一種表面排列有磁性納米線(xiàn)的基片及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種表面排列有磁性納米線(xiàn)的基片及其制備方法。該基片的表面具有有序排列的磁性納米線(xiàn)。該基片的制備方法包括將磁性納米線(xiàn)分散于分散溶液中，然后采用磁場(chǎng)使磁性納米線(xiàn)形成有序排列，并沉積于基片表面的步驟。本發(fā)明利用納米線(xiàn)材料的自身磁性，在磁場(chǎng)作用下，可以實(shí)現(xiàn)定向排列，能夠?qū)崿F(xiàn)大面積的、多種角度、多種方式、多種層次的可控的納米材料排列，且操作簡(jiǎn)單，這些材料的大面積制備和排列，將極大地促進(jìn)半導(dǎo)體器件規(guī)模化、集成化生產(chǎn)的發(fā)展。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種表面排列有磁性納米線(xiàn)的基片及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種表面排列有磁性納米線(xiàn)的基片及其制備方法，屬于半導(dǎo)體材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，納米材料的制備方法(也就是生長(zhǎng)、排列納米線(xiàn)的方法)大多采用化學(xué)方法，主要包括溶膠-凝膠法、水熱及溶劑熱合成法、化學(xué)沉淀法、模板法等。但溶膠-凝膠法原材料價(jià)格昂貴，凝膠顆粒之間燒結(jié)性差；水熱及化學(xué)沉淀法制備的納米線(xiàn)分散在溶液當(dāng)中，不能形成有序陣列；模板法所采用的設(shè)備簡(jiǎn)單，易于操作，常溫常壓即可進(jìn)行，生產(chǎn)成本低，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，尤其使用陽(yáng)極氧化鋁(Anodic Aluminum Oxide, AA0)模板法，其孔徑可控，且大小一致，柱狀孔垂直于膜面，孔與孔之間獨(dú)立，孔洞呈有序的柱狀排列，其合成的材料易于收集，雖然模板法可實(shí)現(xiàn)垂直于膜面的納米線(xiàn)排列，但有序排列的納米線(xiàn)不能獨(dú)立存在，將模板洗掉之后，所制備的有序排列的納米線(xiàn)將變得分布雜亂，這限制了模板法制備納米材料的進(jìn)一步應(yīng)用。
[0003]而且，上述的方法并不能實(shí)現(xiàn)大面積地排列納米線(xiàn)，也不能實(shí)現(xiàn)納米線(xiàn)的多種方式、多個(gè)層次的復(fù)合排列，不適應(yīng)半導(dǎo)體器件規(guī)模化、集成化生產(chǎn)的發(fā)展需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種表面排列有磁性納米線(xiàn)的基片及其制備方法，該基片的表面具有大面積地有序排列的磁性納米線(xiàn)。
[0005]本發(fā)明的目的還在于提供上述表面排列有磁性納米線(xiàn)的基片的制備方法。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種表面排列有磁性納米線(xiàn)的基片，其中，該基片的表面具有有序排列的磁性納米線(xiàn)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，上述基片表面的磁性納米線(xiàn)可以具有以下幾種不同的排列方式:
[0008]基片的整個(gè)表面具有一層按照同一方向有序排列的磁性納米線(xiàn),可以稱(chēng)為一維排列；或者，
[0009]基片的表面具有兩層以上的磁性納米線(xiàn)，每一層的磁性納米線(xiàn)按照同一方向有序排列，不同層的磁性納米線(xiàn)按照不同的方向排列，可以稱(chēng)為多角度分層排列；或者，
[0010]基片的表面具有分塊陣列有序排列的磁性納米線(xiàn)，可以稱(chēng)為分塊陣列排列，在該基片的表面，所有同一區(qū)塊同一層的磁性納米線(xiàn)均為同一方向排列，同一區(qū)塊可以有一層或多層多角度的磁性納米線(xiàn)，不同區(qū)塊之間通過(guò)空白區(qū)域分隔，不同區(qū)塊的磁性納米線(xiàn)的排列方向可以不同、所排列的納米線(xiàn)的種類(lèi)也可以不同。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，所述磁性納米線(xiàn)為Ni基納米線(xiàn)，更優(yōu)選地，所述Ni基納米線(xiàn)包括Ni納米線(xiàn)、Ni/(金屬或金屬氧化物)/Ni復(fù)合納米線(xiàn)或N1納米線(xiàn)；其中，所述金屬包括N1、Au、Cu等材料中的一種或兩種,所述金屬氧化物包括Ni0、Zn0、Ti02等材料中的一種或兩種，所述金屬或金屬氧化物還包括其他的類(lèi)似材料，并不限于已列出的幾種。
