场发射冷阴极微栅孔阵列制备技术

实现了一种采用聚苯乙烯纳米球自组装技术和微机械制造技术加工的场发射阴极用亚微米栅极微孔阵列。设计了一套完整的工艺实验方案,首先采用微球自组装技术获得了亚微米级金属网孔掩膜,然后通过反应离子刻蚀技术获得了亚微米栅极孔阵列,从而实现了集成度高、分布均匀的周期性亚微米孔洞阵列的制备,微孔集成度达到108cm-2。实验研究了氧气刻蚀聚苯乙烯微球的规律。采用金属掩膜,四氟化碳干法刻蚀二氧化硅,获得了深度为500 nm的微孔。实验结果证明该工艺方案是一种获得大面积、均匀分布、集成度高的场发射冷阴极栅孔阵列的有效方法。     

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     

花状纳米金结构阵列的工艺制备与拉曼增强研究（英文）

基于纳米球光刻技术制备了一种花状纳米金结构阵列,经过PS509nm球旋凃和ICP氧刻蚀,再通过镀金膜与高温退火工艺,纳米球阵列的表面被粗糙化,进而形成了一种鳞状的花状阵列。FDTD仿真结果表明,制备的这种阵列具备很高的电磁场增强特性,主要的增强集中于纳间隙的边缘处。以罗丹明6G染料为探针分子测试基底的拉曼效应,与金基底的拉曼信号相比,该纳米结构阵列拉曼增强效应明显,对罗丹明6G的检测极限达到了10-6 mol/L的水平。     

花状纳米金结构阵列的工艺制备与拉曼增强研究

基于纳米球光刻技术制备了一种花状纳米金结构阵列,经过PS509 nm球旋凃和ICP氧刻蚀,再通过镀金膜与高温退火工艺,纳米球阵列的表面被粗糙化,进而形成了一种鳞状的花状阵列 。FDTD仿真结果表明,制备的这种阵列具备很高的电磁场增强特性,主要的增强集中于纳间隙的边缘处。以罗丹明 6G染料为探针分子测试基底的拉曼效应,与金基底的拉曼信号相比,该纳米结构阵列拉曼增强效应明显,对罗丹明 6G的检测极限达到了10-6 mol/L的水平。     

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     

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     

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"。     

一种用于LSPR传感器的准正方型银纳米颗粒阵列制备

首先控制聚苯乙烯纳米球(PS球)乳液在基片上的干燥温度,采用自组装方法,使用单一粒径的PS球制备出单层的PS球亚稳态正方排列结构模板。然后,在模板上通过磁控溅射法沉积一层银膜。利用纳米球光刻技术,去掉PS球模板得到二维正方点阵排列的准正方形银纳米颗粒阵列结构。     

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     

纳米球刻蚀法制备的二维有序的CdS纳米阵列及其光学性质的研究

采用纳米球刻蚀(nanosphere lithography)技术,以自组装的聚苯乙烯纳米小球(polystyrene,PS小球)的单层膜为掩模,制备出二维有序的CdS纳米阵列.利用扫描电子显微镜(SEM)对样品结构进行了表征,用紫外—可见分光光度计对样品光学性质进行了分析.结果表明：制备的二维CdS纳米阵列是高度有序的,且与作为掩模的纳米小球的原始尺寸及排布结构一致;禁带宽度为2.60eV,相对于体材料的2.42eV,向短波长蓝移了0.18eV,表现出CdS材料在纳米结构点阵中的量子尺寸效应;CdS纳米 关键词： 纳米球刻蚀 二维CdS纳米有序阵列     

二维有序磁性Co纳米球阵列膜构筑及其光学性能研究

周期性纳米结构阵列因其独特的光学效应在新型传感技术领域具有巨大的应用潜力,引起人们极大的兴趣。其光学特性依赖于形貌和结构参数,一般可通过调整这些参数来调控其光学性能,而通过外加磁场调节其光学性能鲜有报道。通过气液自组装法制备胶体晶体模板,采用等离子体刻蚀技术实现了对胶体晶体模板结构尺寸的调控。在此基础上,结合磁控溅射技术合成了具有六角周期性排列的亚波长尺寸磁性Co纳米球阵列膜,并研究了其在结构参数和外磁场作用下的光学性质。通过紫外-可见-近红外光反射谱发现,随着刻蚀时间从0 min增加到4.5 min,在可见光波段,光反射峰波长从512 nm蓝移到430 nm,蓝移了82 nm,峰强从10.69%降低到7.96%,减弱了2.73%;在近红外光波段,光反射峰波长从1 929 nm蓝移到1 692 nm,蓝移了237 nm,峰强从10.92%降低到7.91%,减弱了3.01%。通过控制刻蚀的时间,可实现对Co纳米球阵列膜光反射峰峰位和峰强的有效调控。对未刻蚀和刻蚀的Co纳米球阵列膜施加一个垂直的外加磁场,在外磁场作用下,二者的光反射峰峰强均表现出不同程度的增强。随着外加磁场的逐增,未经刻蚀...     

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.     

