一种将两面通透的超薄氧化铝模板移植到任意固体衬底上的方法技术

本发明专利技术涉及一种将两面通透的超薄氧化铝模板移植到任意固体衬底上的方法，该方法使用PMMA溶液作为粘合剂，不需要去除，解决了PMMA作为支撑层时去不干净的问题；该方法先将带有铝基的超薄氧化铝模板移植到衬底上再对铝基进行去除，解决了超薄氧化铝模板由于自身厚度过薄，在移植过程中易破裂的问题；移植到衬底表面的超薄氧化铝模板被粘在衬底表面，解决了在去阻挡层过程中超薄氧化铝模板易破碎的问题；所使用的超薄氧化铝模板对衬底没有要求，衬底可为非金属、金属或柔性衬底，有效地扩展了利用超薄氧化铝模板制备纳米粒子阵列的应用范围。

A method for transplanting ultra thin alumina template with two transparent surfaces to arbitrary solid substrate

The invention relates to a double transparent ultrathin alumina template transplantation method to arbitrary solid substrates, the method using PMMA solution as binder, need not be removed, to solve the PMMA as the supporting layer to clean; the ultrathin alumina template with aluminum based transplantation to the substrate and then on aluminum removal, solve the ultra-thin alumina template because of its thickness is too thin, easy to rupture during transplantation; transplantation to ultrathin alumina template substrate surface to be adhered to the surface of the substrate, the barrier layer to solve in the process of super thin aluminum oxide template easily broken; ultrathin alumina template used no requirement on substrate for non metal, substrate, metal or flexible substrate, effectively expands the scope of application of the nanoparticles array by using ultrathin alumina template method.

【技术实现步骤摘要】
一种将两面通透的超薄氧化铝模板移植到任意固体衬底上的方法
本专利技术涉及一种将两面通透的超薄氧化铝模板移植到任意固体衬底上的方法，属于纳米材料制备

