本發(fā)明涉及于一種納/微米環(huán)的制備方法，尤其是一種有序金屬納/微米環(huán)的制備方法。

背景技術(shù)：

近年來，由于在光伏、生物傳感器、有序納米材料制作、細(xì)胞遷移和粘附等方面的巨大應(yīng)用前景，有序金屬納/微米環(huán)的研究受到了廣泛的關(guān)注。目前，人們?yōu)榱双@得金屬納/微米環(huán)，做出了不懈的努力，如中國發(fā)明專利申請CN 102658373 A于2012年9月12日公布的一種銀納米環(huán)的制備方法。其采用高溫攪拌加熱的方法，以乙二醇作為溶劑和還原劑，聚乙烯吡咯烷酮作為表面保護劑，反應(yīng)產(chǎn)物通過離心清洗，得到含有銀納米環(huán)的溶液。這種制備方法雖有著工藝簡單、成本較低的優(yōu)點，然其獲得的產(chǎn)物卻為無序分布狀態(tài)，且納米環(huán)的幾何參數(shù)也無法人為的控制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種金屬納/微米環(huán)為有序分布、環(huán)的幾何參數(shù)可控的有序金屬納/微米環(huán)的制備方法。

為解決本發(fā)明的技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案為：有序金屬納/微米環(huán)的制備方法包括磁控濺射法，特別是主要步驟如下：

步驟1，先使用電鍍或磁控濺射或熱蒸發(fā)技術(shù)于基板上沉積金屬薄膜，再將膠體球單層密排于金屬薄膜上后加熱基板，得到覆有金屬薄膜和膜上粘附有膠體球的基板；

步驟2，先使用氧等離子體刻蝕膠體球，得到覆有金屬薄膜和膜上粘附有松散狀有序排列的膠體球的基板，再將覆有金屬薄膜和膜上粘附有松散狀有序排列的膠體球的基板置于磁控濺射儀中的靶材處，對其使用氬氣濺射20～30s，得到其上置有上部連接碗狀金屬的金屬環(huán)的基板；

步驟3，將其上置有上部連接碗狀金屬的金屬環(huán)的基板置于乙醇中超聲至少3min，制得有序金屬納/微米環(huán)；

所述有序金屬納/微米環(huán)呈六方有序排列于基板上，其環(huán)內(nèi)直徑為50nm～50μm、環(huán)高≤100nm、環(huán)周期為100nm～100μm。

作為有序金屬納/微米環(huán)的制備方法的進一步改進：

優(yōu)選地，基板為高摻雜硅基板，或?qū)щ姴ＡЩ濉?/p>

優(yōu)選地，金屬薄膜為厚度1～100nm的鋁薄膜，或鐵薄膜，或金薄膜，或銀薄膜，或鎳薄膜，或鈦薄膜。

優(yōu)選地，膠體球為球直徑100nm～100μm的聚苯乙烯膠體球，或二氧化硅膠體球。

優(yōu)選地，在將膠體球密排于金屬薄膜上之前，先使用氬等離子體清洗覆有金屬薄膜的基板至少1min。

優(yōu)選地，加熱基板時的溫度為110～130℃、時間為6～8s。

優(yōu)選地，氧等離子體刻蝕膠體球的時間為1～60s。

相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是：

其一，對制得的產(chǎn)物使用掃描電鏡進行表征，由其結(jié)果可知，產(chǎn)物為呈六方有序排列于基板上的有序金屬納/微米環(huán)，其環(huán)內(nèi)直徑為50nm～50μm、環(huán)高≤100nm、環(huán)周期為100nm～100μm。這種由金屬納/微米環(huán)有序組裝成的產(chǎn)物，既由于金屬納/微米環(huán)呈有序排列，又因金屬納/微米環(huán)的幾何參數(shù)可人為控制，使其極適于應(yīng)用于特定的場合，拓展了其應(yīng)用的范圍。

