一種表面排列有磁性納米線的基片及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種表面排列有磁性納米線的基片及其制備方法。該基片的表面具有有序排列的磁性納米線。該基片的制備方法包括將磁性納米線分散于分散溶液中，然后采用磁場使磁性納米線形成有序排列，并沉積于基片表面的步驟。本發(fā)明利用納米線材料的自身磁性，在磁場作用下，可以實現(xiàn)定向排列，能夠?qū)崿F(xiàn)大面積的、多種角度、多種方式、多種層次的可控的納米材料排列，且操作簡單，這些材料的大面積制備和排列，將極大地促進(jìn)半導(dǎo)體器件規(guī)?；⒓苫a(chǎn)的發(fā)展。
【專利說明】一種表面排列有磁性納米線的基片及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種表面排列有磁性納米線的基片及其制備方法，屬于半導(dǎo)體材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，納米材料的制備方法(也就是生長、排列納米線的方法)大多采用化學(xué)方法，主要包括溶膠-凝膠法、水熱及溶劑熱合成法、化學(xué)沉淀法、模板法等。但溶膠-凝膠法原材料價格昂貴，凝膠顆粒之間燒結(jié)性差；水熱及化學(xué)沉淀法制備的納米線分散在溶液當(dāng)中，不能形成有序陣列；模板法所采用的設(shè)備簡單，易于操作，常溫常壓即可進(jìn)行，生產(chǎn)成本低，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，尤其使用陽極氧化鋁(Anodic Aluminum Oxide, AA0)模板法，其孔徑可控，且大小一致，柱狀孔垂直于膜面，孔與孔之間獨立，孔洞呈有序的柱狀排列，其合成的材料易于收集，雖然模板法可實現(xiàn)垂直于膜面的納米線排列，但有序排列的納米線不能獨立存在，將模板洗掉之后，所制備的有序排列的納米線將變得分布雜亂，這限制了模板法制備納米材料的進(jìn)一步應(yīng)用。
[0003]而且，上述的方法并不能實現(xiàn)大面積地排列納米線，也不能實現(xiàn)納米線的多種方式、多個層次的復(fù)合排列，不適應(yīng)半導(dǎo)體器件規(guī)?；⒓苫a(chǎn)的發(fā)展需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種表面排列有磁性納米線的基片及其制備方法，該基片的表面具有大面積地有序排列的磁性納米線。
[0005]本發(fā)明的目的還在于提供上述表面排列有磁性納米線的基片的制備方法。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種表面排列有磁性納米線的基片，其中，該基片的表面具有有序排列的磁性納米線。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選地，上述基片表面的磁性納米線可以具有以下幾種不同的排列方式:
[0008]基片的整個表面具有一層按照同一方向有序排列的磁性納米線,可以稱為一維排列；或者，
[0009]基片的表面具有兩層以上的磁性納米線，每一層的磁性納米線按照同一方向有序排列，不同層的磁性納米線按照不同的方向排列，可以稱為多角度分層排列；或者，
[0010]基片的表面具有分塊陣列有序排列的磁性納米線，可以稱為分塊陣列排列，在該基片的表面，所有同一區(qū)塊同一層的磁性納米線均為同一方向排列，同一區(qū)塊可以有一層或多層多角度的磁性納米線，不同區(qū)塊之間通過空白區(qū)域分隔，不同區(qū)塊的磁性納米線的排列方向可以不同、所排列的納米線的種類也可以不同。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選地，所述磁性納米線為Ni基納米線，更優(yōu)選地，所述Ni基納米線包括Ni納米線、Ni/(金屬或金屬氧化物)/Ni復(fù)合納米線或N1納米線；其中，所述金屬包括N1、Au、Cu等材料中的一種或兩種,所述金屬氧化物包括Ni0、Zn0、Ti02等材料中的一種或兩種，所述金屬或金屬氧化物還包括其他的類似材料，并不限于已列出的幾種。