技术介绍
纳米粒子阵列由于其周期性结构排布、高纳米粒子密度、表面等离子体特型等性质受到广泛的关注，纳米粒子阵列可用来制作太阳能电池、纳米磁性储能材料，表面增强拉曼散射衬底等，是一种重要的纳米材料。其中，使纳米粒子阵列表现出不同性质的关键在于纳米粒子所沉积的衬底、纳米粒子的排列方式以及纳米粒子的种类等。以贵金属纳米粒子阵列的局域场增强为例，贵金属纳米粒子之间间距越小，之间的局域场增强因子将会以指数形式增长。所以，在功能性衬底上制备高度有序的纳米粒子阵列以及对其结构的控制是决定纳米粒子阵列应用及性能的关键。目前，对于制备纳米粒子阵列的方法主要分为物理法和化学法两类。物理法制备纳米粒子阵列，主要是利用纳米级别的刻蚀，包括聚焦离子束、电子束、极紫外刻蚀等。如MichaelJ.Sepaniak等人利用电子束刻蚀制备了周期性良好的银纳米粒子阵列。物理法制备纳米粒子阵列具有周期性良好、制备过程稳定等优点。但同时，物理法对于设备的要求较高、制作条件严格、纳米粒子形貌单一，并且，对于10nm左右尺寸的微小结构无法进行制备。由于物理法的限制，化学法制备纳米粒子阵列成为主流。其中，阳极氧化铝模板(AAO)辅助制备纳米粒子阵列的方法，由于其操作简单、成本低廉、可在众多不同的固体衬底上制备等优点，成为一种十分常用的制备方法。阳极氧化铝模板法制备纳米粒子阵列一般分为两个步骤：在酸性环境下电解铝片，制备出具有阵列结构孔洞的超薄氧化铝层，再将超薄氧化铝层移植到衬底上，通过氧化铝孔洞作为模板，在功能性衬底上镀纳米粒子阵列。在功能性衬底上制备纳米粒子阵列，最重要的步骤是将阳极氧化铝模板移植到衬底上后，才可以作为模板引导纳米粒子在衬底上的附着。其中，阳极氧化铝模板的厚度需要减薄到300nm左右才可以有足够的吸附力附着在衬底上。目前移植超薄氧化铝模板的方法，主要是通过PMMA作为支撑层保护超薄阳极氧化铝模板在转移的过程中不弯折、破裂的方法将阳极氧化铝模板移植到衬底上，并且在衬底上成功制备出金的纳米点阵列。MinghongWu教授在2010年提出了将PMMA镀到超薄氧化铝模板的表面后，再进行去铝基、去阻挡层的操作，PMMA作为支撑层可以很好的保护超薄氧化铝模板在移植以及接下来的操作中不会破裂。但是，PMMA在超薄氧化铝模板移植到衬底上之后需要被去除，而PMMA不溶于水、乙醇等常用溶剂，只在60℃的条件下溶于丙酮。所以，只能用丙酮冲洗超薄氧化铝模板上的PMMA。去除的过程中由于超薄氧化铝模板脆弱，不能用加热、超声等方法处理带有PMMA的超薄氧化铝模板，导致超薄氧化铝模板表面的PMMA难以被去除干净，影响进一步利用超薄氧化铝模板在衬底上镀纳米粒子阵列的效果。而且，丙酮本身具有毒性，排放也会对环境造成污染。目前移植超薄氧化铝模板的方法，还有通过在衬底上镀一层铝，再对衬底上的铝进行阳极氧化，在衬底上制备出超薄氧化铝模板。SidaLiu等人通过在ITO玻璃上镀一层厚度约为4μm的铝，再对铝层进行阳极氧化的方法在ITO玻璃上制备阳极氧化铝模板。这种方法制备出的阳极氧化铝模板与衬底之间的贴合完美、附着力强，并且不需要将超薄氧化铝模板移植到衬底上的步骤，简化了操作，保证了超薄氧化铝模板的完整。但是，由于铝是镀到衬底上的，无法制备的过薄，无法保证铝表面平整。所以，制备出的氧化铝模板表面不平整、孔洞排布不规整，无法在衬底表面制备出具有良好形貌、规则孔洞排布的纳米粒子阵列。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种将两面通透的超薄氧化铝模板移植到任意固体衬底上的方法，其特点是不需要在移植后去除支撑层，同时超薄氧化铝模板具有规则的孔洞排布。1、一种将两面通透的超薄氧化铝模板移植到任意固体衬底上的方法，利用二次阳极氧化法制备超薄氧化铝模板，将超薄氧化铝模板移植到衬底表面，其特征在于，包含以下步骤：(1)利用滴管吸取配置好的PMMA溶液，并将滴管内的PMMA溶液置于衬底上形成PMMA溶液浸润衬底表面；(2)将带有铝基的超薄氧化铝模板的超薄氧化铝模板一面置于带有PMMA溶液的衬底表面；(3)等待PMMA溶液中溶剂蒸发后在中间部分形成空隙，使得带有铝基的超薄氧化铝模板直接置于衬底上，即使得带有铝基的超薄氧化铝模板周围通过PMMA连着衬底；(4)将带有铝基的超薄氧化铝模板置入去铝基液中，将背面的铝腐蚀掉，使得衬底表面不带有铝基、背面带有氧化铝阻挡层；(5)用滴管吸取去阻挡层液，并将滴管内的去阻挡层液置于超薄氧化铝模板背面，将超薄氧化铝模板背面的氧化铝阻挡层腐蚀，在衬底上得到两面通透的厚度为400-500nm的超薄氧化铝模板。