專利名稱：在基底表面上沉積納米點陣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用濺射儀在基底表面上沉積納米點陣的方法，屬于納米材料的制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
納米材料由于具有獨特物理、化學(xué)性能，被人們廣泛關(guān)注。但目前在基底表面制備納米點陣的方法有電化學(xué)法、分子束外延法、真空蒸鍍法，水熱法等。這些方法都需要事先在基底的表面上做一層具有納米空隙的掩膜板，現(xiàn)在采用的掩膜板是氧化鋁模板或有機(jī)物模板，這些掩膜板的制備過程復(fù)雜，制備工藝要求高，所制備的掩膜板的質(zhì)量對沉積的納米點陣有很大的影響，并且在沉積完成后還要將掩膜板去除掉，對去除掩膜板工藝的控制也會嚴(yán)重影響納米點陣的質(zhì)量。另外，用電化學(xué)法制備納米點陣其基底必須是導(dǎo)體，或者在絕緣的基底上要事先鍍一層導(dǎo)電的膜，這就在很大程度上限制了電化學(xué)法的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種無需事先制作掩膜板、其制備工藝簡單、且制備快捷、 可控性高的在基底表面上沉積高質(zhì)量納米點陣的方法；該方法是利用濺射儀，根據(jù)薄膜的島狀生長模式，使其達(dá)到在基底表面形成納米點陣，但又不會形成連續(xù)的薄膜的條件來調(diào)節(jié)濺射氣壓、濺射電流、濺射功率和濺射時間，從而達(dá)到沉積納米點陣目的。本發(fā)明的基本原理是利用濺射儀根據(jù)薄膜的島狀生長模式成核一晶核長大并逐漸形成較大的島一島與島之間聚接形成含有空溝道的網(wǎng)絡(luò)一溝道被填充。在薄膜形成初期，一些到達(dá)襯底的原子或分子開始沉積下來凝聚成微粒，由于熱漲落的作用，這些顆粒就可以在襯底表面上運動而合并在一起，形成核。如果核的半徑大小小于臨界核的半徑，就可能會消失；當(dāng)核的半徑大于或等于臨界核的半徑時，就可以持續(xù)存在并長大。當(dāng)襯底表面的顆粒達(dá)到一定數(shù)量后，就會呈現(xiàn)飽和狀態(tài)，繼續(xù)形成的核就會相互合并，最終形成有溝道的網(wǎng)狀。本發(fā)明沉積納米點陣的方法，就是利用薄膜在襯底表面形成島，但又還未連續(xù)成網(wǎng)狀的過程，從而達(dá)到在基底表面上沉積納米點陣的目的。為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明是采用以下措施構(gòu)成的技術(shù)方案來實現(xiàn)的本發(fā)明在基底表面上沉積納米點陣的方法，其特征在于包括以下工藝步驟(1)基片的清洗按甲苯、丙酮、酒精、去離子的水順序，分別將基片超聲振蕩清洗干凈，再將清洗干凈的基片放入濺射儀中；(2)安裝濺射靶材將需要濺射的靶材安裝于濺射儀中，安裝好后開始抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到2 Kr5I^a時，通入氣氛；(3)調(diào)節(jié)好濺射參數(shù)，沉積納米點陣；采用濺射儀，將濺射氣壓調(diào)節(jié)為0. 1 6Pa，濺射功率調(diào)節(jié)為10-20W，濺射電流調(diào)節(jié)為3 6mA ；將濺射時間控制在2-5秒；然后進(jìn)行濺射，實現(xiàn)在基片表面上沉積納米顆粒， 即納米點陣。上述技術(shù)方案中，所述的基片是導(dǎo)電的材料、或是絕緣的材料。上述技術(shù)方案中，所述的濺射靶材是金屬，或者是金屬氧化物。上述技術(shù)方案中，所述濺射靶材是金屬時，選自金屬中的Au、或Ag、或Cu、或Al其中之一。上述技術(shù)方案中，所述濺射靶材是金屬氧化物時，選自金屬氧化物中的Al2O3、或 aio、或Tio2、或CuO其中之一。上述技術(shù)方案中，所述濺射儀采用直流濺射儀、或射頻濺射儀、或磁控濺射儀、或離子束濺射儀進(jìn)行濺射，以實現(xiàn)納米點陣的沉積。上述技術(shù)方案中，所述通入氣氛為氬氣。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下特點及有益技術(shù)效果1、本發(fā)明沉積納米點陣的方法，無需事先制備掩膜板、其制備工藝簡單、沉積快捷、且可控性高。2、本發(fā)明沉積納米點陣的方法，對所用基底沒有特殊要求，導(dǎo)體和絕緣體材料均可在基底表面進(jìn)行沉積，且沉積的納米點陣質(zhì)量高。3、本發(fā)明沉積納米點陣的方法，其點陣的原料是固體靶材，因此可以沉積導(dǎo)體和絕緣體的點陣，具有較大的應(yīng)用價值，其應(yīng)用領(lǐng)域較廣；適用于納米電子和納米光電子領(lǐng)域。


圖1是按本發(fā)明沉積納米點陣的方法，利用離子束濺射沉積在玻璃基片表面上的金納米點陣的AFM圖；圖2是按本發(fā)明沉積納米點陣的方法，利用射頻濺射沉積在玻璃基片表面上的金納米點陣的AFM圖。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但并不意味著是對本發(fā)明保護(hù)內(nèi)容的任何限定。實施例一本實施例中所用濺射儀為北京中科科儀技術(shù)發(fā)展有限責(zé)任公司的SBC-12型小型離子束濺射儀；所用基底為玻璃基片；所用濺射靶材為金靶。按甲苯、丙酮、酒精、去離子水的順序，分別將玻璃基片超聲振蕩清洗干凈，將清洗干凈的玻璃基片放入小型離子濺射儀中，再將金靶放入離子濺射儀中安裝好，用機(jī)械泵抽真空；當(dāng)真空度達(dá)到2Pa時，通入氬氣，調(diào)節(jié)氣壓，使離子濺射儀內(nèi)的氣壓為4Pa，濺射電流為3mA ；然后開始濺射，濺射時間為5s，即實現(xiàn)在玻璃基片上沉積高質(zhì)量的金納米點陣。所沉積的金納米點陣其表面形貌如圖1所示，從圖1可知，金納米點陣的直徑為50 lOOnm、 高度為15 80nm。實施例二
