紫外光刻法制备图案化的低维纳米结构陈列

论文摘要

本文分别以玻璃片和AAO模板为基底,使用BP-212型紫外正性光刻胶,进行光刻工艺条件的研究,找到了在本实验条件下的稳定光刻工艺。最佳的光刻工艺条件为:匀胶量为0.2ml,匀胶低速转速为600r/min,时间为5S,高速转速为2500r/min,时间为30s。前烘时间为15min,曝光时间为50s,显影时间为20s,后烘时间15min。采用紫外线光刻技术在阳极氧化铝模板（AAO）上生成了预设图案,用物理浸润的方法在此图案化的模板上生长聚苯乙烯一维纳米结构。使用BP-212型紫外正型光刻胶来图案化AAO模板,最后用磷铬酸或氢氧化钠溶液分别溶解模板1h和2h,得到图案化的聚苯乙烯纳米线阵列。采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射能谱（EDS）对图案的模板和聚苯乙烯一维纳米结构进行分析。测试结果表明,通过此方法在模板上制备的图案是由直径为5μm的圆形组成的,圆形图案之间的距离也是5μm。制备出的图案化的聚苯乙烯纳米线阵列,完全复制了掩模上的图案。采用电化学沉积法在孔径为200 nm的阳极氧化铝膜AAO模板中成功制备了Cu金属纳米线阵列、结合紫外线光刻法组装了图案化铜纳米线阵列。电化学沉积法可通过控制沉积时间来获得具有不同长径比的铜纳米线阵列;图案化的纳米线排列规整,高度有序;且纳米线组成的形状与掩模相同。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章 文献综述
• 1.1 一维纳米材料的研究进展
• 1.1.1 纳米管
• 1.1.2 纳米带
• 1.1.3 同轴纳米电缆
• 1.1.4 一维纳米线及阵列
• 1.2 纳米图形化技术的研究现状
• 1.2.1 光刻技术
• 1.2.2 分子自组装技术
• 1.2.3 纳米加工技术
• 1.2.4 纳米压印技术
• 1.2.5 化学生长技术
• 1.2.6 薄膜技术
• 1.3 一维纳米材料在气体传感器中的应用
• 1.3.1 碳纳米管气体传感器
• 1.3.2 单根金属氧化物纳米线/纳米带气体传感器
• 1.3.3 金属/半导体纳米线气体传感器
• 1.4 本课题的目的及意义
• 第二章 光刻工艺条件的研究
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 试剂和仪器
• 2.1.2 实验方法及步骤
• 2.1.3 测试样品的制备及表征
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 玻璃片的图案化
• 2.2.1.1 匀胶速率的影响
• 2.2.1.2 后烘时间的影响
• 2.2.1.3 匀胶量的影响
• 2.2.1.4 曝光时间的影响
• 2.2.2 AAO的模板图案化
• 2.2.2.1 显影时间为10s
• 2.2.2.2 显影时间为15s
• 2.2.2.3 显影时间为20s
• 2.3 本章小结
• 第三章 图案化聚合物一维纳米阵列的制备
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 试剂和仪器
• 3.1.2 实验方法及步骤
• 3.1.2.1 图案化AAO模板的制备
• 3.1.2.2 图案化PS一维纳米结构阵列的制备
• 3.1.3 测试样品的制备与表征
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 溶液法制备图案化的PS一维纳米结构
• 3.2.1.1 磷铬酸溶解模板
• 3.2.1.2 氢氧化钠溶解模板
• 3.2.2 熔融法制备图案化PS的一维纳米结构
• 3.3 本章小结
• 第四章 图案化金属纳米线阵列的制备
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 试剂和仪器
• 4.1.2 实验方法及步骤
• 4.1.2.1 图案化AAO模板及电沉积电极的制备
• 4.1.2.2 常规及图案化铜纳米线的制备
• 4.1.3 测试样品的制备与表征
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 铜纳米线阵列
• 4.2.1.1 恒压沉积10分钟
• 4.2.1.2 恒压沉积30分钟
• 4.2.1.3 恒压沉积60分钟
• 4.2.2 图案化铜纳米线
• 4.2.2.1 恒压沉积10分钟
• 4.2.2.2 恒压沉积20分钟
• 4.2.2.3 恒压沉积60分钟
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 致谢