一种用于多种衬底表面制备纳米颗粒图案的方法与流程

本发明属于纳米颗粒图案化技术领域，具体涉及一种用于多种衬底表面制备纳米颗粒图案的方法。

背景技术：

纳米颗粒作为构筑精细结构和器件的基本材料单元，在光电器件等领域具有巨大的应用前景。因而纳米颗粒的精确组装与图案化组装成为纳米科技研究领域的一个热点。目前，常见的衬底表面纳米颗粒图案化方法主要有喷墨打印技术，化学自组装技术，表面化学图案诱导组装等。

这些方法都存在一定的不足：喷墨打印技术几乎可以在任意衬底上制备任意的纳米颗粒图案，但由于包含纳米颗粒的墨水与不同衬底表面的浸润性难以控制，会使纳米颗粒图案变形，从而影响纳米颗粒组装精度和分辨率；化学自组装技术方法简单，但组装过程受到热力学控制，只能制备少数几种简单的密集排列的纳米颗粒阵列图案。表面化学图案诱导组装技术则需要预先在衬底上用光刻等手段定义出表面化学图案，利用图案区域对特定纳米颗粒的定向锚定作用制备纳米颗粒图案，所以这种方法比较繁琐，对样品表面清洁度要求很高，且适用的纳米颗粒种类有限，纳米颗粒图案分辨率也不高。

技术实现要素：

鉴于以上情况，本发明的目的在于提供一种用于多种衬底表面制备纳米颗粒 图案的方法，该方法将纳米材料包括在压印胶里，其特点是工艺周期短，成本低，制备面积大，分辨率高，重复性好，可用于多种纳米颗粒的在不同衬底上的任意纳米图案制备。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种用于多种衬底表面制备纳米颗粒图案的方法，包括如下步骤：

步骤1)准备带有特定纳米图案的纳米压印模板；

步骤2)在衬底上均匀涂覆一层含有纳米颗粒的纳米压印胶；

步骤3)压印出与纳米压印模板对应的纳米图案；

步骤4)刻蚀掉压印胶残余层，得到独立的压印胶图案；

步骤5)部分去掉压印胶，得到纳米颗粒的图案。

所述的纳米压印模板为硅模板、金属模板、氧化硅模板、氮化硅模板、石英模板、硬质聚合物模板或柔性聚合物模板。

所述的纳米压印胶为包含纳米颗粒的可紫外固化的液态预聚体或热塑性聚合物。

所述的衬底为硅片，soi硅片，石英片，玻璃片，氮化硅片，氧化硅片或聚合物膜片。

所述的纳米颗粒是金属、金属合金、金属氧化物、无机非金属、半导体或聚合物纳米颗粒，粒径在1-5000纳米之间。

所述的步骤3)的压印为热纳米压印、热固化纳米压印或紫外固化纳米压印。

所述的步骤4)的刻蚀掉压印胶残余层的方法为等离子刻蚀法、反应离子刻蚀法或离子束刻蚀法。

所述的步骤5)部分去掉压印胶的方法为氧气等离子体刻蚀法或采用合适的液态溶解去除。

本发明的有益效果如下：

本发明提供了一种用于多种衬底表面制备纳米颗粒图案的方法，与现有纳米颗粒图案化技术相比具有的有益效果是：本发明纳米压印技术得到纳米压印胶的纳米图案，再通过刻蚀和去胶工艺去掉纳米压印胶基体，在衬底上得到包裹在压印胶中的纳米颗粒的纳米图案。因此，根据压印模板纳米图案的不同，该制备方法可用于多种纳米颗粒的在不同衬底上的任意纳米图案制备。由于制备过程采用了纳米压印技术，所以该制备方法具有特点是工艺周期短，适用性强，成本低，制备面积大，分辨率高，重复性好的优点。

附图说明

图1为本发明的利用纳米压印技术在衬底表面制备纳米颗粒图案示意图。

其中，1衬底，2纳米压印胶，3纳米颗粒，4纳米压印模板。

图2为本发明的制备的金纳米颗粒阵列图案扫描电子显微镜图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明：

如图1至图2，一种用于多种衬底表面制备纳米颗粒图案的方法，包括如下步骤：

步骤1)准备带有特定纳米图案的纳米压印模板；

步骤2)在衬底上均匀涂覆一层含有纳米颗粒的纳米压印胶；

步骤3)压印出与纳米压印模板对应的纳米图案；

步骤4)刻蚀掉压印胶残余层，得到独立的压印胶图案；

步骤5)部分去掉压印胶，得到纳米颗粒的图案。

所述的纳米压印模板为硅模板、金属模板、氧化硅模板、氮化硅模板、石英模板、硬质聚合物模板或柔性聚合物模板。

所述的纳米压印胶为包含纳米颗粒的可紫外固化的液态预聚体或热塑性聚合物。

所述的衬底为硅片，soi硅片，石英片，玻璃片，氮化硅片，氧化硅片或聚合物膜片。

所述的纳米颗粒是金属、金属合金、金属氧化物、无机非金属、半导体或聚合物纳米颗粒，粒径在1-5000纳米之间。

所述的步骤3)的压印为热纳米压印、热固化纳米压印或紫外固化纳米压印。

所述的步骤4)的刻蚀掉压印胶残余层的方法为等离子刻蚀法、反应离子刻蚀法或离子束刻蚀法。

所述的步骤5)部分去掉压印胶的方法为氧气等离子体刻蚀法或采用合适的液态溶解去除。

以具体的某种金纳米颗粒阵列图案制备为例介绍制备方法。其制备步骤如下：

(1)准备表面带有周期性纳米阵列图案的石英紫外纳米压印模板。

(2)在硅片衬底上均匀涂覆一层含有金纳米颗粒的紫外纳米压印胶。

(3)利用紫外固化纳米压印得到固化的紫外纳米压印胶的纳米图案。

(4)利用反应离子刻蚀刻蚀掉压印胶残余层，得到独立的压印胶图案。

(5)利用氧气等离子体刻蚀去掉压印胶中的有机材料部分，得到金纳米颗粒的周期性阵列图案(如图2)。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容已经全部记载在权利要求书中。

技术特征：

技术总结
一种用于多种衬底表面制备纳米颗粒图案的方法，包括如下步骤：(1)准备带有特定纳米图案的纳米压印模板；(2)在衬底上均匀涂覆一层含有纳米颗粒的纳米压印胶；(3)压印出与模板对应的纳米图案；(4)刻蚀掉压印胶残余层，得到独立的压印胶图案；(5)部分去掉压印胶，得到纳米颗粒的图案。本发明方法可应用于多种纳米颗粒的任意纳米图案的制备，且该方法制备分辨率高，工艺简单，能高效率，低成本大面积地在多种衬底上制备纳米颗粒图案，能够很好的满足实际需求。

技术研发人员：边捷
受保护的技术使用者：边捷
技术研发日：2016.04.01
技术公布日：2017.07.25