大面积有序纳米结构制备技术

【摘要】本论文以有序纳米结构在高灵敏度生化传感领域的广泛应用为背景，针对目前纳米颗粒薄膜及其有序结构自组装的大面积、低成本、可控制造等技术瓶颈，以银为示例材料，在本实验室成员已有研究的基础上，对大面积有序纳米结构可控制备方法和工艺技术展开相应基础研究。主要开展了如下的三种自组装制备工艺：基于OstwaldRipening效应的纳米颗粒薄膜制备技术：采用传统的磁控溅射镀膜工艺，对已沉积纳米薄膜硅片基底进行表面等离子体处理，通过OstwaldRipening效应实现粒径、密度可控的纳米颗粒薄膜制备，开发一种新的纳米颗粒薄膜大面积制备技术。基于物理模板辅助自组装有序微纳结构制备技术：采用传统的MEMS光刻工艺进行不同形貌、不同尺寸的物理模板制备，根据静电自聚焦原理，实现已合成纳米颗粒(采用物理气相凝聚法制备)圆片级有序纳米结构制造，突破大面积自组装工艺中的技术难题，探索一致性高、均匀性可靠、可重复制备的大面积纳米结构制备技术。基于Ag/PDMS自组装有序微纳褶皱结构制备技术：以银和PDMS作为实验材料，同样采用传统的磁控溅射镀膜工艺，在预拉伸PDMS物理基底上沉积Ag纳米薄膜，根据热沉积过程中金属与聚合物之间的热膨胀系数和弹性模量大不相同，在冷却过程中自发形成有序褶皱结构，实现有序微纳褶皱结构大面积制备。对褶皱结构形貌进行表征分析，对不同特征尺寸褶皱结构进行SERS测试，为其生化传感应用提供一定理论基础。最终我们实现了基于Ag/PDMS有序微纳褶皱结构的大面积制备，开发了一种新的纳米功能结构。在本论文中我们探索并开发纳米颗粒及其有序自组装结构的低成本、大面积、高效率制造技术，为实现真正工程化的纳米尺度下低维纳米结构大面积加工提供理论与关键技术基础。通过调节制造过程中的关键参数，实现多种形貌、各种尺度的低维有序纳米结构的圆片级制造。对大面积制备下所制造纳米结构的表面一致性、均匀性及可靠性进行准确评估并为工艺优化提供一定的理论基础。
【作者】翟超；
【导师】刘俊；唐军；
【作者基本信息】中北大学，精密仪器及机械，2014，硕士
【关键词】贵金属纳米颗粒；Ostwald-ripening；静电自组装；褶皱结构；生化传感效应；

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