納米孔陣列因為其卓越的物理、化學(xué)、光電學(xué)等特性使其在太陽能電池、發(fā)光器件、電化學(xué)儲能、納米光子學(xué)和傳感器等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。隨著納米加工技術(shù)的發(fā)展,納米孔陣列的加工方法在逐步改善和提高,但仍然存在著加工設(shè)備昂貴（聚焦離子束加工）、只能加工導(dǎo)電材料（電化學(xué)加工）等問題。目前,利用激光輻照基底表面致密排列的單層微球,能夠在基底上加工出納米孔陣列。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)快速的納米孔陣列加工且成本低,對環(huán)境要求不高。然而,目前加工出的納米孔周圍存在明顯的燒蝕濺射物,并且納米孔的幾何形狀精度較差。另外,納米孔尺寸與激光加工參數(shù)、微球尺寸和材質(zhì)的對應(yīng)關(guān)系,以及納米孔陣列在不同實際應(yīng)用中的最優(yōu)結(jié)構(gòu)尺寸還有待進(jìn)一步研究。因此,針對上述問題,本課題將開展以下4個方面的研究內(nèi)容:（1）優(yōu)化單層微球鋪設(shè)的工藝參數(shù)。通過單因素變量法,逐個優(yōu)化影響微球排列的3個主要因素:水與無水乙醇的比例（Prop）,十二烷基磺酸鈉溶液（SDS）的溶度和SDS添加量。實驗結(jié)果表明,當(dāng)Prop為1:1,SDS的濃度為6 wt%,添加量為1 ml時,能夠得到緊密排列的單層微球。（2）微球輔助紅外皮秒激光加工納米孔陣列實驗研究。分別以硅和... 

【文章來源】：華僑大學(xué)福建省

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

(a)在鋁基板上形成的陽極多孔氧化鋁和在氧化物/金屬界面上形成的納米孔陣列的示意圖模型，(b)直徑90nm的陽極氧化鋁納米孔陣列模板

第1章緒論3圖1.1(a)在鋁基板上形成的陽極多孔氧化鋁和在氧化物/金屬界面上形成的納米孔陣列的示意圖模型，(b)直徑90nm的陽極氧化鋁納米孔陣列模板1.2.2聚焦離子束加工聚焦離子束（Focusedionbeam,FIB）是將離子束斑經(jīng)過電磁場聚焦到亞微米級甚至納米級尺寸而成的細(xì)束。與聚焦電子束不同的是，聚焦離子束的離子質(zhì)量是電子質(zhì)量的幾千倍，因此聚焦離子束可以憑借較重的粒子質(zhì)量直接將固體表面的原子濺射剝離。加工材料比較廣泛，對脆性、半導(dǎo)體、高分子等材料都可以加工[20-22]，由于加工環(huán)境是在真空中，因此更適合加工易氧化的金屬、合金等材料。離子束加工是靠微觀機械去除，被加工表面層基本不產(chǎn)生熱量，不引起機械力和損傷，因此聚焦離子束的加工精度和表面質(zhì)量都很高。目前離子束斑直徑可小至5nm[23]，可以選用不同的離子束的束斑直徑和能量密度來達(dá)到不同的加工要求。隨著FIB加工設(shè)備的不斷改進(jìn)以及加工技術(shù)的不斷提高，F(xiàn)IB打孔技術(shù)已經(jīng)逐漸發(fā)展為制備直徑小于10nm的固態(tài)納米孔的主要技術(shù)。法國的Gierak團(tuán)隊[20]采用專用的FIB納米機在20nm厚的SiC薄膜上加工出一系列的孔，所制備出的納米孔的平均直徑為4.5nm，最小直徑達(dá)到了2.5nm。Yang等[24]提出一種縮小FIB加工孔徑的新方法，用Ga離子束輻照在自收縮介電掩模上，加工出直徑約120nm的納米孔陣列（如圖1.2a所示），通過材料的自收縮可以將孔徑收縮到7nm（如圖1.2b所示）。圖1.2直徑不同的納米孔陣列：(a)120nm，(b)7nm

