基于直接胶体晶体刻蚀技术的高度有序纳米硅阵列的尺寸及形貌控制

以自组装单层胶体小球阵列为掩模，采用直接胶体晶体刻蚀技术在硅表面制备二维有序尺寸可控的纳米结构.在样品制备过程中，首先通过自组装法在硅表面制备了直径200nm的单层聚苯乙烯(PS)胶体小球的二维有序阵列；然后对样品直接进行反应离子刻蚀(RIE)，以氧气为气源，利用氧等离子体对聚苯乙烯小球和对硅的选择性刻蚀作用，通过改变刻蚀时间，制备出不同尺寸的PS胶体小球的有序单层阵列；接着以此二维PS胶体单层膜为掩模，以四氟化碳为气源对样品进行刻蚀；最后去除胶体球后得到二维有序的硅柱阵列.SEM和AFM的测量结果表明：改变氧等离子体对胶体球的刻蚀时间和四氟化碳对硅的刻蚀时间，可以控制硅柱的尺寸以及形貌，而硅柱阵列的周期取决于原始胶体球的直径. 关键词： 胶体晶体刻蚀 纳米硅柱阵列     

氧等离子体处理对GaAs表面单层自组装SiO2纳米球薄膜的影响

二维纳米阵列结构因其重要的光学性能被广泛应用于各类光电子器件。本文对自组装单层SiO2纳米球掩模刻蚀法制备GaAs纳米柱二维阵列结构的关键工艺技术进行了研究。采用旋涂法在GaAs表面制备自组装单层SiO2纳米球,重点研究了GaAs表面氧等离子体亲水处理工艺对纳米球排列特性的影响,获得最佳工艺条件为功率配比100 W+80 W、腔室压力4 Pa、氧气流量20 mL/min、处理时间1200 s,并最终得到排列紧密的大面积单层纳米球薄膜。以单层纳米球为掩模,采用感应耦合等离子体刻蚀技术在GaAs表面制备了纳米柱阵列并测试了其表面光反射谱。测试结果表明,GaAs纳米柱阵列在特定波段的反射率降低至5%,远低于表面无纳米结构的薄膜材料表面高达40%的光反射。分析表明纳米柱可以激发米氏散射共振效应,从而有效降低反射率并提升光吸收。     

一种简单高效的制备硅纳米孔阵结构的方法

本文介绍了一种简单高效的制备硅纳米孔阵结构的方法. 利用激光干涉光刻技术, 结合干法和湿法刻蚀工艺, 直接将光刻胶点阵刻蚀为硅纳米孔阵结构, 省去了图形反转工艺中的金属蒸镀和光刻胶剥离等必要步骤, 在2英寸的硅 (001) 衬底上制备了高度有序的二维纳米孔阵结构. 利用干法刻蚀产生的氟碳有机聚合物作为湿法刻蚀的掩膜, 以及在干法刻蚀时对样品进行轻微的过刻蚀, 使SiO₂点阵图形下形成一层很薄的硅台面, 是本方法的两个关键工艺步骤. 扫描电子显微镜图片结果表明制备的孔阵图形大小均匀, 尺寸可控, 孔阵周期为450 nm, 方孔大小为200–280 nm. 关键词： 激光干涉光刻 纳米阵列 刻蚀 氟碳有机聚合物     

铬过渡层对纳米球刻蚀法制备二维银纳米结构的影响

研究了铬过渡层对纳米球刻蚀法制备二维银纳米点阵结构的影响。首先利用自组装的方法在玻璃基底上制备出单层排列的聚苯乙烯纳米球阵列,然后使用物理气相沉积的方法在二维聚苯乙烯纳米球阵列上沉积一层铬层作过渡层和银层,最后将玻璃基底在乙醇溶液中超声移除聚苯乙烯纳米球,得到二维的银纳米点阵。实验发现,随着铬过渡层厚度的增加,制得的二维银纳米点阵阵列趋于完整,单个的银纳米颗粒由椭圆状转变为三角形形状。实验中测量了所得到的二维银纳米结构的吸收光谱。     

有序金纳米颗粒阵列的制备及光吸收特性研究

采用纳米球刻蚀技术中漂移法在玻璃基片上制备较大 面积不同直径的聚苯乙烯小球掩模板, 采用磁控溅射技术在掩模板上沉积不同厚度的金薄膜, 去除聚苯乙烯小球后, 通过扫描电子显微镜观察到周期排列的三角状金纳米颗粒点阵. 通过紫外-可见分光光度计测试所制备样品的光吸收特性, 发现表面等离子体共振峰随粒径增大发生红移, 随金纳米颗粒高度增加发生蓝移. 基于Mie理论, 利用Matlab软件编程对不同粒径的金阵列光吸收特性进行理论模拟, 并与实验结果进行对比. 关键词： 纳米球刻蚀 金纳米颗粒阵列 表面等离子体共振     