[0012]上述的Ni/(金屬或金屬氧化物)/Ni復(fù)合納米線(xiàn)是分三段的納米線(xiàn)，中間段是金屬或金屬氧化物，兩端是Ni納米線(xiàn)，本發(fā)明即是利用兩端Ni帽(Ni納米線(xiàn))的磁性來(lái)排列納米線(xiàn)的；上述的N1納米線(xiàn)是整根的N1納米線(xiàn)，是將已經(jīng)排列好的Ni納米線(xiàn)氧化形成的。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，每一層中、與納米線(xiàn)垂直的方向上所述磁性納米線(xiàn)的分布密度為1-5根/ μ m。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，所采用的基片可以為本領(lǐng)域常用的基片，例如硅片、有機(jī)玻璃片等，上述的硅片也可以是鍍有S12薄膜的單拋硅片，但不限于此。
[0015]本發(fā)明還提供了上述表面排列有磁性納米線(xiàn)的基片的制備方法，其包括將磁性納米線(xiàn)分散于分散溶液中，然后采用磁場(chǎng)使磁性納米線(xiàn)形成有序排列，并沉積于基片表面的步驟。根據(jù)所需要的排列方式的不同，可以采取不同的制備步驟。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，上述方法包括以下步驟:
[0017]將磁性納米線(xiàn)分散于乙醇溶液中，將基片放入該分散有磁性納米線(xiàn)的乙醇溶液中，然后將該乙醇溶液置于均勻磁場(chǎng)中進(jìn)行加熱靜置或室溫放置；
[0018]待乙醇溶液揮發(fā)完后，取出基片，清洗基片表面，得到整個(gè)表面具有一層按照同一方向有序排列的磁性納米線(xiàn)的基片；
[0019]或者，
[0020]將磁性納米線(xiàn)分散于乙醇溶液中，將基片放入該分散有磁性納米線(xiàn)的乙醇溶液中，然后將該乙醇溶液置于均勻磁場(chǎng)中進(jìn)行加熱靜置或室溫放置；
[0021]待乙醇溶液揮發(fā)完后，取出基片，清洗基片表面，得到整個(gè)表面具有一層按照同一方向有序排列的磁性納米線(xiàn)的基片，然后將該基片再次放入分散有磁性納米線(xiàn)的乙醇溶液中，然后將該乙醇溶液置于不同磁場(chǎng)方向的均勻磁場(chǎng)中重復(fù)進(jìn)行加熱靜置或室溫放置(以使所沉積的后一層的磁性納米線(xiàn)與前一層的磁性納米線(xiàn)具有不同的方向)、乙醇溶液揮發(fā)、清洗基片表面的步驟，直到得到表面具有兩層以上的磁性納米線(xiàn)的基片；
[0022]或者，
[0023]將磁性納米線(xiàn)分散于乙醇溶液中，將基片放入該分散有磁性納米線(xiàn)的乙醇溶液中，然后將該乙醇溶液置于均勻磁場(chǎng)中進(jìn)行加熱靜置或室溫放置；
[0024]待乙醇溶液揮發(fā)完后，取出基片，清洗基片表面，得到整個(gè)表面具有一層按照同一方向有序排列的磁性納米線(xiàn)的基片，然后在該基片的表面涂上光刻膠，利用掩膜技術(shù)，將基片表面的光刻膠部分曝光，使基片表面的光刻膠分塊、裸露出部分基片表面的納米線(xiàn)；將裸露出的納米線(xiàn)超聲清洗干凈；清洗去除基片表面剩余部分的光刻膠，得到表面具有分塊陣列有序排列的磁性納米線(xiàn)的基片；
[0025]或者，
[0026]將磁性納米線(xiàn)分散于乙醇溶液中，將基片放入該分散有磁性納米線(xiàn)的乙醇溶液中，然后將該乙醇溶液置于均勻磁場(chǎng)中進(jìn)行加熱靜置或室溫放置；
[0027]待乙醇溶液揮發(fā)完后，取出基片，清洗基片表面，在基片表面整體涂上光刻膠，利用掩膜技術(shù)使基片表面的光刻膠部分曝光，曝光基片的部分區(qū)域，裸露出該區(qū)域的納米線(xiàn)，超聲處理將露出的納米線(xiàn)清洗干凈；
[0028]將該清洗后的基片再次放入分散有相同或不同種類(lèi)的磁性納米線(xiàn)的乙醇溶液中，然后將該乙醇溶液置于不同磁場(chǎng)方向的均勻磁場(chǎng)中重復(fù)進(jìn)行加熱靜置或室溫放置；
[0029]待乙醇溶液揮發(fā)干后，取出基片，清洗基片表面；將該基片放入丙酮溶液中去除基片表面未曝光部分殘留的光刻膠，得到表面具有分塊陣列、相同或不相同種類(lèi)磁性納米線(xiàn)、不同排列方向的納米線(xiàn)的基片。