[0012]上述的Ni/(金屬或金屬氧化物)/Ni復(fù)合納米線是分三段的納米線，中間段是金屬或金屬氧化物，兩端是Ni納米線，本發(fā)明即是利用兩端Ni帽(Ni納米線)的磁性來排列納米線的；上述的N1納米線是整根的N1納米線，是將已經(jīng)排列好的Ni納米線氧化形成的。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選地，每一層中、與納米線垂直的方向上所述磁性納米線的分布密度為1-5根/ μ m。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，所采用的基片可以為本領(lǐng)域常用的基片，例如硅片、有機(jī)玻璃片等，上述的硅片也可以是鍍有S12薄膜的單拋硅片，但不限于此。
[0015]本發(fā)明還提供了上述表面排列有磁性納米線的基片的制備方法，其包括將磁性納米線分散于分散溶液中，然后采用磁場使磁性納米線形成有序排列，并沉積于基片表面的步驟。根據(jù)所需要的排列方式的不同，可以采取不同的制備步驟。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選地，上述方法包括以下步驟:
[0017]將磁性納米線分散于乙醇溶液中，將基片放入該分散有磁性納米線的乙醇溶液中，然后將該乙醇溶液置于均勻磁場中進(jìn)行加熱靜置或室溫放置；
[0018]待乙醇溶液揮發(fā)完后，取出基片，清洗基片表面，得到整個表面具有一層按照同一方向有序排列的磁性納米線的基片；
[0019]或者，
[0020]將磁性納米線分散于乙醇溶液中，將基片放入該分散有磁性納米線的乙醇溶液中，然后將該乙醇溶液置于均勻磁場中進(jìn)行加熱靜置或室溫放置；
[0021]待乙醇溶液揮發(fā)完后，取出基片，清洗基片表面，得到整個表面具有一層按照同一方向有序排列的磁性納米線的基片，然后將該基片再次放入分散有磁性納米線的乙醇溶液中，然后將該乙醇溶液置于不同磁場方向的均勻磁場中重復(fù)進(jìn)行加熱靜置或室溫放置(以使所沉積的后一層的磁性納米線與前一層的磁性納米線具有不同的方向)、乙醇溶液揮發(fā)、清洗基片表面的步驟，直到得到表面具有兩層以上的磁性納米線的基片；
[0022]或者，
[0023]將磁性納米線分散于乙醇溶液中，將基片放入該分散有磁性納米線的乙醇溶液中，然后將該乙醇溶液置于均勻磁場中進(jìn)行加熱靜置或室溫放置；
[0024]待乙醇溶液揮發(fā)完后，取出基片，清洗基片表面，得到整個表面具有一層按照同一方向有序排列的磁性納米線的基片，然后在該基片的表面涂上光刻膠，利用掩膜技術(shù)，將基片表面的光刻膠部分曝光，使基片表面的光刻膠分塊、裸露出部分基片表面的納米線；將裸露出的納米線超聲清洗干凈；清洗去除基片表面剩余部分的光刻膠，得到表面具有分塊陣列有序排列的磁性納米線的基片；
[0025]或者，
[0026]將磁性納米線分散于乙醇溶液中，將基片放入該分散有磁性納米線的乙醇溶液中，然后將該乙醇溶液置于均勻磁場中進(jìn)行加熱靜置或室溫放置；
[0027]待乙醇溶液揮發(fā)完后，取出基片，清洗基片表面，在基片表面整體涂上光刻膠，利用掩膜技術(shù)使基片表面的光刻膠部分曝光，曝光基片的部分區(qū)域，裸露出該區(qū)域的納米線，超聲處理將露出的納米線清洗干凈；
[0028]將該清洗后的基片再次放入分散有相同或不同種類的磁性納米線的乙醇溶液中，然后將該乙醇溶液置于不同磁場方向的均勻磁場中重復(fù)進(jìn)行加熱靜置或室溫放置；
[0029]待乙醇溶液揮發(fā)干后，取出基片，清洗基片表面；將該基片放入丙酮溶液中去除基片表面未曝光部分殘留的光刻膠，得到表面具有分塊陣列、相同或不相同種類磁性納米線、不同排列方向的納米線的基片。
