本發(fā)明屬于納米結(jié)構(gòu)制備，特別涉及一種形狀規(guī)則納米圓孔陣列結(jié)構(gòu)及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展，納米圓孔陣列作為一種重要的結(jié)構(gòu)形式，已廣泛應用于微電子學、光學、光電子學、傳感器技術(shù)、生物醫(yī)學、表面增強拉曼光譜、微流控芯片、太陽能電池等領(lǐng)域。納米圓孔陣列不僅能夠調(diào)控光、熱、電子等性質(zhì)，還能在傳感、數(shù)據(jù)存儲和信息處理等方面提供巨大的應用潛力；進一步解釋性地，通過精確設計孔的尺寸、間距和排列方式，納米圓孔陣列能夠?qū)崿F(xiàn)對光、電子、分子等的精確控制，極大地拓展了其在科學研究和工業(yè)應用中的潛力。
2、納米圓孔陣列的制備是納米技術(shù)中的一個重要研究方向，現(xiàn)有的制備方法主要包括光刻技術(shù)、納米壓印、模板法等；其中，光刻技術(shù)（如電子束光刻）能夠在納米尺度上定義精細的圖案，但存在耗時長、大面積均勻陣列制備困難、成本高的不足；激光刻蝕的精度較低，難以控制孔的尺寸和間距，特別是在高密度孔陣列的制備上存在較大挑戰(zhàn)；模板法簡單經(jīng)濟，但如何制備形狀規(guī)則、一致性高、尺寸可控的圓孔陣列存在困難。
3、綜上，對于形狀規(guī)則、一致性高、排列均勻、尺寸可控、大面積低成本的納米圓孔陣列的制備，尚缺乏有效方法，亟需研發(fā)一種新的制備方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種形狀規(guī)則納米圓孔陣列結(jié)構(gòu)及其制備方法，以解決上述存在的一個或多個技術(shù)問題。本發(fā)明公開的技術(shù)方案，可以大面積低成本地制備形狀規(guī)則納米圓孔陣列結(jié)構(gòu)，具有較強的通用性，制備的納米圓孔陣列具有形狀規(guī)則、一致性高、排列均勻、尺寸可控的特點。
2、為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
3、本發(fā)明第一方面，提供一種形狀規(guī)則納米圓孔陣列結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟：
4、利用lb膜法，在選中的目標襯底上制備出聚苯乙烯納米微球組成的二維膠體晶體；
5、在制備獲得的二維膠體晶體上，通過icp刻蝕法進行可控干法刻蝕，獲得目標尺寸的微球陣列；
6、采用真空蒸發(fā)鍍膜方法，在目標尺寸的微球陣列以及襯底表面上沉積選中的目標材料，獲得目標材料可控包覆的微球陣列與襯底表面；
7、基于目標材料可控包覆的微球陣列與襯底表面進行微球剝離，獲得目標尺寸的形狀規(guī)則納米圓孔陣列結(jié)構(gòu)。
8、本發(fā)明制備方法的進一步改進在于，
9、所述在制備獲得的二維膠體晶體上，通過icp刻蝕法進行可控干法刻蝕，獲得目標尺寸的微球陣列的步驟中，
10、通過調(diào)控icp刻蝕法中的工藝參數(shù)來控制微球尺寸；其中，工藝參數(shù)包括刻蝕氣體、icp功率、射頻功率、刻蝕氣體流速、刻蝕氣壓和刻蝕時間。
11、本發(fā)明制備方法的進一步改進在于，
12、所述通過調(diào)控icp刻蝕法中的工藝參數(shù)來控制微球尺寸的步驟中，刻蝕氣體為o2，icp功率為50~400?w，射頻功率為10~100?w，o2流速為10~50?sccm，刻蝕氣壓為10~50mtorr。
13、本發(fā)明制備方法的進一步改進在于，
14、所述采用真空蒸發(fā)鍍膜方法，在目標尺寸的微球陣列以及襯底表面上沉積選中的目標材料，獲得目標材料可控包覆的微球陣列與襯底表面的步驟中，
15、通過調(diào)控真空蒸發(fā)鍍膜方法中的工藝參數(shù)來可控包覆微球陣列與襯底表面；其中，工藝參數(shù)包括氣壓、沉積速率、襯底溫度和沉積時間。
16、本發(fā)明制備方法的進一步改進在于，
17、所述通過調(diào)控真空蒸發(fā)鍍膜方法中的工藝參數(shù)來可控包覆微球陣列與襯底表面的步驟中，氣壓為10-6~10-4torr，沉積速率為0.1~1?nm/s，襯底溫度為20~50?℃。
18、本發(fā)明制備方法的進一步改進在于，
19、所述目標襯底為硅、砷化鎵、氮化鎵、碳化硅、鍺、藍寶石、石英、氮化鋁、金剛石、鈮酸鋰或玻璃。
20、本發(fā)明制備方法的進一步改進在于，
21、所述目標材料為導體、半導體或絕緣體；其中，
22、所述導體為au、ag、cu、al、ti、cr、pt、ni、sn、w、mo或合金；
23、所述半導體為si、ge、gaas、gan、cds、cigs或inp；
