納米孔陣列在生物檢測(cè)、傳感器、發(fā)光器件、光學(xué)調(diào)制和新能源等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。綜述了目前幾種主流的納米孔陣列加工技術(shù)的基本原理、研究進(jìn)展、加工效率、加工精度、加工質(zhì)量、適用范圍,并比較了這幾種加工方法各自的優(yōu)勢(shì)及其局限性。最后指出了納米孔陣列加工技術(shù)當(dāng)前所面臨的挑戰(zhàn)和今后的發(fā)展方向,以期為大面積納米孔陣列的高效率、高精度、高質(zhì)量、低成本制造提供新思路。 

【文章來(lái)源】：機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2020,56(09)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

模板導(dǎo)引電化學(xué)蝕刻法制備金屬納米孔陣列流程圖

SRISUAI等[26]利用激光干涉光刻技術(shù)在硅襯底表面的光刻膠上制備了周期性納米孔陣列圖形(圖7)，最小納米孔徑達(dá)到190 nm，通過(guò)控制曝光時(shí)間和入射角可以調(diào)節(jié)納米孔陣列的形貌與尺寸。激光干涉光刻技術(shù)不需要復(fù)雜的光學(xué)元件，也不需要模板，能夠進(jìn)行大面積的周期性納米圖形加工，并且價(jià)格低廉，具有較大的應(yīng)用前景。納米孔的孔徑與激光波長(zhǎng)成正比，激光波長(zhǎng)越短，納米孔的孔徑越小。激光干涉刻蝕技術(shù)通常用在對(duì)光敏感或吸光率較高的材料(如有機(jī)物薄膜、硅襯底等)上加工二維陣列圖案。對(duì)于吸光率低的材料，該技術(shù)的應(yīng)用受到限制。圖7 周期性納米孔陣列圖形

隨著科技的發(fā)展，納米孔陣列在生物檢測(cè)、傳感器、發(fā)光器件和新能源等領(lǐng)域都有著越來(lái)越廣泛的應(yīng)用前景(圖1)[1-13]。納米孔陣列用于傳感技術(shù)中具有高靈敏度、快速便捷等優(yōu)點(diǎn)[1]�！禢ature》和《Science》共同報(bào)道的納米孔測(cè)序技術(shù)，能夠?qū)θ梭w全基因進(jìn)行測(cè)序[2]，不僅能夠預(yù)測(cè)疾病，還能診斷疾病和藥物篩選，對(duì)基因進(jìn)行缺陷修復(fù)；同時(shí)人類全基因測(cè)序有望將現(xiàn)有技術(shù)的1個(gè)月縮短到1天，花費(fèi)從500萬(wàn)美元減少到1 000美金。人類有3 000多種遺傳病，因此盡快測(cè)出基因序列對(duì)認(rèn)識(shí)、治療疾病有重要意義[3-4]。人在壓力大時(shí)會(huì)分泌一種叫做皮質(zhì)醇的激素，一旦經(jīng)歷長(zhǎng)期壓力，皮質(zhì)醇水平持續(xù)過(guò)高，人體的血管、免疫等系統(tǒng)都將受到負(fù)面影響，而基于納米孔陣列的皮質(zhì)醇傳感器可以做到快速激素水平測(cè)試，隨時(shí)監(jiān)測(cè)身體狀況(圖1a)[5]。納米孔陣列在傳感器中的應(yīng)用使得傳感器體積更小，精度更高，對(duì)人類健康領(lǐng)域的技術(shù)變革將產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。納米孔陣列薄膜可以顯著提升光的吸收和光電轉(zhuǎn)換效率(圖1a)[6]。鈣鈦礦薄膜的光利用率和晶體質(zhì)量對(duì)于器件效率的提高起到至關(guān)重要，在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的電子傳輸層上制作納米孔陣列能夠有效改善器件的光能收集、結(jié)晶質(zhì)量，同時(shí)還能釋放彎曲時(shí)的機(jī)械應(yīng)力[7-8]；在藍(lán)寶石襯底上制作納米孔陣列圖案可以提高Ga N基LED的光提取效率[9]。納米孔陣列對(duì)光電轉(zhuǎn)化器件性能的提升有革命性的意義，將幫助光電器件突破瓶頸，對(duì)人類清潔能源的應(yīng)用產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。此外，在納米光刻模板[10]、近場(chǎng)光學(xué)調(diào)制[11]、離子邏輯電路和微流控[12]等方面，納米孔陣列也有著良好的應(yīng)用前景。然而，目前固態(tài)納米孔陣列的加工仍然面臨著加工精度、加工效率、加工質(zhì)量、加工成本等方面的挑戰(zhàn)。本文綜述了納米孔陣列的幾種主要加工方法的加工原理、研究進(jìn)展、加工優(yōu)勢(shì)及存在的問(wèn)題。最后總結(jié)了目前納米孔陣列加工技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)，并指出了納米孔陣列加工技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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