[0030]上述的表面具有分塊陣列、相同或不相同種類磁性納米線、不同排列方向的納米線的基片是指:基片表面的納米線分區(qū)塊排列，不同的區(qū)塊的納米線可以是同一種材料的納米線、也可以是不同材料的納米線，不同區(qū)塊中的納米線的排列方向可以相同也可以不同方向，彼此間可以成一定角度排列。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選地，上述制備方法還包括以下步驟:
[0032]在模板中附著生長得到磁性納米線；
[0033]將附著生長有磁性納米線的模板放入NaOH溶液中浸泡溶解，釋放得到磁性納米線，優(yōu)選地，NaOH溶液的濃度為lm0l/L-5m0l/L，浸泡溶解的時間為5min_20min ；
[0034]將磁性納米線用磁鐵吸住并進(jìn)行清洗。
[0035]上述的制備方法中，更優(yōu)選的，溶解釋放磁性納米線的NaOH溶液的濃度為3mol/L，浸泡溶解的時間為lOmin。
[0036]在上述制備方法中，所采用的磁性納米線可以是常規(guī)方法制備得到的，優(yōu)選是采用電化學(xué)沉積、溶膠-凝膠或者電泳沉積在背面鍍有金屬膜的陽極氧化鋁模板中生長得到的磁性納米線；更優(yōu)選地，所采用的陽極氧化鋁模板上的孔的孔徑為200nm，長度為50 μ m。采用這種孔徑和深度的孔的模板可以制備出直徑為200nm、長度為5 μ m-50 μ m的磁性納米線。
[0037]上述的陽極氧化鋁模板的背面鍍金屬膜作電極，該金屬膜可以為鍍金、銀、銅等的金屬膜。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選地，當(dāng)采用電化學(xué)沉積制備磁性納米線時，其可以包括以下步驟:
[0039]向含有NiSO4.6H20和H3BO3的反應(yīng)溶液中加入稀硫酸，將pH值調(diào)節(jié)至3，在所述反應(yīng)溶液中，NiSO4.6H20和H3BO3的摩爾濃度均為0.lmol/L-lmol/L ；
[0040]將模板置于反應(yīng)溶液中，以4mA/cm2-10mA/cm2的恒流電流進(jìn)行2min的反應(yīng)，接著將電流密度減半，以2mA/cm2-5mA/cm2的恒流電流進(jìn)行30min_3h的反應(yīng),得到磁性納米線(此處得到的是Ni納米線)。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，更優(yōu)選地，當(dāng)采用電化學(xué)沉積制備磁性納米線時，其可以包括以下步驟:
[0042]向含有NiSO4.6H20和H3BO3的反應(yīng)溶液中加入稀硫酸，將pH值調(diào)節(jié)至3，在所述反應(yīng)溶液中，NiSO4.6H20和H3BO3溶液分別為0.4mol/L和0.6mol/L ；
[0043]將模板置于反應(yīng)溶液中，以6mA/cm2的恒流電流進(jìn)行2min的反應(yīng),接著以3mA/cm2的恒流電流進(jìn)行30min-3h的反應(yīng),得到磁性納米線(此處得到的是Ni納米線)。
[0044]上述的電化學(xué)沉積法中如需制備“Ni/金屬/Ni納米線”或“Ni/金屬氧化物/Ni納米線”，需要先電鍍Ni納米線，在電鍍完Ni納米線部分后，將電解液換為對應(yīng)金屬離子溶液，再用電化學(xué)沉積方法沉積金屬離子納米線，最后再更換電解液電鍍Ni納米線；或者在電鍍完Ni納米線部分后，將電解液換為對應(yīng)金屬氧化物的帶電粒子溶液，再用電泳沉積法沉積金屬氧化物納米線，最后再更換電解液電鍍Ni納米線；這里以兩端的Ni納米線封帽，實現(xiàn)外加磁場的控制。如需制備N1納米線，則在制備Ni納米線后，將Ni納米線高溫氧化為N1納米線即可。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選地，在上述電化學(xué)沉積中，還可以包括在用NaOH溶液溶解前，對附著生長有磁性納米線的模板用王水進(jìn)行浸泡，去除金屬膜的步驟，浸泡的時間為 5min_10min。
[0046]上述的制備方法中，將磁性納米線分散于分散溶液(例如乙醇溶液)中的步驟可以通過超聲分散實現(xiàn)，超聲分散的時間優(yōu)選為I分鐘，對磁性納米線進(jìn)行清洗時可以使用去離子水和乙醇各自分別清洗兩至三次。
