一种纳米线阵列的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种微结构的制备方法，尤其涉及一种大面积制备纳米线阵列的方 法。
【背景技术】
[0002] 纳米线阵列W其出色的物理和电子学性质在纳米研究领域受到广泛的亲睐。但纳 米线阵列的制备方法较为复杂，通常涉及到电子束刻蚀或者相配合的分子束外延生长等。 送些方法均需要大型的设备和仪器，工艺较复杂，时间较长，并且尺寸难W做到纳米级尺 寸。进一步，采用上述方法难W实现纳米线阵列的大面积制备。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，确有必要提供一种既工艺简单又可W大面积制备纳米线阵列的方法。
[0004] -种纳米线阵列的制备方法，该方法包括；提供一基板；提供一具有多个微孔的 碳纳米管复合结构，该碳纳米管复合结构包括一碳纳米管结构W及一包覆于该碳纳米管结 构表面的预制层，且该碳纳米管结构包括多个有序排列且交叉设置的碳纳米管从而形成多 个微孔；将所述碳纳米管复合结构设置于所述基板的一表面，从而使的所述基板的表面部 分暴露；W该碳纳米管复合结构为掩膜干法刻蚀所述基板，从而的到一具有图案化的凸起 的基板，且该图案化的凸起包括多个交叉设置的凸条；去除所述碳纳米管复合结构，使该图 案化的凸起暴露；在所述图案化的凸起的表面形成一光刻胶层，W将该图案化的凸起覆盖； 去除所述光刻胶层并在所述图案化的凸起的多个凸条的交叉处形成部分残留的光刻胶；W 及W该残留的光刻胶为掩膜干法刻蚀所述基板。
[0005] -种纳米线阵列的制备方法，该方法包括：提供一基板，并在所述基板的一表面预 先形成一过渡层；在所述过渡层表面设置一具有多个微孔的碳纳米管复合结构，从而使的 所述过渡层部分暴露，该碳纳米管复合结构包括一碳纳米管结构W及一包覆于该碳纳米管 结构表面的预制层，且该碳纳米管结构包括多个有序排列且交叉设置的碳纳米管从而形成 多个微孔；W该碳纳米管复合结构为掩膜干法刻蚀所述过渡层，从而在所述基板的表面形 成一图案化的过渡层；去除所述碳纳米管复合结构，使该图案化的过渡层暴露；W该图案 化的过渡层为掩膜干法刻蚀所述基板，从而的到一具有图案化的凸起的基板，该图案化的 凸起包括多个交叉设置的凸条；去除所述图案化的过渡层，使该图案化的凸起暴露；在所 述图案化的凸起表面形成一光刻胶层，W将该图案化的凸起覆盖；去除所述光刻胶层并在 所述图案化的凸起的多个凸条的交叉处形成部分残留的光刻胶；W及W该残留的光刻胶为 掩膜干法刻蚀所述基板。
[0006] 相较于现有技术，本发明提供的纳米线阵列的制备方法，采用碳纳米管复合结构 作为掩膜，且与干法刻蚀工艺相结合，该方法工艺简单，可W大面积制备垂直于基板的纳米 线阵列。
【附图说明】
[0007] 图1为本发明第一实施例提供的纳米线阵列的制备方法的流程图。
[000引图2图1的碳纳米管复合结构的沿线II-II的截面图。
[0009] 图3为本发明采用的碳纳米管拉膜的扫描电镜照片。
[0010] 图4为本发明采用的非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。
[0011] 图5为本发明采用的扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。
[0012] 图6为本发明第一实施例提供的碳纳米管复合结构的扫描电镜照片。
[0013] 图7为本发明第一实施例制备的图案化的凸起的扫描电镜照片。
[0014] 图8-9为本发明第一实施例制备的纳米线阵列的扫描电镜照片。
[0015] 图10为本发明第二实施例提供的纳米线阵列的制备方法的流程图。
[0016] 图11-12为本发明第二实施例制备的纳米线阵列的扫描电镜照片。
[0017] 主要元件符号说明
如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本发明。
【具体实施方式】
[0018] 下面将结合附图及具体实施例，对本发明提供的大面积制备纳米线阵列的方法作 进一步的详细说明。
