一种基于聚多巴胺的制备图案化金属薄膜的方法及其产品的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电气元件领域，具体涉及一种基于聚多巴胺的制备图案化金属薄膜的方法，还涉及由该方法制得的图案化金属薄膜。
【背景技术】
[0002]图案化的金属薄膜在各种新型便携式电子器件中作为电极、触点或连接线有着重要作用。传统微电子工业中通常采用光刻加磁控溅射来制备图案化的金属薄膜，这一方法精度高，但费用高昂、周期冗长，且需要大型设备支持，更关键的是这一方法只适用与少数几种无机硬质基体材料如硅片、玻璃、石英等；另外一种常用的方法是基于打印的技术，但这类技术也需要对基体的表面进行处理，以保证打印金属和基体的附着强度和稳定性，很多时候还需要对打印后的基体进行加热退火、化学还原、光照等后处理，以提高附着强度和金属薄膜的导电性。
[0003]因此急需一种普适、通用的制备图案化金属薄膜的方法，适用于任意固体材料表面，且可制备不同的图案化金属，如金、银、铜等。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种基于聚多巴胺的制备图案化金属薄膜的方法;本发明的目的之二在于提供由上述方法制得的图案化金属薄膜。
[0005]为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案:
[0006]1、一种基于聚多巴胺的制备图案化金属薄膜的方法，其原理示意图如图1所示，具体步骤如下:
[0007](I)聚多巴胺膜的制备:将洁净的基底浸没在pH 6?9、浓度为0.1?10mg/mL的多巴胺溶液中至基底表面形成聚多巴胺膜，取出用水冲洗后氮气吹干，得附有聚多巴胺膜的基底;
[0008](2)紫外氧化聚多巴胺:将步骤(I)所得附有聚多巴胺膜的基底上放置光掩膜，然后在紫外光强为10?35mW/cm2条件下照射3?15分钟，然后用双蒸水清洗，氮气吹干，得紫外氧化聚多巴胺的基底；
[0009](3)金属图案化:将紫外氧化聚多巴胺的基底上沉积金属离子，得图案化金属薄膜。
[0010]本发明中，基底可以为平面基底，也可以为曲面或多孔面基底，材质可以为任意材质，如载玻片、涤纶片、硅片、聚丙烯片、树叶或聚二甲基硅氧烷。因此，本发明为一种普适、通用的制备图案化金属薄膜的方法。
[0011 ]优选的，步骤(I)为将洁净的基底浸没在pH 6?9、浓度为0.1?10mg/mL的多巴胺溶液中1?30分钟，取出用水冲洗后，在pH 6?9、浓度为0.1?I Omg/mL的多巴胺溶液中重复浸若干次，取出用水冲洗后氮气吹干，得附有聚多巴胺膜的基底。
[0012]优选的，步骤(I)为将洁净的基底浸没在pH在8.5、多巴胺浓度为I?2mg/mL的溶液中7小时，取出后用水冲洗，氮气吹干，得附有聚多巴胺膜的基底。更优选的，多巴胺浓度为2mg/mL，常用pH=8.5的三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲溶液配制。
[0013]优选的，步骤(3)中，所述沉积的金属离子为金离子、银离子或铜离子。
[0014]更优选的，沉积金离子的方法为将紫外氧化聚多巴胺的基底插入0.01%HAuC14溶液与0.4mM盐酸羟胺溶液等体积混合的溶液中，18?25°C下反应3?30分钟，取出用双蒸水清洗，氮气吹干。
[0015]更优选的，沉积合银离子的方法为向1mM硝酸银溶液中滴加氨水，溶液变为淡棕色，继续滴加氨水直到溶液变为无色，然后向该体系加入等体积的3.33mM葡萄糖溶液，再将紫外氧化聚多巴胺的基底插入混合溶液中18?25°C下反应2?lOmin，取出用双蒸水清洗，
氮气吹干。