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。     

亚波长孔阵列的太赫兹波异常透射研究

利用太赫兹时域光谱（THz-TDS）系统,在5—300 K温区下测量了在厚度约200 nm的金属Nb薄膜刻蚀的亚波长圆孔阵列的异常THz波透射情况.实验结果表明,在03—2 THz波段,具有亚波长孔阵结构的金属Nb薄膜的异常透射现象波谱的峰位置与CST（computer simulation technology）软件仿真模拟的结果一致,峰值随温度降低有逐渐增强的趋势. 关键词： 亚波长孔阵列 THz时域光谱技术 异常透射     

AlN纳米线宏观阵列的制备

借助二次模板法成功的合成了AlN纳米线宏观阵列,并进行了表征.主要研究CVD法制备有一定取向,直径均匀的AlN纳米线宏观阵列的过程.通过气相沉积法和利用PS球自组装模板制备了金属纳米颗粒模板;再以模板上的金属纳米颗粒作为催化剂,利用化学气相沉积在模板上合成AlN纳米线宏观阵列.借助SEM,TEM观察所得样品,AlN纳米线阵列面积约为0.3 mm×0.2 mm,直径和长度分布均匀,平均直径约为41 nm,平均长度为1.8 μm左右,分散密度和覆盖率大的六角结构AlN纳米线宏观阵列.得到了可控制备AlN纳米线 关键词： AlN纳米线阵列 模板法 CVD法 SEM     

基于纳米孔阵列增透膜的光伏器件特性分析及实验研究

利用严格耦合波理论分析了纳米孔阵列薄膜的光学特性,提出将纳米孔阵列薄膜作为光伏器件 增透膜来提高器件的光吸收和转换效率.理论分析表明:纳米孔阵列薄膜比单层增透膜有更好的增透效果, 能够更好地提高光伏器件的转换效率,在400 nm-600 nm波段尤为显著.纳米孔阵列薄膜的最优结构参数: 周期为500 nm,填充率为0.2,厚度为110 nm.采用微纳加工技术,在Φ 200 μm Si 探测器的增透膜上制作了不同周期的纳米孔阵列,并搭建了相应的测试系统.实验结果表明: 周期为500 nm时器件的性能提高最为明显,短路电流在400 nm-1100 nm波段提高约为6%, 在400 nm-600 nm波段提高约为15%;开路电压提高约为2%.纳米孔阵列薄膜能够很好地提高光伏器件 的转换效率.     

电化学在ICF靶制备中的新应用

报道了近年来在电解加工技术制备理论密度金属薄膜和电沉积技术制备金属纳米丝阵列材料等领域取得的进展。采用硫酸+甲醇电解液体系获得了表面粗糙度小于30nm的钛膜。采用阳极氧化铝模板电沉积技术制备出长度约10μm、直径约300nm的金纳米丝阵列。主要讨论了电解液配方及电解加工参数的选择,金属纳米丝直径与长度的控制等问题。     

二维氧化锌纳米阵列的制备及光学吸收特性研究

采用漂移法,在玻璃衬底上制备出粒径分别为117,350和500 nm单层、大面积的聚苯乙烯胶体球掩膜板,在已制得的掩膜板上用射频磁控溅射的方法沉积一层氧化锌薄膜,最后用有机溶液四氢呋喃(THF)浸泡去除聚苯乙烯胶体球,获得不同粒径的二维氧化锌纳米团簇。通过扫描电子显微镜和能量色散X射线光谱仪对样品的形貌及成份进行表征,表明所制得样品为有序分布的蜂窝网状氧化锌纳米阵列。在室温下,通过吸收光谱仪测试样品在300～800 nm波长范围内的吸收光谱,结果表明对于具有不同尺寸晶粒的氧化锌纳米团簇样品,随着所采用的聚苯乙烯胶体球粒径的增大,即氧化锌纳米团簇粒径的增加,光吸收峰出现了宽化和红移;随着溅射时间的延长,即氧化锌薄膜膜厚的增加,光吸收率提高。此外,对氧化锌纳米团簇阵列的光吸收特性进行了基于离散偶极子近似的理论计算从而获得任意形状和尺寸粒子的吸收。目前,文献报道中用此理论计算各种形状的纳米金、银等金属的结果与实验结果相符,但是应用离散偶极子的近似理论计算氧化锌纳米颗粒的报道很少。应用此理论计算三角棱台形状的氧化锌光学吸收特性,根据氧化锌薄膜介电常数和膜厚的变化进行光吸收特性的模拟,并解释了实验结果。     

基于电泳法和磁控溅射技术制备金纳米阵列

采用纳米球刻蚀技术中的电泳法设计了3组对照实验,通过控制电压、悬浮液的体积分数和基板正负极性,得到电泳法制备纳米球掩膜板的最佳条件,制备出排布均匀的纳米球单层密堆积结构的掩膜板.采用磁控溅射技术在掩膜板上沉积金薄膜,去除纳米球掩模板,通过扫描电子显微镜观察到周期排列的三角形棱台状金纳米颗粒阵列.测量其吸收光谱,可观察到表面等离子体共振吸收峰.     

正方形孔径纳米半球阵列提高LED光提取效率研究

为提高氮化镓(Ga N)基发光二极管(LED)的光提取效率,基于等效介质理论设计了底面100%占空比、半径为320 nm的正方形孔径纳米半球阵列。利用时域有限差分法(FDTD)对正方形孔径纳米半球阵列结构底面占空比、半径对光提取效率的影响进行了仿真计算研究。仿真结果表明:LED p-Ga N表面刻蚀半径为320 nm、底面占空比为100%的正方形孔径纳米半球阵列的光提取效率最优。采用电子束曝光配合热回流技术和ICP刻蚀完成正方形孔径纳米半球阵列的Ga N基LED制作及测试实验。结果表明:在20 m A和150 m A工作电流下,有微纳结构的LED较无微纳结构的参考样品的发光效率分别提高4.67倍和4.59倍,计算结果与实验结果比较一致,说明加入方形孔径纳米半球阵列可以有效提高LED光提取效率。