第1章緒論5圖1.3ITO層上的壓印圖案的SEM照片：(a)俯視圖，(b)橫截面圖1.2.4激光加工激光加工技術(shù)是用高能量密度的激光束使工件材料表面局部升溫，熔化或直接汽化來逐層移走材料。因此激光加工既可以加工導(dǎo)電材料也可以加工不導(dǎo)電材料，特別適合加工陶瓷、玻璃、金剛石、碳化硅、藍(lán)寶石等超硬材料。由于單束激光經(jīng)單個透鏡或物鏡聚焦后的光斑大小一般是在微米量級，使得利用單束激光直接加工納米孔受到限制。目前常用的解決方法有三種：一是利用多光束激光干涉技術(shù)加工納米孔陣列[27]；二是利用超快貝塞爾無衍射光束加工納米孔[28]；三是利用納米探針、納米小球?qū)⒐馐劢沟郊{米尺寸再進(jìn)行納米孔加工[29]。1.2.4.1激光干涉刻蝕技術(shù)利用多光束激光干涉刻蝕技術(shù)可以獲得納米孔陣列。沈少鑫等[30]利用自制的全息光學(xué)元件（HolographicOpticalElement,HOE）及多束光干涉相位調(diào)制技術(shù)在玻璃襯底表面的光刻膠上制備了大面積的三維光子晶體孔洞陣列結(jié)構(gòu)（圖1.4所示），通過調(diào)制四束干涉光間的相對相位信息可以對周期性納米孔陣列的形貌及孔間距進(jìn)行調(diào)制，并實現(xiàn)在不降低激發(fā)光波長的條件下，有效降低了納米孔陣列周期（最高可實現(xiàn)周期減半）。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Recent advances in solid-state LED phosphors with thermally stable luminescence[J]. Jianwei Qiao,Jing Zhao,Quanlin Liu,Zhiguo Xia.  Journal of Rare Earths. 2019(06)
[2]單分散羧基化PS微球的制備及自組裝[J]. 楊是佳,郭華超,于偉莉,鄧偉.  合成樹脂及塑料. 2018(04)
[3]聚苯乙烯微球二維膠體掩膜的制備及在太陽能電池吸收層的應(yīng)用[J]. 王崇娥,劉玉瑩,陳童,歐陽名釗.  長春理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2018(02)
[4]納米小球輔助飛秒激光近場超衍射加工的研究進(jìn)展[J]. 婁前峰,劉子源,薛磊,陶海巖,林景全.  航空制造技術(shù). 2018(06)
[5]藍(lán)寶石襯底材料的研究及應(yīng)用進(jìn)展[J]. 考政曉,葉大千,于璇,張保國.  人工晶體學(xué)報. 2018(01)
[6]旋涂法制備單層和多層密排聚苯乙烯微球模板及其SERS性能[J]. 傅強,汪大海.  武漢大學(xué)學(xué)報(理學(xué)版). 2017(06)
[7]用于飛秒激光納米加工的TiO2粒子陣列誘導(dǎo)多種基底表面近場增強[J]. 焦悅,陶海巖,季博宇,宋曉偉,林景全.  物理學(xué)報. 2017(14)
[8]圖形化藍(lán)寶石襯底形貌對GaN基LED出光性能的影響[J]. 王靜輝,楊私私,李曉波,曹增波.  半導(dǎo)體技術(shù). 2017(05)
[9]孔間距和孔徑連續(xù)可調(diào)的PAA模板的制備[J]. 劉皓,朱麗麗,徐艷芳,李曉久,王玉秀.  化學(xué)工程. 2017(02)
[10]聚苯乙烯微球在乙醇/水混合分散介質(zhì)懸浮液氣-液界面自組裝:快速組裝單層膠粒晶體[J]. 許亞威,儀桂云,王曉冬,周利星,魏瑩,曹建亮,孫廣,陳澤華,孟哈日巴拉.  人工晶體學(xué)報. 2017(01)

碩士論文
[1]飛秒激光可控加工大面積均勻化表面微納結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用[D]. 馮品.北京理工大學(xué) 2016



本文編號：3217727