AAAO模板制備的基礎(chǔ)理論及其超薄化制備方法研究.pdf

1、AAO模板是一種孔洞高密度均勻分布、相互獨立,取向一致并排列高度有序的納米模板,根據(jù)實際需要可以控制其結(jié)果參數(shù),是制備納米結(jié)構(gòu)的理想模板之一。本文以高純鋁片(純度為99.99％)為陽極,石墨電極為陰極,采用兩步陽極氧化法在草酸體系中制備了AAO模板,對AAO模板的基礎(chǔ)理論進行了較為細(xì)致的研究;并研究了附著型超薄氧化鋁模板的一般制備方法。
　　 1、鋁片經(jīng)過退火處理后再進行陽極氧化的AAO模板能提高孔洞排列的有序性;AAO模板正面

2、按六邊形頂點排列的納米點陣列的形成與一次陽極氧化膜去除后在鋁表面留下的凹坑有關(guān)。這些納米點就是凹坑周圍凸起部分的鋁被氧化后的產(chǎn)物。形成正六邊形的原因是Al被氧化成Al2O3的體積膨脹,由此而導(dǎo)致每個孔之間產(chǎn)生的應(yīng)力作用使孔洞能自組織地按照六邊形蜂窩狀排列,這種六角密排結(jié)構(gòu)使體系能量最低,結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定。
　　 2、正面被PMMA保護的AAO模板放入磷酸溶液中,磷酸先腐蝕模板的阻擋層,腐蝕到一定程度后孔洞開口,磷酸再進入孔洞中腐蝕孔壁

3、,擴孔作用開始。通過分析和推算可得出在30℃下5wt％磷酸溶液對AAO模板的腐蝕速率為0.755nm/min;AAO模板孔洞的開孔時間大約在腐蝕47分種后;阻擋層的厚度約為36nm。
　　 3、通過研究在不同溫度下,二次陽極氧化時間與AAO模板厚度之間的關(guān)系,得出了不同溫度下的AAO模板的生長動力學(xué)模型:17℃:Y=-0.72+0.208 X,17℃下模板的生長速率是0.208μm/min;10℃:Y=-0.356+0.08 X

4、,10℃下模板的生長速率是0.08μm/min;0℃:Y=-0.94+0.044 X,0℃下模板的生長速率是0.044μm/min;Y為膜厚(單位:μm),X為二次氧化時間(單位:min)。并從理論上推導(dǎo)出了恒溫下AAO模板的膜厚(x)與時間(t)的關(guān)系式:x(t)=D+k·tk=σimexp(-B2Em)D為初始因子,表示模板生長到受離子遷移控制之前模板已生長的厚度;k是生長速率,表示模板穩(wěn)定生長過程中的生長速率。當(dāng)溫度一定D,k都為

5、定值。
　　 4、通過研究不同溫度下AAO模板的生長速率,參照阿侖尼烏斯提出的化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)與溫度的經(jīng)驗式,建立了AAO模板的生長速率(k,單位:μm/min)與溫度(T,單位:K)的經(jīng)驗關(guān)系式:k=A1exp(-Q/T)+y0A1=1.842E-18,Q=7.41,y0=0.0185、研究了附著型超薄氧化鋁模板的一般制備方法,并制備出了不同厚度和孔洞縱橫比的附著型超薄氧化鋁模板。用該方法制備的模板與基板的結(jié)合比較緊密(無空隙