[0030]上述的表面具有分塊陣列、相同或不相同種類(lèi)磁性納米線(xiàn)、不同排列方向的納米線(xiàn)的基片是指:基片表面的納米線(xiàn)分區(qū)塊排列，不同的區(qū)塊的納米線(xiàn)可以是同一種材料的納米線(xiàn)、也可以是不同材料的納米線(xiàn)，不同區(qū)塊中的納米線(xiàn)的排列方向可以相同也可以不同方向，彼此間可以成一定角度排列。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，上述制備方法還包括以下步驟:
[0032]在模板中附著生長(zhǎng)得到磁性納米線(xiàn)；
[0033]將附著生長(zhǎng)有磁性納米線(xiàn)的模板放入NaOH溶液中浸泡溶解，釋放得到磁性納米線(xiàn)，優(yōu)選地，NaOH溶液的濃度為lm0l/L-5m0l/L，浸泡溶解的時(shí)間為5min_20min ；
[0034]將磁性納米線(xiàn)用磁鐵吸住并進(jìn)行清洗。
[0035]上述的制備方法中，更優(yōu)選的，溶解釋放磁性納米線(xiàn)的NaOH溶液的濃度為3mol/L，浸泡溶解的時(shí)間為lOmin。
[0036]在上述制備方法中，所采用的磁性納米線(xiàn)可以是常規(guī)方法制備得到的，優(yōu)選是采用電化學(xué)沉積、溶膠-凝膠或者電泳沉積在背面鍍有金屬膜的陽(yáng)極氧化鋁模板中生長(zhǎng)得到的磁性納米線(xiàn)；更優(yōu)選地，所采用的陽(yáng)極氧化鋁模板上的孔的孔徑為200nm，長(zhǎng)度為50 μ m。采用這種孔徑和深度的孔的模板可以制備出直徑為200nm、長(zhǎng)度為5 μ m-50 μ m的磁性納米線(xiàn)。
[0037]上述的陽(yáng)極氧化鋁模板的背面鍍金屬膜作電極，該金屬膜可以為鍍金、銀、銅等的金屬膜。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，當(dāng)采用電化學(xué)沉積制備磁性納米線(xiàn)時(shí)，其可以包括以下步驟:
[0039]向含有NiSO4.6H20和H3BO3的反應(yīng)溶液中加入稀硫酸，將pH值調(diào)節(jié)至3，在所述反應(yīng)溶液中，NiSO4.6H20和H3BO3的摩爾濃度均為0.lmol/L-lmol/L ；
[0040]將模板置于反應(yīng)溶液中，以4mA/cm2-10mA/cm2的恒流電流進(jìn)行2min的反應(yīng)，接著將電流密度減半，以2mA/cm2-5mA/cm2的恒流電流進(jìn)行30min_3h的反應(yīng),得到磁性納米線(xiàn)(此處得到的是Ni納米線(xiàn))。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，更優(yōu)選地，當(dāng)采用電化學(xué)沉積制備磁性納米線(xiàn)時(shí)，其可以包括以下步驟:
[0042]向含有NiSO4.6H20和H3BO3的反應(yīng)溶液中加入稀硫酸，將pH值調(diào)節(jié)至3，在所述反應(yīng)溶液中，NiSO4.6H20和H3BO3溶液分別為0.4mol/L和0.6mol/L ；
[0043]將模板置于反應(yīng)溶液中，以6mA/cm2的恒流電流進(jìn)行2min的反應(yīng),接著以3mA/cm2的恒流電流進(jìn)行30min-3h的反應(yīng),得到磁性納米線(xiàn)(此處得到的是Ni納米線(xiàn))。
[0044]上述的電化學(xué)沉積法中如需制備“Ni/金屬/Ni納米線(xiàn)”或“Ni/金屬氧化物/Ni納米線(xiàn)”，需要先電鍍Ni納米線(xiàn)，在電鍍完Ni納米線(xiàn)部分后，將電解液換為對(duì)應(yīng)金屬離子溶液，再用電化學(xué)沉積方法沉積金屬離子納米線(xiàn)，最后再更換電解液電鍍Ni納米線(xiàn)；或者在電鍍完Ni納米線(xiàn)部分后，將電解液換為對(duì)應(yīng)金屬氧化物的帶電粒子溶液，再用電泳沉積法沉積金屬氧化物納米線(xiàn)，最后再更換電解液電鍍Ni納米線(xiàn)；這里以?xún)啥说腘i納米線(xiàn)封帽，實(shí)現(xiàn)外加磁場(chǎng)的控制。如需制備N(xiāo)1納米線(xiàn)，則在制備N(xiāo)i納米線(xiàn)后，將Ni納米線(xiàn)高溫氧化為N1納米線(xiàn)即可。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，在上述電化學(xué)沉積中，還可以包括在用NaOH溶液溶解前，對(duì)附著生長(zhǎng)有磁性納米線(xiàn)的模板用王水進(jìn)行浸泡，去除金屬膜的步驟，浸泡的時(shí)間為 5min_10min。
[0046]上述的制備方法中，將磁性納米線(xiàn)分散于分散溶液(例如乙醇溶液)中的步驟可以通過(guò)超聲分散實(shí)現(xiàn)，超聲分散的時(shí)間優(yōu)選為I分鐘，對(duì)磁性納米線(xiàn)進(jìn)行清洗時(shí)可以使用去離子水和乙醇各自分別清洗兩至三次。
