一种用二次模板法制备AlN纳米线宏观有序阵列的方法

摘要

一种用二次模板法制备AlN纳米线宏观有序阵列的方法，包括：对Si基片进行亲水性处理；在Si基板上沉积一层单层有序的PS球阵列；制备金属颗粒模板；制备AlN纳米线宏观阵列。本发明的目的是针对常规制备氮化铝纳米线宏观阵列技术的不足，提供一种用二次模板法制备AlN纳米线宏观有序阵列的方法，通过调节各过程工作参数有效控制纳米线宏观阵列的尺寸、形貌及纳米线的均匀度和长度。

主权项

一种用二次模板法制备AlN纳米线宏观有序阵列的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：（1）对Si基片进行亲水性处理，即把Si基片放入用浓硫酸与H2O2按体积比1:2‑1:3混合的溶液中浸泡2‑4小时，用无水乙醇洗涤，再浸入浓度99.7%的异丙醇溶液中用超声波处理30‑50分钟，取出后风干，得到亲水处理后的Si基片；把大小为300‑500nm、浓度为0.1%的PS球溶液用水和酒精调成浓度为0.05%的PS溶液，水和酒精体积的比为7：3，注入小烧瓶，把已进行亲水性处理过Si基片与竖直成5°角放入烧瓶中，在温度30‑60℃、湿度50‑75条件下蒸发，蒸发过程中取出用超声波振荡5‑15min，蒸发24‑48h后，将在Si基板上沉积一层单层有序的PS阵列；（2）利用高温电阻蒸发设备制备金属颗粒模板，将高纯铝块放置在已经固定好的钨舟上，然后将沉积一层单层有序的PS球的Si基模板固定在对应铝块正上方的挡板上，依次打开机械泵和分子泵抽至3×10‑3Pa的真空度，关闭分子泵和机械泵，充入50‑200torr Ar工作气体；调节二次电流强度升至设定值150‑250A，使金属铝蒸发，当升烟稳定时，将挡板移开，金属纳米粉体蒸发到Si基板上，6‑15s再将挡板移回，放入微量的空气进行1‑2h钝化；将冷却好的物质放入高温烧结炉中，抽真空到0.1Pa，将烧结炉缓慢升温至500‑800℃，并保持1‑5h，待其自然冷却到室温，制得金属颗粒模板；（3）利用化学气相沉积法（CVD）制备AlN纳米线宏观阵列，首先对管式烧结炉进行清理和擦拭；把中央内套管连续放在加热管的中心，将装有高纯铝条的刚玉瓷舟放在中央内套管上，在距中央15‑20cm处把已经制备好的金属颗粒模板放在其中；开启机械泵将加热管内部抽至0.1Pa，在流速为100‑200sccm的Ar气保护下，以40℃/min的升温速率将加热管升温到500‑600℃，再充入气压为300‑500torr流速为50sccm的N2气，以20℃/min的升温速率加热到1100‑1300℃，在此温度恒温120 min后，在流速为50sccm 的流动N2气条件下，水平电炉自然冷却至室温，制成AlN纳米线宏观阵列。