本實施例中所用濺射儀、基底和靶材與實施例1相同。按甲苯、丙酮、酒精、去離子水的順序，分別將玻璃基片超聲振蕩清洗干凈，將清洗干凈的玻璃基片放入小型離子濺射儀中，再將金靶放入離子濺射儀中安裝好，用機(jī)械泵抽真空；當(dāng)真空度達(dá)到2Pa時，通入氬氣，調(diào)節(jié)氣壓，使離子濺射儀內(nèi)的氣壓為6Pa，濺射電流為6mA ；然后開始濺射，濺射時間為2s，即實現(xiàn)在玻璃基片上沉積高質(zhì)量的金納米點陣，其直徑為50 lOOnm、高度為15 80nm。實施例三本實施例中所用的射頻磁控濺射儀是中國科學(xué)院沈陽科學(xué)儀器研制中心有限公司的JGP560C10型超高真空多功能射頻濺射儀；所用基底與實施例1相同；所用濺射靶材為銅靶。按甲苯、丙酮、酒精、去離子水的順序，分別將玻璃基片超聲振蕩清洗干凈，將清洗干凈的玻璃基片放入超高真空多功能射頻濺射儀中，再將銅靶放入超高真空多功能射頻濺射儀中安裝好；抽真空，當(dāng)真空室真空度達(dá)到3 X 10-4 時，通入氬氣，使真空室內(nèi)的氣壓為 0. 2Pa,并將超高真空多功能射頻濺射儀功率調(diào)到20W起輝濺射，控制濺射時間為3s進(jìn)行沉積。沉積的高質(zhì)量的銅納米點陣表面形貌如圖2所示，從圖2可知，所沉積的銅納米點陣的直徑為10 30nm、高度為10 40nm。本發(fā)明在基底表面上沉積納米點陣的方法，按照以上實施例中的制備工藝步驟、 工藝條件，在所限定的濺射參數(shù)范圍；同樣能夠?qū)崿F(xiàn)在本發(fā)明所述的基底為其他導(dǎo)電材料， 或絕緣材料的不同基片表面上；沉積所述金屬靶材Ag，或Al ；或金屬氧化物靶材Al2O3，或 &10，或TiO2，或CuO的高質(zhì)量納米點陣。
權(quán)利要求
1.一種利用濺射儀在基底表面上沉積納米點陣的方法，其特征在于包括以下工藝步驟(1)基片的清洗按甲苯、丙酮、酒精、去離子水的順序，分別將基片超聲振蕩清洗干凈，再將清洗干凈的基片放入濺射儀中；(2)安裝濺射靶材將需要濺射的靶材安裝于濺射儀中，安裝好后開始抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到2 KT5Pa時，通入氣氛；(3)調(diào)節(jié)好濺射參數(shù)，沉積納米點陣；采用濺射儀，將濺射氣壓調(diào)節(jié)為0. 1 6Pa，濺射功率調(diào)節(jié)為10-20W，濺射電流調(diào)節(jié)為3 6mA ；將濺射時間控制在2-5秒；然后進(jìn)行濺射，實現(xiàn)在基片表面上沉積納米顆粒，即納米點陣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積納米點陣的方法，其特征在于所述的基片是導(dǎo)電的材料、或是絕緣的材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積納米點陣的方法，其特征在于所述的濺射靶材是金屬，或者是金屬氧化物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的沉積納米點陣的方法，其特征在于所述濺射靶材是金屬時，選自金屬中的Au、或Ag、或Cu、或Al其中之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的沉積納米點陣的方法，其特征在于所述濺射靶材是金屬氧化物時，選自金屬氧化物中的Al2O3、或&10、或TiO2、或CuO其中之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積納米點陣的方法，其特征在于所述濺射儀采用直流濺射儀、或射頻濺射儀、或磁控濺射儀、或離子束濺射儀進(jìn)行濺射，以實現(xiàn)納米點陣的沉積。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積納米點陣的方法，其特征在于所述通入氣氛為氬氣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在基底表面上沉積納米點陣的方法，屬于納米材料制備領(lǐng)域。該方法是將清洗好的基片放入濺射儀中，再將濺射靶材安裝于濺射儀中；抽真空，控制濺射氣壓、濺射電流、濺射功率、以及控制濺射時間，即可在所述基片上沉積所需納米點陣。本發(fā)明方法是根據(jù)薄膜的島狀生長模式，利用濺射儀在基片的表面上沉積納米點陣；無需掩膜板、其制備工藝簡單、制備快捷、可控性高；沉積的納米點陣質(zhì)量高；適用于納米電子和納米光電子領(lǐng)域；具有較大的應(yīng)用價值。
文檔編號C23C14/34GK102560384SQ20121004288
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月23日
發(fā)明者孫平, 朱基亮, 蒲云體, 陳松林, 馬平 申請人:四川大學(xué), 成都精密光學(xué)工程研究中心