[0047]上述的制備方法中，優(yōu)選的，在磁場(chǎng)中進(jìn)行加熱靜置時(shí)的溫度控制為低于乙醇的沸騰溫度。
[0048]本發(fā)明所提供的技術(shù)方案利用納米線(xiàn)材料的自身磁性，在磁場(chǎng)作用下，實(shí)現(xiàn)定向排列，能夠?qū)崿F(xiàn)大面積的、多種角度、多種方式、多種層次的可控的納米材料排列，且操作簡(jiǎn)單。本發(fā)明所提供的基片上的磁性納米材料，主要是與Ni相關(guān)的一維磁性納米材料，利用Ni材料的強(qiáng)磁性，可以實(shí)現(xiàn)Ni相關(guān)材料的制備和排列，如Ni/(金屬或金屬氧化物)/Ni復(fù)合納米線(xiàn)、N1納米線(xiàn)等，這些材料的大面積制備和多種方式、多個(gè)層次的有序排列的實(shí)現(xiàn)，將極大地促進(jìn)半導(dǎo)體器件規(guī)模化、集成化生產(chǎn)的發(fā)展。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0049]圖1為實(shí)施例1的Si基片上大面積排列Ni基納米線(xiàn)的SEM圖；
[0050]圖2a為實(shí)施例5的Si基片上多角度多層排列Ni基納米線(xiàn)SEM圖；
[0051]圖2b為圖2a的局部放大圖；
[0052]圖3為實(shí)施例1、2、3、4的Si基片上大面積排列Ni基納米線(xiàn)的不意圖；
[0053]圖4為實(shí)施例5的Si基片上多角度多層排列Ni基納米線(xiàn)的示意圖；
[0054]圖5為實(shí)施例6的Si基片上分塊排列Ni基納米線(xiàn)的不意圖；
[0055]圖6為實(shí)施例7的Si基片上左右排列不同種類(lèi)Ni及納米線(xiàn)的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0056]下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的方法進(jìn)行說(shuō)明，以使本發(fā)明技術(shù)方案更易于理解、掌握，但本發(fā)明并不局限于此。下述實(shí)施例中所述實(shí)驗(yàn)方法，如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如無(wú)特殊說(shuō)明，均可從商業(yè)途徑獲得。
[0057]實(shí)施例1
[0058]本實(shí)施例提供一種表面排列有納米線(xiàn)的基片及其制備方法，該基片為表面具有大面積有序排列的Ni納米線(xiàn)的Si基片(鍍有S12層)，該制備方法包括如下步驟:
[0059]用電化學(xué)沉積法在陽(yáng)極氧化鋁模板中直接生長(zhǎng)Ni納米線(xiàn):電鍍前，先在模板的背面鍍一層金膜作電極；
[0060]向反應(yīng)液(含濃度為0.4mol/L的NiSO4.6H20和0.6mol/L的H3BO3)中加入稀硫酸溶液，pH值調(diào)節(jié)至3 ;
[0061]將模板置于反應(yīng)液中，以6mA/cm2的恒流進(jìn)行2min的反應(yīng)，然后保持3mA/cm2恒流進(jìn)行3h的反應(yīng)，得到50 μ m長(zhǎng)的納米線(xiàn)；
[0062]將附著生長(zhǎng)有納米線(xiàn)材料的模板放入現(xiàn)配的王水中，浸泡5-10min，溶解模板背面的金膜；
[0063]將溶解去金膜的模板放入濃度為3mol/L的NaOH溶液中，溶解釋放出Ni納米線(xiàn)，并用去離子水、乙醇溶液清洗納米線(xiàn)；
[0064]將清洗干凈的Ni納米線(xiàn)浸泡在乙醇溶液(分析純，無(wú)水乙醇)中，超聲分散lmin，將Si基片放入分散有Ni納米線(xiàn)的乙醇溶液中，并在盛溶液的燒杯兩側(cè)加上均勻磁場(chǎng)；
[0065]靜置加磁場(chǎng)的排列裝置，待乙醇溶液揮發(fā)完后，取出基片，用去離子水、乙醇清洗表面，得到表面具有大面積有序排列的Ni納米線(xiàn)的Si基片，其SEM圖如圖1所不，排列不意圖如圖3所示，所得的Si基片上，Ni納米線(xiàn)呈單一方向、單層、大面積有序排布。
[0066]實(shí)施例2
[0067]本實(shí)施例提供一種表面排列有納米線(xiàn)的基片及其制備方法，該基片為表面具有大面積有序排列的N1納米線(xiàn)的Si基片(鍍有S12層)，該制備方法包括如下步驟:
[0068]用電化學(xué)沉積法在陽(yáng)極氧化鋁模板中直接生長(zhǎng)Ni納米線(xiàn):電鍍前，先在模板的背面鍍一層金膜作電極；