2、进一步，配置所述的PMMA溶液的溶剂为丙酮；PMMA的浓度为5wt％-6wt％。3、进一步，所述去铝基液为在氯化铜的饱和水溶液中加入高氯酸，高氯酸的浓度为10wt％。4、进一步，所述去阻挡层液为浓度为6wt％磷酸的水溶液。5、进一步，所述超薄氧化铝模板的去阻挡层时间为80-120min。为达到上述目的，本专利技术提供一种将两面通透的超薄氧化铝模板移植到任意固体衬底上的方法，具体制备方法包括：S1制备超薄氧化铝模板。利用二次阳极氧化法在铝基上形成超薄氧化铝层。S2将PMMA溶液浸润衬底表面。利用滴管吸取配置好的PMMA溶液，并将滴管内的PMMA溶液置于衬底上形成PMMA溶液浸润衬底表面。S3将带有铝基的超薄氧化铝模板移植到衬底表面。将带有铝基的超薄氧化铝模板的超薄氧化铝模板一面置于带有PMMA溶液的衬底表面，PMMA溶液在蒸发的过程中向四周扩散，待PMMA溶液中溶剂蒸发后，在超薄氧化铝模板与衬底的接触面的中间部分形成空隙，使得带有铝基的超薄氧化铝模板直接置于衬底上。S4将带有铝基的超薄氧化铝模板背面的铝基腐蚀。将带有铝基的超薄氧化铝模板置入去铝基液中，将背面的铝腐蚀。使得衬底表面的超薄氧化铝模板不带有铝基、背面带有阻挡层。S5将衬底表面带有阻挡层的超薄氧化铝模板进行去阻挡层操作。用滴管吸取去阻挡层液，并将滴管内的去阻挡层液置于超薄氧化铝模板背面，将超薄氧化铝模板背面的氧化铝阻挡层腐蚀，在衬底上得到两面通透的超薄氧化铝模板。该超薄氧化铝模板移植到衬底上的方法可用来在衬底上制备具有规则排布的纳米粒子阵列。与现有超薄氧化铝模板移植到衬底上的方法相比，本专利技术具有的有益效果是：1、所使用的PMMA溶液是作为粘合剂，不作为支撑层镀在超薄氧化铝模板表面，不需在移植到衬底之后再去除PMMA。其他用PMMA作为支撑层来移植超薄氧化铝模板的方法，需要在移植到衬底之后去除PMMA，由于PMMA难以去除干净，会影响超薄氧化铝模板之后的应用。2、使用铝基作为移植过程中支撑超薄氧化铝模板的支撑层，可以保证超氧化铝模板不会由于自身厚度过薄，在移植过程中发生破碎、折叠、与衬底接触不平的情况。可以将超薄氧化铝模板完整的移植到衬底表面。3、先将超薄氧化铝模板移植到衬底上之后再进行去阻挡层的操作，去阻挡层的过程中衬底起到支撑超薄氧化铝模板的作用，使得超薄氧化铝模板不会在去阻挡层的过程中破裂。其他方法为先去阻挡层后移植到衬底上，在去阻挡层的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将两面通透的超薄氧化铝模板移植到任意固体衬底上的方法，利用二次阳极氧化法制备超薄氧化铝模板，将超薄氧化铝模板移植到衬底表面，其特征在于，包含以下步骤：(1)利用滴管吸取配置好的PMMA溶液，并将滴管内的PMMA溶液置于衬底上形成PMMA溶液浸润衬底表面；(2)将带有铝基的超薄氧化铝模板的超薄氧化铝模板一面置于带有PMMA溶液的衬底表面；(3)等待PMMA溶液中溶剂蒸发后在中间部分形成空隙，使得带有铝基的超薄氧化铝模板直接置于衬底上，即使得带有铝基的超薄氧化铝模板周围通过PMMA连着衬底；(4)将带有铝基的超薄氧化铝模板置入去铝基液中，将背面的铝腐蚀掉，使得衬底表面不带有铝基、背面带有氧化铝阻挡层；(5)用滴管吸取去阻挡层液，并将滴管内的去阻挡层液置于超薄氧化铝模板背面，将超薄氧化铝模板背面的氧化铝阻挡层腐蚀，在衬底上得到两面通透的厚度为400‑500nm的超薄氧化铝模板。

【技术特征摘要】
1.一种将两面通透的超薄氧化铝模板移植到任意固体衬底上的方法，利用二次阳极氧化法制备超薄氧化铝模板，将超薄氧化铝模板移植到衬底表面，其特征在于，包含以下步骤：(1)利用滴管吸取配置好的PMMA溶液，并将滴管内的PMMA溶液置于衬底上形成PMMA溶液浸润衬底表面；(2)将带有铝基的超薄氧化铝模板的超薄氧化铝模板一面置于带有PMMA溶液的衬底表面；(3)等待PMMA溶液中溶剂蒸发后在中间部分形成空隙，使得带有铝基的超薄氧化铝模板直接置于衬底上，即使得带有铝基的超薄氧化铝模板周围通过PMMA连着衬底；(4)将带有铝基的超薄氧化铝模板置入去铝基液中，将背面的铝腐蚀掉，使得衬底表面不带有铝基、背面带有氧化铝阻挡层；(5)用滴管吸取去阻挡层液，并将滴管内的去阻挡层液置于超薄氧化铝模板背面，将超薄氧化铝模板背...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵艳，徐佳宇，冯超，闫胤洲，曾勇，蒋毅坚，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11