24、所述絕緣體為al2o3、sio2、mgf2、tio2、si3n4或aln。
25、本發(fā)明第二方面，提供一種形狀規(guī)則納米圓孔陣列結(jié)構(gòu)，采用本發(fā)明第一方面中任一項所述的制備方法制備獲得。
26、本發(fā)明的進一步改進在于，形狀規(guī)則納米圓孔陣列結(jié)構(gòu)包括：目標襯底以及目標襯底上具有形狀規(guī)則納米圓孔陣列的薄膜。
27、本發(fā)明的進一步改進在于，所述形狀規(guī)則納米圓孔陣列中，d為原始納米微球直徑，d取值范圍為大于0且小于等于1000?nm；孔間距為d-d，d為納米圓孔的直徑，d小于d；孔厚度的取值范圍為大于0且小于h/2，h為刻蝕后微球高度。
28、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
29、本發(fā)明公開的制備方法中，利用lb（langmuir-blodgett）膜法進行二維膠體晶體制備，工藝可重復性優(yōu)秀，可在目標襯底上高效可控地制備出聚苯乙烯納米微球組成的高質(zhì)量二維膠體晶體，具有大面積均勻密排、高覆蓋率、低缺陷率的特點，為大面積且排列均勻的圓孔陣列制備提供前提，克服了現(xiàn)有傳統(tǒng)膠體晶體制備方法（如旋涂法、氣液界面自組裝后手動法獲?。┐嬖诘碾y以可重復制備、形成缺陷較多的不足；膠體晶體刻蝕工藝步驟中，采用icp（inductively?coupled?plasma?etching，電感耦合等離子體）刻蝕工藝，相較于其他刻蝕工藝方法，如氧等離子體去膠機刻蝕時存在微球聚集導致形成不均勻納米圓孔陣列的問題、反應離子刻蝕法則無法實現(xiàn)適當速率下的低損傷刻蝕，不利于控制刻蝕形貌而導致形狀不規(guī)則，一致性差，本發(fā)明通過調(diào)控icp刻蝕工藝參數(shù)，能夠精確控制微球尺寸，獲得目標尺寸的形狀規(guī)則、一致性高、排列均勻的微球陣列；在目標尺寸的微球陣列以及襯底表面上沉積選中的目標材料工藝步驟中，采用真空蒸發(fā)鍍膜技術(shù)，相較于其他沉積技術(shù)，如濺射鍍膜沉積時存在方向性差、無法剝離微球以及難以形成納米圓孔的問題，本發(fā)明利用真空蒸發(fā)鍍膜技術(shù)沉積目標材料，沉積方向性良好，對微球上表面半包覆，實現(xiàn)對微球及襯底表面的可控包覆，進而可獲得形狀規(guī)則且厚度可控的納米圓孔陣列結(jié)構(gòu)。總結(jié)性地，本發(fā)明技術(shù)方案充分結(jié)合三步工藝的優(yōu)勢，最終制備的納米圓孔陣列形狀規(guī)則、一致性高、排列均勻、尺寸可控，且可大面積低成本制備，克服了現(xiàn)有其他工藝方法制備時存在的高成本、形狀不規(guī)則、一致性差等問題，形成了一套高效、低成本的形狀規(guī)則納米圓孔陣列結(jié)構(gòu)制備方案。
1.一種形狀規(guī)則納米圓孔陣列結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種形狀規(guī)則納米圓孔陣列結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種形狀規(guī)則納米圓孔陣列結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種形狀規(guī)則納米圓孔陣列結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種形狀規(guī)則納米圓孔陣列結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種形狀規(guī)則納米圓孔陣列結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種形狀規(guī)則納米圓孔陣列結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，
8.一種形狀規(guī)則納米圓孔陣列結(jié)構(gòu)，其特征在于，采用權(quán)利要求1至7中任一項所述的制備方法制備獲得。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種形狀規(guī)則納米圓孔陣列結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：目標襯底以及目標襯底上具有形狀規(guī)則納米圓孔陣列的薄膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種形狀規(guī)則納米圓孔陣列結(jié)構(gòu)，其特征在于，