圖案化氧化鋅微納結(jié)構(gòu)的制備與表征.pdf

1、圖案化有序納米結(jié)構(gòu)的制備主要涉及到自下而上的化學組裝和自上而下的微納加工技術(shù)，即在限定的基底上用納米單位組裝得到有序納米結(jié)構(gòu)材料，或者直接在基底上構(gòu)筑具有獨特結(jié)構(gòu)的納米材料。目前無論是傳統(tǒng)光刻、電子束刻蝕(EBL)、離子束刻蝕(IBL)、納米壓印(NIL)、極紫外刻蝕(EUV)等自上而下式構(gòu)筑納米圖案化結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)刻蝕技術(shù)，還是探針直寫技術(shù)(SPM)、蘸筆印刷(DPN)、自組裝等自下而上的新興圖案化技術(shù)，都由于自身技術(shù)特點的缺陷限制了它們

2、的大規(guī)模工業(yè)化應用，而且有些技術(shù)尚處于研究開發(fā)階段，制約著它們在納米器件領(lǐng)域的大規(guī)模應用，因此積極改進和完善現(xiàn)有各種技術(shù)，探索基于現(xiàn)有技術(shù)和其他技術(shù)的結(jié)合，進行最優(yōu)化配置探索開發(fā)出新穎的高效、低耗、高質(zhì)量的納米圖案化制備方案成為納米圖案化研究的重點。本文主要從以下幾個方面進行研究：
　　 一、結(jié)合納米壓印和溶膠凝膠技術(shù)構(gòu)筑圖案化ZnO薄膜。首先將聚二甲基硅氧烷(PDMS)澆鑄到母板上，復制出所需的高質(zhì)量納米壓印軟模板，并確定制備

3、模板工藝的最佳參數(shù)。接著以PDMS模板作為微反應容器，以混合聚丙烯酸(PAA)的ZnO 溶膠代替?zhèn)鹘y(tǒng)熱壓印中高分子熱壓膠作為阻擋層，結(jié)合溶膠凝膠技術(shù)，在熱壓印過程中將溶膠轉(zhuǎn)化為凝膠，無需后續(xù)刻蝕工藝，直接壓印出表面圖案化的氧化鋅薄膜。表征結(jié)果表明圖案化的薄膜具有良好的透光性，較平整薄膜有所提高。該方法可重復性高，可以高效率、廉價制備大范圍圖案化氧化鋅薄膜。
　　 二、以PS 為模板利用熱壓印技術(shù)制備ZnO 納米點陣結(jié)構(gòu)。我們將聚

4、苯乙烯(PS)球單層模板引入到納米壓印中來，利用自組裝方法在氣液界面組裝二維膠體球模板，再將PDMS 澆鑄到二維模板上得到半球形壓印軟模板。以PDMS模板作為微反應容器，將混合PAA的ZnO 溶膠代替?zhèn)鹘y(tǒng)熱壓印中高分子熱壓膠作為阻擋層，結(jié)合溶膠凝膠技術(shù)，在熱壓印過程中將溶膠轉(zhuǎn)化為凝膠，無需后續(xù)刻蝕工藝，直接壓印出圖案化的氧化鋅薄膜。
　　 研究了壓印過程中不同壓力參數(shù)對圖案化ZnO薄膜結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明：壓印過程中選取的壓力參

5、數(shù)對ZnO 點陣結(jié)構(gòu)的制得至關(guān)重要，透射光譜表明薄膜具有良好的透光性。此方案可解決壓印硬模板制作成本高昂的難題，并可以根據(jù)PS 直徑來調(diào)控圖案的尺寸。三、利用圖案化種子層和低溫水熱法制備多種圖案化納米線陣列結(jié)構(gòu)。首先利用離子束濺射技術(shù)在基底上濺射氧化鋅種子層，研究了不同基底溫度對氧化鋅納米棒形貌的影響。然后利用電子束刻蝕和離子束濺射技術(shù)制備圖案化的種子層，在低溫水熱條件下成功制備出不同圖形的有序納米陣列，并研究了不同時間、種子層圖案化結(jié)