其二，制備方法科學(xué)、有效。不僅制得了金屬納/微米環(huán)為有序分布、環(huán)的幾何參數(shù)可控的產(chǎn)物——有序金屬納/微米環(huán)，還通過膠體球模板技術(shù)和磁控濺射技術(shù)的有機結(jié)合，一次性就形成了金屬納/微米環(huán)陣列，更有著通過調(diào)節(jié)膠體球直徑、沉積金屬厚度、氧等離子體刻蝕時間，方便地調(diào)整了金屬納/微米環(huán)的周期、孔徑、填充比的特點；進而使產(chǎn)物極易于廣泛地應(yīng)用于光伏、生物傳感器、有序納米材料制作、細(xì)胞遷移和粘附等領(lǐng)域。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種基本工藝流程圖。

圖2是對本發(fā)明制得的產(chǎn)物使用掃描電鏡(SEM)進行表征的結(jié)果之一。SEM圖像顯示出了產(chǎn)物的形貌和尺寸。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選方式作進一步詳細(xì)的描述。

首先從市場購得或自行制得：

作為基板的高摻雜硅基板和導(dǎo)電玻璃基板；

作為膠體球的商業(yè)化單分散的直徑為100nm～100μm的聚苯乙烯膠體球和二氧化硅膠體球。

接著，

實施例1

制備的具體步驟為：

步驟1，先使用磁控濺射(或電鍍或熱蒸發(fā))技術(shù)于基板上沉積金屬薄膜；其中，基板為高摻雜硅基板，金屬薄膜為厚度1nm的鋁薄膜(或鐵薄膜，或金薄膜，或銀薄膜，或鎳薄膜，或鈦薄膜)。再使用氬等離子體清洗覆有金屬薄膜的基板1min后，將膠體球單層密排于金屬薄膜上后加熱基板；其中，膠體球為球直徑100nm的聚苯乙烯膠體球，加熱基板時的溫度為110℃、時間為8s，得到覆有金屬薄膜和膜上粘附有膠體球的基板。

步驟2，先使用氧等離子體刻蝕膠體球1s，得到覆有金屬薄膜和膜上粘附有松散狀有序排列的膠體球的基板。再將覆有金屬薄膜和膜上粘附有松散狀有序排列的膠體球的基板置于磁控濺射儀中的靶材處，對其使用氬氣濺射20s，得到其上置有上部連接碗狀金屬的金屬環(huán)的基板。

步驟3，將其上置有上部連接碗狀金屬的金屬環(huán)的基板置于乙醇中超聲3min，制得近似于圖2所示的有序金屬納/微米環(huán)。

實施例2

制備的具體步驟為：

步驟1，先使用磁控濺射(或電鍍或熱蒸發(fā))技術(shù)于基板上沉積金屬薄膜；其中，基板為高摻雜硅基板，金屬薄膜為厚度25nm的鋁薄膜(或鐵薄膜，或金薄膜，或銀薄膜，或鎳薄膜，或鈦薄膜)。再使用氬等離子體清洗覆有金屬薄膜的基板1.5min后，將膠體球單層密排于金屬薄膜上后加熱基板；其中，膠體球為球直徑500nm的聚苯乙烯膠體球，加熱基板時的溫度為115℃、時間為7.5s，得到覆有金屬薄膜和膜上粘附有膠體球的基板。

步驟2，先使用氧等離子體刻蝕膠體球15s，得到覆有金屬薄膜和膜上粘附有松散狀有序排列的膠體球的基板。再將覆有金屬薄膜和膜上粘附有松散狀有序排列的膠體球的基板置于磁控濺射儀中的靶材處，對其使用氬氣濺射23s，得到其上置有上部連接碗狀金屬的金屬環(huán)的基板。

步驟3，將其上置有上部連接碗狀金屬的金屬環(huán)的基板置于乙醇中超聲4min，制得如圖2所示的有序金屬納/微米環(huán)。

實施例3

制備的具體步驟為：

步驟1，先使用磁控濺射(或電鍍或熱蒸發(fā))技術(shù)于基板上沉積金屬薄膜；其中，基板為高摻雜硅基板，金屬薄膜為厚度50nm的鋁薄膜(或鐵薄膜，或金薄膜，或銀薄膜，或鎳薄膜，或鈦薄膜)。再使用氬等離子體清洗覆有金屬薄膜的基板2min后，將膠體球單層密排于金屬薄膜上后加熱基板；其中，膠體球為球直徑50μm的聚苯乙烯膠體球，加熱基板時的溫度為120℃、時間為7s，得到覆有金屬薄膜和膜上粘附有膠體球的基板。