电阻热蒸发镀膜与电子束蒸发镀膜对纳米球刻蚀方法制备二维银纳米阵列结构的影响

在使用纳米球刻蚀法制备二维银纳米点阵的过程中,使用不同的镀膜方法在同样的模板上得到了不同形貌的银纳米阵列结构.使用电阻热蒸发镀膜方法获得了六角排列的银纳米三角形阵列结构,使用电子束蒸发镀膜方法则获得了六角排列的银纳米环阵列结构.研究表明,沉积纳米粒子的粒径、表面纳米曲率效应和热能是形成不同结构形貌的纳米阵列结构的关键因素. 关键词： 银纳米阵列 电阻热蒸发 电子束蒸发 纳米球刻蚀     

有序ZnO纳米阵列的制备及其光学特性

纳米球刻蚀技术和磁控溅射方法在普通玻璃衬底上制备有序氧化锌(ZnO)纳米阵列。利用扫描电子显微镜对样品表面形貌进行了观测,并对样品进行荧光(PL)光谱测试。结果表明,相比于普通ZnO薄膜,ZnO纳米阵列的有序结构可以提高在紫外区域的发光性能,减少蓝绿光的发射缺陷。研究了不同ZnO纳米阵列粒径大小和不同ZnO纳米阵列的厚度对其光学性质的影响。溅射时间30min的有序ZnO纳米阵列样品的质量和结晶状态较好,随着聚苯乙烯(PS)纳米球粒径的减小,样品吸收峰和荧光光谱均发生"蓝移"。     

Au诱导形成有序Si纳米孔阵列及其应用

以自组装聚苯乙烯小球(PS)单层膜为掩膜,利用Au对Si表面的催化氧化作用以及KOH溶液对单晶Si的各向异性腐蚀特性,在Si(100)面上制备了一系列尺寸小于100 nm有序可控的Si纳米孔阵列.扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)等的测试结果显示:当PS小球溶液与甲醇溶液的体积比为9:11时,可形成大面积无缺陷的单层膜;但当体积比过大时,会导致类似双层膜结构的形成;而当体积比过小时,会诱导形成点缺陷和线缺陷.对PS小球及溅射Au处理过的Si晶片进行KOH溶液腐蚀,随着腐蚀时间变长,纳米孔的横向尺寸和深度增大,其形貌由圆形逐渐变为倒金字塔型,当腐蚀时间超过10 min,纳米孔阵列的有序性遭到破坏.采用离子束溅射技术在倒金字塔型纳米孔衬底上获得了有序Ge/Si纳米岛,而在圆形纳米孔衬底上获得了有序Ge/Si纳米环.进一步对有序Ge/Si纳米岛及纳米环的形成机理进行了解释.     

多层金属纳米点阵的制备及其光学性质的研究

采用纳米球刻蚀法结合热蒸发技术制备了银和氧化硅交替层叠的纳米颗粒阵列. 扫描隧道显微镜测量结果表明, 该纳米阵列呈锥形多层结构. 分光光度计测量样品表明, 该纳米阵列在近红外波段存在明显的透射谷, 该透射谷来源于金属纳米颗粒局域等离激元的激发, 随着金属/介质层数的增多, 透射谷的位置向短波方向移动. 利用HFSS软件对该纳米阵列进行了仿真, 并分析了透射谷蓝移的原因. 关键词： 纳米球刻蚀技术 金属/介质纳米颗粒 表面等离子激元     

激光干涉结晶技术制备二维有序分布纳米硅阵列

利用结合移相光栅掩模 (PSGM) 的激光结晶技术在超薄a-SiN_x/a-Si:H/ a-SiN _x三明治结构样品中制备出二维有序分布的纳米硅阵列.原始样品是用等离子体 增强化学气相淀积法生长.a-Si:H层厚为10nm，a-SiN_x 为50nm，衬底材料为SiO ₂/Si或 熔凝石英.原子力显微镜、剖面透射电子显微镜、高分辨透射电子显微镜对样品表面形貌和 微结构的观测结果表明，采用该方法可以在原始淀积的a-Si:H层中得到位置可控的晶化区域 ：每个晶化区域直径约250nm，具有同PSGM一致的2μm周期；晶化区域内形成的纳米硅 颗粒尺寸接近原始淀积的a-Si:H层厚，且晶粒的择优取向为<111>. 关键词： 纳米硅 激光结晶 定域晶化 移相光栅     

Fabrication of large-scale periodic silicon nanopillar arrays for 2D nanomold using modified nanosphere lithography

We present a fabrication procedure that can form large-scale periodic silicon nanopillar arrays for 2D nanomold which determines the feature size of nanoimprint lithography, using modified nanosphere lithography. The size of silicon nanopillars can be easily controlled by an etching and oxidation process. The period and density of nanopillar arrays are determined by the initial diameter of polystyrene (PS) spheres. In our experiment, the smallest nanopillar has a full width half maximum (FWHM) of approximately 50 nm, and the density of silicon pillar is ∼10⁹/cm². Using this approach, it is possible to fabricate 2D nanoimprint lithography mask with 50 nm resolution.     