[0069]向反應(yīng)液(含濃度為0.4mol/L的NiSO4.6H20和0.6mol/L的H3BO3)中加入稀硫酸溶液，PH值調(diào)節(jié)至3 ;
[0070]將模板置于反應(yīng)液中，以6mA/cm2的恒流進(jìn)行2min的反應(yīng)，保持3mA/cm2恒流進(jìn)行3h的反應(yīng),得到50 μ m長(zhǎng)的納米線(xiàn)；
[0071]將附著生長(zhǎng)有納米線(xiàn)材料的模板放入現(xiàn)配的王水中，浸泡5-10min，溶解模板背面的金膜；
[0072]將溶解去金膜的模板放入濃度為3mol/L的NaOH溶液中，溶解釋放出Ni納米線(xiàn)，并用去離子水、乙醇溶液清洗納米線(xiàn)；
[0073]將清洗干凈的Ni納米線(xiàn)浸泡在乙醇溶液中，超聲分散lmin，將Si基片放入分散有Ni納米線(xiàn)的乙醇溶液中，并在盛溶液的燒杯兩側(cè)加上均勻磁場(chǎng)；
[0074]靜置加磁場(chǎng)的排列裝置，待乙醇溶液揮發(fā)完后，取出基片，用去離子水、乙醇清洗表面，得到表面具有大面積平行排列的Ni納米線(xiàn)的基片；
[0075]將表面具有大面積平行排列的Ni納米線(xiàn)的基片的Ni納米線(xiàn)高溫氧化為N1納米線(xiàn)，高溫氧化Ni納米線(xiàn)的優(yōu)化條件為:在管式爐內(nèi)保持氧氣氣氛高溫氧化，根據(jù)需要保持400-800°C，氧化2-8h，得到表面具有大面積排列的N1納米線(xiàn)的Si基片，其排列示意圖如圖3所示，呈單一方向、大面積有序排布。
[0076]實(shí)施例3
[0077]本實(shí)施例提供一種表面排列有納米線(xiàn)的基片及其制備方法，該基片為表面具有大面積有序排列的Ni/金屬/Ni復(fù)合納米線(xiàn)的Si基片(鍍有S12層)，該制備方法包括如下步驟:
[0078]用電化學(xué)沉積法在陽(yáng)極氧化鋁模板中直接生長(zhǎng)Ni納米線(xiàn):電鍍前，先在模板的背面鍍一層金膜作電極；
[0079]向反應(yīng)液(含濃度為0.4mol/L的NiSO4.6H20和濃度為0.6mol/L的H3BO3)中加入稀硫酸溶液，PH值調(diào)節(jié)至3 ；
[0080]將模板置于反應(yīng)液中，以3mA/cm2的恒流電流進(jìn)行Ih的反應(yīng)，得到5 μ m長(zhǎng)的Ni納米線(xiàn)；
[0081 ] 將電解液換為Cu離子溶液(CuSO4的稀硫酸溶液)，用稀硫酸調(diào)節(jié)PH值至3，電化學(xué)沉積法得到Cu納米線(xiàn)，再次將電解液更換為制備N(xiāo)i納米線(xiàn)的電解液，用電化學(xué)沉積法沉積Ni納米線(xiàn)，形成50 μ m的Ni/Cu/Ni三段納米線(xiàn)；
[0082]將附著生長(zhǎng)有納米線(xiàn)材料的模板放入現(xiàn)配的王水中，浸泡5-10min，溶解模板背面的金膜；
[0083]將溶解去金膜的模板放入濃度為3mol/L的NaOH溶液中，溶解釋放出Ni/Cu/Ni納米線(xiàn),并用去離子水、乙醇溶液清洗納米線(xiàn)；
[0084]將清洗干凈的Ni/Cu/Ni納米線(xiàn)浸泡在乙醇溶液中，超聲分散lmin，將Si基片放入分散有Ni/Cu/Ni納米線(xiàn)的乙醇溶液中，并在盛溶液的燒杯兩側(cè)加上均勻磁場(chǎng)；
[0085]靜置加磁場(chǎng)的排列裝置，待乙醇溶液揮發(fā)完后，取出基片，用去離子水、乙醇清洗表面，得到表面具有大面積有序排列的Ni/金屬/Ni復(fù)合納米線(xiàn)的Si基片，其排列示意圖如圖3所,呈單一方向、大面積有序排布。
[0086]實(shí)施例4
[0087]本實(shí)施例提供一種表面排列有納米線(xiàn)的基片及其制備方法，該基片為表面具有大面積有序排列的Ni/金屬氧化物/Ni復(fù)合納米線(xiàn)的Si基片(鍍有S12層)，該制備方法包括如下步驟:
[0088]用電化學(xué)沉積法在陽(yáng)極氧化鋁模板中直接生長(zhǎng)Ni納米線(xiàn):電鍍前，先在模板的背面鍍一層金膜作電極；
[0089]向反應(yīng)液(含濃度為0.4mol/L的NiSO4.6H20和濃度為0.6mol/L的H3BO3)中加入稀硫酸溶液，PH值調(diào)節(jié)至3 ；
[0090]將模板置于反應(yīng)液中，以6mA/cm2的恒流電流進(jìn)行2min的反應(yīng),然后保持3mA/cm2恒流進(jìn)行Ih的反應(yīng)，得到5 μ m長(zhǎng)的鎳納米線(xiàn)；
[0091]將電解液換為T(mén)12溶膠，電泳沉積法得到T12納米線(xiàn)，再次將電解液更換為制備N(xiāo)i納米線(xiàn)的電解液,用電化學(xué)沉積法沉積Ni納米線(xiàn)，形成50μηι的Ni/Ti02/Ni三段納米線(xiàn).