[0047]上述的制備方法中，優(yōu)選的，在磁場中進(jìn)行加熱靜置時的溫度控制為低于乙醇的沸騰溫度。
[0048]本發(fā)明所提供的技術(shù)方案利用納米線材料的自身磁性，在磁場作用下，實現(xiàn)定向排列，能夠?qū)崿F(xiàn)大面積的、多種角度、多種方式、多種層次的可控的納米材料排列，且操作簡單。本發(fā)明所提供的基片上的磁性納米材料，主要是與Ni相關(guān)的一維磁性納米材料，利用Ni材料的強(qiáng)磁性，可以實現(xiàn)Ni相關(guān)材料的制備和排列，如Ni/(金屬或金屬氧化物)/Ni復(fù)合納米線、N1納米線等，這些材料的大面積制備和多種方式、多個層次的有序排列的實現(xiàn)，將極大地促進(jìn)半導(dǎo)體器件規(guī)?；?、集成化生產(chǎn)的發(fā)展。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0049]圖1為實施例1的Si基片上大面積排列Ni基納米線的SEM圖；
[0050]圖2a為實施例5的Si基片上多角度多層排列Ni基納米線SEM圖；
[0051]圖2b為圖2a的局部放大圖；
[0052]圖3為實施例1、2、3、4的Si基片上大面積排列Ni基納米線的不意圖；
[0053]圖4為實施例5的Si基片上多角度多層排列Ni基納米線的示意圖；
[0054]圖5為實施例6的Si基片上分塊排列Ni基納米線的不意圖；
[0055]圖6為實施例7的Si基片上左右排列不同種類Ni及納米線的示意圖。

【具體實施方式】
[0056]下面通過具體實施例對本發(fā)明的方法進(jìn)行說明，以使本發(fā)明技術(shù)方案更易于理解、掌握，但本發(fā)明并不局限于此。下述實施例中所述實驗方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。
[0057]實施例1
[0058]本實施例提供一種表面排列有納米線的基片及其制備方法，該基片為表面具有大面積有序排列的Ni納米線的Si基片(鍍有S12層)，該制備方法包括如下步驟:
[0059]用電化學(xué)沉積法在陽極氧化鋁模板中直接生長Ni納米線:電鍍前，先在模板的背面鍍一層金膜作電極；
[0060]向反應(yīng)液(含濃度為0.4mol/L的NiSO4.6H20和0.6mol/L的H3BO3)中加入稀硫酸溶液，pH值調(diào)節(jié)至3 ;
[0061]將模板置于反應(yīng)液中，以6mA/cm2的恒流進(jìn)行2min的反應(yīng)，然后保持3mA/cm2恒流進(jìn)行3h的反應(yīng)，得到50 μ m長的納米線；
[0062]將附著生長有納米線材料的模板放入現(xiàn)配的王水中，浸泡5-10min，溶解模板背面的金膜；
[0063]將溶解去金膜的模板放入濃度為3mol/L的NaOH溶液中，溶解釋放出Ni納米線，并用去離子水、乙醇溶液清洗納米線；
[0064]將清洗干凈的Ni納米線浸泡在乙醇溶液(分析純，無水乙醇)中，超聲分散lmin，將Si基片放入分散有Ni納米線的乙醇溶液中，并在盛溶液的燒杯兩側(cè)加上均勻磁場；
[0065]靜置加磁場的排列裝置，待乙醇溶液揮發(fā)完后，取出基片，用去離子水、乙醇清洗表面，得到表面具有大面積有序排列的Ni納米線的Si基片，其SEM圖如圖1所不，排列不意圖如圖3所示，所得的Si基片上，Ni納米線呈單一方向、單層、大面積有序排布。
[0066]實施例2
[0067]本實施例提供一種表面排列有納米線的基片及其制備方法，該基片為表面具有大面積有序排列的N1納米線的Si基片(鍍有S12層)，該制備方法包括如下步驟:
[0068]用電化學(xué)沉積法在陽極氧化鋁模板中直接生長Ni納米線:電鍍前，先在模板的背面鍍一層金膜作電極；
[0069]向反應(yīng)液(含濃度為0.4mol/L的NiSO4.6H20和0.6mol/L的H3BO3)中加入稀硫酸溶液，PH值調(diào)節(jié)至3 ;