Effect of chromium interlayer deposition on periodic silver nanoparticle array structure fabricated by nanosphere lithography

Effect of chromium interlayer deposition on 2-dimensional, periodic silver nanoparticle array structure was systematically investigated. The silver nanoparticle array was fabricated by nanosphere lithography with assembled polystyrene nanospheres being as a deposition mask. The chromium interlayer was deposited by thermal evaporation either on the nanosphere mask or directly on the silicon substrate. The structures of the achieved silver nanoparticle arrays were characterized by scanning electron microscope and were compared with that of silver nanoparticle array without the interlayer. With analysis of the anomalies among the structures the critical role of the interlayer in the periodic nanoparticle array fabrication was revealed.     

Pulsed-laser deposition and characterization of ZnO nanowires with regular lateral arrangement

We report on the high-pressure pulsed-laser deposition growth of periodic arrays of free-standing single zinc oxide nanowires with uniform hexagonal arrangement and cross-section with thickness of less than 100 nm. In order to achieve the wire alignment, we prepared an ordered array of catalytic gold seed particles by a nanosphere lithography mask transfer technique using monodisperse spherical polystyrol nanoparticles. These templates were investigated by scanning electron microscopy and atomic force microscopy prior to nanowire growth. X-ray diffraction revealed the epitaxial relationships between the nanostructures and the a-plane sapphire substrate and excellent crystal quality. The optical properties of the ZnO nanowire arrays were measured by cathodoluminescence. PACS 61.82.Rx; 81.05.-t; 81.05.Dz; 81.10.-h     

Comparative research on the optical properties of three surface patterning ZnO ordered arrays

We fabricate three surface patterning zinc oxide(ZnO) ordered arrays on glass substrates by using nanosphere lithography technique and dc magnetron sputtering technique. The crescent, tube and honeycomb surface morphologies of the samples are observed by scanning electron microscopy. The transmittance, fluorescence and confocal Raman spectra of the sample are measured. Obviously, when the angle between the plume and the substrate is 90?, the honeycomb arrays have a better transmission. Additionally, the PL intensity of honeycomb arrays is superior. With the increasing of the angle between the substrate and the sputtering plume, the fluorescence peak shows blue shift. The Raman peak located at438 cm-1belongs to ZnO E2(high) mode, which corresponds to the characteristic band of the hexagonal wurtzite phase.The tube arrays have the best Raman spectrum intensity.     

Top-gathering pillar array of hybrid organic–inorganic material by means of self-organization

Two-dimensional (2D) pillar arrays with submicrometer to micrometer repetitions have been fabricated from hybrid organic–inorganic material by mask lithography or multi-beam interference lithography. The type of array structure depends on structural parameters such as the pillar height, diameter and distance between neighboring pillars. Two kinds of periodic arrays, 2D arrays and ‘top-gathering’ arrays, can be obtained by controlling the structural parameters. In the top-gathering arrays, the pillars are gathered at the top by means of self-organization, and ‘top-gathering’ units composed of four pillars can be formed. PACS 68.35.Gy; 81.20.Fw; 82.50.-m     

铬过渡层位置及金属沉积角度对纳米球刻蚀法制备二维银纳米点阵结构的影响

利用纳米球刻蚀法制备了二维六角密排三角形银纳米阵列, 通过加入铬过渡层并改变其位置和改变金属沉积角度, 研究它们对点阵结构的影响. 实验发现, 加入铬过渡层所形成的银纳米点阵结构较无铬层有很大改善, 三角形角部更加尖锐, 更能满足传感器对信号检测的要求. 同时, 该过渡层应蒸镀在模板球排列之后, 才能获取更大面积的二维银纳米点阵结构. 在沉积角度对制备二维银纳米点阵的实验中, 基片没有旋转, 采用垂直镀膜方式更容易得到结构完整、结合较牢固、且面积较大、角部尖锐的二维银纳米点阵. 吸收光谱测量进一步验证了铬过渡层对二维银纳米点阵形貌结构的改善作用. 这些为下一步的生物修饰以及生物化学传感器的制备提供了先决条件.