[0092]將附著生長(zhǎng)有納米線(xiàn)材料的模板放入現(xiàn)配的王水中，浸泡5-10min，溶解模板背面的金膜；
[0093]將溶解去金膜的模板放入濃度為3mol/L的NaOH溶液中，溶解釋放出Ni/Ti02/Ni納米線(xiàn)，并用去離子水、乙醇溶液清洗納米線(xiàn)；
[0094]將清洗干凈的Ni/Ti02/Ni納米線(xiàn)浸泡在乙醇溶液中，超聲分散IminJf Si基片放入分散有Ni/Ti02/Ni納米線(xiàn)的乙醇溶液中，并在盛溶液的燒杯兩側(cè)加上均勻磁場(chǎng)；
[0095]靜置加磁場(chǎng)的排列裝置，待乙醇溶液揮發(fā)完后，取出基片，用去離子水、乙醇清洗表面，得到表面具有大面積有序排列的Ni/金屬氧化物/Ni復(fù)合納米線(xiàn)的Si基片，其排列不意圖如圖3所7]^，呈單一方向、大面積有序排布。
[0096]實(shí)施例5
[0097]本實(shí)施例提供一種表面排列有納米線(xiàn)的基片及其制備方法，該基片為表面具有多角度分層有序排列的Ni納米線(xiàn)的Si基片(鍍有S12層)，包括如下步驟:
[0098]用電化學(xué)沉積法在陽(yáng)極氧化鋁模板中直接生長(zhǎng)Ni納米線(xiàn):電鍍前，先在模板的背面鍍一層金膜作電極；
[0099]向反應(yīng)液(含濃度為0.4mol/L的NiSO4.6H20和0.6mol/L的H3BO3)中加入稀硫酸溶液，PH值調(diào)節(jié)至3 ;
[0100]將模板置于反應(yīng)液中，以6mA/cm2的恒流進(jìn)行2min的反應(yīng)，然后保持3mA/cm2恒流進(jìn)行3h的反應(yīng)，得到50 μ m長(zhǎng)的納米線(xiàn)；
[0101]將附著生長(zhǎng)有納米線(xiàn)材料的模板放入現(xiàn)配的王水中，浸泡5-10min，溶解模板背面的金膜；
[0102]將溶解去金膜的模板放入濃度為3mol/L的NaOH溶液中，溶解釋放出Ni納米線(xiàn)，并用去離子水、乙醇溶液清洗納米線(xiàn)；
[0103]將清洗干凈的Ni納米線(xiàn)浸泡在乙醇溶液中，超聲分散lmin，將Si基片放入分散有Ni納米線(xiàn)的乙醇溶液中，并在盛溶液的燒杯兩側(cè)加上均勻磁場(chǎng)；
[0104]靜置加磁場(chǎng)的排列裝置，待乙醇溶液揮發(fā)完后，取出基片，用去離子水、乙醇清洗表面，得到表面平行排列有大面積的Ni納米線(xiàn)的基片；
[0105]將排列好納米線(xiàn)的基片再次放入浸泡有納米線(xiàn)的乙醇溶液中，并在盛溶液的燒杯兩側(cè)加上均勻磁場(chǎng)，本次所加磁場(chǎng)與第一次所加磁場(chǎng)成一定角度，本實(shí)施例取90° ;
[0106]靜置加磁場(chǎng)的排列裝置，待乙醇溶液揮發(fā)完后，取出基片，用去離子水、乙醇清洗表面，如此操作，得到表面具有多角度分層有序排列的Ni納米線(xiàn)的Si基片，其SEM圖如圖2a、2b所示,其排列示意圖如圖4所示,呈雙層、垂直方向、大面積有序排布。
[0107]實(shí)施例6
[0108]本實(shí)施例提供一種表面排列有納米線(xiàn)的基片及其制備方法，該基片為表面分塊排列Ni納米線(xiàn)的Si基片(鍍有S12層)，包括如下步驟:
[0109]用電化學(xué)沉積法在陽(yáng)極氧化鋁模板中直接生長(zhǎng)Ni納米線(xiàn):電鍍前，先在模板的背面鍍一層金膜作電極；
[0110]向反應(yīng)液(含濃度為0.4mol/L的NiSO4.6H20和0.6mol/L的H3BO3)中加入稀硫酸溶液，PH值調(diào)節(jié)至3 ;
[0111]將模板置于反應(yīng)液中，以6mA/cm2的恒流進(jìn)行2min的反應(yīng)，然后保持3mA/cm2恒流進(jìn)行3h的反應(yīng)，得到50 μ m長(zhǎng)的納米線(xiàn)；
[0112]將附著生長(zhǎng)有納米線(xiàn)材料的模板放入現(xiàn)配的王水中，浸泡5-10min，溶解模板背面的金膜；
[0113]將溶解去金膜的模板放入濃度為3mol/L的NaOH溶液中，溶解釋放出Ni納米線(xiàn)，并用去離子水、乙醇溶液清洗納米線(xiàn)；
[0114]將清洗干凈的Ni納米線(xiàn)浸泡在乙醇溶液中，超聲分散lmin，將Si基片放入分散有Ni納米線(xiàn)的乙醇溶液中，并在盛溶液的燒杯兩側(cè)加上均勻磁場(chǎng)；
