纳米软压印制备大面积大孔间距高度有序阳极氧化铝的研究

发布时间：2017-09-18 21:33

  本文关键词：纳米软压印制备大面积大孔间距高度有序阳极氧化铝的研究

  更多相关文章： PDMS软模板 软压印 大面积 大孔间距 高度有序AAO膜 可控

【摘要】：阳极氧化铝(Anodic aluminum oxide, AAO)因为在纳米模板材料、光电存储器件和太阳能电池等方面有广泛的应用而被深入研究。铝片(A1)表面预压印的纳米图形,可以引导AAO膜孔洞的生长,并促进有序纳米孔洞阵列的形成。为了制备高度有序的AAO膜,人们研发了很多压印铝片的方法,如硬压印,聚焦离子束光刻法,软压印等技术。然而,这些技术成本高或工艺复杂,实用性较差。如何简便有效地压印Al,并制备大面积大孔间距的高度有序的AAO膜,是个亟需解决的难题。在此背景下,本文利用纳米软压印方法压印铝片,制备大面积大孔间距高度有序的AAO膜。具体研究内容和结果如下：首先,开发了一种新的纳米软压印技术,通过调整光刻胶的旋涂转速,成功将聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane, PDMS)软模板上的图形转移到铝片表面的光刻胶上,得到周期间距是1μm的四角密排或六角密排纳米凹坑结构。其次,结合氧气等离子体打胶(干法刻蚀)和湿法刻蚀技术将铝片表面光刻胶上的图形转移到铝片表面,在铝片表面刻蚀出周期间距是1μm的四角密排或六角密排纳米凹坑结构。结果表明：干法刻蚀时间不能太长,铝片表面光刻胶纳米凹坑处铝片暴露出来即可。否则会将光刻胶层整体打薄,凹坑深度更浅,不利于湿法刻蚀的实现。湿法刻蚀中,要根据铝片表面光刻胶纳米图形的凹坑深度,改变刻蚀参数。凹坑太浅时,需降低刻蚀速率；凹坑深时,则可以在合适刻蚀速率下延长刻蚀时间。然后,研究了四角密排软模板对AAO膜形貌的影响。结果表明：铝片表面纳米凹坑深度对AAO膜的形貌有决定性的影响。纳米凹坑太浅时,制备出的AAO膜有序性差。凹坑较深时,制备出的AAO膜具有一定的有序性。实验中制备的AAO膜有序度不高,主要是因为刻蚀在铝片表面的纳米凹坑规整度不高,并且凹坑没有达到一定的深度。最后,将表面带有六角密排纳米凹坑阵列的铝片阳极氧化,通过调整氧化参数,结合二次氧化,制备出了大面积大孔间距高度有序的AAO膜。结果再一次证明了铝片表面纳米凹坑深度对AAO膜的形貌有决定性的影响,凹坑越深氧化制备的AAO膜有序度越高。同时,提出当铝片表面纳米凹坑深度相对于周期间距太小时,需先进行一次氧化加深凹坑深度,再进行二次氧化,才能制备出高度有序的AAO膜。
【关键词】：PDMS软模板 软压印 大面积 大孔间距 高度有序AAO膜 可控
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ133.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 课题背景及研究意义10
• 1.2 有序AAO膜制备工艺概述10-14
• 1.2.1 二次阳极氧化法10-11
• 1.2.2 预先刻印法11-14
• 1.3 AAO膜在纳米材料制备上的应用14-16
• 1.3.1 AAO膜制备纳米材料的优点14
• 1.3.2 AAO膜制备纳米材料14-16
• 1.4 本文的主要研究目的和研究内容16-17
• 1.4.1 研究目的16
• 1.4.2 研究内容16-17
• 2 纳米软压印技术的研究17-38
• 2.1 实验部分17-24
• 2.1.1 实验试剂及设备17-18
• 2.1.2 PDMS软模板的制备18-21
• 2.1.3 铝片表面软压印的实现21-22
• 2.1.4 铝片表面纳米凹坑的制备22-24
• 2.2 结果与讨论24-37
• 2.2.1 四角密排软模板制备纳米凹坑的研究24-28
• 2.2.2 柱高500 nm的六角密排软模板制备纳米凹坑的研究28-33
• 2.2.3 柱高700 nm的六角密排软模板制备纳米凹坑的研究33-37
• 2.3 本章小结37-38
• 3 四角密排软模板对AAO膜形貌的影响38-48
• 3.1 实验部分38-39
• 3.1.1 实验试剂与设备38
• 3.1.2 大面积大孔间距AAO的制备38-39
• 3.1.3 大面积AAO膜的氧化条件39
• 3.2 结果与讨论39-47
• 3.2.1 铝片表面凹坑对AAO膜的影响39-44
• 3.2.2 电解液中磷酸浓度对AAO膜的影响44-45
• 3.2.3 二次氧化和一次氧化的对比45-47
• 3.3 本章小结47-48
• 4 六角密排纳米软模板制备大面积大孔间距高度有序AAO膜48-58
• 4.1 实验部分48
• 4.1.1 实验试剂与设备48
• 4.1.2 大面积大孔间距AAO的制备48
• 4.1.3 大面积AAO膜的氧化条件48
• 4.2 结果与讨论48-56
• 4.2.1 凹坑深度对AAO膜的影响48-51
• 4.2.2 电解液浓度对大面积AAO的影响51-53
• 4.2.3 二次氧化和一次氧化的对比53-55
• 4.2.4 电场模拟及AAO形成机理研究55-56
• 4.3 本章小结56-58
• 5 结论与展望58-60
• 5.1 主要结论58-59
• 5.2 主要创新点59
• 5.3 工作展望59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-68
• 附录68

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