一种基于马兰哥尼对流操控的纳米孔阵列及其可控加工方法和应用与流程

技术特征：

1.一种基于马兰哥尼对流操控的纳米孔阵列的可控加工方法，其特征在于，包括如下具体步骤：

s1.在清洗的硅基底上光刻加工所需间距和孔径的纳米孔阵列掩膜板，掩膜板的厚度小于或等于贵金属颗粒的直径，使其落入图案区域的粒子为单层；

s2.将悬浮混合液滴在有掩膜板的硅基底上，然后将载玻片覆盖在混合悬浮液上；将硅基底放在预热板上，调节预热温度为50～80℃加热，产生马兰哥尼界面对流，贵金属颗粒被驱动流向掩膜板区域，通过ccd观察镜观察到掩膜板阵列区域被贵金属粒子填满为止；

s3.将硅基底取出后取下载玻片，去除表面掩膜后冲洗，得到硅片表面规整的贵金属纳米颗粒阵列；

s4.在表面规整的贵金属纳米颗粒阵列的硅基底上滴入刻蚀液，进行金属辅助化学刻蚀，刻蚀结束后清洗，除去刻蚀液与贵金属纳米颗粒，得到纳米孔阵列。

2.根据权利要求1所述的基于马兰哥尼对流操控的纳米孔阵列的可控加工方法，其特征在于，步骤s2中所述悬浮液混合为含有贵金属颗粒的低挥发性、高表面张力的溶剂a和高挥发性、低表面张力的溶剂b。

3.根据权利要求2所述的基于马兰哥尼对流操控的纳米孔阵列的可控加工方法，其特征在于，所述贵金属颗粒为金、银或铂纳米颗粒，其粒径为7～200nm；所述溶剂a为水或过氧化氢；所述溶剂b为异丙醇、乙醇或液氮。

4.根据权利要求2所述的基于马兰哥尼对流操控的纳米孔阵列的可控加工方法，其特征在于，所述溶剂a和溶剂b的体积比为(4～5)：(15～16)；所述贵金属颗粒的浓度为4～5mg/ml。

5.根据权利要求1所述的基于马兰哥尼对流操控的纳米孔阵列的可控加工方法，其特征在于，步骤s2中所述载玻片与硅基底间的距离为250～300μm。

6.根据权利要求1所述的基于马兰哥尼对流操控的纳米孔阵列的可控加工方法，其特征在于，步骤s2中所述加热的时间为1～2min；步骤s4中所述刻蚀的时间为3～5min。

7.根据权利要求1所述的基于马兰哥尼对流操控的纳米孔阵列的可控加工方法，其特征在于，步骤s4中所述刻蚀液为氢氟酸与过氧化氢的混合溶液；hf与h2o2的体积比为(4～8)：(1～4)。

8.根据权利要求1所述的基于马兰哥尼对流操控的纳米孔阵列的可控加工方法，其特征在于，步骤s4中所述纳米孔阵列的间距为10～800nm，纳米孔的孔径为7～200nm。

9.一种纳米孔阵列，其特征在于，所述纳米孔阵列是由权利要求1-8任一项所述的方法制得。

10.权利要求9所述的纳米孔阵列在基因测序、能量转换、近场光学、纳米模板光刻或粒子逻辑电路领域中的应用。

技术总结
本发明属于微纳加工技术领域，公开一种基于马兰哥尼对流操控的纳米孔阵列及其可控加工方法和应用。该方法是在清洗的硅基底上光刻加工所需间距和孔径的纳米孔阵列掩膜板，将悬浮混合液滴在有掩膜板的硅基底上，然后将盖好载玻片的硅基底放在预热板上，调节50～80℃加热，产生马兰哥尼界面对流，贵金属颗粒被驱动流向掩膜板区域，通过CCD观察镜观察到掩膜板阵列区域被贵金属粒子填满为止；将硅基底取出后取下载玻片，去除表面掩膜后冲洗，得到硅片表面规整的贵金属纳米颗粒阵列；然后再滴入刻蚀液，清洗除去刻蚀液与贵金属纳米颗粒，得到纳米孔阵列。该方法克服了目前纳米孔阵列刻蚀技术所需的工艺试验工作量大，孔位难以调整等缺点。

技术研发人员：姚瑶;陈云;侯茂祥;陈燕辉;施达创;陈新;高健
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：2020.08.20
技术公布日：2020.12.15