[0016]更优选的，沉积铜离子的方法为:配制含有50mM EDTA、50mM CuCl2和0.1M H3BO3的溶液，调节PH为7，再加入体积的浓度为0.1M的二甲基胺硼烷溶液得混合溶液，将紫外氧化的基底插入混合溶液中，40°C通氮气反应2小时，取出后用双蒸水清洗，氮气吹干，得铜图案化的薄膜。
[0017]2、由所述方法制得的图案化金属薄膜，优选的，所述金属为金、银或铜。
[0018]本发明的有益效果在于:本发明公开了一种基于聚多巴胺的制备图案化金属薄膜的方法，制备过程中将聚多巴胺作为中间层，利用聚多巴胺可以螯合多种金属离子，使金属离子在聚多巴胺处沉积，实现了多种金属在多种基底的图案化。同时利用紫外光能氧化破坏聚多巴胺，使其失去螯合金属离子的能力，在光掩膜的辅助下实现金属的图案化。由于聚多巴胺在所有固体表面有很强的吸附性，从而可以实现金属在几乎所有固体表面的生长，这种方法不局限在平面，还可以在曲面及多孔面上进行，有望在微电路、微阵列和生物检测方面得到应用。
【附图说明】
[0019]为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图:
[0020]图1为基于聚多巴胺的图案化金属薄膜制备原理示意图。
[0021]图2为紫外光照前后聚多巴胺的拉曼谱，其中1600波数附近的聚多巴胺膜的特征峰的消失证明了聚多巴胺的氧化。
[0022]图3为紫外光照前后聚多巴胺及沉积铜后的X射线衍射图谱。
[0023]图4为图案化铜薄膜的光学照片(A:涤纶(聚(对苯二甲酸乙二醇酯)，poly(ethylene terephthalate)) ;B:聚丙稀;C:娃片;D:玻璃;E:聚二甲基娃氧烧(PDMS) ;F:超滤膜;G:树叶)。
[0024]图5为以硅片为基底的图案化铜薄膜的不同放大倍数扫描电子显微镜照片和X-射线能谱仪的铜元素成像图(A，C，D为不同放大倍数扫描电子显微镜照片;B为X-射线能谱仪的铜元素成像图)。
[0025]图6为玻片为基体的图案化银薄膜的光学照片。
[0026]图7为硅片为基体的图案化银薄膜的不同放大倍数扫描电子显微镜照片和X-射线能谱仪的银元素成像图(A，C，D为不同放大倍数扫描电子显微镜照片;B为X-射线能谱仪的银元素成像图)。
[0027]图8为紫外光照前后聚多巴胺及沉积银后的X射线衍射图谱。
[0028]图9为图案化金薄膜的不同放大倍数扫描电子显微镜照片和X-射线能谱仪的金元素成像图(A，C，D为不同放大倍数扫描电子显微镜照片；B为X-射线能谱仪的金元素成像图)。
[0029]图10为紫外光照前后聚多巴胺及沉积金后的X射线衍射图谱。
【具体实施方式】
[0030]下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
[0031]实施例1、一种基于聚多巴胺的制备图案化金属薄膜的方法
[0032]一种基于聚多巴胺的制备图案化金属薄膜的方法，包括如下步骤:
[0033](I)聚多巴胺膜的制备:将洁净的基底浸没在新配制的PH8.5、浓度为2mg/mL的多巴胺溶液中至基底表面形成聚多巴胺膜，取出用水冲洗后氮气吹干，得附有聚多巴胺膜的基底;
[0034](2)紫外氧化聚多巴胺:将步骤(I)所得附有聚多巴胺膜的基底上放置光掩膜，然后在紫外光强为20mW/cm2条件下照射10分钟，然后用双蒸水清洗，氮气吹干，得紫外氧化聚多巴胺的基底；
[0035](3)金属图案化:将紫外氧化聚多巴胺的基底上沉积金属离子，得图案化金属薄膜。
[0036]为证明紫外光照可氧化聚多巴胺，检测聚多巴胺膜的基底紫外光照前后的拉曼谱，结果如图2所示。结果显示，紫外照射后1600波数附近的聚多巴胺膜的特征峰的消失，表明了聚多巴胺被紫外光照