編號：NMJS07780
篇名：聚苯乙烯納米球模板和Si襯底的微結(jié)構(gòu)隨離子束轟擊時間的演變規(guī)律
作者：李東澤 張明靈 楊杰 王茺 楊宇
關(guān)鍵詞： 離子束刻蝕 納米球刻蝕 有序陣列 SI納米線 Si納米錐
機(jī)構(gòu)： 云南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 云南大學(xué)國家光電子能源材料國際聯(lián)合研究中心 云南大學(xué)能源研究院
摘要： 使用離子束正入射轟擊Si襯底上有序密排的聚苯乙烯(PS)納米球模板,通過分析PS納米球和Si襯底的微結(jié)構(gòu)與離子束轟擊時間的關(guān)系,研究了離子束的非選擇性刻蝕對PS納米球和Si襯底的刻蝕作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨著離子束轟擊時間的延長,PS納米球的直徑和高度都呈單調(diào)遞減的趨勢,但是高度減小得更快。在這個過程中,PS納米顆粒發(fā)生了由對稱的圓形到非對稱的圓形再到圓錐形的形貌轉(zhuǎn)變,第一階段的形變是離子束的各向異性刻蝕造成的,第二階段可能與離子束的長時間轟擊導(dǎo)致的熱量積累有關(guān)。當(dāng)PS納米顆粒的尺寸和形貌發(fā)生變化的同時,Si襯底的微結(jié)構(gòu)也在改變。當(dāng)轟擊時間為4 min時,在PS納米顆粒下方觀察到凸起的Si平臺,隨著時間的延長,Si平臺的底端直徑呈先穩(wěn)定后減小的趨勢,其高度則持續(xù)增加。同樣,Si平臺也經(jīng)歷著形貌的轉(zhuǎn)變,第一階段由圓柱形平臺向截頂圓錐形平臺轉(zhuǎn)變,該形貌轉(zhuǎn)變導(dǎo)致Si平臺底端直徑在轟擊初期保持穩(wěn)定;第二階段發(fā)生在PS納米顆粒消失后,由截頂圓錐形轉(zhuǎn)變?yōu)閳A錐形,形成了有序的Si納米錐陣列,其直徑在65~100 nm范圍內(nèi)。結(jié)合金屬輔助化學(xué)刻蝕以及合適的非密排PS納米顆粒模板,制備出有序的Si納米線陣列,納米線的直徑為70~124 nm。這些結(jié)果為新型有序納米材料的研制和應(yīng)用提供了一定的基礎(chǔ)及參考。