步驟2，先使用氧等離子體刻蝕膠體球30s，得到覆有金屬薄膜和膜上粘附有松散狀有序排列的膠體球的基板。再將覆有金屬薄膜和膜上粘附有松散狀有序排列的膠體球的基板置于磁控濺射儀中的靶材處，對其使用氬氣濺射25s，得到其上置有上部連接碗狀金屬的金屬環(huán)的基板。

步驟3，將其上置有上部連接碗狀金屬的金屬環(huán)的基板置于乙醇中超聲5min，制得近似于圖2所示的有序金屬納/微米環(huán)。

實施例4

制備的具體步驟為：

步驟1，先使用磁控濺射(或電鍍或熱蒸發(fā))技術(shù)于基板上沉積金屬薄膜；其中，基板為高摻雜硅基板，金屬薄膜為厚度75nm的鋁薄膜(或鐵薄膜，或金薄膜，或銀薄膜，或鎳薄膜，或鈦薄膜)。再使用氬等離子體清洗覆有金屬薄膜的基板2.5min后，將膠體球單層密排于金屬薄膜上后加熱基板；其中，膠體球為球直徑75μm的聚苯乙烯膠體球，加熱基板時的溫度為125℃、時間為6.5s，得到覆有金屬薄膜和膜上粘附有膠體球的基板。

步驟2，先使用氧等離子體刻蝕膠體球45s，得到覆有金屬薄膜和膜上粘附有松散狀有序排列的膠體球的基板。再將覆有金屬薄膜和膜上粘附有松散狀有序排列的膠體球的基板置于磁控濺射儀中的靶材處，對其使用氬氣濺射28s，得到其上置有上部連接碗狀金屬的金屬環(huán)的基板。

步驟3，將其上置有上部連接碗狀金屬的金屬環(huán)的基板置于乙醇中超聲6min，制得近似于圖2所示的有序金屬納/微米環(huán)。

實施例5

制備的具體步驟為：

步驟1，先使用磁控濺射(或電鍍或熱蒸發(fā))技術(shù)于基板上沉積金屬薄膜；其中，基板為高摻雜硅基板，金屬薄膜為厚度100nm的鋁薄膜(或鐵薄膜，或金薄膜，或銀薄膜，或鎳薄膜，或鈦薄膜)。再使用氬等離子體清洗覆有金屬薄膜的基板3min后，將膠體球單層密排于金屬薄膜上后加熱基板；其中，膠體球為球直徑100μm的聚苯乙烯膠體球，加熱基板時的溫度為130℃、時間為6s，得到覆有金屬薄膜和膜上粘附有膠體球的基板。

步驟2，先使用氧等離子體刻蝕膠體球60s，得到覆有金屬薄膜和膜上粘附有松散狀有序排列的膠體球的基板。再將覆有金屬薄膜和膜上粘附有松散狀有序排列的膠體球的基板置于磁控濺射儀中的靶材處，對其使用氬氣濺射30s，得到其上置有上部連接碗狀金屬的金屬環(huán)的基板。

步驟3，將其上置有上部連接碗狀金屬的金屬環(huán)的基板置于乙醇中超聲7min，制得近似于圖2所示的有序金屬納/微米環(huán)。

再分別選用作為基板的高摻雜硅基板或?qū)щ姴ＡЩ?，作為膠體球的商業(yè)化單分散的直徑為100nm～100μm的聚苯乙烯膠體球或二氧化硅膠體球，重復(fù)上述實施例1～5，同樣制得了如或近似于圖2所示的有序金屬納/微米環(huán)。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明的有序金屬納/微米環(huán)的制備方法進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。