本发明专利技术公开了一种三光束激光干涉制备光刻胶模板的方法以及利用此方法制备图案化ZnO纳米棒阵列的应用，借助三光束激光干涉图案化技术，单次曝光快速生成大面积六角排列圆形孔洞模板，利用该模板对ZnO纳米棒阵列进行限域水热生长，从而实现ZnO纳米棒在位置、粗细、长短和疏密上的精确调控，具有系统结构简单、成本低廉、无需掩膜和转台、加工速度快和调控能力强等优点。所得大面积高度有序排列的ZnO纳米棒阵列，可应用于多个相关领域，包括发光二极管、紫外探测器、染料敏化太阳能电池、场发射冷阴极、应力传感器和生物传感器等，最终提高纳米功能器件的性能，具有重大的现实意义。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纳米材料图案化生长领域，尤其涉及三光束激光干涉制备光刻胶模板的方法以及利用此方法制备图案化ZnO纳米棒阵列的应用。
技术介绍
ZnO纳米棒阵列，是ZnO纳米材料体系中研究最为广泛、最为深入的材料之一。它不仅拥有ZnO纳米材料自身的力光电特性，还具备高比表面积、易于低成本大面积生产的优点，因此在纳米发电机(Sheng Xu, Yong Qin, Chen Xu, Yaguang Wei, Rusen Yangand Zhong Lin Wang,Nature Nanotechnology, vol5,May2010)、力电传感器(Min_YeolChoi, Dukhyun Choi, Mi-Jin Jin, lnsoo Kim, Sang-Hyeob Kim, Jae-Young Choi, SangYoon Lee, Jong Min Kim, and Sang-Woo Kim, Adv. Mater. 2009，21，2185-2189)、发光二极管(Xiao-Mei Zhang，Ming-Yen Lu,Yue Zhang,Lih-J. Chen,and Zhong Lin Wang,Adv. Mater. 2009，21，2767-2770)、场发射冷阴极(Hyun Wook Kang, Junyeob Yeo，Jin OkHwang, Sukjoon Hong，Phillip Lee，Seung Yong Han，Jin Hwan Lee, Yoon Soo Rho，SangOuk Kim，Seung Hwan Ko,and Hyung Jin Sung，J. Phys. Chem. C2011，115，11435-11441)、紫外探测器(Y. K. Su, S. M. Peng，L. I Ji，C. Z. Wu W. B. Cheng, and C. H. Liu，Langmuir2010，26 (I)，603-606)、太阳能电池( Chengkun Xu，Jiamin Wu，Umang V. Desai, and Di Gao,J. Am. Chem. Soc. 2011，133,8122-8125)、电致变色膜(X. W. Sun and J. X. Wang，NanoLett.，Vol. 8，No. 7，2008)、生物传感器( Adam Dorfman, Nitin Kumar, and Jong-inHahm，Adv. Mater. 2006，18，2685-2690)等多种纳米功能器件上得到成功运用，被公认为是具有巨大应用和工程化前景的纳米材料。然而，用液相外延法和化学气相沉积法传统工艺制得的ZnO纳米棒阵列，存在c轴取向不佳、间距过密、粗细不均和长短不一等缺点，不但没有实现真正意义上的形貌结构精确调控，而且在后续器件构建时，会造成电极接触不良、电流堵塞、漏电或反向电流大、服役稳定性差等问题，极大限制了各类纳米功能器件性能和寿命的提升。为了妥善解决上述问题，图案化生长技术应运而生。所谓图案化，就是借助规则排列的模板，对ZnO纳米棒阵列的形貌结构进行限域生长和精确调控。目前，较为常见的ZnO纳米棒阵列图案化生长技术主要包括光刻( Chun Cheng,Ming Lei，Lin Feng, Tai LunWong, K. M. Ho，Kwok Kwong Fung, Michael M. T. LoyjDapeng Yu, and Ning Wang, ACSnano,VOL. 3,NO. 1，53-58，2009 ；H. S. Song，W. J. Zhang, C. Cheng, Y. B. Tang，L. B. Luo，X. Chen,C. Y. Luan, X. M. Meng，J. A. Zapien，N. Wang, C. S. Lee, I. Bello, and