[0070]將模板置于反應(yīng)液中，以6mA/cm2的恒流進(jìn)行2min的反應(yīng)，保持3mA/cm2恒流進(jìn)行3h的反應(yīng),得到50 μ m長的納米線；
[0071]將附著生長有納米線材料的模板放入現(xiàn)配的王水中，浸泡5-10min，溶解模板背面的金膜；
[0072]將溶解去金膜的模板放入濃度為3mol/L的NaOH溶液中，溶解釋放出Ni納米線，并用去離子水、乙醇溶液清洗納米線；
[0073]將清洗干凈的Ni納米線浸泡在乙醇溶液中，超聲分散lmin，將Si基片放入分散有Ni納米線的乙醇溶液中，并在盛溶液的燒杯兩側(cè)加上均勻磁場；
[0074]靜置加磁場的排列裝置，待乙醇溶液揮發(fā)完后，取出基片，用去離子水、乙醇清洗表面，得到表面具有大面積平行排列的Ni納米線的基片；
[0075]將表面具有大面積平行排列的Ni納米線的基片的Ni納米線高溫氧化為N1納米線，高溫氧化Ni納米線的優(yōu)化條件為:在管式爐內(nèi)保持氧氣氣氛高溫氧化，根據(jù)需要保持400-800°C，氧化2-8h，得到表面具有大面積排列的N1納米線的Si基片，其排列示意圖如圖3所示，呈單一方向、大面積有序排布。
[0076]實施例3
[0077]本實施例提供一種表面排列有納米線的基片及其制備方法，該基片為表面具有大面積有序排列的Ni/金屬/Ni復(fù)合納米線的Si基片(鍍有S12層)，該制備方法包括如下步驟:
[0078]用電化學(xué)沉積法在陽極氧化鋁模板中直接生長Ni納米線:電鍍前，先在模板的背面鍍一層金膜作電極；
[0079]向反應(yīng)液(含濃度為0.4mol/L的NiSO4.6H20和濃度為0.6mol/L的H3BO3)中加入稀硫酸溶液，PH值調(diào)節(jié)至3 ；
[0080]將模板置于反應(yīng)液中，以3mA/cm2的恒流電流進(jìn)行Ih的反應(yīng)，得到5 μ m長的Ni納米線；
[0081 ] 將電解液換為Cu離子溶液(CuSO4的稀硫酸溶液)，用稀硫酸調(diào)節(jié)PH值至3，電化學(xué)沉積法得到Cu納米線，再次將電解液更換為制備Ni納米線的電解液，用電化學(xué)沉積法沉積Ni納米線，形成50 μ m的Ni/Cu/Ni三段納米線；
[0082]將附著生長有納米線材料的模板放入現(xiàn)配的王水中，浸泡5-10min，溶解模板背面的金膜；
[0083]將溶解去金膜的模板放入濃度為3mol/L的NaOH溶液中，溶解釋放出Ni/Cu/Ni納米線,并用去離子水、乙醇溶液清洗納米線；
[0084]將清洗干凈的Ni/Cu/Ni納米線浸泡在乙醇溶液中，超聲分散lmin，將Si基片放入分散有Ni/Cu/Ni納米線的乙醇溶液中，并在盛溶液的燒杯兩側(cè)加上均勻磁場；
[0085]靜置加磁場的排列裝置，待乙醇溶液揮發(fā)完后，取出基片，用去離子水、乙醇清洗表面，得到表面具有大面積有序排列的Ni/金屬/Ni復(fù)合納米線的Si基片，其排列示意圖如圖3所,呈單一方向、大面積有序排布。
[0086]實施例4
[0087]本實施例提供一種表面排列有納米線的基片及其制備方法，該基片為表面具有大面積有序排列的Ni/金屬氧化物/Ni復(fù)合納米線的Si基片(鍍有S12層)，該制備方法包括如下步驟:
[0088]用電化學(xué)沉積法在陽極氧化鋁模板中直接生長Ni納米線:電鍍前，先在模板的背面鍍一層金膜作電極；
[0089]向反應(yīng)液(含濃度為0.4mol/L的NiSO4.6H20和濃度為0.6mol/L的H3BO3)中加入稀硫酸溶液，PH值調(diào)節(jié)至3 ；
[0090]將模板置于反應(yīng)液中，以6mA/cm2的恒流電流進(jìn)行2min的反應(yīng),然后保持3mA/cm2恒流進(jìn)行Ih的反應(yīng)，得到5 μ m長的鎳納米線；
[0091]將電解液換為T12溶膠，電泳沉積法得到T12納米線，再次將電解液更換為制備Ni納米線的電解液,用電化學(xué)沉積法沉積Ni納米線，形成50μηι的Ni/Ti02/Ni三段納米線.