[0019] 请参阅图1 W及图2,本发明实施例提供一种大面积制备纳米线阵列105的方法， 其包括W下步骤： 步骤S10,提供一基板100; 步骤S20,提供一具有多个微孔116的碳纳米管复合结构110,该碳纳米管复合结构110 包括一碳纳米管结构112 W及一包覆于该碳纳米管结构112表面的预制层114,且该碳纳米 管结构112包括多个交叉设置的碳纳米管； 步骤S30,将所述碳纳米管复合结构110设置于所述基板100的一表面101，从而使的 所述基板100的表面101部分暴露； 步骤S40, W该碳纳米管复合结构110为掩膜干法刻蚀所述基板100,从而的到一具有 图案化的凸起103的基板100,且该图案化的凸起103包括多个交叉设置的凸条； 步骤S50,去除所述碳纳米管复合结构110,使该图案化的凸起103暴露； 步骤S60,在所述图案化的凸起103的表面形成一光刻胶层120, W将该图案化的凸起 103覆盖； 步骤S70,去除所述光刻胶层120并在所述图案化的凸起103的多个凸条的交叉处形成 部分残留的光刻胶122 及 步骤S80, W该残留的光刻胶122为掩膜干法刻蚀所述基板100。
[0020] 在所述步骤SlO中，所述基板100的材料不限，可为二氧化娃、氮化娃等材料形成 的绝缘基板、金、铅、媒、館、铜等材料形成的金属基板或者娃、氮化嫁、神化嫁等材料形成的 半导体基板，只要所述基板100在后续的刻蚀过程中，可被刻蚀即可。所述基板100的尺寸 和厚度可W根据需要选择。本实施例中，所述基板100为一厚度为300微米的氮化嫁。
[0021] 在所述步骤S20中，所述碳纳米管结构112包括多个有序排列且交叉设置的碳纳 米管从而形成多个微孔，所述预制层114包覆于该多个碳纳米管的表面。优选地，所述预制 层114包覆于每个碳纳米管的整个表面。所述多个碳纳米管通过范德华力紧密连接从而使 该碳纳米管结构112及碳纳米管复合结构110形成一自支撑结构。所谓自支撑结构是指该 结构可W无需一基底而保持一特定的膜状结构。因而，所述碳纳米管复合结构110具有自 支撑性而可部分悬空设置。所述碳纳米管包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米 管中的一种或多种。所述碳纳米管平行于所述碳纳米管结构112的表面。所述单壁碳纳米 管的直径为0. 5纳米~10纳米，双壁碳纳米管的直径为1. 0纳米~15纳米，多壁碳纳米管的 直径为1.5纳米~50纳米。所述碳纳米管的长度大于50微米。优选地，该碳纳米管的长度 为200微米~900微米。
[0022] 所述碳纳米管结构112包括至少一碳纳米管膜、至少一碳纳米管线或其组合。所 述碳纳米管膜包括多个均匀分布的碳纳米管。该碳纳米管膜中的多个碳纳米管沿一个方向 延伸，该多个碳纳米管组成多个碳纳米管束，所述碳纳米管的延伸方向平行于所述碳纳米 管膜的表面。具体地，该碳纳米管膜可包括一碳纳米管拉膜。该碳纳米管线可W为一非扭 转的碳纳米管线或扭转的碳纳米管线。当所述碳纳米管结构112包括多个碳纳米管线时， 该多个碳纳米管线相互平行间隔且呈一定角度交叉排列而形成一层状的碳纳米管结构。该 层状的碳纳米管结构包括多个微孔，该微孔为一贯穿该层状的碳纳米管结构的厚度方向的 通孔。该微孔的尺寸为1纳米~0.5微米。
[0023] 请参阅图3,具体地，该碳纳米管拉膜包括多个连续且定向排列的碳纳米管束。该 多个碳纳米管束通过范德华力首尾相连。每一碳纳米管束包括多个相互平行的碳纳米管， 该多个相互平行的碳纳米管通过范德华力紧密结合。该碳纳米管束的直径为10纳米~200 纳米，优选的，10纳米~100纳米。该碳纳米管拉膜中的碳纳米管沿同一方向择优取向排列。 所述碳纳米管拉膜包括多个微孔。该微孔为一贯穿该层状的碳纳米管结构的厚度方向的通 孔。该微孔可为孔隙和/或间隙。当所述碳纳米管结构112仅包括单层碳纳米管拉膜时， 该碳纳米管拉膜中相邻的碳纳米管片段之间具有间隙，其中，该间隙的尺寸为1纳米~0. 5 微米。可W理解，在由多层碳纳米管拉膜组成的碳纳米管结构112中，相邻两个碳纳米管拉 膜中的碳纳米管的排列方向有一夹角a,且0° < a《90°，从而使相邻两层碳纳米管拉 膜中的碳纳米管相互交叉组成一网状结构，该网状结构包括多个孔隙，该多个孔隙均匀且 规则分布于碳纳米管结构112中，其中，该孔隙直径为1纳米~0. 5微米。所述碳纳米管拉 膜的厚度为0.0 l微米~100微米。所述碳纳米管拉膜可W通过拉取一碳纳米管阵列直接获 得。所述碳纳米管拉膜的结构及其制备方法请参见范守善等人于2007年2月9日申请的， 于2010年5月26日公告的第CN101239712B号中国公告