[0115]靜置加磁場(chǎng)的排列裝置，待乙醇溶液揮發(fā)完后，取出基片，用去離子水、乙醇清洗表面，得到平行排列于基片表面的大面積的Ni納米線(xiàn)；
[0116]用光刻膠技術(shù)將基片上排列的大面積的Ni納米線(xiàn)分割為多塊，形成Ni納米線(xiàn)的分塊排列陣列，具體步驟為:1)在排列有大面積的Ni納米線(xiàn)的基片表面整體涂上光刻膠；2)利用光刻膠和掩膜技術(shù)，將基片表面的光刻膠部分曝光，使基片表面的光刻膠分塊，從而裸露出部分基片表面的納米線(xiàn)；3)將裸露出的納米線(xiàn)用超聲法清洗干凈；4)用丙酮溶液清洗基片表面剩余部分的光刻膠；
[0117]將基片放入去離子水、乙醇溶液中清洗，得到表面分塊排列Ni納米線(xiàn)的Si基片，其排列示意圖如圖5所示。
[0118]實(shí)施例7
[0119]本實(shí)施例提供一種表面排列有納米線(xiàn)的基片及其制備方法，該基片為表面左右兩部分排列不同種類(lèi)納米線(xiàn)的Si基片(鍍有S12層)，如左邊排列Ni納米線(xiàn)、右邊排列Ni/Cu/Ni納米線(xiàn)，且左右兩種納米線(xiàn)排列方向相垂直。
[0120]將實(shí)施例1中制備好的Ni納米線(xiàn)溶解在乙醇溶液中，加磁場(chǎng)排列在基片上，待溶液揮發(fā)干后，取出基片，清洗干凈；
[0121]在基片表面整體涂上光刻膠，利用掩膜板使基片表面的光刻膠部分曝光，曝光基片右半部分，裸露出右半部分的Ni納米線(xiàn)，超聲處理將露出的納米線(xiàn)清洗干凈；
[0122]將實(shí)施例2中制備好的Ni/Cu/Ni復(fù)合納米線(xiàn)溶解在乙醇溶液中，加與排列Ni納米線(xiàn)方向垂直的磁場(chǎng)，將Ni/Cu/Ni復(fù)合納米線(xiàn)排列在上述左半部分有光刻膠覆蓋的基片上，待溶液揮發(fā)干后，取出基片，清洗干凈；
[0123]將基片放入丙酮溶液中去除基片表面左半部分殘留的光刻膠，即可得到左邊為Ni納米線(xiàn)，右邊為Ni/Cu/Ni納米線(xiàn)的基片，左右兩種納米線(xiàn)排列相垂直，其排列不意圖如圖6。
【權(quán)利要求】
1.一種表面排列有磁性納米線(xiàn)的基片，其中，該基片的表面具有有序排列的磁性納米線(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基片，其中，該基片的整個(gè)表面具有一層按照同一方向有序排列的磁性納米線(xiàn)；或者， 該基片的表面具有兩層及以上的磁性納米線(xiàn)，每一層的磁性納米線(xiàn)按照同一方向有序排列，不同層的磁性納米線(xiàn)按照不同的方向排列；或者， 該基片的表面具有分塊陣列有序排列的磁性納米線(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基片，其中，所述磁性納米線(xiàn)為Ni基納米線(xiàn)，優(yōu)選的，所述Ni基納米線(xiàn)包括Ni納米線(xiàn)、Ni/ (金屬或金屬氧化物)/Ni復(fù)合納米線(xiàn)或N1納米線(xiàn)；其中，所述金屬包括N1、Au、Cu中的一種或兩種,所述金屬氧化物包括N1、ZnO、T12等中的一種或兩種，不限于所列出的幾種材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基片，其中，每一層中、與納米線(xiàn)垂直的方向上所述磁性納米線(xiàn)的分布密度為1-5根/μ m。
5.—種權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的表面排列有磁性納米線(xiàn)的基片的制備方法,其包括將磁性納米線(xiàn)分散于分散溶液中，然后采用磁場(chǎng)使磁性納米線(xiàn)形成有序排列，并沉積于基片表面的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其中，該方法包括以下步驟: 將磁性納米線(xiàn)分散于乙醇溶液中，將基片放入該分散有磁性納米線(xiàn)的乙醇溶液中，然后將該乙醇溶液置于均勻磁場(chǎng)中進(jìn)行加熱靜置或室溫放置； 待乙醇溶液揮發(fā)完后，取出基片，清洗基片表面，得到整個(gè)表面具有一層按照同一方向有序排列的磁性納米線(xiàn)的基片； 或者， 將磁性納米線(xiàn)分散于乙醇溶液中，將基片放入該分散有磁性納米線(xiàn)的乙醇溶液中，然后將該乙醇溶液置于均勻磁場(chǎng)中進(jìn)行加熱靜置或室溫放置； 