[0092]將附著生長有納米線材料的模板放入現(xiàn)配的王水中，浸泡5-10min，溶解模板背面的金膜；
[0093]將溶解去金膜的模板放入濃度為3mol/L的NaOH溶液中，溶解釋放出Ni/Ti02/Ni納米線，并用去離子水、乙醇溶液清洗納米線；
[0094]將清洗干凈的Ni/Ti02/Ni納米線浸泡在乙醇溶液中，超聲分散IminJf Si基片放入分散有Ni/Ti02/Ni納米線的乙醇溶液中，并在盛溶液的燒杯兩側(cè)加上均勻磁場；
[0095]靜置加磁場的排列裝置，待乙醇溶液揮發(fā)完后，取出基片，用去離子水、乙醇清洗表面，得到表面具有大面積有序排列的Ni/金屬氧化物/Ni復(fù)合納米線的Si基片，其排列不意圖如圖3所7]^，呈單一方向、大面積有序排布。
[0096]實施例5
[0097]本實施例提供一種表面排列有納米線的基片及其制備方法，該基片為表面具有多角度分層有序排列的Ni納米線的Si基片(鍍有S12層)，包括如下步驟:
[0098]用電化學(xué)沉積法在陽極氧化鋁模板中直接生長Ni納米線:電鍍前，先在模板的背面鍍一層金膜作電極；
[0099]向反應(yīng)液(含濃度為0.4mol/L的NiSO4.6H20和0.6mol/L的H3BO3)中加入稀硫酸溶液，PH值調(diào)節(jié)至3 ;
[0100]將模板置于反應(yīng)液中，以6mA/cm2的恒流進(jìn)行2min的反應(yīng)，然后保持3mA/cm2恒流進(jìn)行3h的反應(yīng)，得到50 μ m長的納米線；
[0101]將附著生長有納米線材料的模板放入現(xiàn)配的王水中，浸泡5-10min，溶解模板背面的金膜；
[0102]將溶解去金膜的模板放入濃度為3mol/L的NaOH溶液中，溶解釋放出Ni納米線，并用去離子水、乙醇溶液清洗納米線；
[0103]將清洗干凈的Ni納米線浸泡在乙醇溶液中，超聲分散lmin，將Si基片放入分散有Ni納米線的乙醇溶液中，并在盛溶液的燒杯兩側(cè)加上均勻磁場；
[0104]靜置加磁場的排列裝置，待乙醇溶液揮發(fā)完后，取出基片，用去離子水、乙醇清洗表面，得到表面平行排列有大面積的Ni納米線的基片；
[0105]將排列好納米線的基片再次放入浸泡有納米線的乙醇溶液中，并在盛溶液的燒杯兩側(cè)加上均勻磁場，本次所加磁場與第一次所加磁場成一定角度，本實施例取90° ;
[0106]靜置加磁場的排列裝置，待乙醇溶液揮發(fā)完后，取出基片，用去離子水、乙醇清洗表面，如此操作，得到表面具有多角度分層有序排列的Ni納米線的Si基片，其SEM圖如圖2a、2b所示,其排列示意圖如圖4所示,呈雙層、垂直方向、大面積有序排布。
[0107]實施例6
[0108]本實施例提供一種表面排列有納米線的基片及其制備方法，該基片為表面分塊排列Ni納米線的Si基片(鍍有S12層)，包括如下步驟:
[0109]用電化學(xué)沉積法在陽極氧化鋁模板中直接生長Ni納米線:電鍍前，先在模板的背面鍍一層金膜作電極；
[0110]向反應(yīng)液(含濃度為0.4mol/L的NiSO4.6H20和0.6mol/L的H3BO3)中加入稀硫酸溶液，PH值調(diào)節(jié)至3 ;
[0111]將模板置于反應(yīng)液中，以6mA/cm2的恒流進(jìn)行2min的反應(yīng)，然后保持3mA/cm2恒流進(jìn)行3h的反應(yīng)，得到50 μ m長的納米線；
[0112]將附著生長有納米線材料的模板放入現(xiàn)配的王水中，浸泡5-10min，溶解模板背面的金膜；
[0113]將溶解去金膜的模板放入濃度為3mol/L的NaOH溶液中，溶解釋放出Ni納米線，并用去離子水、乙醇溶液清洗納米線；
[0114]將清洗干凈的Ni納米線浸泡在乙醇溶液中，超聲分散lmin，將Si基片放入分散有Ni納米線的乙醇溶液中，并在盛溶液的燒杯兩側(cè)加上均勻磁場；
