能器件和光催化等领域具有广阔的应用前景。能器件和光催化等领域具有广阔的应用前景。能器件和光催化等领域具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种图案化二氧化钛纳米线阵列及其制备方法


[0001]本专利技术属于二氧化钛纳米线阵列
，涉及一种图案化二氧化钛纳米线阵列及其制备方法。

技术介绍

[0002]二氧化钛(TiO2)是一种n型半导体，其光带隙在3.0
‑
3.2eV之间。由于TiO2具有良好的光学和电子特性，无毒和化学稳定性，它已被广泛研究用于太阳能电池、光催化剂、锂离子电池和紫外线传感器等领域。纳米二氧化钛易于合成，成本低廉，制备方法多样，主要有电化学沉积、水热法、微波辅助合成和模板辅助溶胶
‑
凝胶法等，可合成多种TiO2的纳米结构，如纳米纤维、纳米管和纳米线。阵列化的二氧化钛纳米线具有三维空间结构，比表面积大，有助于复合其他材料。因此，二氧化钛纳米线阵列被广泛应用于纳米发电机、光电传感器、生物传感器等功能型微纳器件。
[0003]近年来，图案化的微结构和纳米结构已经吸引了研究者极大的关注。随着图案化技术的不断发展优化，二氧化钛纳米线阵列的精确可控制备逐渐得到实现。
[0004]专利技术专利CN107140686A(《一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图案化二氧化钛纳米线阵列的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)采用掩膜光刻技术，选择性地去除基底表面的部分二氧化硅保护层，得到含有图案的基底；2)对含有图案的基底进行湿法刻蚀，在基底表面形成沟槽阵列结构，得到含有沟槽阵列结构的基底；3)在含有沟槽阵列结构的基底上沉积二氧化硅层，得到图案化基底；4)在图案化基底上旋涂TiO2晶种溶液，之后进行热退火，得到含晶种的基底；5)将含晶种的基底煅烧后，浸入前驱液中，通过水热生长制备TiO2纳米线，即得到生长在基底上的图案化二氧化钛纳米线阵列。2.根据权利要求1所述的一种图案化二氧化钛纳米线阵列的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的基底为抛光后的硅晶圆片，基底厚度为300
‑
1000微米，并且基底表面含有100
‑
800纳米厚的二氧化硅保护层；所述的图案为条纹图案或点阵图案。3.根据权利要求1所述的一种图案化二氧化钛纳米线阵列的制备方法，其特征在于，步骤1)具体包括以下步骤：1
‑
1)选用含有二氧化硅保护层的基底，并在基底的二氧化硅保护层上涂覆光刻胶；1
‑
2)将含有图案的掩膜板覆盖在基底上的光刻胶表面；1
‑
3)将基底置于紫外灯下曝光，之后移去掩膜板并用显影液对基底上未固化的光刻胶进行冲洗；1
‑
4)采用反应离子刻蚀方法，将基底上暴露出来的二氧化硅保护层进行去除，之后去除基底上残余的光刻胶。4.根据权利要求3所述的一种图案化二氧化钛纳米线阵列的制备方法，其特征在于，步骤1
‑
4)中，反应离子刻蚀的刻蚀气氛为CHF3和/或CF4，气体流速为15
‑
50sccm，刻蚀功率为100
‑
300W...

【专利技术属性】
技术研发人员：许晓斌，刘小诗，吉振凯，方明赫，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：