待乙醇溶液揮發(fā)完后，取出基片，清洗基片表面，得到整個(gè)表面具有一層按照同一方向有序排列的磁性納米線(xiàn)的基片，然后將該基片再次放入分散有磁性納米線(xiàn)的乙醇溶液中，然后將該乙醇溶液置于不同磁場(chǎng)方向的均勻磁場(chǎng)中重復(fù)進(jìn)行加熱靜置或室溫放置、乙醇溶液揮發(fā)、清洗基片表面的步驟，直到得到表面具有兩層以上的磁性納米線(xiàn)的基片； 或者， 將磁性納米線(xiàn)分散于乙醇溶液中，將基片放入該分散有磁性納米線(xiàn)的乙醇溶液中，然后將該乙醇溶液置于均勻磁場(chǎng)中進(jìn)行加熱靜置或室溫放置； 待乙醇溶液揮發(fā)完后，取出基片，清洗基片表面，得到整個(gè)表面具有一層按照同一方向有序排列的磁性納米線(xiàn)的基片，然后在該基片的表面涂上光刻膠，利用掩膜技術(shù)，將基片表面的光刻膠部分曝光，使基片表面的光刻膠分塊、裸露出部分基片表面的納米線(xiàn)；將裸露出的納米線(xiàn)超聲清洗干凈；清洗去除基片表面剩余部分的光刻膠，得到表面具有分塊陣列有序排列的磁性納米線(xiàn)的基片； 或者， 將磁性納米線(xiàn)分散于乙醇溶液中，將基片放入該分散有磁性納米線(xiàn)的乙醇溶液中，然后將該乙醇溶液置于均勻磁場(chǎng)中進(jìn)行加熱靜置或室溫放置； 待乙醇溶液揮發(fā)完后，取出基片，清洗基片表面，在基片表面整體涂上光刻膠，利用掩膜技術(shù)使基片表面的光刻膠部分曝光，曝光基片的部分區(qū)域，裸露出該區(qū)域的納米線(xiàn)，超聲處理將露出的納米線(xiàn)清洗干凈； 將該清洗后的基片再次放入分散有相同或不同種類(lèi)的磁性納米線(xiàn)的乙醇溶液中，然后將該乙醇溶液置于不同磁場(chǎng)方向的均勻磁場(chǎng)中重復(fù)進(jìn)行加熱靜置或室溫放置； 待乙醇溶液揮發(fā)干后，取出基片，清洗基片表面；將該基片放入丙酮溶液中去除基片表面未曝光部分殘留的光刻膠，得到表面具有分塊陣列、相同或不相同種類(lèi)磁性納米線(xiàn)、不同排列方向的納米線(xiàn)的基片。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的制備方法，其中，該制備方法還包括以下步驟: 在模板中附著生長(zhǎng)得到磁性納米線(xiàn)； 將附著生長(zhǎng)有磁性納米線(xiàn)的模板放入NaOH溶液中浸泡溶解，釋放得到磁性納米線(xiàn)，優(yōu)選地，所述NaOH溶液的濃度為lmol/L-5mol/L，浸泡溶解的時(shí)間為5min_20min ； 將磁性納米線(xiàn)用磁鐵吸住并進(jìn)行清洗。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7任一項(xiàng)所述的制備方法，其中，所述磁性納米線(xiàn)是采用電化學(xué)沉積、溶膠-凝膠或者電泳沉積在背面鍍有金屬膜的陽(yáng)極氧化鋁模板中生長(zhǎng)得到的磁性納米線(xiàn)；優(yōu)選地，所述陽(yáng)極氧化鋁模板上的孔的孔徑為200nm，長(zhǎng)度為50 μ m。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其中，所述電化學(xué)沉積包括以下步驟: 向含有NiSO4.6H20和H3BO3的反應(yīng)溶液中加入稀硫酸，將pH值調(diào)節(jié)至3，在所述反應(yīng)溶液中，NiSO4.6H20和H3BO3的摩爾濃度均為0.lmol/L-lmol/L ； 將模板置于反應(yīng)溶液中，以4mA/cm2-10mA/cm2的恒流電流進(jìn)行2min的反應(yīng)，接著將電流密度減半，以2mA/cm2-5mA/cm2的恒流電流進(jìn)行30min_3h的反應(yīng),得到磁性納米線(xiàn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其中，該方法還包括在用NaOH溶液溶解前，對(duì)附著生長(zhǎng)有磁性納米線(xiàn)的模板用王水進(jìn)行浸泡，去除金屬膜的步驟，浸泡的時(shí)間為5min_10mino
【文檔編號(hào)】H01L21/02GK104183630SQ201410235930
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】相文峰, 賀卓, 董佳麗, 岳義, 趙昆 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(北京)