[0115]靜置加磁場的排列裝置，待乙醇溶液揮發(fā)完后，取出基片，用去離子水、乙醇清洗表面，得到平行排列于基片表面的大面積的Ni納米線；
[0116]用光刻膠技術(shù)將基片上排列的大面積的Ni納米線分割為多塊，形成Ni納米線的分塊排列陣列，具體步驟為:1)在排列有大面積的Ni納米線的基片表面整體涂上光刻膠；2)利用光刻膠和掩膜技術(shù)，將基片表面的光刻膠部分曝光，使基片表面的光刻膠分塊，從而裸露出部分基片表面的納米線；3)將裸露出的納米線用超聲法清洗干凈；4)用丙酮溶液清洗基片表面剩余部分的光刻膠；
[0117]將基片放入去離子水、乙醇溶液中清洗，得到表面分塊排列Ni納米線的Si基片，其排列示意圖如圖5所示。
[0118]實施例7
[0119]本實施例提供一種表面排列有納米線的基片及其制備方法，該基片為表面左右兩部分排列不同種類納米線的Si基片(鍍有S12層)，如左邊排列Ni納米線、右邊排列Ni/Cu/Ni納米線，且左右兩種納米線排列方向相垂直。
[0120]將實施例1中制備好的Ni納米線溶解在乙醇溶液中，加磁場排列在基片上，待溶液揮發(fā)干后，取出基片，清洗干凈；
[0121]在基片表面整體涂上光刻膠，利用掩膜板使基片表面的光刻膠部分曝光，曝光基片右半部分，裸露出右半部分的Ni納米線，超聲處理將露出的納米線清洗干凈；
[0122]將實施例2中制備好的Ni/Cu/Ni復(fù)合納米線溶解在乙醇溶液中，加與排列Ni納米線方向垂直的磁場，將Ni/Cu/Ni復(fù)合納米線排列在上述左半部分有光刻膠覆蓋的基片上，待溶液揮發(fā)干后，取出基片，清洗干凈；
[0123]將基片放入丙酮溶液中去除基片表面左半部分殘留的光刻膠，即可得到左邊為Ni納米線，右邊為Ni/Cu/Ni納米線的基片，左右兩種納米線排列相垂直，其排列不意圖如圖6。
【權(quán)利要求】
1.一種表面排列有磁性納米線的基片，其中，該基片的表面具有有序排列的磁性納米線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基片，其中，該基片的整個表面具有一層按照同一方向有序排列的磁性納米線；或者， 該基片的表面具有兩層及以上的磁性納米線，每一層的磁性納米線按照同一方向有序排列，不同層的磁性納米線按照不同的方向排列；或者， 該基片的表面具有分塊陣列有序排列的磁性納米線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基片，其中，所述磁性納米線為Ni基納米線，優(yōu)選的，所述Ni基納米線包括Ni納米線、Ni/ (金屬或金屬氧化物)/Ni復(fù)合納米線或N1納米線；其中，所述金屬包括N1、Au、Cu中的一種或兩種,所述金屬氧化物包括N1、ZnO、T12等中的一種或兩種，不限于所列出的幾種材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基片，其中，每一層中、與納米線垂直的方向上所述磁性納米線的分布密度為1-5根/μ m。
5.—種權(quán)利要求1-4任一項所述的表面排列有磁性納米線的基片的制備方法,其包括將磁性納米線分散于分散溶液中，然后采用磁場使磁性納米線形成有序排列，并沉積于基片表面的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其中，該方法包括以下步驟: 將磁性納米線分散于乙醇溶液中，將基片放入該分散有磁性納米線的乙醇溶液中，然后將該乙醇溶液置于均勻磁場中進(jìn)行加熱靜置或室溫放置； 待乙醇溶液揮發(fā)完后，取出基片，清洗基片表面，得到整個表面具有一層按照同一方向有序排列的磁性納米線的基片； 或者， 將磁性納米線分散于乙醇溶液中，將基片放入該分散有磁性納米線的乙醇溶液中，然后將該乙醇溶液置于均勻磁場中進(jìn)行加熱靜置或室溫放置； 