S. T. Lee, CrystalGrowth & Design，Vol. 11，No. 1，2011)、PS 球自组装(Xudong Wang, ChristopherJ. Summers,and Zhong Lin Wang,Nano Lett. ,Vol. 4,No. 3,2004 ； D. F. Liu,Y. J. Xiang,X. C. Wu, Z. X. Zhang, L F. Liu, L. Song，X. W. Zhao, S. D. Luo, W. J. Ma，J. Shen，W. Y. Zhou,G.Wang，C.Y.Wang，and S.S.Xie，Nano Lett.，Vol. 6，No. 10，2006)、电子束曝光(ShengXu, Yaguang Wei, Melanie Kirkham, Jin Liu, Wenjie Mai, Dragomir Davidovic,Robert L. Snyder, and Zhong Lin Wang, J.Am.Chem. Soc. 2008,130,14958-14959 ； Robert Erdelyi, Takahiro Nagata, David J. Rogers, Ferechteh H. Teherani, ZsoltE. Horvath, Zoltan Labadi, Zsofia Baji, Yutaka Wakayama, and Janos Volk, Cryst.Growth Des. 2011,11,2515-2519)和激光干涉(DongSik Kim, Ran Ji，Hong Jin Fan,Frank Bertram, Roland Scholz, Armin Dadgar, Kornelius Nielsch, AloisKrost, J-rgenChristen, Ulrich Gcsele, and Margit Zacharias, Small2007,3, No. 1,76-80 ； KiSeokKim,Hyun Jeong, Mun Seok Jeong, and Gun Young Jung,Adv. Funct. Mater. 2010,20,3055-3063 ； Yaguang Wei, Wenzhuo Wu, Rui Guo, Dajun Yuan, Suman Das, and ZhongLin Wang, Nano Lett. 2010,10,3414-3419)。(I)光刻2009年香港科技大学Ning Wang小组利用光刻技术先在Si基底上制作光刻胶纳米点阵，然后用CVD法将其高温碳化并作为形核点来生长图案化的ZnO纳米棒阵列；2011年香港城市大学李述汤小组通过光刻和刻蚀，先形成Si微米棒阵列，随后在微米棒侧壁上继续生长ZnO纳米棒阵列。由于衍射效应的存在，用光刻技术制作的孔洞/点阵模板，直径很难达到入射波长以下水平，因此所得ZnO纳米棒阵列大多成簇状分 布，可控性不太理想。(2)PS球自组装2004年佐治亚理工学院王中林小组在PS球自助装膜形成的规则球间隙中，溅射进Au颗粒，随后用CVD法定点催化生长ZnO纳米棒阵列；2006年中科本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光刻胶模板的制备方法，其特征在于，包括以下的制备步骤：（1）三光束激光干涉系统：一束325nm激光从He？Cd激光器中发出，经两面圆形介质全反射镜反射，进入空间滤波器进行滤波处理，扩束后形成大光斑；样品以5~60度入射角进行放置，两面方形紫外增强铝反射镜垂直于样品台放置，相互夹角为120度，样品台与两面方形反射镜的交点对准大光斑的中心；（2）基片清洗与光刻胶旋涂：基片经清洗后，氮气吹干；i线负性紫外光刻胶经1:1~2的质量比稀释后，进行变速旋涂，得到光刻胶膜，对其进行热板软烘；（3）基片曝光和显影：将步骤（2）中旋涂有光刻胶的基片固定到菱形曝光区域利用步骤（1）的三光束激光干涉系统进行曝光，对曝光后的基片进行热板硬烘，对其进行显影、定影后用氮气吹干，即可得到大面积六角排列圆形孔洞光刻胶模板。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张跃，陈翔，闫小琴，李欣，冯亚瀛，郑鑫，申衍伟，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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