待乙醇溶液揮發(fā)完后，取出基片，清洗基片表面，得到整個表面具有一層按照同一方向有序排列的磁性納米線的基片，然后將該基片再次放入分散有磁性納米線的乙醇溶液中，然后將該乙醇溶液置于不同磁場方向的均勻磁場中重復(fù)進(jìn)行加熱靜置或室溫放置、乙醇溶液揮發(fā)、清洗基片表面的步驟，直到得到表面具有兩層以上的磁性納米線的基片； 或者， 將磁性納米線分散于乙醇溶液中，將基片放入該分散有磁性納米線的乙醇溶液中，然后將該乙醇溶液置于均勻磁場中進(jìn)行加熱靜置或室溫放置； 待乙醇溶液揮發(fā)完后，取出基片，清洗基片表面，得到整個表面具有一層按照同一方向有序排列的磁性納米線的基片，然后在該基片的表面涂上光刻膠，利用掩膜技術(shù)，將基片表面的光刻膠部分曝光，使基片表面的光刻膠分塊、裸露出部分基片表面的納米線；將裸露出的納米線超聲清洗干凈；清洗去除基片表面剩余部分的光刻膠，得到表面具有分塊陣列有序排列的磁性納米線的基片； 或者， 將磁性納米線分散于乙醇溶液中，將基片放入該分散有磁性納米線的乙醇溶液中，然后將該乙醇溶液置于均勻磁場中進(jìn)行加熱靜置或室溫放置； 待乙醇溶液揮發(fā)完后，取出基片，清洗基片表面，在基片表面整體涂上光刻膠，利用掩膜技術(shù)使基片表面的光刻膠部分曝光，曝光基片的部分區(qū)域，裸露出該區(qū)域的納米線，超聲處理將露出的納米線清洗干凈； 將該清洗后的基片再次放入分散有相同或不同種類的磁性納米線的乙醇溶液中，然后將該乙醇溶液置于不同磁場方向的均勻磁場中重復(fù)進(jìn)行加熱靜置或室溫放置； 待乙醇溶液揮發(fā)干后，取出基片，清洗基片表面；將該基片放入丙酮溶液中去除基片表面未曝光部分殘留的光刻膠，得到表面具有分塊陣列、相同或不相同種類磁性納米線、不同排列方向的納米線的基片。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的制備方法，其中，該制備方法還包括以下步驟: 在模板中附著生長得到磁性納米線； 將附著生長有磁性納米線的模板放入NaOH溶液中浸泡溶解，釋放得到磁性納米線，優(yōu)選地，所述NaOH溶液的濃度為lmol/L-5mol/L，浸泡溶解的時間為5min_20min ； 將磁性納米線用磁鐵吸住并進(jìn)行清洗。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7任一項所述的制備方法，其中，所述磁性納米線是采用電化學(xué)沉積、溶膠-凝膠或者電泳沉積在背面鍍有金屬膜的陽極氧化鋁模板中生長得到的磁性納米線；優(yōu)選地，所述陽極氧化鋁模板上的孔的孔徑為200nm，長度為50 μ m。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其中，所述電化學(xué)沉積包括以下步驟: 向含有NiSO4.6H20和H3BO3的反應(yīng)溶液中加入稀硫酸，將pH值調(diào)節(jié)至3，在所述反應(yīng)溶液中，NiSO4.6H20和H3BO3的摩爾濃度均為0.lmol/L-lmol/L ； 將模板置于反應(yīng)溶液中，以4mA/cm2-10mA/cm2的恒流電流進(jìn)行2min的反應(yīng)，接著將電流密度減半，以2mA/cm2-5mA/cm2的恒流電流進(jìn)行30min_3h的反應(yīng),得到磁性納米線。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其中，該方法還包括在用NaOH溶液溶解前，對附著生長有磁性納米線的模板用王水進(jìn)行浸泡，去除金屬膜的步驟，浸泡的時間為5min_10mino
【文檔編號】H01L21/02GK104183630SQ201410235930
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】相文峰, 賀卓, 董佳麗, 岳義, 趙昆 申請人:中國石油大學(xué)(北京)